Flat TDR 시스템의 정밀도 분석

Abstract

본 연구에서는 전통적인 다짐 관리 방법의 문제점을 보완하고자 시간 영역 반사법(Time Domain Reflectometry, 이하 TDR)을 이용하여 지반의 함수비와 건조 단위중량을 측정하는 연구를 수행하였다. 미국 Purdue 대학에서 TDR 시스템을 이용하여 현장 지반의 함수비와 건조 단위중량을 측정하는 ASTM D6780-05 방법을 개발하였고, Purdue TDR 시스템은 봉형 프로브를 사용한다. 이와 같은 프로브는 지반에 관입시켜야 하며 현장 지반은 다짐이 완료된 지반이므로 단단하여 관입에 어려움이 있으며, 주변 지반의 교란을 줄 수 있다. 본 연구에서는 기존의 Purdue TDR 시스템에 사용되는 봉형 프로브를 개선하여 지반 표면에 접촉시켜 측정할 수 있는 Flat Type의 프로브를 개발하였다. 이를 통해 실내 실험을 수행하여 함수비 및 건조 단위중량의 측정값을 실측값과 비교하였고, 정밀도 분석을 하였다. 개발한 Flat TDR 시스템의 측정값에 대한 신뢰성을 증진시키기 위해 검증된 Purdue TDR 시스템과 동일한 실험 조건을 조성하여 실내 실험을 수행하였다. 실내 실험의 결과를 바탕으로 현장 시험을 수행하였으며, TDR 전파 신호의 영향 범위를 확인하고자 유한 요소 해석을 수행하였다. 실내 실험 결과 Flat TDR 시스템의 함수비 측정값은 실측값에 비해 평균적으로 약 0.4%의 오차를 보이며, 건조 단위중량의 측정값은 평균적으로 약 1.6%의 오차를 보였다. 현장 시험에서도 비슷한 경향을 보였으며, 유한 요소 해석을 통해 영향 범위를 확인한 결과 약 10cm까지 자기장의 세기가 미치는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 개발한 Flat TDR 시스템은 현장에서의 다짐 관리에 있어서 매우 유용하게 사용될 것으로 판단된다.