進階搜尋


下載電子全文  
系統識別號 U0026-3108201116525400
論文名稱(中文) 非破壞檢測在古蹟調查之應用研究
論文名稱(英文) The study of Nondestructive Testing on Historic Monuments
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 許朝景
研究生(英文) Chao-Ching Hsu
學號 n6891109
學位類別 博士
語文別 中文
論文頁數 185頁
口試委員 指導教授-李德河
召集委員-潘國樑
口試委員-陳景文
口試委員-劉益昌
口試委員-陳昭旭
口試委員-古志生
口試委員-紀雲曜
口試委員-林宏明
口試委員-吳建宏
中文關鍵字 非破壞檢測  透地雷達  紅外線熱影像  古蹟探測  缺陷檢測  磚材風化 
英文關鍵字 Nondestructive testing  ground-penetrating radar  infrared thermal images  historic monuments investigation  defects detection  brick weathering 
學科別分類
中文摘要 我國文化資產保存法明列古蹟維護或修復時須對現況做調查。傳統以目視評估,對於古蹟內部缺陷難以發覺。又藉文獻或訪查,再行局部開挖來推敲地下遺構位置,不易獲得全面資訊。傳統調查方式有其不足之處,實有必要以更新、更科學的方式來改善。
非破壞性檢測技術具不破壞待測物且擁有經濟、快速等性能,被廣泛用於各種領域。本文主要探討非破壞檢測於古蹟調查之應用研究,以透地雷達及紅外線熱影像為主,進行地下遺構、殘蹟結構型式與內部缺陷、磚材表面風化等方面之應用研究。
為使上述非破壞檢測法能更簡易且有效地應用在古蹟調查工作,本研究乃嘗試建置檢測的資料研判標準或分析流程,並以台南市境內的熱蘭遮城與台灣府城垣小東門段殘蹟為討論案例。獲得下列成果:
(1)建立透地雷達於土層中探測地下遺構之資料處理與判讀準則,以簡單的反射強度色階來對應地下遺構與文化遺物之埋藏狀況。
(2)基於材質介電性質的不同,透地雷達可用來檢測殘蹟的內部缺陷。
(3)構造形式之檢測須視古蹟材質是否有電學性質上的差異,其介面方能被透地雷達檢測出來。
(4)紅外線熱影像能快速檢測大範圍之磚材風化程度,亦可將磚材與表面抹灰區別出來。經研究分析可將紅外線熱影像檢測磚材風化等級分為3級。
英文摘要 Nondestructive testing (NDT) is noninvasive techniques to obtain the characteristics of material economically and fast. This paper discusses the applications of Ground penetrating radar (GPR) and infrared thermal images technique on exploring the underground remains, structural conformations, internal defects, and bricks weathering. The data analytic process and interpretive criteria are established to make the NDT methods simply and effectively. The case investigations of the Fort Zeelandia and the Small East Gate section of Taiwan Fucheng obtain the following results:
(1) The data analysys and interpretive criteria of GPR survey in the soil layer are established. The underground remains and cultural relics can be determined by the reflection intensity of color bar.
(2) GPR picks up the dielectric properties of material, so it can detect the interior defects remnants of internal defects.
(3) The structural conformations of historic monuments could be identified by GPR as the electrical properties of materials are different.
(4) Infrared thermal images technique can quickly identify the weathering degree of brick wall. The result shows that the weathering degree has three grades by infrared thermal images technique.
論文目次 摘要 I
表目錄 VII
圖目錄 IX
照片目錄 XIII
第ㄧ章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究對象與範圍 3
1-4 研究方法與流程 5
第二章 文獻回顧 8
2-1 非破壞檢測定義 8
2-2 透地雷達相關研究 9
2-3 紅外線熱影像相關研究 16
2-4 反彈錘相關研究 19
2-5 磚質文物風化 20
2-6 灰漿分析 23
2-7 檢測目標介紹 25
2-7-1 熱蘭遮城歷史概述 25
2-7-2 熱蘭遮城構造與材質 30
2-7-3 台灣府城城垣小東門段殘蹟歷史概述 31
2-7-4 台灣府城城垣小東門段殘蹟構造與材質 35
2-8 文獻回顧小結 38
第三章 非破壞檢測之原理與儀器介紹 39
3-1 透地雷達原理與儀器介紹 39
3-1-1 透地雷達原理 39
3-1-2 介質特性影響 40
3-1-3 透地雷達資料處理 43
3-1-4 透地雷達儀器介紹 46
3-2 紅外線熱影像原理與儀器介紹 46
3-2-1 熱傳遞原理 46
3-2-2 黑體理論 47
3-2-3 實體物體的輻射 49
3-2-4 相關重要因素 51
3-2-5 紅外線熱影像儀器介紹 54
3-3 反彈錘檢測原理與儀器介紹 55
3-4 灰漿成分分析儀器介紹 56
3-4-1 實體顯微鏡觀察 56
3-4-2 SEM-EDS 57
3-4-3 定量化配比分析 58
第四章 研究設計與方法 60
4-1 分破壞檢測分析準則之建置設計 60
4-2 研究架構 63
4-3 檢測對象外觀調查 65
4-3-1 熱蘭遮城外觀調查 65
4-3-2 台灣府城城垣小東門段殘蹟外觀調查 71
4-4 透地雷達探測 76
4-4-1 熱蘭遮城地下遺構探測 78
4-4-2 熱蘭遮城外城南殘牆內部缺陷檢測 79
4-4-3 台灣府城城垣小東門段殘蹟地下遺構探測 80
4-4-4 台灣府城城垣小東門段殘蹟內部缺陷與結構形式檢測 82
4-5 磚材風化目視檢測 84
4-6 反彈錘檢測 90
4-7 紅外線熱影像檢測 91
4-8 灰漿分析 94
第五章 研究結果與討論 104
5-1 透地雷達資料處理與解析 104
5-2 透地雷達地下遺構探測結果分析 105
5-2-1 熱蘭遮城A測區地下遺構探測分析 105
5-2-2 地下遺構探測影像判釋準則 114
5-2-3 熱蘭遮城B測區探測驗證 115
5-2-4 台灣府城城垣小東門段殘蹟地下遺構探測分析 120
5-3 透地雷達於結構內部缺陷與型式檢測結果分析 123
5-3-1 熱蘭遮城外城南殘牆內部缺陷檢測 123
5-3-2 台灣府城城垣小東門段殘蹟內部缺陷與型式檢測分析 127
5-4 目視評估與反彈錘檢測磚材風化類型分析 136
5-5 紅外線熱影像檢測風化磚材分析 151
5-6 灰漿成份配比定量分析 161
5-6-1 設計灰將樣本配比定量分析 161
5-6-2 古蹟灰將樣本配比定量分析 169
第六章 結論與建議 175
6-1 結論 175
6-2 建議 177
參考文獻 179
參考文獻 (1)Alvarez, J.I., Navarro, I.A., Martín and García Casado P.J., “A study of the ancient mortars in the north tower of Pamplona's San Cernin church,” Cement and Concrete Research, 30, pp.1413-1419, 2000.
(2)Avdelidis, N.P. and Moropoulou, A., “Applications of infrared thermography for the investigation of historic structures,” Journal of Cultural Heritage, 5, pp.119-127, 2004.
(3)Basile, V., Carrozzo, M.T., Negri, S., Nuzzo, L., Quarta, T. and Villani, A.V., “A ground-penetrating radar survey for archaeological investigations in an urban area ,Lecce, Italy,” Journal of Applied Geophysics, 44, pp.15–32, 2000.
(4)Böke, H., Akkurt, S., İpekoğlu, B. and Uğurlu, E., “Characteristics of brick used as aggregate in historic brick-lime mortars and plasters,” Cement and Concrete Research, 36, pp.1115-1122, 2006.
(5)Cezar, G.S., Rocha, P.L.F., Buarque, A. and Costa, A., “Two Brazilian archaeological sites investigated by GPR: Serrano and Morro Grande,” Journal of Applied Geophysics, 47, pp.227–240, 2001.
(6)Danilo, R., Marco, S. and Marco, T., “Ground penetrating radar investigations for the restoration of historic buildings: the case study of the Collemaggio Basilica ,L’Aquila, Italy,” Journal of Cultural Heritage, 5, pp.91–99, 2004.
(7)Davis, J.L. and Annan, A.P., “Ground-penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy,” Geophysical Prospecting, 37, pp.531–551, 1989.
(8)Gleizea, P., Silvaa, D.A. and Nappib, S., “Ancient rendering mortars from a Brazilian palace Its characteristics and microstructure,” Cement and Concrete Research, 30, pp.1609-1614, 2000.
(9)Gracia, V.P., García, F., Pujades, L.G., Drigo, R.G. and Capua, D.D., “GPR survey to study the restoration of a Roman monument,” Journal of Cultural Heritage, 9, pp.89-96, 2008.
(10)Grinzato, E., Bison, P.G. and Marinetti, S., “Monitoring of ancient buildings by the thermal method,” Journal of Cultural Heritage, 3, pp. 21–29, 2002b.
(11)GSSI, SIR-10 user’s Guide, GSSI, 1992.
(12)Incropera, F.P. and DeWitt, D.P.,熱傳遞第五版,台北:高立出版社,2006。
(13)Kong, F.N., Kristiansen, J. and By, T.L., “A Radar investingation of pyramids,” Geological Survey of Finland, Special Paper 16, pp.345–349, 1992.
(14)Leucci, G.. and Negri, S., “Use of ground penetrating radar to map subsurface archaeological features in an urban area,” Journal of Archaeological Science, 33, pp.502-512, 2006.
(15)Lillesand M., Kiefer W. and Chipman W., Remote Sensing And Image Interpretation, Fifth Edittion, Wiley, 2004.
(16)Papayianni1, I. and Stefanidou, M., “Durability aspects of ancient mortars of the archeological site of Olynthos,” Journal of Cultural Heritage, 8, pp.193-196, 2007.
(17)Riccardi, M.P., Lezzerini, M., Carò, F., Franzini, M., and Messiga, B., “Microtextural and microchemical studies of hydraulic ancient mortars: Two analytical approaches to understand pre-industrial technology processes,” Journal of Cultural Heritage, 8, pp.350-360, 2007.
(18)Rosella, C., Antonella, D.D., Giorgio, D.N., Gianni, L., Luigia, N., Stefano, S., “Integrated methods for analysis of deterioration of cultural heritage: the Crypt of “Cattedrale di Otranto,” Journal of Cultural Heritage, 6, pp.29–38, 2005.
(19)Sheriff, R.E. and Geldart, L.P., Exploration seismology: History, theory, and data acquisition, Vol. 1, Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK, 1982.
(20)Tavukçuoğlu, A., Düzgüneş, A., C.Saltık, E.N., Demircid, Ş., “Use of IR thermography for the assessment of surface-water drainage problems in a historical building, Ağzıkarahan (Aksaray), Turkey,” NDT&E International, 38, pp.402–410, 2005.
(21)Walden, A.T. and Hosken, J.W.J., “An investigation of the spectral properties of primary reflection coefficients,” Geophysical Prospecting, 33, pp.400–435 ,1985.
(22)Weil, J. G. Infrared thermographic techniques. In CRC Handbook on Nondestructive Testing of Concrete, Chapter 13, CRC Publishing, Boca Raton, Florida, ed.: Malhatra, V. M., Carino, N. I., 1991.
(23)王必昌,重修臺灣縣志,1752。
(24)王嘉聖,反彈錘有效性之研究,碩士論文,逢甲大學土木及水利工程研究所,臺中,2001。
(25)石守謙編,福爾摩沙-十七世紀的臺灣、荷蘭與東亞,國立故宮博物院,臺北,2003。
(26)佐倉孫三,臺風雜記,臺灣銀行經濟研究室,臺北,1961。
(27)江俊松,圓管壓力容器之非破壞性檢測,博士論文,新竹:國立清華大學動力機械工程學系,2002。
(28)李盛沐,台灣古蹟磚、石質材料風化及其防護材料破壞之研究,碩士論文,國立台灣科技大學建築系,臺北,2004。
(29)李泓銘,傳統灰漿材料之作用與配比最佳化,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,臺南,2005。
(30)何明錦,臺灣古蹟磚、石質文物風化破壞之研究,內政部建築研究所研究報告,臺北,2003。
(31)何傳坤、陳浩維,透地雷達應用於臺灣中部考古學,中國民族學通訊,第33期,頁25-31,1995。
(32)林宏泰,透地雷達應用於遺址探測及堤防掏空之研究,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,臺南,2002。
(33)林昆達,小波理論與類神經網路在橋梁非破壞檢測之應用,碩士論文,桃園:中原大學土木工程研究所,2002。
(34)林會承等,荷蘭長官公署復原規劃研究成果報告書,國立臺灣歷史博物館籌備處,臺北,2003。
(35)林會承主編,2003台灣文化資產保存年鑑:古蹟.歷史建築.聚落.遺址.文化景觀.古物,行政院文化建設委員會文化資產總管理處籌備處出版,臺中,2004。
(36)林鎮華,透地雷達數位影像編碼運算處理與圖像辨識之研究,碩士論文,中華大學土木工程研究所,新竹,2003。
(37)林慶元,臺灣古蹟磚石質文物風化破壞之研究,內政部建築研究所研究報告,臺北,2004。
(38)高祥雯,荷據時期大員的空間變遷,碩士論文,國立成功大學建築研究所,臺南,2007。
(39)栗山俊一,安平城址と赤嵌樓に就て,臺灣文化史說合訂本,臺南州共榮會臺南支會,臺南,1930。
(40)許朝景,透地雷達於大地環境調查之應用研究,碩士論文,成功大學土木工程研究所,臺南,2000。
(41)張一光,「紅外線測溫與原理」,台電工程月刊,462,頁57-63,1987。
(42)張君仰,透地雷達於古蹟探測之應用,碩士論文,國立成功大學土木工程程研究所,臺南,2003。
(43)楊敦凱,傳統磚材黏結材料抗拉力學行為之研究,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程研究所,臺北,2002。
(44)游晏愷,灰漿之配比分析與工程性質研究,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,臺南,2006。
(45)許朝景、李德河、黃楷淳,透地雷達於地下遺址探測之二維及三維資料處理與解析:以高雄市「外興隆營區」左營舊城遺址之探測試掘為例,臺灣公共工程學刊 ,第一卷第二期,頁57 ~62,臺灣公共工程學會,臺南,2005。
(46)黃純夫,「非破壞檢測儀器設備概述」,科儀產品新知(1~3),頁48-52,1983。
(47)黃楷淳,透地雷達與熱影像技術於地表下物體探測之應用研究,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,臺南,2004。
(48)曾國恩,1986,臺灣府城城垣南段殘蹟調查研究及修復計畫,曾國恩建築師事務所,臺南。
(49)曾國恩建築師事務所,臺閩地區第一級古蹟臺灣城殘蹟調查研究與修護計畫,臺南:臺南市政府,1993。
(50)傅朝卿,臺南市古蹟與歷史建築總覽,臺灣建築與文化資產出版社,臺南,2001。
(51)臺灣總督府內務局,史蹟調查報告,1936。
(52)劉良璧,重修臺灣府志,臺灣省文獻委員會,臺中,1977。
(53)劉益昌,熱蘭遮城研究與發掘考古簡史,熱蘭遮城考古試掘通訊月刊,第三期,頁8-15,臺南市政府,臺南,2003年9月。
(54)劉益昌、傅朝卿、李德河,第一級古蹟臺灣城殘蹟,原熱蘭遮城城址初步研究計畫成果報告書,臺南市政府,臺南,2003。
(55)劉益昌、傅朝卿、李德河,王城試掘研究計畫,二及影像紀錄期末報告,臺南市政府,臺南,2005。
(56)劉益昌、李德河、陳世明,臺灣府城城垣非破壞檢測考古試掘及維護工法研究計劃成果發表研討會論文集,成功大學,臺南,2010。
(57)潘國樑,遙測學大綱:遙測概念、原理與影像判釋技術,科技圖書出版,臺北,2006。
(58)陳文達,臺彎文獻史料叢刊—臺灣縣志第二輯,臺灣大通書局,臺北,1995。
(59)陳永增、鄧惠源,非破壞檢測,全華科技圖書股份有限公司,臺北,1999。
(60)陳淮之,傳統磚砌建築灰縫材料性質之研究,碩士論文,雲林科技大學文化資產維護系碩士班,雲林,2003。
(61)蔡政宏,以司徒基公式改進透地雷達辨識力之研究,碩士論文,朝陽科技大學營建工程研究所,臺中,2006。
(62)漢聲雜誌,十七世紀荷蘭人繪製的臺灣老地圖—圖版篇,漢聲雜誌,臺北,1997。
(63)謝金鑾,續修臺灣縣志,第一冊—卷五外編/遺蹟,臺灣銀行經濟研究室編印,臺北,1962。
(64)蔣元樞,臺彎文獻史料叢刊—重修臺郡各建築圖說(全)第九輯,臺灣大通書局,臺北,1987。
(65)蕭永龍、董倫道,透地雷達探測術於卑南遺址之應用,國立臺灣史前文化博物館籌備處通訊,第5卷,頁1-24,臺東,1995。
(66)羅經書,透地雷達應用於管線與地層調查之研究,碩士論文,國立成功大學土木工研究所,臺南,1997。
(67)藍鼎元,復論軍制築城書—東征集/卷三。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2016-09-13起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2016-09-13起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw