臺灣博碩士論文加值系統

現行之跨孔性震測法對於測得土層波速仍然存在許多需要改進之處，且以往國內與跨孔震測法相關的研究以數值模擬為主流，實地進行現地測量的研究並不多，故本研究針對土壤之動態行為，選擇破壞性震測法中應用較為普遍的跨孔式震測法，來進行檢測軟體程式的開發及現地跨孔波速之檢測。
本研究檢測軟體以LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)來撰寫程式，現地檢測採用蕭秉彝(2007)碩士論文所使用的氣壓式衝擊錘做為敲擊震源，以現有的速度規為接收器，利用所開發的程式來擷取震波訊號，並進行判讀及分析，測得波速。
由本研究所得到之結果得知：利用Labview所開發的檢測軟體對震波訊號具有擷取、顯示、判讀及計算的功能，並且由正反向接收訊號同時顯示可較準確的判讀出P波、S波到達之時間位置，有效的求取震波波速。由實驗結果顯示，利用一速度規來偵測震源的波形可明確的判讀出震源的激發時間，故此震源的激發時間對P波或S波在測得波速的準確度上並無影響，而在接收器之波形圖上，採用正反向訊號交點來判斷震波到達時間計算波速，可避免因選點方式的差異而影響波速準確度。

In situ cross-hole seismic tests are performed by many organizations on a routinebasis to determine the dynamic properties of soils and rocks for engineering analyses. However, there are still many improvements need for accurate assessment of the body wave velocities, especially in the area of data acquisition and signal analysis. Therefore, the objective of this thesis is to develop a system which can be used for the determination of dynamic soil properties through cross-hole seismic tests.
In this study, a pneumatic hammer developed in the past (Hsiao, 2007) is utilized as the seismic source. Two triaxial geophones are used as the receivers. A software which can acquire and analyze data for cross-hole seismic tests is developed using LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench).
Based on the experience learned form this thesis, it can be concluded that using the LabVIEW platform can save time and money. The developed software and can acquire, display and analyze data for cross-hole seismic tests at the same time. In conjunction with the pneumatic hammer impact source, the new software can display the waveforms of forward and reverse strike at the same chart, thus making determination of the arrival time for both P-wave and S-wave much easier.

目錄
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法與目的 2
1.3 研究流程架構與內容 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 現地震測 5
2.1.1鑽孔震測法 6
2.1.2跨孔震測法 7
2.2震波起始到達時間 10
2.3近域效應的影響 10
2.4 Labview開發資料擷取的運用 12
第三章 波傳原理 15
3.1波與波傳現象 15
3.2彈性體的應力波傳 15
3.2.1無限域之彈性波 15
3.2.2半無限域之彈性波 16
3.2.3從波速評估介質之彈性性質 16
第四章 研究方法 19
4.1跨孔式震測法 19
4.2敲擊震源 20
4.3 試驗儀器 21
4.3.1 氣壓式衝擊錘，如圖4.3所示 21
4.3.2 氣壓控制器 23
4.4 訊號擷取系統硬體設備 24
4.4.1 筆記型電腦 24
4.4.2 擷取卡(NI USB-6251) 25
4.4.3 擴充盒(NI-CB68LPR) 26
4.4.4 接收器 26
第五章 程式開發與程式說明 28
5.1 Labview環境介面及特色 28
5.1.1 Labview環境介面 28
5.1.2波形圖表工具面版 31
5.1.3迴圈結構 32
5.1.4 NI – DAQmx 34
5.2前置面板功能介紹 35
5.3程式撰寫流程說明 38
5.3.1讀取舊檔 44
5.3.2擷取新資料 45
量測P波(Frame 1) 45
5.3.3 時間域分析 54
5.3.4 儲存檔案及清除數據 58
第六章 現地跨孔震測試驗 59
6.1試驗結果分析 59
6.2結果分析與討論 62
6.2.1 開發程式之可行性 62
6.2.2 前人文獻之比較 63
6.2.3 計算波速標準誤差 64
6.2.4 選點差異相對造成的影響 64
第七章 結論與建議 67
7.1結論 67
7.2建議 68
參考文獻 69
附錄 72
現地跨孔波速檢測軟體之使用手冊 72

圖目錄
圖1.1 正反向敲擊訊號波 3
圖2.1 鑽孔震測法及非破壞檢測法示意圖 5
圖2.2 不同選點方式的正規化波速比較 8
圖2.3a P波中SV波的近域影響 11
圖2.3b SV波中P波的近域影響 11
圖2.4 Olson NDT 電腦（Olson Freedom NDT PC） 12
圖2.5 Olson NDT系統—操作介面 13
圖3.1 半無限彈性空間內之波傳運動示意圖 18
圖3.2 各種彈性波波速與柏松比之關係 18
圖4.1 本研究之跨孔震測儀器配置平面示意圖 20
圖4.2 本研究之跨孔震測儀器配置剖面示意圖 20
圖4.3 氣壓式衝擊錘 22
圖4.4 夾座剖面圖 22
圖4.5 衝擊錘剖面圖 22
圖4.6 氣壓供應器 23
圖4.7 氮氣瓶 24
圖4.8 筆記型電腦 25
圖4.9 NI USB-6251擷取卡 25
圖4.10 NI-CB68LPR外接式擴充盒 26
圖4.11 速度規 27
圖4.12 現地孔內接收器 27
圖5.1 VI前置面版 30
圖5.2 VI程式方塊圖 30
圖5.3 圖示及連結器 31
圖5.4 圖形工具面版 31
圖5.5 圖形面版功能設定 31
圖5.6 Structures工具板 34
圖5.7 DAQmx工具面版 34
圖5.8 參數設定頁面 36
圖5.10程式架構(讀取舊檔) 39
圖5.11程式架構(P波資料擷取) 40
圖5.12程式架構(S波資料擷取) 41
圖5.13程式架構(計算土層參數) 42
圖5.14程式轉換流程圖 43
圖5.15讀取舊檔程式方塊圖 44
圖5.16正向資料擷取架構 45
圖5.17 NI-DAQmax程式指令 46
圖5.18.a Create Virtual Channel.vi 47
圖5.18.b Sample Clock 48
圖5.18.c Reference Analog Edge 49
圖5.18.d Task 49
圖5.18.e Analog 2D DBL NChan NSamp 50
圖5.18.f Clear Task 50
圖5.18.g Error Handler 50
圖5.19 Index Array 51
圖5.20 Waveform Graph波形顯示圖 51
圖5.21 訊號揀選函數 52
圖5.22 迴圈連接圖 52
圖5.23 訊號揀選對話視窗 52
圖5.24 反向資料擷取系統 53
圖5.25 Build array 53
圖5.26 資料擷取之時間域分析 55
圖5.27 Cursors設定面版 56
圖5.28 Formula編輯視窗 57
圖5.29 儲存檔案與清除數據程式方塊圖 58
圖6.1 實驗室反力地板反力座之預留孔 59
圖6.2 P波，敲擊方向0°和180° 60
圖6.3 S波，敲擊方向90°和270° 61
圖6.7 R1 P波選點範圍 66
圖6.8 R1 S波點選點範圍 66
附錄
圖A1.硬體設備 72
圖A2.接收器接線圖 73
圖A3.接收器(GS-14-L9) 73
圖A4.人機介面參數設定值 74
圖A5.P波擷取訊號圖 75
圖A6.接收器各區間之P波波速值 75
圖A7.S波擷取訊號圖 76
圖A8.接收器各區間之S波波速值 76
圖A9.土層參數值 77

表目錄
表5.1 Create Virtual Channel.vi 46
表5.2 Timing.vi 47
表5.3 Trigger.vi 48
表6.1 P波與S波試驗數據 63
表6.2試驗混凝土計算得到參數值 63
表6.3 Vp、Vs標準誤差 64

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