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요약문
EXECUTIVE SUMMARY
표목차
그림목차
칼라
목차
1. 서론 16
1.1. 연구 배경 및 목적 16
1.2. 연구 내용 및 범위 17
2. GPR 탐사의 기본 원리 19
2.1. 탐사 방법 19
2.2. 레이다 파의 거동 19
2.3. 지하 매질에서의 반사와 투과 22
2.4. 레이다 파의 가탐심도와 분해능 22
2.5. 레이다 파의 전파에 따른 감쇠 및 분산 특성 24
3. GPR 2차원 모형반응 계산 31
3.1. 레이다 파의 해석적 송수신 파형 계산 31
3.2. 유한차분법을 이용한 GPR 2차원 모형반응 계산 34
4. GPR 탐사 자료의 자료 처리 37
4.1. 전기적인 잡음 제거 37
4.2. 기준 시간 설정 39
4.3. 대역통과 필터링 39
4.4. 이득 39
5. 송수신 파형 양상 고찰 및 속도 분석 42
5.1. 레이다 파의 파형과 진폭 반응 양상 고찰 44
5.2. GPR 탐사에서의 속도 분석 48
5.2.1. 속도 분석 방법 48
5.2.2. 모형 실험 자료에 대한 속도 분석 48
5.2.3. 수분 함량 및 사용 안테나의 주주파수에 따른 속도 변화 51
6. 콘크리트 모형 실험 57
6.1. 콘크리트 매질에서의 전파 속도 57
6.2. 양생 시간에 따른 파형 양상의 변화 60
6.3. 계단 모형 67
6.4. 경사 모형 70
6.5. 터널 라이닝 모형 74
7. 현장 자료에 대한 검토 82
7.1. 전력구 터널 82
7.2. 도로 터널 82
7.3. 지하철 터널 85
8. 결론 87
참고문헌 89
서지자료 91
판권지 93
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Contents
1. Introduction 16
1.1. Objectives 16
1.2. Contents 17
2. Basic principles of GPR 19
2.1. Survey methods 19
2.2. Behavior of radar waves 19
2.3. Reflection and transmission 22
2.4. Depth of penetration and resolution 22
2.5. Characteristics of attenuation and dispersion 24
3. GPR 2-D modeling 31
3.1. Analytic calculation of GPR wavelet 31
3.2. GPR 2-D modeling using FDM 34
4. Processing of GPR data 37
4.1. Dewow 37
4.2. Set time-zero 39
4.3. Bandpass filtering 39
4.4. Gain 39
5. Study on the GPR wavelet and velocity analysis 42
5.1. Shape of GPR wavelet and it's amplitude response 44
5.2. Velocity analysis 48
5.2.1. Method 48
5.2.2. Velocity analysis for physical modeling data 48
5.2.3. Velocity variation due to water contents and antenna frequency 51
6. Test for Concrete model 57
6.1. Radar wave velocity in concrete 57
6.2. GPR response variation due to curing time 60
6.3. Step model 67
6.4. Slope model 70
6.5. Tunnel lining model 74
7. Discussion on the real data 82
7.1. Power line tunnel 82
7.2. Highway tunnel 82
7.3. Subway tunnel 85
8. Conclusion 87
Reference 89
BIBLIOGRAPHIC DATA SHEET 92
copyright 93
표 2.1. 일반적인 지하구성 물질의 상대 유전율, 전기 전도도 및 속도 (100 ㎒) 25
표 2.2. 안테나의 주파수에 따른 공간적 분해능 (지하매질의 상대 유전율 : 9) 25
그림 2.1. GPR 탐사의 기본적인 세가지 탐사법 (a) 반사법 탐사 (b) 공통 중간점 탐사 (c) 투과법 탐사 20
그림 2.2. GPR 반사법의 개략적 모식도(a)와 탐사 결과 얻어지는 GPR 단면(b) 21
그림 2.3. GPR 탐사시 얻어지는 전자기파의 파선 경로 모식도 23
그림 2.4. 콘크리트 모형에서 측정된 주파수에 따른 상대 유전율의 실수값과 허수값 (Robert, A., 1996) 27
그림 2.5. 서로 다른 전기 전도도에 대한 주파수에 따른 감쇠(a)와 속도(b)의 변화 양상. 그림자로 처리된 부분은 100㎒ 안테나에 대해 파동으로써 전파하는 범위를 나타낸다. 29
그림 2.6. 모형반응 계산에 의한 전자기파의 전파에 따른 감쇠와 분산... 30
그림 3.1. 송신파형 계산을 위한 절연 안테나의 개략적 모식도 32
그림 3.2. 모형반응 계산 알고리듬의 흐름도. 그림자로 채워진 부분은 주파수영역 계산을 나타낸다. 35
그림 4.1. Dewowing 효과를 보여주는 GPR 단면 (a) 취득 자료 (b) dewowing후의 자료 38
그림 4.2. 대역통과 필터링 효과를 보여주는 GPR 단면 (a) 대역통과 필터링 전 자료 (b) 대역통과 필터링 후 자료 40
그림 4.3. 서로 다른 이득 함수를 적용시켰을때의 GPR 단면의 비교 (a) 이득이 적용되지 않았을때 (b) (a)에 자동이득제어를 적용한 후 (c) (a)에 SEC 이득을 적용한 후 (d) (a)에 일정 이득을 적용한 후 41
그림 5.1. pulse EKKO 1000 시스템(a)과 안테나(b) 43
그림 5.2. 해석적으로 구한 GPR 파형과 측정된 GPR 파형의 비교... 45
그림 5.3. 수조 모형의 사진(a)과 개략적 모식도(b) 46
그림 5.4. 모래 모형의 사진(a)과 개략적 모식도(b) 47
그림 5.5. 공통 중간점 탐사시 나타나는 다양한 파들의 파선 경로(a)와 탐사 결과의 개략도(b) 49
그림 5.6. 수조 모형에서 측정된 공통 중간점 자료(a)와 이의 속도 분석 단면(b) (900 ㎒). 점선은 물을 통해 전파된 직접 지표파를 나타낸다. 50
그림 5.7. 균질 모래 모형에서 측정된 공통 송신점 자료(a)와 투과법 탐사 자료(b) (900 ㎒).... 52
그림 5.8. 서로 다른 주파수를 이용하여 균질 모래 모형에서 측정된 공통 송신점 자료. 점선은 모래를 통해 전파 되어온 직접 지표파를 나타낸다. (a) 900 ㎒ 안테나를 이용하여 얻은 단면 (b) 450 ㎒ 안테나를 이용하여 얻은 단면 54
그림 5.9. 수분 함량에 따른 레이다 파의 속도 변화를 알아보기 위하여 건조 모래와 습윤 모래에서 측정된 공통 송신점 자료 (900 ㎒). 점선은 모래를 통해 전파된 직접 지표파를 나타낸다.... 55
그림 5.10. 두께 계산을 위한 자료처리 과정의 흐름도 56
그림 6.1. 균질한 콘크리트 모형의 사진(a)과 개략적 모식도(b) 58
그림 6.2. 콘크리트 모형에서 측정된 공통 송신점 자료(a)와 투과법 탐사 자료(b) (900 ㎒).... 59
그림 6.3. 콘크리트 양생 시간에 따른 GPR 탐사 결과의 변화 양상 (1.2 ㎓) (a) 1 시간 후 (b) 6 시간 후 (c) 12 시간 후 (d) 24 시간 후 61
그림 6.4. 콘크리트 양생 날짜에 따른 GPR 탐사 결과의 변화 양상 (1.2 ㎓) (a) 1 시간 후 (b) 1 일 후(c) 7 일 후(d) 28 일 후 62
그림 6.5. 콘크리트 양생 시간에 따른 GPR 탐사 결과의 변화 양상 (900 ㎒) (a) 1 시간 후 (b) 6 시간 후 (c) 12 시간 후 (d) 24 시간 후 63
그림 6.6. 콘크리트 양생 날짜에 따른 GPR 탐사 결과의 변화 양상 (900 ㎒) (a) 1 시간 후 (b) 1 일 후(c) 7 일 후(d) 28 일 후 64
그림 6.7. 콘크리트 양생 시간에 따른 GPR 탐사 결과의 변화 양상 (450 ㎒) (a) 1 시간 후 (b) 6 시간 후 (c) 12 시간 후 (d) 24 시간 후 65
그림 6.8. 콘크리트 양생 날짜에 따른 GPR 탐사 결과의 변화 양상 (450 ㎒) (a) 1 시간 후 (b) 1 일 후 (c) 7 일 후 (d) 28 일 후 66
그림 6.9. 콘크리트 계단 모형(a)과 두께를 달리한 모래 모형(b)에 대한 개략적 모식도 68
그림 6.10. 콘크리트 계단 모형에 세가지 다른 주파수를 적용시켜 측정한 GPR 단면. 점선은 계단 모형을 도시한 것이다. (a) 1.2 ㎓(b) 900 ㎒(c) 450 ㎒ 69
그림 6.11. 두께를 달리한 모래 모형에 세가지 다른 주파수를 적용시켜 측정한 GPR 자료. 각 10개의 트레이스는 동일 두께 모형의 한 위치에서 측정 되었다. (a) 1.2 ㎓ (b) 900 ㎒ (c) 450 ㎒ 71
그림 6.12. 두께를 달리한 모래 모형에 세가지 다른 주파수를 적용시켜 모형 반응을 계산한 자료. 각각의 9개의 트레이스가 같은 두께 모형에 대해 계산되었다. (a) 1.2 ㎓(b) 900 ㎒(c) 450 ㎒ 72
그림 6.13. 콘크리트 경사 모형과 경사진 모래 모형에 대한 개략적 모식도 (a) 콘크리트 경사 모형 (b) 모래 경사 모형 73
그림 6.14. 콘크리트 경사 모형에 세가지 다른 주파수를 적용시켜 측정한 GPR 단면. 점선은 경사 모형을 도시한 것이다. (a) 1.2 ㎓ (b) 900 ㎒ (c) 450 ㎒ 75
그림 6.15. 경사 모래 모형에 세가지 다른 주파수를 적용시켜 측정한 GPR 단면 (a) 1.2 ㎓(b) 900 ㎒(c) 450 ㎒ 76
그림 6.16. 라이닝 모형에 대한 개략적 모식도 이 모형은 공동, 강지보, 록 볼트, 와이어 메쉬 및 방수포 등을 포함하고 있다. (a) 평면도 (b) 단면도 77
그림 6.17. 라이닝 모형에 서로 다른 주파수를 적용시켜 측정한 GPR 단면. 모형의 양상도 함께 도시하였다. (a) 900 ㎒ (b) 450 ㎒ 78
그림 6.18. 그림 6.17의 GPR 단면에 구조 보정을 적용했을 때의 결과. 모형의 양상도 함께 도시 하였다. (a) 900 ㎒ (b) 450 ㎒ 80
그림 7.1. 전력구 터널에서 측정된 자료 (450 ㎒) (a) 강지보의 반응으로부터 라이닝의 두께의 해석이 쉬운 경우 (b) 철근의 반응과 강지보의 반응이 동시에 보이는 경우 (c) 강지보 등의 반응이 보이지 않는 경우 83
그림 7.2. 도로 터널에서 측정된 자료 (900 ㎒) (a) 강지보의 반응이 잘 보이는 경우 (b) 라이닝의 두께가 얇아서 (20㎝내외) 두께 변화가 잘 보이는 경우 84
그림 7.3. 지하철 터널에서 측정된 자료 (450 ㎒) (a) 강지보의 반응으로부터 라이닝의 두께의 해석이 쉬운 경우 (b) 두께가 얇아 해석이 가능한 경우 (c) 두께가 두꺼워 해석이 힘든 경우 86