시추 (토공)
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1. 개요
시추는 토목 공학 분야에서 암석이나 토양을 뚫는 기술을 의미한다. 고대 중국 한나라 시대에 광산 채굴 등을 위해 깊은 시추 기술이 사용되었으며, 최대 600m 깊이까지 도달했다. 시추 방법은 지층의 종류에 따라 드릴 비트를 선택하여 연약 지반과 암반을 굴착하며, 시추공에서 재료를 테스트하고, 시료를 채취하여 암석의 강도, 풍화 정도, 불연속 등을 파악한다.
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레이저 절단은 고출력 레이저 빔으로 재료를 녹이거나 태우거나 기화시켜 절단하는 기술로, 1960년대부터 산업적으로 활용되어 왔으며 CO2 레이저, Nd:YAG 레이저, 파이버 레이저 등 다양한 레이저를 사용한다. - 천공 - 드릴 (공구)
드릴은 구멍을 뚫는 도구로, 초기 수동 방식에서 기계식을 거쳐 현대에는 전기를 동력으로 하는 다양한 전동 드릴로 발전해왔으며, 동력원과 작동 방식에 따라 여러 종류로 나뉘어 다양한 분야에서 활용된다.
| 시추 (토공) | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 지질학적 시추는 지구 표면으로의 구멍 뚫기를 포함하는 공학적 프로세스이다. |
| 목적 | 지하 조건 조사 샘플 채취 물리적 특성 결정 |
| 시추의 종류 | |
| 종류 | 어거 시추 회전 시추 충격 시추 코어 시추 |
| 장비 및 기술 | |
| 장비 | 시추 장비는 시추 목적과 지하 조건에 따라 다양하다. |
| 기술 | 시추봉 사용 케이싱 설치 시추액 주입 |
| 적용 분야 | |
| 적용 분야 | 지반 조사 광물 탐사 지하수 개발 환경 조사 건설 |
| 고려 사항 | |
| 안전 | 시추 작업은 안전 규정을 준수해야 한다. |
| 환경 영향 | 환경에 미치는 잠재적 영향을 고려해야 한다. |
| 비용 | 시추 비용은 깊이, 지하 조건, 시추 방법에 따라 달라진다. |
| 기타 | |
| 관련 용어 | 시추공 코어 샘플 지하수위 |
2. 역사
시추는 오랜 역사를 가지고 있다. 한나라는 광산 채굴 등을 위해 깊은 시추를 사용했으며, 시추 현장은 최대 600m 깊이에 달하기도 했다.[1]
2. 1. 고대 시추
한나라(기원전 202년 ~ 서기 220년)는 광산 채굴 및 기타 프로젝트를 위해 깊은 시추를 사용했다. 중국의 시추 현장은 최대 600m 깊이에 달할 수 있었다.[1]3. 시추 방법
시추 방법에는 연약 지반과 암반 굴착 두 가지 주요 방식이 있다. 연약 지반 굴착은 로터리 오거 또는 세척 천공 기술을 사용한다. 암반 굴착은 NMLC와 같은 방법을 사용하여 재료 코어를 회수하며, 이 코어를 통해 암석의 강도, 풍화 정도, 암석의 온전성 정도(RQD) 및 불연속 또는 기타 약점 면을 파악할 수 있다.[1]
시추공에서는 재료 테스트도 가능하다. 연약 지반에서는 표준 관입 시험으로 재료 강도를 확인하고, 암반에서는 수압 파쇄나 오버 코어링을 이용한 현장 응력 테스트, 음향 텔레뷰어를 활용한 불연속 방향 매핑을 할 수 있다. 시추공 완료 후에는 투수성 측정이 가능하며, 검사 및 실험실 테스트를 위해 물과 재료 샘플을 채취한다.[1]
3. 1. 지층에 따른 드릴 비트 선택
지층에 따라 사용되는 드릴 비트는 연질, 중경질, 경질의 세 가지로 분류된다. 연질 지층 암석 비트는 응집되지 않은 모래, 점토, 연질 석회암 등에 사용된다. 중경질 지층 비트는 돌로마이트, 석회암, 셰일에 사용되는 반면, 경질 지층 비트는 경질 셰일, 이암, 화강암, 석회암 및 기타 경질 및/또는 연마성 지층에 사용된다.3. 2. 시추 기술
돌을 뚫을 때는 재료의 종류에 특히 주의해야 한다. 돌을 뚫는 데 사용되는 드릴 비트는 연질, 중경질, 경질의 세 가지로 분류된다. 연질 지층 암석 비트는 응집되지 않은 모래, 점토, 연질 석회암 등에 사용된다. 중경질 지층 비트는 돌로마이트, 석회암, 셰일에 사용되는 반면, 경질 지층 비트는 경질 셰일, 이암, 화강암, 석회암 및 기타 경질 및/또는 연마성 지층에 사용된다.연약 지반 굴착은 로터리 오거 또는 세척 천공 기술을 사용하여 수행할 수 있으며, 암반 굴착은 종종 NMLC와 같은 방법을 사용하여 재료 코어를 회수할 수 있다. 이 코어는 암석의 강도, 풍화 정도, 암석의 온전성 정도(RQD)를 파악하고 불연속 또는 기타 약점 면을 식별하기 위해 검사할 수 있다.
시추공에서 재료를 테스트하는 것도 가능하다. 연약 지반에서는 표준 관입 시험을 사용하여 재료의 강도를 확인할 수 있다. 암반에서는 수압 파쇄 또는 오버 코어링을 사용한 현장 응력 테스트, 음향 텔레뷰어를 사용하여 불연속의 방향을 결정하기 위해 매핑할 수 있다. 또한 시추공이 완료되면 투수성을 측정할 수 있다. 검사 및 실험실 테스트를 위해 물과 재료 샘플도 채취한다.
빙하 코어는 퇴적물 코어를 시추하는 것과 거의 같은 방식으로 속이 빈 비트를 사용하여 시추된다. 구멍만 필요한 경우, 북극 및 남극 연구 목적으로 얼음이나 눈에 구멍을 녹이기 위해 온수 드릴 기술을 사용할 수 있다. 이러한 방법의 장비는 기존 시추 장비에 비해 깊은 구멍을 뚫을 때도 가볍다. 온수 시추는 아이스큐브 중성미자 검출기와 남극 뮤온 및 중성미자 검출 배열 프로젝트에서 최대 2450m 깊이까지 시추하는 데 성공적으로 사용되었다.
3. 3. 시추공 조사
돌을 뚫을 때는 재료의 종류에 특히 주의해야 한다. 돌을 뚫는 데 사용되는 드릴 비트는 연질, 중경질, 경질의 세 가지로 분류된다. 연질 지층 암석 비트는 응집되지 않은 모래, 점토, 연질 석회암 등에 사용된다. 중경질 지층 비트는 돌로마이트, 석회암, 셰일에 사용되는 반면, 경질 지층 비트는 경질 셰일, 이암, 화강암, 석회암 및 기타 경질 및/또는 연마성 지층에 사용된다.연약 지반 굴착은 로터리 오거 또는 세척 천공 기술을 사용하여 수행할 수 있으며, 암반 굴착은 종종 NMLC와 같은 방법을 사용하여 재료 코어를 회수할 수 있다. 이 코어는 암석의 강도, 풍화 정도, 암석의 온전성 정도(RQD)를 파악하고 불연속 또는 기타 약점 면을 식별하기 위해 검사할 수 있다.
시추공에서 재료를 테스트하는 것도 가능하다. 연약 지반에서는 표준 관입 시험을 사용하여 재료의 강도를 확인할 수 있다. 암반에서는 수압 파쇄 또는 오버 코어링을 사용한 현장 응력 테스트, 음향 텔레뷰어를 사용하여 불연속의 방향을 결정하기 위해 매핑할 수 있다. 또한 시추공이 완료되면 투수성을 측정할 수 있다. 검사 및 실험실 테스트를 위해 물과 재료 샘플도 채취한다.
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