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研究生: 陳亮元
Chen, Liang-Yuan
論文名稱: 透地雷達之振幅掃描對地下管線探測之案例探討
Case Study on Underground Pipeline Detection by A-Scan of Ground Penetrating Radar
指導教授: 倪勝火
Ni, Sheng-Huoo
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: 141
中文關鍵詞: A-scanB-scan透地雷達地下管線非破壞性檢測
外文關鍵詞: A-scan, B-scan, ground penetrating radar, underground pipelines, nondestructive testing
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  • 本研究將許程翔(2003)等過去在砂地進行透地雷達實驗室試驗的研究數據以透地雷達A掃描(A-scan)和B掃描(B-scan)的方式進行分析,並將PVC管探測深度與實際埋置深度進行比較。此外,將此分析方法應用至新市底片廠廠外原水管路線的透地雷達現地試驗,透過A-scan和B-scan兩種透地雷達探測方式確認地下管線或孔洞的位置。
    研究方法主要以A-scan的成像方式進行檢測,並輔以B-scan的方式去辨識地下管線或孔洞的存在。確認異物的大致位置後,透過A-scan的波形圖,分析入射波的極性和反射波強度的變化。並根據反射係數的相關公式和相對介電常數的數值表可以推論出地下物質為何。
    研究結果顯示,實驗室試驗探測所得的PVC管線埋置深度與實際埋置深度十分接近,但仍有些許的誤差,判斷可能為埋置時土壤的平整度或PVC管徑的大小所導致。將此原理應用至新市底片廠廠外原水管路線進行分析,透過A-scan和B-scan兩種探測方法的相互比較,可以更準確地判別地下物質。

    This study analyzes the data from ground-penetrating radar (GPR) laboratory experiments conducted by Hsu Cheng-Hsiang (2003) and others in sandy soils using A-scan and B-scan methods. The detection depth of PVC pipes is compared with the actual burial depth. Additionally, this analytical method is applied to the GPR field tests along the raw water pipeline route outside the Xinshi Film Factory, using A-scan and B-scan to confirm the location of underground pipelines or cavities.
    The research methodology primarily involves detecting with the A-scan imaging method, supplemented by B-scan to identify the presence of underground pipelines or cavities. After confirming the approximate location of the anomalies, the polarity of the incident wave and the changes in the intensity of the reflected wave are analyzed using the waveform graph from A-scan. Based on the reflection coefficient formulas and the values of relative permittivity, inferences can be made about the nature of the underground material.
    The results show that the detected burial depth of PVC pipelines in the laboratory experiments is very close to the actual burial depth, though there is a slight discrepancy, which may be attributed to the soil’s levelness or the diameter of the PVC pipe during burial. Applying this principle to the analysis of the raw water pipeline route outside the Shinshi Film Factory, the comparison between A-scan and B-scan detection methods allows for more accurate identification of underground materials.

    摘要 I Extented Abstract II 誌謝 VII 目錄 VIII 表目錄 XI 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2研究方法與流程 1 1.3論文內容 2 第二章 透地雷達法相關文獻回顧 5 2.1透地雷達之起源 5 2.2透地雷達之發展 5 2.3透地雷達之主要應用範疇 6 2.3.1地下埋設物之調查 7 2.3.2壩體淘空及孔洞的檢測 8 2.3.3地下水位深度及含水量變化檢測 9 2.3.4河道斷面沖蝕及湖底地型測繪 9 2.3.5地下遺址考古探測 10 2.3.6混凝土構造物和道路品質調查 12 2.3.7土壤或土層構造調查 14 2.3.8水層或堆雪的厚度探測 16 2.3.9岩體中裂隙、岩盤中斷層偵測 16 2.3.10隧道或土木結構物壁後淘空偵測 17 2.3.11樓板鋼筋的偵測 17 2.3.12腐質土(泥炭土)的調查 18 2.3.13岩盤中斷層與邊坡崩積層的探測 18 2.3.14環境污染擴散調查 18 2.4透地雷達之特性及限制 19 2.4.1透地雷達之特性 19 2.4.2透地雷達之限制 20 2.5透地雷達影像資料之初步判釋 20 2.5.1反射外貌 21 2.5.2連續之反射界面 23 2.5.3相對介電常數之對比關係 23 2.5.4波的極性 24 2.5.5整體之地質環境 24 第三章 透地雷達試驗原理 27 3.1透地雷達基本理論 27 3.2地層介質影響參數 30 3.2.1相對介電常數 30 3.2.2反射係數 31 3.2.3導電度 32 3.2.4衰減度 33 3.3試驗設定參數之探討 34 3.3.1雷達天線 34 3.3.2拖曳速度 35 3.3.3取樣間距 36 3.3.4時間視窗 36 3.3.5取樣頻率 37 3.3.6疊加次數 38 3.4介質波速與相對介電常數之研究 38 3.5透地雷達探測表示方式探討 42 3.5.1 A-scan(A掃描) 43 3.5.2 B-scan(B掃描) 44 3.5.3 C-scan(C掃描) 44 第四章 試驗案例與結果討論 47 4.1試驗設備 47 4.2試驗步驟 53 4.3實驗室試驗案例 59 4.3.1判別方式 60 4.3.2試驗內容 61 4.3.3結果討論 80 4.4現地試驗案例 81 4.4.1試驗地點 81 4.4.2判別方式 86 4.4.3試驗內容 87 4.4.4結果討論 115 第五章 試驗結果與建議 117 5.1結論 117 5.2建議 118 參考文獻 119

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