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문제 정의
- 이를 위해 먼저 지하매설 배관의 분산선도를 계산하여 전파 가능한 모드의 위상속도 및 감쇠를 예측한다. 그리고 소규모 토조를 제작하여 젖은 모래의 적사 높이에 따른 감쇠변화를 측정하고 이로부터 토양의 벌크 전단속도를 계산하는 방법을 제시하고자 한다. 또한 지하매설 배관에 다양한 크기의 결함들이 존재할 때 이에 의한 반사특성을 살펴보고 이를 통해 결함 크기와 반사 신호 진폭 사이의 상관관계를 규명하고자 한다.
- 그리고 소규모 토조를 제작하여 젖은 모래의 적사 높이에 따른 감쇠변화를 측정하고 이로부터 토양의 벌크 전단속도를 계산하는 방법을 제시하고자 한다. 또한 지하매설 배관에 다양한 크기의 결함들이 존재할 때 이에 의한 반사특성을 살펴보고 이를 통해 결함 크기와 반사 신호 진폭 사이의 상관관계를 규명하고자 한다.
- 본 논문에서는 배관의 축대칭 모드 중 전주파수에 걸쳐 비분산성을 갖는 비틀림 모드를 이용 하여 근지표면의 토양 특성을 규명하고자 한다. 이를 위해 먼저 지하매설 배관의 분산선도를 계산하여 전파 가능한 모드의 위상속도 및 감쇠를 예측한다.
- 본 연구에서는 토양의 벌크 전단속도를 측정할 수 있는 방법을 제시하였다. 가진 모드로는 분산성이 적고 전주파수영역에서 일정한 감쇠를 갖는 비틀림 모드를 사용하는 것이 유리함을 보였고, 젖은 모래를 이용하여 적사 높이 증가에 따른 종단면 반사 신호를 측정하여 토양의 감쇠와 전단속도를 예측하였다.
가설 설정
- 지하에 매설된 수도관이나 송유관에서의 누설 문제는 관련 업체에서 가장 시급하게 해결해야할 문제로 대두되어 왔다. 누설위치를 탐지하기 위해서는 음향신호 분석방법을 사용하고 있는데, 이 방법은 누설 잡음이 단일, 비분산 유도파 형태로 전파되며 이때의 속도는 분산성을 갖는 수인성 모드에 점근하는 주파수와 관련이 있다고 가정한다1). 따라서 두 개 이상의 모드가 전파되고 관심 주파수영역에서 분산성이 존재하면 누설위치 계산결과가 부정확해지는 단점이 있다.
- 측정된 실험결과를 분석하기 위해 Disperse를 이용하여 다양한 토양 특성 특히 벌크 전단속도를 변화시켜 가며 분산선도를 계산하였다. 분산선도 계산 시 모든 재료는 등방성이고 재료의 내부 감쇠는 없는 것으로 가정하였다. 측정된 실험결과를 식 (1)에 대입하여 구한 모드 감쇠와 분산선도로부터 계산한 감쇠를 서로 비교하여 실험결과를 가장 잘 묘사할 수 있는 토양의 벌크 전단속도 CS를 구하였다.
- 지하매설 배관의 분산선도 계산에 사용된 재료의 특성은 Table 1에 나타내었다. 분산선도 계산 시 배관은 포화 토양에 매립되어 있다고 가정하였고 토양의 종방향, 전단방향 벌크 속도는 Long 등6)의 연구결과를 참조하였다. 대상 배관에 대한 위상 속도 및 감쇠를 Fig.
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