以電腦斷層掃描量測大地材料內部裂縫與組構

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姓名

呂彥標(Yan-Biao Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以電腦斷層掃描量測大地材料內部裂縫與組構
(Measuring inner Crack and Construction of Geo-Material by using Computed Tomography Scan)

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摘要(中)

本研究使用了微米電腦斷層掃描將骨材材料試體和某工程墩柱之混凝土鑽心試體進行掃描，此儀器利用X光能穿透物體之特性，掃描出試體每一層斷面的灰階影像，接著以影像處理(Image Processing)技術分離出內部裂縫和組構，再配合自行撰寫之Matlab程式，計算出內部裂縫寬度及骨材顆粒尺寸、比例和粒徑分佈，並將得出之結果進行定量分析，最後再將全部的斷層影像串聯，建構出內部構造之3D立體模型，以利於觀察裂縫和顆粒整體之分佈情形。

摘要(英)

This study use Micro CT Scan to obtain every cross-section image of the in-situ drill core and man-made specimens and then separate crack and aggregate segments by image processing. After image processing, we can measure the crack width and the size, proportion and the particle size distribution of aggregate with the Matlab and then produce the quantification analysis result. Finally, we can use these cross-section images to build 3D reconstruction models for observing the orientation and distribution of crack and aggregate.

關鍵字(中)

★ 粒徑分佈
★ 體積比
★ 影像處理
★ 裂縫寬度
★ 電腦斷層掃描

關鍵字(英)

★ particle size distribution.
★ block volumetric fraction
★ image processing
★ crack width
★ Computed Tomography Scan

論文目次

摘要　I
Abstract　II
目錄　III
圖目錄　VI
表目錄　XII
第一章緒論　1
1-1 研究動機與目的　1
1-2 論文內容　2
1-3 實驗架構　3
第二章文獻回顧　4
2.1 裂縫寬度　4
2.1.1 裂縫寬度定義 4
2.1.2 裂縫間隙寬度之測量 5
2.2 數位影像處理 7
2.3 試體外視粒徑之分佈 9
第三章試驗方法 11
3.1 試體準備 11
3.2 電腦斷層掃描原理 17
3.2.1 方法特色 18
3.2.2 儀器簡介 19
3.3 試體分析流程 21
3.4 斷層影像編號順序 23
3.5 數位影像處理軟體介紹 26
3.5.1 ImageJ生物影像分析軟體 26
3.5.2 Matlab數學計算程式 28
3.6 數位影像分析流程 30
3.6.1 裂縫影像處理 30
3.6.2 顆粒影像處理 43
3.7 裂縫寬度之量測定義 49
3.8 試體內部組構分析 50
3.8.1 試體斷面面積比和體積比計算 50
3.8.2 顆粒粒徑分析 51
第四章試驗結果 55
4.1 裂縫寬度量測 55
4.1.1 手動驗證 65
4.2 斷面面積比和體積比量測 67
4.2.1 斷面面積比 67
4.2.2 試體體積比 70
4.3 顆粒粒徑分佈 76
4.3.1 粒徑分佈之推算 76
4.3.2 案例驗證 90
4.4 三維立體影像重建 94
第五章結論與建議 97
5.1 結論 97
5.2 建議 98
參考文獻 99

參考文獻

(1) 郭明傳，「複合岩體之岩塊體積比量測及其力學行為」，博士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2005)。
(2) 蔡文傑，「巨觀等向性混成岩製作表面影像與力學性質」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2003)。
(3) 張道武，「混凝土裂縫密度之量測方法」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2009)
(4) 張顥薰，「面積比法量測異質性介質體積比之不確定性」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2012)。
(5) 陳衍豪，「立體航測影像直線與圓弧輪廓建物半自動之三維模型重建」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2001)。
(6) 田永銘、鐘翊展、盧育辰、張顥薰，「併構岩體積比與力學性質之不確定性(1/3)」，行政院國家科學委員會補助專題研究計畫期中報告，中壢(2010)。
(7) 王友俊、周瑞仁，「MFA方法應用於影像中近似橢圓物件之分割」，農業機械學刊第15卷，台北(2006)。
(8) 巫垂洲、秦平源，「建築物結構性裂縫間隙寬度之量測」，亞東學報第30期，台北，第81~86頁(2010)。
(9) 張守陽、黃榮堂、林志平，「機械視覺監測土石流發生與特性之研究(II)」，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，台北，第110~113頁(2005)。
(10) 洪維恩，Matlab7程式設計，旗標出版社，台北(2005)。
(11) 張智星，MATLAB程式設計-入門篇，鈦思科技，台北(2009)。
(12) 張智星，MATLAB程式設計-進階篇，鈦思科技，台北(2009)。
(13) ProCon X-Ray GmbH。2012年6月15日，取自http://www.procon-x-ray.com/。
(14) 找查表介紹。2012年6月20日，取自http://travis0501.pixnet.net/blog/post/56804066-%E6%9F%A5%E6%89%BE%E8%A1%A8(lut,-look-up-table)-%E6%98%AF%E5%81%9A%E7%94%9A%E9%BA%BC%E7%9A%84%3F。
(15) 形態學影像處理。2012年6月18日，取自http://t5318019-ee.blogspot.tw/2010/06/morphological-image-processing.html。
(16) Alasdair McAndrew, “Introduction to Digital Image Processing with Matlab”, Australia, Victoria University of Technology(2004).
(17) Ferguson, R.I., and Sime, L.C., “Information on Grain Sizes in Gravel-Bed Rivers by Automated Image Analysis,” Journal of Sedimentary Research, Vol.73, No. 4, pp.630-636(2003).
(18) Goebbels, J., Hellmuth, K.-H., Klobes, P., Riesemeier, H., Meyer, K., “Rock porosity determination by combination of X-ray computerized tomography with mercury porosimetry,” Fresenius’Journal of Analytical Chemistry, Vol. 357, pp.543-547(1996).
(19) Haneberg, W. C., “Simulation of 3D block populations to characterize outcrop sampling bias in bimrocks,” Felsbau Rock and Soil Engineering-Journal for Engineering Geology, Geomechanics and Tunneling, Vol. 22, No. 5, pp. 19-26 (2004).

指導教授

田永銘(Yong-Ming Tien)

審核日期

2012-7-22

推文