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研究生:羅東嘉
研究生(外文):Dong-Jia Luo
論文名稱:孔內影像量測系統之研發
論文名稱(外文):Developement and research on the borehole Image measurement system
指導教授:許琦許琦引用關係
指導教授(外文):Chyi Sheu
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
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:2008
畢業學年度:95
語文別:中文
中文關鍵詞:孔內影像量測系統地質調查鑽孔影像
外文關鍵詞:Borehole Image measurement systemGeological InvestigationBorehole Image.
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孔內影像量測系統之研發


學生:羅東嘉 指導教授:許琦 教授

國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所

摘要
近年來發展的孔內聲波造影儀(BHTV)和孔內光學造影儀(BOTV)的探測技術,已經被應用於許多大地構造的研究。由於BHTV 和BOTV 紀錄能夠提供孔內360 度之高分辨率影像,根據這些孔內影像可辨識裂縫、地層層面與紋理等特徵,而且也可以算得地層走向和傾向。然而兩者也有缺失,例如BHTV 必需透過液體做為測量媒介,另外孔內光學造影儀則是無法在混濁水中取得有效影像。因此,本研究嘗試研發其他感測器之孔內雷射造影儀,來建構出高分辨率的孔內壁體影像。
孔內影像量測系統的基本理論是使用雷射感測器,並安裝於可伺服控制之機構以量測孔內壁體位置及變形,而為了影像顯示BLTV 記錄和求得地質調查資料,本研究亦將開發分析程式。此外,為了探討孔內影像量測系統的地質調查效率與準確性,將於現地進行試驗來作為檢核。並選擇金門花崗岩鑽孔進行驗證測試,結果顯示可用以評估鑽孔偏心,應用於大地工程或地質調查之中。

關鍵詞:孔內影像量測系統、地質調查、鑽孔影像
Developement and research on the borehole Image measurement system
Student:dong- Jia Luo Advisors:Dr. Chyi Sheu Institute of Civil Engineering & Disaster Prevention Technology
National Kaohsiung University of Applied Sciences

ABSTRACT
The recent development of Borehole Acoustic Televiewer (BHTV) and Borehole Optical. Televiewer (BOTV) imaging probes have ensured these tools a place in many geotechnical investigations. BHTV and BOTV logs provide high-resolution 360-degree oriented images of the borehole walls. According to the borehole image, fractures, stratigraphy and veins can be identified, and the strikes and dips information can be calculated. However, there are disadvantages such as BHTV has to use the liquid as the measured medium and BOTV can not get a desirable image in unclear water. Therefore, this project attempts to develop the Borehole Laser Televiewer (BLTV) for constructing high-resolution oriented images of the borehole walls.
. The basic of Borehole Image measurement system measurement is using a laser sensor, which is installed on a servo control framework, to measure the location and deformation of the borehole wall. Theprogram for displaying Borehole Image measurement system image logs and for calculating the geologic information will be
coded. Therefore in order to discuss the efficiency and accuracy of Borehole Image measurement system for geological investigations, a few in-situ tests will also be performed.

Keywords: Borehole Image measurement system, Geological Investigation,
Borehole Image.
目 錄

中文摘要 -------------------------------------------------------------------------- i
英文摘要 -------------------------------------------------------------------------- ii
致謝 -------------------------------------------------------------------------- iii
目錄 -------------------------------------------------------------------------- iv
表目錄 -------------------------------------------------------------------------- vi
圖目錄 -------------------------------------------------------------------------- vii
一、 緒論--------------------------------------------------------------------- 1
1.1 研究動機--------------------------------------------------------------- 1
1.2 研究目的--------------------------------------------------------------- 2
1.3 研究內容--------------------------------------------------------------- 2
1.4 研究流程--------------------------------------------------------------- 2
二、 文獻回顧--------------------------------------------------------------- 5
2.1 孔內探測技術之發展沿革------------------------------------------ 5
2.2 國內外孔內造影技術之相關研究--------------------------------- 6
2.2.1 國內之相關研究------------------------------------------------------ 6
2.2.2 中國之相關研究------------------------------------------------------ 6
2.2.3 國外之相關研究 ----------------------------------------------------- 7
2.3 孔內造影基本原理--------------------------------------------------- 8
2.4 硬體構造設計之相關研究------------------------------------------ 9
2.5 系統軟體設計之相關研究------------------------------------------ 11
2.5.1 控制、擷取軟體之相關研究--------------------------------------- 11
2.5.2 成像分析之相關研究------------------------------------------------ 12
2.6 國內外雷射技術之相關研究--------------------------------------- 13
2.6.1 國內之相關研究------------------------------------------------------ 13
2.6.2 國外之相關研究------------------------------------------------------ 14
三、 儀器設計--------------------------------------------------------------- 24
3.1 孔內探測儀設計原則------------------------------------------------ 24
3.2 孔內探測儀硬體之設計及組裝------------------------------------ 24
3.2.1 馬達模組--------------------------------------------------------------- 24
3.2.2 CCD模組-------------------------------------------------------------- 24
3.2.3 電子羅盤儀與雷射模組-------------------------------------------- 25
3.2.4 孔內探測儀主體構造----------------------------------------------- 26
3.3 軟體系統之開發----------------------------------------------------- 27
3.3.1 操控與擷取傳輸系統------------------------------------------------ 27
3.3.2 成像系統--------------------------------------------------------------- 28
四、 儀器校正與現地測試------------------------------------------------ 33
4.1 室內可行性測試------------------------------------------------------ 33
4.1.1 試驗測試--------------------------------------------------------------- 33
4.1.2 校正管規劃------------------------------------------------------------ 33
4.1.3 校正管測攝------------------------------------------------------------ 34
4.2 儀器校正--------------------------------------------------------------- 34
4.2.1 雷射光線寬度於孔徑大小之校正--------------------------------- 34
4.2.2 孔徑大小對畫素度量值之校正------------------------------------ 35
4.2.3 儀器偏心之校正------------------------------------------------------ 35
4.3 現地測試場址選定--------------------------------------------------- 36
五、 結果與討論------------------------------------------------------------ 40
5.1 LED光源與紅外線對圖像之關係--------------------------------- 40
5.2 孔徑量測結果--------------------------------------------------------- 40
5.3 儀器偏心計算--------------------------------------------------------- 41
5.4 裂縫量測結果--------------------------------------------------------- 41
5.5 弱面傾向傾角量測結果--------------------------------------------- 42
六、 結論與建議------------------------------------------------------------ 59
6.1 結論--------------------------------------------------------------------- 59
6.2 建議--------------------------------------------------------------------- 59
參考文獻 -------------------------------------------------------------------------- 61
作者簡歷 66
參考文獻
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