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研究生： 黃楷淳
Huang, Ka-chun
論文名稱： 透地雷達與熱影像技術於地表下物體探測之應用研究
指導教授： 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： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 202
中文關鍵詞： 熱紅外線影像技術 、透地雷達
外文關鍵詞： GPR, Thermography
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    • 　　非破壞性檢測法之使用已行之有年，其所帶來的快速、經濟、準確的效果對於工程檢測而言是一大突破。透地雷達(GPR)及熱影像技術便是其中實用性較高的兩種工具。
    　　透地雷達(GPR)應用的範圍相當廣泛，諸如地下管線探測、鋪面檢測、地下遺址探測…等等；而熱影像技術對於了解建築結構體內部的缺陷、堤防的掏空、岩坡之岩性分類…等等亦有良好的使用性。
    　　本研究的主題乃是利用透地雷達(GPR)及熱影像技術針對模型及現地實物檢測來探討兩種檢測法的適用性及精確性。
    　　因此本研究以砂箱模型試驗包括內填夯實乾砂並配置孔洞，其上覆以混凝土版模擬堤防或噴漿護坡以及內埋古蹟磚塊、三合土以模擬地下古蹟構造物等，並分別使用透地雷達或熱影像進行探測，以求得兩種檢測方法的模型試驗資料。此外，並至現場進行噴漿護坡的熱影像及透地雷達探測以及左營城牆內的遺址的透地雷達探測，以得到與模型試驗相關的現地試驗結果。
    　　經由現地與模型試驗資料的比對及現地試驗、模型試驗的驗證，得知透地雷達與熱影像技術，應用於檢測混凝土版下孔洞之模型試驗與現地噴凝土邊坡的掏空範圍方面皆有相當的成效。熱影像技術可掌握淺層掏空範圍的平面位置；而透地雷達可驗證熱影像探測結果並找出是否含有深層孔洞存在以及孔洞可能存在的深度，此兩種技術相互結合對於地下掏空檢測效果更為卓越。
    　　由透地雷達應用於高雄左營舊城內的遺址探測與開挖資料的相互比對，可知透地雷達探測應用於推估地下遺址位置方面具有良好的檢測效果。
    　　另外，由地表下埋有文物的模型試驗與左營城牆內遺址的現地探測資料比對結果，了解到透地雷達在探測地表下異於周遭土壤的文物時，其二維、三維雷達影像圖會出現較土壤更為強烈的雷達反射訊號，可証明其亦是檢測地下古蹟遺物位置的適用工具。

    目 錄 摘要 Ⅰ 誌謝 Ⅱ 目錄 Ⅲ 表目錄 Ⅶ 圖目錄 Ⅷ 照片目錄 XⅧ 符號表 XX 第一章 緒論 1 1-1 研究動機及目的 1 1-2 研究內容 2 1-3 研究流程 3 第二章 相關研究與文獻回顧 6 2-1 透地雷達相關研究 6 2-2 透地雷達文獻回顧 7 2-2-1 地下遺址探測探測 7 2-2-2 地層探測調查 11 2-2-3 地下水位的深度及含水量的變化 12 2-2-4 掏空或孔洞探測 13 2-3 熱紅外線影像應用及文獻回顧 16 第三章 相關理論及儀器系統 29 3-1 透地雷達儀器介紹 29 3-2 透地雷達基本理論 30 3-2-1 馬克斯威爾方程式 30 3-2-2 波衰減方程式 34 3-2-3 雷達波探測深度理論 36 3-2-4 雷達能量傳遞方程式 37 3-3 地層的電磁特性 39 3-3-1 導電度 39 3-3-2 低耗損與高耗損介質 40 3-3-3 相對介電常數 42 3-4 透地雷達應用上問題之探討 43 3-4-1 雷達波探測深度 43 3-4-2 雷達波波速求法 45 3-5 解析度 46 3-6 透地雷達試驗步驟 48 3-7 資料處理 51 3-7-1 疊加法 52 3-7-2 位移 53 3-7-3 高程修正 55 3-7-4 三維立體透視圖 56 3-7-5 解迴旋 57 3-7-6 空間濾波 58 3-7-7 希伯特轉換 60 3-7-8 正演合成 61 3-8 透地雷達圖像判釋 64 3-9 熱紅外線影像基本理論 67 3-10 熱紅外線影像儀器介紹 73 3-11 熱傳導係數定義 75 3-12 暫態熱傳導係數量測方法-熱探針法 76 3-13 熱傳導係數量測試驗方法 78 3-13-1 ASTM規範求法 78 3-13-2 試驗概述 78 3-13-3 試驗儀器透視圖 78 3-14 砂箱預埋之Thermocouple及溫度量測主機 81 第四章 高雄左營鳳山縣舊城內遺址探測 82 4-1古蹟磚土體模型試驗 82 4-2 高雄左營舊城內遺址探測之基地概要及測區配置 84 4-3 試驗準備及流程規劃 85 4-4 Ⅰ區探測結果說明 87 4-4-1 Ⅰ區測線分布 87 4-4-2 Ⅰ測區2D雷達測線探測結果說明 88 4-4-3 Ⅰ測區3D地層剖視圖結果說明 90 4-4-4 Ⅰ測區透地雷達探測與T1P0-T0P0坑開挖結果比對 93 4-5 Ⅱ區探測結果說明 97 4-5-1 Ⅱ區測線分布 97 4-5-2 Ⅱ測區2D雷達測線探測結果說明 98 4-5-3 Ⅱ測區3D地層剖視圖結果說明 100 4-5-4 Ⅱ測區透地雷達探測與T1P0-T0P0坑開挖結果比對 101 4-6 Ⅲ區探測結果說明 107 4-6-1 Ⅲ區測線分布 107 4-6-2 Ⅲ測區2D雷達測線探測結果說明 108 4-6-3 Ⅲ測區3D地層剖視圖結果說明 109 4-6-4 Ⅲ測區透地雷達探測與T1P0-T0P0坑開挖結果比對 112 4-7 結果與討論 114 第五章 掏空模擬試驗之試體準備 116 5-1 試體準備與熱傳導係數測定 116 5-2 試驗設計 119 5-3 試驗規劃 124 第六章 掏空模擬試驗結果與討論 126 6-1 試驗安排及步驟流程 126 6-1-1 試驗準備 126 6-2 試驗結果 127 6-2-1 完整無孔洞 127 6-2-2 比較大孔洞及小孔洞所造成的溫度差異情形案例 134 6-2-3 比較混凝土版厚差異情形案例 148 6-2-4 尋求太陽輻射影響之極限深度案例 163 6-2-5 比較孔洞深淺案例 169 6-3 曾文水庫噴凝土噴漿護坡掏空檢測 183 6-3-1 試驗規劃 183 6-3-2 試驗結果 184 第七章 綜合討論與結論建議 193 7-1 結論 193 7-2 建議 194 參考文獻 196

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    下載圖示 校內：2006-08-19公開
    校外：2006-08-19公開
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