꼭 매달리게 하다

Mar 27, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5706(2023) 이 기사 인용

315 액세스

측정항목 세부정보

토양의 기계적 특성은 수분 함량, 토양 입자의 직경 및 토양 온도에 영향을 받기 때문에 압전 세라믹 센서를 사용하여 다양한 온도와 수분 함량에서 다양한 토양의 동결-해동 주기를 모니터링했습니다. 동결-융해 토양에서 전파되는 응력파의 에너지 감쇠를 연구하여 기계적 강도를 결정했습니다. 결과는 동결-해동 과정의 지속 시간이 토양 유형 및 초기 수분 함량과 관련이 있음을 보여주었습니다. 동일한 수분 함량과 더 큰 토양 입자 크기의 경우 수신된 신호 진폭과 에너지가 더 큽니다. 동일한 토양 유형과 높은 수분 함량의 경우 수신된 신호 진폭과 에너지가 더 강합니다. 이 연구는 칭하이-티베트 동결 토양과 같이 복잡한 지질 조건이 있는 지역의 인프라 건설에 대한 실행 가능한 모니터링 방법을 제공합니다.

저온 지역에서 장기간 공사를 수행할 때 동토 환경과 토목공사 간의 상호작용은 매우 중요하며, 동토의 강도에 영향을 미치는 요인1도 매우 중요합니다. 미시적인 관점에서 볼 때, 동결된 토양층의 강도는 세 가지 유형의 결합, 즉 분자 결합(반 데르 발스 힘), 구조적 결합 및 얼음-시멘트 결합으로 구성되며, 그 중에서 얼음-시멘트 결합이 지배적인 역할을 합니다. 동토의 보강 메커니즘에 대하여. Ting et al.3은 얼어붙은 토양에서 토양은 얼음의 강화 역할을 하여 얼어붙은 토양의 전반적인 강도를 향상시킨다고 추론했습니다. 환경 온도4, 토양 유형5 및 수분 함량6은 영구 동토층 강도 연구에서 고려해야 할 첫 번째 요소였습니다. Chamberlain et al.7은 포화 모래와 미사질 모래에 대한 동결 실험을 수행했으며, 토양 유형에 따라 동결 토양 강도가 변화한다는 사실을 발견했습니다.

동토 강도 변화를 모니터링하는 과정에서는 동토 환경의 기본 조건을 고려하고 이에 상응하는 모니터링 방법과 수단을 선택하는 것이 필요합니다. 동결된 토양의 수분 함량을 모니터링할 때: Zhang 등8은 동결된 토양의 수분 함량을 측정하기 위해 열 펄스 프로브 방법을 사용했습니다. Schwank 등9은 마이크로파 기술을 사용하여 토양 수분을 모니터링했습니다. Zhao 등10은 AMSR-E 수동 마이크로파 이미징을 사용하여 마이크로파 기술을 기반으로 토양 수분 함량을 모니터링했습니다. 모니터링의 정확도를 높이기 위해 Gao et al.11은 AMSR-E 및 AMSR2 알고리즘을 사용하여 토양 동결 및 해동 조건을 평가하여 동결 토양 강도 모니터링 효과를 향상시켰습니다. 넓은 지역의 동결된 토양 상태를 측정할 때 Zhang et al.12은 위성을 사용하여 토양 수분 함량 변화를 모니터링하고 분석했으며, 이는 넓은 지역에 걸쳐 지상 토양의 수분 함량을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. Mavrovic et al.13은 유전 상수를 측정하기 위해 두 가지 다른 장비를 사용했으며 유전 모델의 개선이 위성 동결-해동 감지의 이점을 크게 향상시킬 수 있다고 제안했습니다.

압전 세라믹은 다양한 분야에 활용될 수 있도록 추진되고 있습니다. 압전 재료14는 기계적 에너지를 전기 에너지로 직접 변환할 수 있습니다. 따라서 그 작동과 원리는 매우 간단하고 잘 이해됩니다. 이를 바탕으로 개선된 압전 세라믹 재료15는 더 많은 응용 분야에 사용될 수 있습니다. Tseng 등16은 PZT(납 지르콘 티탄산염) 세라믹의 응용 및 개발을 설명했습니다. Schulz 등17은 복합재 구조의 상태를 이해하기 위해 모니터링 및 능동 제어를 위해 압전세라믹 패치를 사용했습니다. Song 등18은 풍력 터빈 블레이드의 상태를 모니터링하기 위해 압전 세라믹과 무선 센서 네트워크를 사용했습니다. Liu 등19은 압전 세라믹 지능형 골재를 이용한 콘크리트 구조물의 누출 모니터링에 관한 탐색적 연구를 수행했다.