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100年 透地雷達於地錨自由端鋼腱腐蝕非破壞檢測技術

透地雷達於地錨自由端鋼腱腐蝕非破壞檢測技術

 

(一)中文摘要:

      隨著社會與經濟的高度發展不管是有關建築工程或是道路工程,山坡地開發之需求及規模則日益增加,因此山坡地的災害與危及生命財產的事件,也就日益嚴重,例如早期的民國86年林肯大郡社區山坡地崩塌災害死亡28人災變,到近期民國99年國道三號走山災變皆屬擋土牆與地錨自由端鋼腱腐蝕發生鏽蝕開裂或剝離,而造成崩塌及走山的災害。早期由於坡地利用較少,規模也較小,道路的開闢採用的設計標準較低,故早期山坡地開發導致的災害雖然很多,但損傷規模不至於太大。近年來,大都市四周大型山坡地社區開發案例增多,國道公路之設計開發規模皆非常大,大型的挖填整地皆隨之產生,對環境帶來甚大的衝擊。

     為了確保坡地的安全,滿足更高的安全需求,如何在坡地地錨自由端鋼腱腐蝕發生鏽蝕鬆動損傷之過程,能夠以非破壞性的技術進行檢測,達到事先預警防災的功能,將是非常重要的課題。由於以往國內相關地錨工程皆偏重於施工、輕維護,迄今經由過往多次失敗案例中,可暸解檢測與維修的重要性。同時,因地錨工程完工後,其地錨自由端鋼腱都具有包覆性及不可及性,其腐蝕問題如何進行檢測,則屬相當不易,而且地錨檢測項目皆為破壞性檢測,相當費時費力。為因應此種必要之檢測需求,必須研發更簡易方便具準確檢測地錨自由端鋼腱腐蝕之非破壞性檢測系統。目前針對錨頭與鋼腱銹蝕問題大多應用目視與內視鏡檢測,但此二種檢視方法,只能作定性及破壞性的重點檢測,無法作較全面性銹蝕定量之檢測。本研究應用透地雷達電磁波波傳理論與電磁特性建立電磁波於邊坡地錨自由端鋼腱腐蝕界面損傷所造成之反射能量、振幅、波形、介電常數、阻抗等電磁波特徵物理參數。實驗內容主要以不同地錨自由端鋼腱腐蝕程度之混凝土試體進行地錨構件功能損失評估,並配合鋼腱加速腐蝕試驗與高頻透地雷達探頭(800MHz、1GHz、2.3GHz)進行掃瞄,並以電磁波訊號特性與電磁波波傳行為之基本理論為基礎,並配合數位影像編碼運算技術,擷取腐蝕生成物之波譜軌跡與反射訊號特徵,建立邊坡地錨自由端鋼腱在混凝土不同腐蝕程度的判讀準則。

     本研究將採用檢測混凝土鋼腱腐蝕狀態皆採用電化學腐蝕電位與腐蝕電流(GP-5000)來評估鋼腱發生腐蝕機率,其方法是利用電化學通路量測混凝土腐蝕鋼腱與參考電極之間電位差,再與ASTM C876標準及相關腐蝕標準進行預測,而此方法能夠定性的判定鋼腱發生腐蝕機率的高低,而無法定量的判別鋼腱腐蝕程度,並結合透地雷達檢測技術,開發不同地錨自由端鋼腱腐蝕程度之混凝土試體在不同加速腐蝕時間試驗,採用800MHz、1GHz、2.3GHz頻率之透地雷達探頭檢測地錨自由端鋼腱之腐蝕程度。經由不同時間的加速腐蝕試驗,並在不同的時間點(不同腐蝕程度)進行800MHz、1GHz、2.3GHz 透地雷達電磁波法的掃瞄與腐蝕電位、腐蝕電流量測;以非破性方式建立有效、快速、準確客觀之邊坡地錨自由端鋼腱損傷量測技術。

關鍵字:透地雷達、電磁波、相對介電常數、地錨自由端、鋼腱腐蝕

 

(二)英文摘要:

   Ground anchors is commonly used to stabilize. Potentially unstrable slopes. The use of steel ground amchors is of ten constrained by onerall durability in placement, and the difficulty in maintaining tendon in the anchor. To ensure public safety and highway users exclude from landslide, it is important to undustand the anchors stability. Especially in durability of ground anchor in a long time period after installation. Previously the anchor construction work, the ruet provention technologies were still under development, and some of the anchors constructed aluning this period have aged and lost their performare, resulting steel tendon corrosion occurs locally where the tendon in tersects a crack in the surrounding grout. This project will offer a new approach to evaluate corrosion of steel tendon of free length anchor by ground penetration radar (GPR). GPRwas used to in spect the corrosion process in anchor, in which the chage of amplitudes, travel time and GPR image profile assoated with the tondon reflections were  continuously measwed. The proposed algorithm was tested on both numerical and real GPR images and the experimental results will demostratal it accaracy and reliability.

Keywords: Ground Penetrating Radar、Electromagnetic Wave、Relative Permittivity Constants、Anchor Free End, Steel tendon Corrosion.

 

 

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