地電阻法輔助透地雷達應用於柔性鋪面工程檢測之研究

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王信越(Hsin-Yueh Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

地電阻法輔助透地雷達應用於柔性鋪面工程檢測之研究
(Flexible Pavement Inspection Using Direct Current Resistivity Method Assisted Ground Penetrating Radar)

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摘要(中)

透地雷達（Ground penetrating radar）簡稱GPR，於鋪面驗收工程中逐漸取代破壞性之檢測方式，迅速便捷之檢測方式，運用於均勻材料且低導電度之鋪面介質中，提供相當好的檢測成效，因此透地雷達於鋪面工程之應用，已被大多數之國內外之工程單位所採用。
本研究不僅使用透地雷達於鋪面厚度檢測及地下物探測之優良性能來進行鋪面量測工作外，更結合地電阻儀之直流電阻法（Direct Current resistivity method）簡稱DC法，於試驗室中利用標準試體進行瀝青混凝土及底層級配材料之材料電性量測，試驗中以密級配瀝青混凝土瀝青含量、排水性瀝青混凝土孔隙率及底層碎石級配層壓實度建立一套預測模式，並於現地中進行驗證，觀察其適用性。
試驗中所建立之預測模式經由現地驗證後，發現瀝青含量及底層壓實度之部分，由於材料均勻性較佳因此成效顯著，值得進一步研究，若能再對增加更多之材料電性量測，如介電常數、反射係數、衰減率…等，結果應會更加顯著及精確。透地雷達於現地施測之數據資料，藉由濾波、振幅補償等資料處理後更能增加其輸出剖面之地下探測物判別及精準分析。

摘要(英)

Ground penetrating radar (GPR) is a rapidly and convenient instrument that uses to detect pavement with homogeneous material and low conductivity. It has a great effect and will substitute for destructive inspection in pavement construction. GPR applied to pavement construction has already been adopted by the great majority of foreign and domestic engineers.
The present study employed GPR that determines the thickness of the pavement and explore subsurface, and direct current (DC) resistivity method to measure the electrical characteristics of standard test specimens of asphalt concrete and base material in the laboratory. This study built a prediction model according to the test data of asphalt content of dense concrete, porosity of drainage pavements and compaction of base material. Then tested and verified it in the field.
Results indicated that because the materials were more homogeneous, the predictive effect of asphalt content of dense concrete and compaction of base material was significant. In addition, using amplitude compensation and filtering to process GPR data could better analyze GPR profiles. Further studies should increase the categories of measurement of the electrical characteristics, such as relative dielectric constant, reflection coefficient, attenuation, and so on. It will make the result more precise and significant.

關鍵字(中)

★ 透地雷達
★ 直流電阻法
★ 預測模式
★ 介電常數
★ 反射係數
★ 衰減率
★ 濾波
★ 振幅補償

關鍵字(英)

★ Relative Dielectric Constant
★ Direct Current Resistivity method
★ Prediction Model
★ Ground Penetrating Radar
★ Reflection Coefficient
★ Attenuation
★ Amplitude Compensation
★ Filter

論文目次

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 V
圖目錄 IX
表目錄 XV
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究流程 2
第二章文獻回顧 5
2.1 地電測勘的發展及其演進 5
2.2 地電測勘應用於鋪面工程國內案例 7
2.2.1 國外案例 7
2.2.2 國內案例 12
2.3 直流電阻法應用之國內外案例 15
2.3.1 國外案例 15
2.3.2 國內案例 16
第三章地電測勘原理 19
3.1 透地雷達原理 19
3.1.1 電磁波基本概念 19
3.1.2 馬克斯威爾方程式 20
3.1.3 電磁波於地層傳遞電性 21
3.1.4 透地雷達應用 26
3.2 地層介質參數 27
3.2.1 電阻率（ohm-meter） 27
3.2.2 相對介電常數（relative dielectric constant） 29
3.2.3 衰減度（attenuation） 29
3.2.4 反射係數（Reflection coefficient） 30
3.2.5 地層之速度分析方式 33
3.3施測參數 35
3.3.1 天線頻率（Antenna frequency） 36
3.3.2 時間取樣間隔 36
3.3.3 天線移動間距（Antenna step size） 37
3.3.4 激發電壓（Pulser voltage） 38
3.3.5 天線間距（Antenna separation） 38
3.3.6 時間視窗（Time window） 39
3.3.7 疊加次數（Stack number） 40
3.4 資料處理 41
3.5 直流電阻法（Direct Current resistivity method） 42
3.5.1 直流電阻法原理 42
3.5.2 直流電阻法特性 47
3.5.3 直流電阻法之應用 48
第四章試驗計畫及檢測規劃 49
4.1 試驗室試驗流程 50
4.1.1 相關試驗及規範 51
4.1.2 瀝青膠泥基本性質試驗 52
4.1.3 骨材基本性質試驗 55
4.1.4 基底層基本試驗 57
4.1.1 加州載重比試驗 61
4.1.4 輪跡試體製作 67
4.1.5 密度及空隙率試驗 68
4.1.6 瀝青分離試驗（離心機法） 70
4.2 現地檢測計劃 77
4.2.1 儀器介紹 78
4.2.2 分析軟體介紹 81
第五章試驗結果及檢測數值分析 83
5.1 永安漁港密級配含油量預測模式建立及驗證 83
5.1.1 密級配含油量試驗室預測模式建立 83
5.1.2 永安漁港施工前瀝青混凝土檢測及預測模式驗證 92
5.2 國道三號排水性鋪面配孔隙率預測模式建立及驗證 101
5.2.1 排水級配孔隙率試驗室預測模式建立 101
5.2.2 國道三號排水性柔性鋪面檢測及預測模式驗證 113
5.3 基底層壓實度預測模式建立與驗證 120
第六章結論與建議 129
6.1 結論 129
6.2 建議 130
參考文獻 131
付錄一永安漁港施工後透地雷達檢測 135
附錄二台東機場柔性AR4000跑道透地雷達檢測 143
附錄三新店市水利署透水標準斷面透地雷達檢測 163
附錄四國道五號雪山隧道柔性鋪面透地雷達檢測 169

參考文獻

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指導教授

林志棟(Jyh-Dongl Lin)

審核日期

2006-7-6

推文