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研究生: 蔡崑財
Kuntsai Tsai
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
指導教授: 李崇正
Chung-Jung Lee
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 89
中文關鍵詞: 空間前方與後方交會CCD離心模型土壩滲流破壞
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  • 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。


    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

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