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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳建昕
研究生(外文):Jain Sin Chen
論文名稱:應用時域反射技術(TDR)監測排水廊道變形之方法研究
論文名稱(外文):Using Time Domain Reflectometry for Deformation Monitoring with Drainage Tunnel
指導教授:蘇苗彬蘇苗彬引用關係
指導教授(外文):Miau Bin Su
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
中文關鍵詞:時域反射技術監測排水廊道
外文關鍵詞:TimeDomainReflectometryMonitoringDrainageTunnel
相關次數:
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(時域反射技術)TDR在地滑監測的領域裡是一門新興的量測技術,前人多年來於梨山地滑地的研究,獲得相當良好的成果,證明運用TDR來取代傳統監測系統是可行的。梨山目前設置了兩座橫向式排水廊道,深入地層中將地下水排出,有效的了降低地下水位。排水廊道在挖掘過程中發生過數次坍塌,顯示廊道並非全部位於新鮮的岩盤上,並且通過破碎地層帶。
本研究將嘗試在排水廊道內設置TDR監測系統來監測排水廊道的變形,為了得到最佳的監測效果,於室內進行多項試驗,包含安裝方式、選用的固結材料以及間距對同軸電纜的影響試驗,並且假設廊道可能變型方式進行了模擬試驗,用以判斷廊道發生變形的區段並根據波形推測滑動面的所在及其寬度。
根據各項試驗分析與結果探討,得到初步結論簡述如下:
1. 此監測裝置已成功架設於排水廊道內進行測試。
2. 注型用透明樹脂是較佳且適合固結電纜的固結材料。
3. 根據間距對同軸電纜的影響試驗,發現以1cm作為量測的間距是較合適的。
4. 配合室內模擬的試驗,將可協助監測者判斷隧道變形位置及 方式。
Time Domain Reflectometry (TDR) is a newly measurement technology for landslide monitoring. In the past few year, using TDR to study landslides in Li-Shan has received a pretty achievement. It proved that use TDR to replace traditional monitoring is achievable. Li-Shan landslide area have two transverse drainage tunnel to drain groundwater in deep stratum and lowering groundwater level ,.During construction of these tunnels , it collapsed several times . It showed that not all tunnel located in fresh bedrock. It seems passed through few fractured zones.
This study will try to set TDR monitoring system in drainage tunnel in order to monitor the future deformation. To receive the best monitoring Effectiveness, tests are performed. Including the installing mode 、 test for coagulate material、and proper Gap in advanced for work test .Different deformation types are simulated in laboratory to see difference in reflected waveform. According to the results of these tests. Zones of weakness for possibly Sliding face can be judged from record of construction work.
Finally, according to the test analysis and discussions about the results, the following was concluded:
1. This monitoring system has set in the tunnel successfully and ready for work.
2. POLY resin is a proper coagulate material for this system.
3. The result of feasible gap setup width test, we suggest that use 1cm can be the properly gap width for this setup.
4. Composing the results of the tests, it would help us to judge where the deformation are and what kind deformation it would be.
中文摘要…………………….………………………………….……Ⅰ
英文摘要…………………….………………………………………Ⅱ
總目錄…………….…………………………………………………Ⅲ
圖目錄…………………..………………………..…….Ⅵ
表目錄…………………..……………………………...Ⅷ
照片目錄……………….…………………………….Ⅸ
第一章 緒論
1.1 研究動機………………………………………….1
1.2 研究目的………………………………………….3
1.3 研究內容及流程………………………………….4
第二章 文獻回顧
2.1 相關文獻………………………………..………..5
2.1.1 長度對反射訊號的影響….………….……...6
2.1.2 同軸電纜受不同變形形式之研究.…………7
2.1.3 變形量化方式……………….….…………...8
2.1.4 梨山現地實際應用初步成果……..….…...8
2.2 排水廊道的破壞機制…………………………..10
第三章 基本理論
3.1 同軸電纜線……………………………………..14
3.1.1 同軸電纜線之構造…….……………….….14
3.1.2 同軸電纜線之等效電路….………….…….15
3.1.3 電磁波傳導之數學模式…..…………….....16
3.1.4 電纜線中波的傳遞數度…….……………..18
3.2 時域反射技術…………………………..………20
3.2.1 基本原理……………………….…….…….20
3.2.2 同軸電纜線變形形式………..…….…..…..21
3.2.3 TDR的功能………………..……….…….23
3.2.4 TDR之限制………..………………….….24
3.2.5 取樣率…………...………..………………25
第四章 室內模擬試驗
4.1 試驗相關儀器……………….……………..……33
4.2 試驗內容………………………………………...36
4.2.1 試驗設置……………………..………….….36
4.2.2 固結材料適用性試驗………….….….…….36
4.2.3 間距對同軸電纜的影響試驗…….….….….37
4.2.4 現場變動波形的模擬試驗…………………37
4.3 波形數化…………………………...……..……..38
第五章 試驗結果分析與討論
5.1 固結材料適用性試驗……………………..…….42
5.2 間距試驗……..………………………………….44
5.3 現地波形模擬試驗………………..…………….45
5.4 綜合討論……….………………..………………46
第六章 排水廊道概況與現地監測裝置設置
6.1 排水廊道概述……………………………….…..52
6.2 安裝TDR監測系統的前置作業……..………...54
6.2.1 電纜線的選擇…………..……………….….54
6.2.2 安裝區段選擇………………….……….…..54
6.3 監測設施安裝流程………………………………55
第七章 結論與建議
7.1 結論….………………………………….…..……64
7.2 建議….……………….………………….……….64
附錄一 環氧樹酯EP235之基本物理性質…………………………..66
附錄二 注型用透明樹脂之基本物理性質…………………………...67
英文參考文獻…………………………………………………………..68
中文參考文獻………………………………………………………..…71
英 文 參 考 文 獻
1. Dowding, C. H., M. B. Su and K. M. O''Connor, “Principles of Time Domain Reflectometry Applied to Measurement of Rock Mass Deformation,” Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., Vol. 25, No. 5, pp. 287-297 (1988)
2. Dowding, C. H., M. B. Su and K. M. O''Connor, “Measurement of Rock Mass Deformation with Grouted Coaxial Antenna Cables,” Int. J. Rock Mech. and Rock. Eng., Vol. 22, pp. 1-23 (1989)
3. Kim, M. H., “Quantification of Rock Mass Movement With Grounted Coaxial Cables”, M.S. Thesis, Northwestern Unversity, Evanston, IL,65 pp(1989)
4. M. B. Su, “Fracture Monitoring within Concrete Structure by Time Domain Reflectometry,” Engineering Fracture Mechanics., Vol. 35, No. 1/2/3, pp. 313-320 (1990)
5. Dowding, C. H. and C. E. Pierce, “Use of Time Domain Reflectometry to Detect Bridge Scour and Monitor Pier Movement,” Proceedings of the Symposium on Time Domain Reflectometry in Environmental, Infrastructure, and Mining Applications, Evanston, Illinois, Sept 7-9, U.S. Bureau of Mines, pp. 579-587 (1994)
6. Dowding, C. H. and C. E. Pierce, “Measurement of Localized Failure Planes in Soil with Time Domain Reflectometry,” Proceedings of the Symposium on Time Domain Reflectometry in Environmental, Infrastructure, and Mining Applications, Evanston, Illinois, Sept 7-9, U.S. Bureau of Mines, Special Publication, pp. 569-578 (1994)
7. Kachanoski, R. G. and A. L. Ward,”Measurement of Subsurface Chemical Transport Using Time Domain Reflectometry,” proceedings of the Symposium on Time Domain Reflectometry in Evironmental, Unfrastructure, and Mining Applications, Evanston, Illinois,Sept 7-9,U.S. Bureau of Mines,pp.171-182(1994)
8. Look, B. G., Reeves, I. N., and Williams, D.J., Field Experiences Using Time Domain Reflectometry for Monitoring Moisture Changes in Road Embankments and Pavements, Proceedings of the Symposium on Time Domain Reflectometry in Environmental, Infrastructure, and Mining Applications, Evanston, Illinois, Sept 7-9, U.S. Bureau of Mines, Special Publication SP 19-94, 1994a, NTIS PB95-105789, pp. 374-385.(1994)
9. McKown, T. O. and D. D. Eilers., “Explosive-Array Performance Measurement using Time Domain Reflectometry”. Proceedings of the Symposium on Time Domain Reflectometry in Environmental, Infrastructure, and Mining Applications, Evanston, Illinois, Sept 7-9, U.S. Bureau of Mines, Special Publication pp.46-55(1994)
10. Pierce, C. E., C. Bilaine, F.-C. Huang, and C. H. Dowding, “ Effects of Multiple Crimps and Cable Length on Reflection Signatures from Long Cables,” Proceedings of the Symposium on Time Domain Reflectometry in Environmental, Infrastructure, and Mining Applications, Evanston, Illinois, Sept 7-9, U.S. Bureau of Mines, pp. 540-554 (1994).
11. Topp,G.Clarke , Zegelin,S.J. , White,I.Monitoring Soil Water Content Using TDR : An Overview of Progress,proceedings of the Symposium on Time Domain Reflectometry in Evironmental, Unfrastructure, and Mining Applications, Evanston, Illinois,Sept 7-9,U.S. Bureau of Mines,Special Publication SP 19-94,1994,NTIS PB95-105789, pp.67-80
12. Tektronix,Inc.1502C Metallic Time-Domain Reflectometer User Manual,Nov (1997)
13. M.B. Su and Y. J. Chen , “Multiple Reflection of Metallic Time Domain Reflectometry”, Experimental Techniques,Vol.22, No.1, pp.26-29(1998).
14. Dowding.C.H and K.M. O’Connor, “GeoMeasurements by Pulsing TDR Cables and Probes” , pp116-117,U.S.A.(1999)
15. M.B. Su and Y. J. Chen , “MTDR Monitoring Systems for the Integrity of Infrastructures” , Journal of Intelligent Material Systems and Structures , Vol.10 , pp242-247 (1999)
16. M.B. Su and Y. J. Chen , “TDR Monitoring for Integrity of Structural Systems” , Journal of Infrastructure Systems , pp.67-72 (2000)
17. Dowding. C.H and K.M. O’Connor, “Real Time Monitoring of
Infrasttucture using TDR Technology”, Structural Materials Technology NDT Conference (2000)
18. Dowding C.H and K.M. O’Connor, “Comparison of TDR and Inclinometers for Slope Monitoring” (2000)
中 文 參 考 文 獻
1. 劉仁正,「利用終端反射量測土壤含水量」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,臺中(1993)
2. 財團法人工業技術研究院能源與資源研究所,「梨山地區地層滑動調查與整治方案規劃總報告」,台灣省政府農林廳水土保持局第二工程所委託(1993)
3. 曾介君,「利用終端反射TDR方法探討土壤之未飽和傳輸特性」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,臺中(1996)
4. 李岳儒,「同軸電纜時域反射技術在橋樑監測上之應用」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,臺中(1996)
5. 王美華,「由時域反射量測擷取等效電路之研究」,碩士論文,國立臺灣大學電機工程研究所,臺北(1996)
6. 中華顧問工程司,「八十五年度坡地災害整治計畫,梨山地區地層滑動基本設計與補充調查委託技術服務-成果報告」,台灣省政府農林廳水土保持局第二工程所委託(1997)。
7. 曾震東、吳清水,「應用電磁學」,全華科技圖書股份有限公司(1997)
8. 財團法人工業技術研究院能源與資源研究所執行「八十六年度坡地災害整治計畫『監測系統』委託技術服務-工作報告」,台灣省政府農林廳水土保持局第二工程所委託(1998)
9. 萬大土壤技術顧問有限公司,「台七甲線72K+500~72K+700坍滑路段地質調查報告書」,台灣省公路局第二工程處委託(1998)
10. 丁建仁,「時域反射原理設置之變位量量化研究」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,臺中(1999)
11. 中華顧問工程司,「921集集大地震梨山地區地層滑動整治工程災害調查報告書」,台灣省政府農林廳水土保持局第二工程所委託(1999)。
12. 財團法人工業技術研究院能源與資源研究所,「八十五年度坡地災害整治計畫-梨山地區地層滑動基本設計與補充調查委託技術服務-期末報告(附錄)」,台灣省政府農林廳水土保持局第二工程所委託(1999)。
13. 財團法人中華顧問工程司,「八十五年度坡地災害整治計劃梨山地區地層滑動基本設計與補充調查委託技術服務成果報告(附錄、附圖)」,台灣省政府農林廳水土保持局第二工程所委託(1999)
14. 鍾宏達,「時域反射系統應用於監測地層滑動之可行性研究」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,臺中(2000)
15. 中華水土保持學會,「梨山地滑地區管理準則之研究」,台灣省水土保持局第二工程所委託(1999)
16. 張榮斌,「梨山地滑地滑動面判釋之研究(使用時域反射技術)」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,臺中(2001)
17. 國立中興大學,「梨山地滑地區綜合資料庫建立與應用」,行政院農委會水土保持局第二工程所委託(2001)
18. 富國技術工程股份有限公司,「梨山地滑區第四期監測系統委託技術服務第二期工作報告」,行政院農業委員會水土保持局第二工程所委託(2001)
19. 廖建鑫,「梨山地區地層滑動面之觀測與判定(使用時域反射技術) 」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,臺中(2002)
20. 徐耀賜,「鋼橋設計原理」,全華科技圖書股份有限公司(1999)
21. 「梨山地區地層滑動管理基準檢覈及評估」,行政院農委會水土保持局第二工程所(2003)
22. 富國技術工程股份有限公司,「梨山地滑區G1排水廊道(含及水管)工程細部設計圖」行政院農業委員會水土保持局第二工程所委託(1998)
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