시추요소 측정에 의한 지반과 암반강도

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시추 중 표준관입시험과 시료 채취는 심도 30cm에서 하지만 시추 중 관입속도 연직하중 회전압력 회전수 수압를 측정하여 지반 암반의 강성을 연속적으로 판단할 수 있습니다.

암반시료 채취 중 에너지를 측정하여 암반일축압축 강도를 추정 할 수 있어 말뚝의 선단 지지력을 예측 할 수 있습니다.

 

천공속도, 관입압력, 회전압력, 회전속도 (RPM), 수압, 수량 측정

 

시추요소 측정 Recorded Drilling Parameters

Fluid pressure Transducer 0-35 bars 수압

The pump normally provides a relatively constant hydraulic flow into the borehole

 

 

 

Torque Transducer 0-250 bars 회전압력

Torque is measured and applied to the drilling rod, and transmitted to the drilling bit, while aiming to keep a constant rotation speed.

Thrust on bit Transducer 0-250 bars 비트에 작하는 하중

Hold-back Transducer 0-35 bar

 

Time Internal clock sec/mm

Drilling speed 1/Time (=1/ Time Internal clock sec/mm)

회전속도 측정 Rotation speed Electromagnetic proximity sensor

consistent information from the drilling speed and torque measurement.

 

 

Gv=Vd /(vdD) velocity group Gv

Gf=W/(Tq /D) force group Gf

where D bit diameter, drilling speed Vd 천공속도 and torque Tq 회전력

keep net down-thrust W and rotational speed vd (회전속도) constant.

수직하중 회전수 일정 유지하여 천공속도와 회전력 측정

 

Correlation with Undrained Shear Strength 비배수전단강도와 관계

Drilling Resistance Rf

where αRf is a nondimensional coefficient of Drilling Resistance.

 

Falconer et al. 1988 attempted to separate drilling bit effects from lithology effects by proposing the ‘‘Material Hardness’’combined parameter.

 

 

Somerton type index (ISO, 2010b)

 

Sd = F/So (Vr/Va)2

 

F : the down thrust; bit에 작용하는 하중

So: the drill bit area; 비트 단면적

Vr : the rotational speed (at the drill wall); 회전속도

Va : the drilling speed. 관입속도

 

CPT qc, somerton index

측정요소 지반강성 관계식

 

암반 일축압축 강도

nergy required to remove a unit volume of rock during drilling

 

e = F/A + 2 π N T/A u.

 

e = Specific Energy (kPa) 천공에 대한 단위 에너지

F = downward axial force (kN) 연직력

A = Cross-sectional area of the excavation (m2) 비트 단면적

N = Rotational speed (rpm) 회전수

T = Torque (kN-m) 회전력

u = Penetration rate (m/min) 회전속도

d = Bit diameter (m)(Teale, 1965) 비트 직경

 

qu = Unconfined compressive strength 일축압축강도

 

천공 단위에너지와 일축압축강도

시추요소 측정 Measuring while drilling (MWD)

ISO MWD Specifications

ISO standards created for geotechnical purposes in 2016

Specifications for monitoring systems, operations, and data logging

 

MWD Category A - Class 1 monitoring

Max length between sampled measurements is 2.5 cm (Class 1)

Allows indicative interpretation of the strata encountered via compound drilling parameter properties (e.g., specific energy)

Assessment of rock strength and geospatial variability from MWD is a new application with limited work completed