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研究生: 王柏淯
Wang, Bo-Yu
論文名稱: 透地雷達探測應用於地層擾動及地下掩埋物之研究
The Application of Ground Penetration Radar on the Detection of Ground Disturbances and Underground Buried Objects
指導教授: 吳建宏
Wu, Jian-Hong
李德河
Lee, Der-Her
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 197
中文關鍵詞: 透地雷達地層擾動掏空海堤破壞地下掩埋物遺構四草荷蘭海堡
外文關鍵詞: Ground Penetrating Radar, Ground Disturbances, Voids, Embankment Damage, Underground Buried Objects, Subsurface Ruins, Sicao Dutch Sea Fort
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  • 非破壞性檢測技術屬於地球物理探測的一種,其主要特點在於具有經濟性,能夠在不破壞地表的情況下快速獲取數據,也能彌補傳統現地鑽探所無法提供之物體連續性特徵等性能,故被廣泛應用於大地工程中的各項探測上。
    本研究主要使用非破壞檢測中的透地雷達探測技術應用於地層擾動之檢測,及地下掩埋物調查之兩大面向。其中針對地下土層之擾動的場址有台南市成功大學自強校區東側外人行道及彰化縣彰濱工業區崙尾海堤段海堤檢測,針對成功大學自強校區外人行道,因該區域出現地層下陷的情形,故採用透地雷達探測了解其下方土層之擾動狀況,並藉此評判混凝土灌漿對於改善地層擾動之成效,而彰濱崙尾海堤段則是因海堤胸牆加高及水防道路完工後,有部分區域出現塌陷的狀況,加上海堤掏空是海堤最主要的破壞形式之一,因此藉由透地雷達探測檢視其擾動區域,並檢核過往部分舊有擾動區域有無擴大之跡象。
    另外,地下掩埋物之調查的場址有台南市歸仁區成大醫院沙崙醫療服務與創新園區及台南市安南區四草荷蘭海堡遺址,其中沙崙醫療服務與創新園區之探測目的為了解該區域地下掩埋物之分布,因地下掩埋物在未來可能成為施工中的障礙,若能提早確定其分布位置,則有利於後續工程之進行;四草荷蘭海堡遺址則是利用透地雷達探測,找尋該區域是否仍有殘存之遺構,因隨著世代的演進,大多構造物皆遭拆除、破壞,僅剩下部分基礎遺構埋藏於原址,因此若能有效得知其分布時,則可作為往後考古試掘時之開挖試坑定位的參考。

    Non-destructive testing (NDT) technology is a form of geophysical exploration characterized by its cost-effectiveness and ability to rapidly acquire data without disturbing the surface. It also compensates for the inability of traditional underground drilling to provide continuous features of subsurface objects. These advantages make NDT techniques widely applicable in various geotechnical investigations.
    This study primarily utilizes Ground Penetrating Radar (GPR), a non-destructive testing technology, for detecting ground disturbances and investigating underground buried objects. The sites for detecting subsurface disturbances include the pedestrian sidewalk outside the east side of the Ziqiang Campus of National Cheng Kung University in Tainan City, and the Lunwei coastal embankment section of the Changhua Coastal Industrial Park in Changhua County. For the pedestrian sidewalk outside the Ziqiang Campus of National Cheng Kung University, GPR was employed to assess the subsurface disturbances due to ground subsidence in the area. This technology was also used to evaluate the effectiveness of concrete grouting in mitigating ground disturbances. As for the Lunwei coastal embankment, after the seawall heightening and flood protection road construction were completed, GPR was used to inspect the disturbed areas and verify whether the past disturbed areas have expanded, especially since embankment voids are a major form of damage to seawalls.
    Additionally, the investigation of underground buried objects includes sites such as the Shalun Medical Service and Innovation Park at National Cheng Kung University Hospital in Guiren District, Tainan City, and the Sicao Dutch Sea Fort ruins in Annan District, Tainan City. The purpose of the exploration at Shalun Medical Service and Innovation Park is to understand the distribution of underground buried objects in the area, as these objects could potentially become obstacles during future construction projects. Identifying their locations in advance can facilitate subsequent engineering activities. For the Sicao Dutch Sea Fort ruins, Ground Penetrating Radar (GPR) is used to detect whether there are any remaining structures in the area. Over time, most of the structures have been dismantled or destroyed, leaving only foundational remnants buried at the original site. Accurately determining the distribution of these remnants can provide valuable information for positioning excavation pits in future archaeological excavations.

    摘要 I Extended Abstract II 致謝 XIII 目錄 XIV 表目錄 XVII 圖目錄 XVIII 第一章 緒論 1 1-1 研究背景 1 1-2 研究動機及方法 2 1-3 研究流程 4 1-4 研究大綱 6 第二章 文獻回顧 7 2-1 透地雷達之應用範圍 7 2-2 透地雷達之文獻回顧 9 2-2-1 地層擾動調查 9 2-2-2 地下掩埋物調查 13 第三章 透地雷達檢測介紹 20 3-1 透地雷達儀器及原理介紹 20 3-1-1 透地雷達儀器介紹 20 3-1-2 透地雷達探測流程 23 3-1-3 透地雷達基本理論 29 3-1-4 介質之電磁特性 32 3-1-5 透地雷達探測深度概算法 36 3-1-6 解析度 38 3-1-7 資料處理 41 3-1-8 透地雷達圖徵判讀 45 3-2 透地雷達訊號分析方法 47 3-2-1 RADAN 7軟體之圖徵處理 47 第四章 現地探測規劃與結果 50 4-1 台南市成功大學自強校區東側外人行道 50 4-1-1 研究區域介紹 51 4-1-2 成大自強校區外透地雷達探測之測線規劃與施作 53 4-1-3 成大自強校區外透地雷達探測結果分析與討論 60 4-1-4 成功大學自強校區外探測成果之綜合討論 66 4-2 彰化縣彰濱工業區崙尾海堤段地層擾動檢測 76 4-2-1 研究區域介紹 77 4-2-2 崙尾海堤段透地雷達探測之測線規劃與施作 80 4-2-3 崙尾海堤段透地雷達探測結果分析與討論 86 4-2-4 崙尾海堤段探測成果之綜合討論 95 4-3 成大醫院沙崙醫療服務與創新園區地下掩埋物探測 102 4-3-1 研究區域介紹 103 4-3-2 沙崙醫療服務與創新園區透地雷達探測之測線規劃與施作 106 4-3-3 沙崙醫療服務與創新園區透地雷達探測結果分析與討論 108 4-3-4 沙崙醫療服務與創新園區探測成果之綜合討論 113 4-4 台南市安南區四草荷蘭海堡遺構探測 118 4-4-1 研究區域介紹 119 4-4-2 荷蘭海堡透地雷達探測之測線規劃與施作 122 4-4-3 荷蘭海堡透地雷達探測結果分析與討論 128 4-4-4 荷蘭海堡遺址探測成果之綜合討論 134 第五章 結論與建議 136 5-1 結論 136 5-2 建議 137 參考文獻 139 附錄一 透地雷達現地探測資料 143 (A)-台南市成功大學自強校區外人行道完整測線 143 (B)-彰化縣彰濱工業區崙尾海堤段完整測線圖 147 (C)-成大醫院沙崙醫療服務與創新園區完整測線圖 155 (D)-台南市安南區四草荷蘭海堡遺構完整測線圖 161 附錄二 成大醫院沙崙醫療服務與創新園區 地質鑽探及試驗成果(取自台興工程有限公司) 166 (A)-沙崙醫療服務與創新園區 第一期範圍之地層剖面圖 166 (B)-鑽探孔位1 (BH-1) 167 (C)-鑽探孔位2 (BH-2) 169 (D)-鑽探孔位3 (BH-3) 171

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