Abstract
The smaller diameter cone penetrometer has been widely used to estimate the characteristics of local area due to high vertical resolution. The half-bridge cirucits have been adopted to measure the mechnical strength of soil through the smaller diameter cone penetrometer due to the limitation of the areas for configuring the full-bridge circuit. The half-bridge circuit, however, is known as being easily affected to the temperature variation. The objective of this study suggests the temperature-compensated method in mini-cones. The diameter and length of the mini-cone is designed to 15mm and 56mm. The load cell of the mini-cone is extended about 54mm on the behind of the mini-cone to reflect the only temperature variation. The full-bridge circuit is installed to measure the temperature-compensated values in the mini-cone and the half-bridge circuit is also organized to compare the temperature compensated values with uncompensated values. The seasonal variation tests are performed to define the effect of temperature variation under summer and winter temperature condition. The densification tests are also carried out to investigate temperature effects during penetration. The measured mechanical resistances with temperature-compensated method show more reliable and reasonable values than those measured by thermal uncompensated system. This study suggests that the temperature-compensated method of the mini-cone may be a useful technique to obtain the more reliable resistances with minimizing the temperature effect.
소형 콘은 해상도가 뛰어나 국부영역의 탐지를 위하여 다양하게 활용되고있다. 소형 콘은 변형률계 부착 면적이 부족하여 half-bridge 형태로 회로를 구성하고 있으며, 이는 주변온도 변화에 의하여 민감하게 반응하는 것으로 알려져있다. 본 논문의 목적은 이러한 온도영향을 해소하기 위하여 소형 콘의 온도보상 기법에 관한 연구를 수행하는 것이다. 본 연구를 수행하기 위하여 직경과 길이가 각각 15mm 그리고 56mm인 소형 콘을 개발하였다. 로드셀은 온도변화만을 반영할 수 있는 공간을 확보하기 위하여 후면으로 54mm 연장하여 제작되었다. 온도보상회로는 스트레인 게이지를 선단저항 부분, 주면마찰 부분 그리고 연장한 로드셀에 부착하여 소형 콘 내에서 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge) 회로를 구성하였다. 소형 콘의 일반적 회로구성인 half-bridge도 내부에 함께 구성하여 상호간의 결과값을 비교 및 고찰하였다. 여름과 겨울의 계절적인 온도변화에 따라 측정값의 오차를 검증하기 위하여 계절적 온도 변화 실험을 수행하였다. 또한 지반다짐 실험으로 지반의 상대밀도를 증가시켜 관입 시 주변 온도변화에 따라 측정값 변화도 관찰하였다. 측정결과 온도보상회로를 이용하여 측정한 값은 half-bridge 회로로 측정한 값과 차이를 보였으며, 더욱 안정화되고 이상적인 경향을 보였다. 본 논문은 소형 콘 사용시 온 도 영향에 대한 문제를 해소하고 더욱 신뢰성 높은 측정값을 획득할 수 있는 기법에 대하여 제시하였다.
