以攝影測量觀察離心土壩模型受滲流力作用之變位

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蔡崑財(Kuntsai Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以攝影測量觀察離心土壩模型受滲流力作用之變位

相關論文

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摘要(中)

本研究以土壩試體進行離心模型試驗，並由CCD擷取壩體破壞的影像，以及由水壓計記錄上游水位上升的過程中，壩體內部水壓變化情形。因為壩體破壞時表面土壤並非單一方向移動，故本研究目的在提出一套可應用於離心模型試驗中的攝影量測方法，以數位影像處理的概念，將擷取的數位影像進行半自動化的人工判釋，量測壩體變位。研究期間共進行13組模型試驗，分兩大主題，第一部份從影像來分析所觀察到的現象，取得所需參數來討論量測方法的精度，並計算出影像上佈標點的模型座標；第二部分由各點的水壓變化，得到水位變化歷時圖與最高水位，再與SEEP程式計算的理論自由水位面做比較。從精度試驗結果發現，CCD在長軸與短軸的取像角度分別為89°與67°；模型座標的計算精度，當B/H=0.25時，經過透鏡畸變差參數修正後的計算結果，各點與中心點的最大徑向誤差為2.06mm，其餘各點誤差在1mm內；若以不同距離來表示各點與中心點距離之平均誤差，發現其平均誤差在0.5~0.7mm內，最大值為1.03mm。離心模型試驗的影像分析中，計算壩體破壞時影像中佈標點的模型座標，繪成三維平面，還原壩體在破壞時的實際平面。最後將各點量測到的最高水位與SEEP程式計算的理論自由水位面位置比較，當H=5.78m時，量測的自由水位面與理論值幾乎一致，當水位逐漸升高後，理論值則與量測值有所差距，以H=7.5m來說兩者水位面的差距為0.9~1.2m。

關鍵字(中)

★ 空間前方與後方交會
★ CCD
★ 離心模型
★ 土壩
★ 滲流破壞

關鍵字(英)

論文目次

摘要 Ⅰ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ
照片目錄 Ⅹ
第一章緒論 1
1-1 緣起 1
1-2 研究動機與目的 1
1-3 研究方法 2
1-4 論文內容 2
第二章文獻回顧 4
2-1 攝影量測 4
2-2 近景攝影測量 5
2-3 數值攝影機 6
2-4 離心模型攝影量測 6
2-5 影像座標之量測 10
2-5-1 影像相關 10
2-5-2 重新取樣 11
2-5-3 模擬影像 11
2-5-4 像點量測步驟 11
2-6 像片基本幾何性質 12
2-6-1 正射投影與透視投影 12
2-6-2 像間與物間 13
2-6-3 像片與空間之座標系統 13
2-6-4 內方位與外方位 14
2-7 透鏡畸變差成因 15
2-8 模型中流體之因次分析 16
2-8-1 達西定律之有效性 16
2-8-2 土壩中流體之因次分析 16
2-9 天然壩的形成與其滲流特性 21
2-9-1 天然壩與堰塞湖之形成 21
2-9-2 天然壩的滲流特性 22
2-9-3 天然壩潰決類型 23
2-10 離心模型試驗原理 23
2-10-1 基本相似律 24
2-10-2 模型模擬 26
2-10-3 離心模擬的優點 27
第三章試驗土樣、儀器設備及試驗方法 43
3-1 試驗土樣 43
3-1-1 石英細砂之內摩擦角 43
3-1-2 試驗土樣滲透係數之測定 44
3-2 佈標點的選擇 45
3-3 試驗儀器與相關設備 45
3-3-1 地工離心機 46
3-3-2 模型試驗箱 47
3-3-3 孔隙水壓計 48
3-3-4 移動式霣降儀 49
3-3-5 影像擷取設備 49
3-4 試體模型製作步驟 52
3-5 試驗方法與步驟 53
3-6 影像擷取步驟 55
3-6-1 精度試驗之影像擷取步驟 55
3-6-2 離心試驗之影像擷取步驟 56
第四章空間交會計算方法與影像座標搜尋步驟 82
4-1 空間後方交會計算法 82
4-2 空間前方交會計算法 88
4-3 尋找佈標點影像座標及計算之步驟 93
第五章試驗結果與分析 101
5-1 試驗精度分析 102
5-1-1 CCD取像範圍 102
5-1-2 在相同高程下CCD方位參數的計算誤差 103
5-1-3 不同高程下方位參數的計算誤差 105
5-1-4 佈標點空間座標計算 105
5-1-5 探討透鏡畸變差造成之誤差與修正 106
5-2 離心模型試驗之影像分析結果 107
5-2-1 利用定位板求取CCD的方位參數 107
5-2-2 壩體表面在進行離心飛行期間的變化 108
5-2-3 討論壩體在破壞前後的變化 109
5-2-4 壩體破壞前後的影像分析 112
5-2-5 討論當壩頂潰決後不同位置之流槽橫斷面 114
5-3 壩體內部孔隙水壓變化 116
5-3-1 檢核壩體中水之流動是否符合達西定律 116
5-3-2 壩體內部水位變化歷時曲線 116
5-3-3 比較量測值與SEEP程式計算的理論自由水位面 117
第六章結論與建議 157
6-1 結論 157
6-2 建議 160
參考文獻 161

參考文獻

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指導教授

李崇正(Chung-Jung Lee)

審核日期

2003-1-20

推文