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研究生:楊明璟
研究生(外文):YANG, Ming-ching
論文名稱:應用透地雷達於隧道開挖面前方地質探查之初步研究
論文名稱(外文):Preliminary Research on Investigation of Ground Penetrating Radar on Geology fornt of Tunnel Excavatoin Faces
指導教授:呂守陞呂守陞引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:營建工程系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:151
中文關鍵詞:透地雷達三維曲面速度分析
外文關鍵詞:GPR3D curve surfaceVelocity Analysis
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隧道工程的執行,有賴於地質資料做為工法或是支撐的選擇依據,因此地質資料的正確性直接影響了工程的進度以及安全。由於現行對隧道沿線地質的蒐集方式,常礙於時間與金錢因素,往往無法提供足夠詳細的地質資訊,而造成工程的延宕或災害,因此需要一個快速、方便、經濟的地質資料蒐集方法。透地雷達簡稱GPR,是利用電磁波碰到介質不連續處時所發生的反射現象,做為偵測不連續處位置的工具,由於施測簡便、快速,且不會造成待測物任何的破壞,故廣泛運用於工程中。
本研究主要模擬以透地雷達做為隧道開挖面前方地質資料蒐集的工具,藉由震測法中速度分析的理論,實際應用於透地雷達施測,以進一步找出地層存在的位置,並以三維曲面顯示出地層特徵情況。之後,再分析同一特徵在透地雷達中,與在照片影像中兩者間的關聯,試圖找出一個合理的整合模式,將兩特徵整合為一個涵蓋資訊更豐富的地質資料,以便提供一更完備的地質資訊,做為隧道工程執行之參考。
When executing a tunnel project, the decisions of construction methods and supporting systems depend on the information of geological situations front of tunnel excavation faces. Hence, the accuracy of the geological information will directly affect the safety and schedule of the construction. However, due to the time and cost constraints, some of the current methods may not obtain sufficient geological information, which may incur delay or hazard during the excavation. A convenient, effective collection method of the geological data is required. Ground Penetration Radar system (GPR) is used to probe the discontinuity position by the reflection of the electromagnetic wave on the discontinuous interfaces. GPR is widely used in engineering for its simplicity, efficiency and non-destructive to objects.
This study presents an exploratory study of GPR to collect geological data in front of tunnel excavation faces. Based upon the velocity analysis of seismic measurement method, GPR is used to find out geological profiles and their positions. Interfaces of geological profiles are demonstrated by a 3-D curved surface. After that, the common characteristics found in both the GPR subsurface profiles and images are integrated and analyzed their relationships. The information about the relationship provides more useful insight, which is referential to the tunnel engineering.
目錄
致謝 Ⅰ
摘要 Ⅱ
Abstract Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅶ
圖目錄 Ⅷ
第一章 序論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範疇 3
1.4 本文架構 5
第二章 文獻回顧 7
2.1 前言 7
2.2 隧道工程地質資料的取得 7
2.3 非破壞檢測方法 10
2.4 透地雷達特性 14
2.5 特徵整合 16
第三章 透地雷達原理及速度分析 21
3.1 透地雷達原理 21
3.1.1 在損耗介質中之電磁波特性 24
3.1.2 反射係數 27
3.2 速度分析 30
3.2.1 時間-展距關係圖 30
3.2.2 平行地表之層面模型 32
3.2.3 方均根速度 34
3.2.4 重合速度 36
3.3 小結 38
第四章 試驗配置與流程 41
4.1 儀器介紹 41
4.2 實際配置與施測 42
4.2.1 速度分析理論操作方法 42
4.2.2 速度分析實際施測與配置 49
4.3 原始資料之取得及說明 59
4.3.1 分析與結果 66
4.3.2 推估公式評估 80
4.4 建議硬體、輔助工具及施測程序 87
4.5 小結 91
第五章 影像特徵與透地雷達特徵整合 93
5.1 特徵型態 94
5.1.1 影像特徵 95
5.1.2 透地雷達資料 97
5.2 以控制點整合 100
5.3 無控制點整合 105
5.4 小結 117
第六章 結論與建議 118
6.1 結論 118
6.2 建議 119
參考文獻 120
附錄 125
附錄一 最小平方法 125
附錄二 GPR試驗透照圖 128
附錄三 RADAN功能 151
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