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研究生:簡孝宜
研究生(外文):Chien, Hsiao Yi
論文名稱:應用透地雷達法檢測地錨自由端鋼腱腐蝕之可行性研究
論文名稱(外文):Investigation of Nondestructive Ground Penetrating Radar (GPR) Technology for the Corrosion Steel Tendon in Free End of Anchor
指導教授:張奇偉張奇偉引用關係
指導教授(外文):Chang, Chi Wei
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:土木工程學系碩士班
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:非破壞性檢測透地雷達地錨腐蝕鋼腱反射電壓
外文關鍵詞:Non-Destructive TestingGround Penetrating RadarGround anchorCorrosion of steel tendonsReflected voltage
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摘要
    隨著台灣各方面的發展,重大工程方面也相繼完工,山坡地開發需求也日益增加。地錨已廣泛運用在邊坡工程、基礎開挖、交通建設等各項邊坡穩定工程,但地錨在工程界大多數人眼中仍視為永久結構物,歷經幾次山坡地重大災害如:林肯大郡坍方及國道三號走山意外後,政府與民眾開始重視地錨監檢測和維護的重要性。本研究以非破壞性透地雷達檢測技術天線頻率1GHz進行實驗,運用電磁波基本理論與數位影像編碼矩陣運算進行分析。以透地雷達掃描地錨各材料介面進行分析後,將未腐蝕/腐蝕鋼腱及PE、PVC套管內含未腐蝕/腐蝕鋼腱之界面反射訊號及振幅之差異;將鋼腱進行加速腐蝕試驗後以透地雷達電磁波掃測後進行分析,探討材料界面之反射電壓、振幅、介電常數、反射係數訊號判別鋼腱腐蝕程度之可行性。

ABSTRACT
With the development of Taiwan, major projects have also been successively completed, thus the demands for the exploration of mountain areas have been increased gradually as well. Ground anchors have been widely applied in various Slope Stability Projects such as slope engineering, foundation excavation and transportation construction. However, the ground anchor is still regarded as a permanent structure by most people; having suffered several major slope area disasters such as Lincoln Community Collapse and the event of National Highway No. 3 Landslide, the government and the people became aware of the importance of anchor inspection and maintenance. The study adopts the nondestructive ground penetrating radar technique with the antenna frequency of 1 GHz to conduct experiments, and utilizes the basic theories of electromagnetic wave and operation of digital image encoding matrix for analysis. After each material interface of the anchor is scanned by ground penetrating radar for analysis, it obtains the reflect signals and amplitude difference on the steel tendon and the part containing steel tendon in PE and PVC set pipes; then, it conducts the accelerated corrosion test on the steel tendon and then analyzes after being scanned by the radar, so as to explore the feasibility of determining the corrosion degree by the reflected voltage, amplitude, dielectric constant and reflection coefficient signals.

目錄
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 3
1.3 研究流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 透地雷達演進與發展 5
2.2 透地雷達文獻回顧 5
2.4非破壞性監檢測地錨之方法 9
2.5地錨設計與施工概述 11
第三章 基本理論 13
3.1 前言 13
3.2 電磁波基本原理 13
3.2.1 馬克斯威爾(Maxwell)方程式 14
3.2.2 透地雷達中電磁波之波傳特性 15
3.2.3 透地雷達電磁波解析能力與穿透能力 16
3.3 材料電性參數 18
3.3.1 導電度 18
3.3.2 衰減常數 19
3.3.3 相對介電常數 20
3.3.4反射係數 22
3.4 透地雷達探測與分析方法 23
3.4.1透地雷達剖面圖產生方式與訊號擷取 23
3.4.2反射訊號電壓原理 24
3.4.3反射訊號電壓模式分析 27
3.4.4相對材料介電常數之計算 28
3.4.5材料界面介電常數之計算 29
3.5 腐蝕之基本理論 32
3.5.1 腐蝕基本定義 32
3.5.2 腐蝕之電化學反應 32
3.5.3 鋼腱的加速腐蝕 34
3.6 腐蝕之檢測方法 35
3.6.1腐蝕電位量測 35
第四章 實驗內容 36
4.1實驗材料與模型 37
4.2實驗儀器簡介 38
4.3實驗規劃與設計 44
4.3.1 透地雷達試驗 44
4.3.2參數設定 46
4.3.3訊號擷取與分析方法 47
4.3.4加速腐蝕試驗 48
4.3.4鋼筋腐蝕探測儀(GANIN) 48
4.3.5鋼筋腐蝕探測儀(GP5000) 49
第五章 實驗結果與討論 50
5.1材料界面之反射訊號 50
5.2鋼腱腐蝕之反射訊號 62
5.2.1 試體為單一鋼腱 62
5.2.2 試體內含PE套管與鋼腱 65
5.2.3 試體內含PVC、PE套管與鋼腱 67
5.3鋼腱反射電壓與腐蝕電位比較 69
5.3.1 試體為單一鋼腱 69
5.3.2 試體為PE套管、鋼腱 71
5.3.3 試體為PVC、PE套管、鋼腱 73
5.4綜合結果與分析 75
第六章 結論與建議 78
6.1 結論 78
6.2 建議 79


參考文獻
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