透地雷達法於蛇紋岩礦場石材之研究

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姓名

杜恆毅(Heng-Yi Tu) 查詢紙本館藏

畢業系所

應用地質研究所

論文名稱

透地雷達法於蛇紋岩礦場石材之研究
(A Study of Fractures of Serpentine Quarry by Using GPR)

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摘要(中)

透地雷達應用於地質描繪及工程非破壞檢測均有許多成功的案例，其應用於大理石及片麻岩石材礦破裂面調查係為近年來之一新應用方向。本研究為應用透地雷達技術於蛇紋岩石材礦場的裂隙調查研究。
本實驗施測地點為台灣東部花蓮縣瑞穗、玉里地區之蛇紋岩石材礦場。對於蛇紋岩石材礦場岩體內之裂隙分佈調查剖面裂隙及裂隙延伸追蹤。係以多組平行測線施測，並配合露頭觀察所得的結果，瞭解岩體內部裂隙三維分布情形。
在花蓮美侖工業區石材加工場中，則利用已切割成六面體之蛇紋岩正材，進行透地雷達的施測。瞭解雷達波在蛇紋岩中的傳遞速度和不同頻率之穿透深度，以幫助礦場施測所得資料的判讀。
本研究結果顯示，使用透地雷達對礦場岩體與蛇紋岩正材的內部構造探測均有良好效果。若能在礦場開採前利用透地雷達對於蛇紋岩石材進行施測。將有助於礦場開採作業的進行，並提高石材的成材率。

摘要(英)

The measurements were conducted on the floors of Serpentine quarries in the Ruey-shin and Jiin-chang quarries, Hua-lian, eastern Taiwan. The aim is concentrated to the fracture distribution inside the outcrops. The Ground-penetrating radar (GPR) survey lines were parallel to each other by an equal distance on the surface of the outcrop of serpentine. Then a three-dimensional (3-D) picture of fracture distribution can be recognized.
In Mei-lun industrial estate, Hua-lian, some well-cutting rock samples were being studied, an optimum deploying of survey lines with proper data processing, the main fractures of a rock sample can be detected.
From the demonstration in this research, it indicates that GPR survey does provide the information related to the quality of the quarry or rock sample. In addition, it also has the advantage of saving time and money in an early stage of an excavation.
A Study of Fractures of Serpentine Quarry by Using GPR
Heng-Yi Tu
ABSTRACT
There are many successfully case studies of using Ground- penetrating radar technique (GPR) to geologic description and civil engineering. Application of Ground-penetrating radar technique recently has been proven to be effective in defining the extension of fracture zones in a marble or gneiss quarry. Ground-penetrating radar technique is applied to study the fractures of serpentine quarry.
The experiments were conducted on the floors of Serpentine quarries in Ruey-shin and Jiin-chang quarries, Hua-lian, eastern of Taiwan. We observed fracture spread on outcrop and using Ground-penetrating radar by equal rank exploration investigated into the inner fractures of serpentine rock and recognized fracture signals or environment noise. In Mei-lun industrial estate, Hua-lian, the model studying of serpentine cube in serpentine workshop was comparable with the study result on the floors of quarries.
By using an optimum survey design and a proper data processing, the fractures of serpentine rock can be detected. Therefore, using a GPR survey previous an excavation in a quarry has the advantage of saving time and money.

關鍵字(中)

★ 透地雷達
★ 蛇紋
★ 石材
★ 礦場
★ 裂隙
★ 瑞欣
★ 玉里
★ 花蓮

關鍵字(英)

★ GPR
★ Ground penetrating radar
★ serpentine
★ fracture
★ quarry
★ Ruey-shin
★ Jiin-chang
★ Hua-lian

論文目次

目錄
頁數
摘要…………………………………………………………….…………i
目錄…………………………………………………………….………...ii
圖目…………………………………………………………….…….…..v
表目……………………………………………………………………...ix
第一章緒論…………………………………………………..……..…..1
第二章透地雷達理論與方法..…….……………………………..……3
2.1電磁波特性及地層電性 ………………………...…………….3
2.1.1 電磁波特性...………………...……………………………3
2.1.2 地層電性…..………………………………………………5
2.1.3 電磁波特性與低損耗介質….……………………………7
2.2 施測原理 …………………………………………………… 17
2.3 儀器系統 …………………………………….………………18
2.4 資料處理 ……………………….……………………………20
2.5 施測方式 ……………………….……………………………22
2.5.1 等支距施測...…………………….………………………22
2.5.2 同中點施測...… …………………………………………24
2.6 施測參數 ….…………………………………………………24
2.6.1 天線頻率 …..……………………………………………24
2.6.2 天線移動間距..…….……………………………………25
2.6.3 天線間距 …………..……………………………………26
2.6.4 時間取樣間隔… …. ...…………………………………..27
2.6.5 激發電壓 …………..……………………………………28
2.6.6 時間視窗 ………………..………………………………29
2.6.7 疊加次數 ..………………………………………………30
2.6.8 天線排列 …..……………………………………………31
2.7 反射波的解析能力..…………………………………………32
2.7.1 水平解析能力 …………………….……………………32
2.7.2 垂直解析能力 ……….…………………………………32
2.7.3 反射波的干擾問題 .……………………………………34
第三章測區背景………………………………………………………36
3.1 測區概述…..……………………..…..………………………36
3.2. 瑞穗瑞欣石材礦場...…………….………………………….36
3.2.1 位置與交通……………….……………………………..36
3.2.2 地質與礦床…...……….…….………………………….38
3.3 玉里錦昌石材礦場.....………………….……………………38
3.3.1 位置與交通……………….……………………………..38
3.3.2 地質與礦床…...……….…….…………………………..39
3.3.3 玉里石材集石場……...….….…………………………..39
3.4 花蓮美崙石材加工場.………………….……………………39
第四章測區施測結果………………………………….…...…………41
4.1 旭華石材加工場………….…………………………….……41
4.1.1研究目的………………….……………………………..41
4.1.2 測區資料…...……….…….……………………….……..41
4.1.3 測線配置……...….….…………………………………...42
4.1.4 施測參數與資料處理……...….….……………………..44
4.1.5 結果討論……….……...….….…………………………..53
4.2 玉里集石場……………………………….………………….54
4.2.1研究目的………………….……………………………..54
4.2.2 測區資料…...……….…….……………………….……..54
4.2.3 測線配置……...….….…………………………………...55
4.2.4 施測參數與資料處理……….…...….…………………..56
4.2.5 結果討論……….……...….….…………………………..59
4.3 鑫冠石材加工場………………………….………………….60
4.3.1研究目的………………….……………………………..60
4.3.2 測區資料…...……….…….……………………….……..60
4.3.3 測線配置……...….….…………………………………...62
4.3.4 施測參數與資料處理……...….….……………………..63
4.3.5 結果討論……….……...….….…………………………..66
4.4 瑞欣石材礦場…………….…………………………….……67
4.4.1研究目的………………….……………………………..67
4.4.2 測區資料…...……….…….……………………….……..67
4.4.3 測線配置……...….….…………………………………...68
4.4.4 施測參數與資料處理……...….….……………………..69
4.4.5 結果討論……….……...….….…………………………..77
4.5 錦昌石材礦場－Ｊ1礦場（規劃的開採場）……………….78
4.5.1研究目的………………….……………………………..78
4.5.2 測區資料…...……….…….……………………….……..78
4.5.3 測線配置……...….….…………………………………...79
4.5.4 施測參數與資料處理……...….….……………………..81
4.5.5 結果討論……….……...….….…………………………..85
4.6 錦昌石材礦場－Ｊ2礦場（正在開採的礦場）…………….87
4.6.1研究目的………………….……………………………..87
4.6.2 測區資料…...……….…….……………………….……..87
4.6.3 測線配置……...….….…………………………………...90
4.6.4 施測參數與資料處理……...….….……………………..90
4.6.5 結果討論……....……...….….…………………………..96
第五章結論……………………………………………………………97
參考文獻…...…………………………………………………….……..99

參考文獻

一、英文部份：
David, J.L., and Annan, A.P., 1989, Ground penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy: Geophys. Prosp., 7, p.531-551.
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Grasmueck, M., 1996, 3-D ground-penetrating radar applied to fracture imaging in gneiss: Geophysics, 61, p1050-1064.
Sensors & Software Inc , 1996, Pulse EKKO100 run, user’s guide, version 1.2, 65p.
Ulriksen, C.P.F., 1982, Application of impulse radar to civil engineering：Ph.D. thesis, Dept of Eng. Geol., Lund Univ. of tech., Sweden, 175p.
二、中文部份：
洪翊翔,1995,透地雷達法及地電法於淺層構造調查之研究,國立中央大學應用地質研究所碩士論文,共89頁.
陳鵬先,1994,透地雷達應用於淺地層調查之研究,國立中央大學應用地質研究所碩士論文,共123頁.
楊潔豪、廖國彰,1994,透地雷達探測與應用,地質,14,p115-128.
經濟部工業局,1991,八十年度大理石(石材)礦源礦場調查輔導規劃計畫,共253頁.
經濟部礦業司,1997,瑞穗礦業專業區規劃開發計畫共,138頁.
廖國彰,1993,透地雷達應用於淺地層之個案分析,國立中央大學地球物理研究所碩士論文,共82頁.
劉育松,1999,透地雷達法於裂隙上檢測之應用,國立中央大學應用地質研究所碩士論文,共85頁.
蘇柏昌,1998,透地雷達法應用於蛇紋岩石材礦場之可行性研究,國立中央大學應用地質研究所碩士論文,共99頁.

指導教授

楊潔豪(Chieh-Hou Yang)

審核日期

2000-7-17

推文