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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許志豪
研究生(外文):HSU, CHIH-HAO
論文名稱:以特徵化網格法解析透地雷達調查鐵路噴泥分佈之研究
論文名稱(外文):Using Characterized Grids Resolving Method for GPR on Investigating Railway Mud-pumping
指導教授:郭治平郭治平引用關係
指導教授(外文):KUO, CHIH-PING
口試委員:郭治平鄧建剛劉興昌
口試委員(外文):KUO, CHIH-PING
口試日期:2017-06-15
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:土木工程與環境資源管理系碩士班
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:噴泥鐵路路基透地雷達特徵化網格法
外文關鍵詞:mud-pumpingrailway foundationGround-penetrating radar (GPR)characterizing and gridding method
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鐵路填土路基易受各種自然因素之作用,導致含水量和土壤密實度產生變化從而影響強度和穩定性。噴泥係國內外鐵路土路基常見的病害之一,噴泥發生的主要因素為土壤狀態、飽和程度、列車荷重造成之反覆力等,其整治範圍是廣泛且程度不同之課題。為了提出有效率的調控措施,需要探索研究每個細節。傳統的方法是挖掘和動力觸探試驗,雖然該試驗方式最直接,但效果不佳且耗費時間和人力,甚至影響及損壞線路。成果相當局部,不能準確掌握整條軌道路基的綜合狀況,亦無法檢測鐵路沿線路基缺陷具體之情況。此外,施工開挖的範圍須配合行車調度安排,且施工過程可能影響營運,因上述各種限制,傳統動力觸探試驗無法反映路基整體信息。
現行噴泥調查以人力徒步查道、隨乘列車、工程維修車巡檢,其成果僅得道床面的噴泥分佈,因此本研究採用透地雷達探測結構內部的噴泥分佈狀態,以克服人工檢視之問題。經現地實驗說明,透地雷達可大致準確、快速、連續且非破壞性的檢測鐵路路基,其掃描成果影像得到路基缺損分層結構及區分沿線在各種垂直部分之差異,並且能顯示噴泥分佈區域和形態。然而,透地雷達探測為輔助工具,目的為提供缺陷區域參考依據,使其動力挖掘準確編排改善。
本研究成果確認透地雷達技術可用於調查軌道下部基礎結構之完整性,再以特徵化網格法解析透地雷達反射能量數據圖資,較能明確評估噴泥範圍,提升噴泥分佈及路徑之推估。經特徵化網格法判釋結果與開挖剖面比對顯示,與實際狀況大致吻合,有效網格的正判率達92.7%,整體網格的正判率為82.1%,應可作為道碴更新範圍及改善工程評估之參考依據,且提高其精度與效益。

The strength and stability of filled foundation under railway would be effected by nature factors such as change of water content and soil density. Mud-pumping is one very commonly worldwide phenomenon. The majorly inducing factors are soil situations, saturated degree, and repeated loading from trains. Remediation for fouled railway foundations by mud-pumping is a wide and various issue. Effective regulating and controlling dealing method require study in detail. The traditionally inspecting method is by digging and dynamic touching. Although that is the most direct way, the result is very limited in local area. Much time and effort require as well but not equally conditions can be obtained. Moreover, that may request the operation of train service halting for the excavating. It is difficult to have a comprehensive and detail controlling of whole railway foundation. Therefore, the traditional method is incapable to reflect the overall information of foundation under above mentioned.
Existing investigating method for mud-pumping is by visual patrol and only surfacing will be observed. To deal with previous problem, Ground-penetrating radar (GPR) inspecting method is adapting in this research. The result of in-situ experiment shows that GPR provides briefly precise, fast, continuous, and non-destructive inspection for the flaws of railway foundations. The structures of layered weakness, differences in vertical, and distribution of mud-pumping can be obtained by the scanned images from GPR. That can assist the design for improving foundation. However, GPR is just only an assistant utility for traditional method.
Now GPR technology and its interpretation can be used for investigating the integrity of lower part of railway foundation. The distribution of mud-pumping also can be illustrated by searching interfaces of strongly and weakly reflecting energy and characterizing-gridding the images. The positive discriminating ability of the proposed method can reach over 82.1% for entire area and 92.7% for effective area after comparing with the sectional excavation. The result by characterized and gridded images is fitting well to actual situation and for furthered usage on replacement and improving engineering.

第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究動機及目的
1.3 研究方法
1.4 論文內容
1.5 研究流程
第二章 文獻回顧
2.1 路基
2.2.1 道床
2.2.2 路盤
2.2.3 路基填方
2.2.4 路塹
2.2.5 路基排水
2.2 噴泥
2.2.1 噴泥類型
2.2.2 噴泥因素
2.2.3 形成噴泥的階段
2.3 透地雷達之應用
2.3.1 透地雷達基本原理
2.3.2 透地雷達施測流程
第三章 研究區域
3.1 區域位置
3.2 地理條件
3.3 路線規格
3.4 噴泥區域與材料
3.5 試驗區域選定
3.6 開挖驗證區域選定
第四章 研究方法
4.1 現地試驗之參數設定
4.2 實施透地雷達探測鐵路路基噴泥分佈試驗
4.3 特徵化網格法
4.3.1 特徵化網格法架構圖說明
4.3.2 特徵化網格法解析標準
4.3.3 特徵化網格法套疊流程
4.4 以特徵化網格法解析透地雷達檢測數據圖資
4.5 開挖檢視與特徵化網格法比對成果
第五章 結論與建議
5.1 結論
5.2 建議

1.王亞奇、方理剛、段靚靚,石灰樁在鐵路路基噴泥中的應用,道路工程,第5期,51-54頁。
2.交通部臺灣鐵路管理局,工務規章,2015。
3.易波,電阻率層析成像技術在陽安鐵路噴泥探測中應用,路基工程,第6期,2013,150-155頁。
4.林俊宏,透地雷達數據之2D小波圖形化重構濾波,國立臺灣師範大學,碩士論文,2005。
5.倪宏革、張令諾、周慶坡,兗石鐵路基床噴泥產生機理與整治對策,鐵路建築,第2期,2007,61-63。
6.黃民仁、張欽亮,新世紀鐵路工程學,文笙書局股份有限公司,2013。
7.陳文海,鐵路路基噴泥病害機理及整治,企業技術開發,第29卷,第7期,2010,42-46。
8.黃興政、方理剛、段靚靚,鐵路路基噴泥的列車動力學研究,路基工程,第5期,2008,101-102。
9.黃志銘,以透地雷達法檢測鋪面厚度及其下方掏空狀況,朝陽科技大學,碩士論文,2008。
10.楊新安,論鐵路路基翻漿冒泥病害與發生機理,湘潭礦業學院學報,第17卷,第4期,2002,60-63頁。
11.楊潔豪、陳兆粘、王仲宇、林銘郎,透地雷達探測技術與其在土木工程上之非破壞檢測應用,檢測技術,第15期,1997,106-119。
12.Duong et al, Effects of Fines and Water Contents on the Mechanical Behavior of Interlayer Soil in Ancient railway Sub-
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13.Davis, L., and Annan, A.P.,“Ground-penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy,”Geophysical
Prospecting, Vol. 37, pp. 531-551,1989.
14.Yong Wang、Ling-Wei Kong、Yan-Li Wang, Mechanism and Control of Subgrade Mud Pumping Under the Cyclic Load of Train,
International Conference on Mechanics and Civil Engineering, ICMCE 2014, 2014, 369-374。

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