中央大學土木工程學系學位論文
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傳統上，最小成本網路流動問題的運送成本常以線性方式來定義，藉以簡化問題的複雜度。在實務上，貨物運送的單位成本常隨數量的增加而遞減，其成本函數曲線為凹形。近期在求解含凹形節線成本之特殊最小成本網路流動問題上，有學者以新近鄰近搜尋法求解問題，達到較大範圍的搜尋方式，期能找到較優於傳統啟發解法的解。然而，此等鄰近搜尋法，容易面臨退化的問題，且是否可快速探尋全域，則不得而知。因此近期有學者發展類遺傳演算法與類螞蟻族群演算法以求解含凹形節線成本最小成本網路流動問題。另外，新近的粒子群最佳化演算法目前在各領域的問題求解上效果頗佳，甚至有發現較遺傳演算法為佳，但尚未發現有應用於含凹形節線成本最小成本網路流動問題。緣此，本研究針對含凹形節線成本之最小成本網路流動問題，以粒子群最佳化演算法之搜尋概念為基礎，並結合遺傳演算法、門檻值接受法與凹形成本網路啟發解法之特點，以節線及路徑為基礎發展兩種不同之混合式全域搜尋法，以有效的求解含凹形節線成本之最小成本網路流動問題。 本研究演算法的設計如下：在初始解的產生上，以隨機方式及配合凹形成本網路特性發展二初始解法，產生初始的粒子群。在可行解的產生上：以節線為基礎之演算法，以前ㄧ回合伸展樹為基礎，引進遺傳演算法之輪盤法選擇策略，發展數種方式以挑選節線加入伸展樹，並透過流量推擠法產生可行伸展樹；至於以路徑為基礎之演算法，則發展數種供給點指派之順序選擇策略及供需節點對之路徑選取方式，以重新指派供需節點間的運送量，並藉由流量推擠法以形成可行伸展樹。另外再發展路徑集合更新策略，以加入較佳伸展樹中新的供需節點路徑。另外，在粒子的速度更新法則上，參考引入連續型粒子群最佳化之慣性權重值（w）與可行伸展樹之特性，發展與以往不同的速度演算法則。在全體與個體最佳解的更新方式上，則引入門檻值接受法之求解機制。最後在搜尋的深度上，結合區域搜尋能力較強的鄰近搜尋法，以提升演算績效。最後，為測試本研究演算法在不同規模及參數的網路問題之求解績效，本研究設計一隨機網路產生器，產生大量的隨機網路，在個人電腦上以C++語言撰寫所有相關的電腦程式，並測試新近發展之遺傳演算法、門檻值接受法、大洪水法及類螞蟻族群演算法，以評估本研究兩種演算法之求解績效，進而提供實務界求解此類實際的網路運送問題之參考。
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樁基礎對結構物安全有其重要性且台灣地區多地震及颱風，因此設計基樁時，側向承載能力之評估為不可忽略之重要項目。在地震或其他作用力影響之下，樁體可能產生側向的位移及因彎曲力矩和剪力引起樁體的內應力。因此側向荷重之分析方式應包含側向位移及樁身彎矩。 本研究為探討地中橫樑對基樁側向阻抗之改良成效，利用模型樁承受側向荷重之試驗，觀察比較置放地中橫樑前後，疏鬆砂土中長樁承受側向荷載時樁體之側向位移與樁身彎矩行為。並進一步改變地中橫樑之長度及置放深度等相關參數，探討其樁頭位移量與樁身彎矩。 由實驗結果得知，當模型樁承受之荷重為73.6N，地中橫樑長度為9倍模型樁樁徑，置放深度為1倍樁徑時，其樁頭側向位移之改良成效為48%；而地中橫樑長度為15倍模型樁樁徑時，置放深度為1倍樁徑時，彎矩減少約32%。因此，在接近地表的土層中置放地中橫樑，可提供相當之水平阻抗，有效減少樁身之側向位移。
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在本論文中我們利用LS-DYNA有限元素軟體來進行計算，分析柱體受擾動外加位移，在計算時輸入具體的材料及幾何性質，研究柱體破壞時，利用外力和柱子反應紀錄來進行分析，再觀察關係圖的形狀，看是否有異常的趨勢，來判定柱子是否瀕臨破壞，而只要在某些破壞發生前能計算出有用的預警資訊就算滿意。以本文的兩個例子而言這樣的分析是會得到有用的結論。但未來應該仍要研究更多的例子才知道目前的方法是否具有高的成功率。
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傳統上使用變異向量分析法進行變遷偵測，往往有門檻值給定不客觀的問題，雖然有研究學者利用先行圈選訓練區塊的方式來加以改良，但訓練區圈選的好壞，往往會嚴重影響變遷偵測的成果。因此本研究提出一新方法，改良傳統的變異向量分析法。本研究所提出的改良式變異向量分析法，分為以下兩個步驟： (1) 變遷/非變遷像元位置的偵測： 本研究結合變異向量距離與光譜角資訊來進行變遷/非變遷像元的偵測，首先結合光譜角和變異向量距離資訊進行主成分分析，再運用邊緣偵測技術自動化決定第一主成分(PC1)影像的門檻值，即可偵測出變遷與非變遷像元。 (2) 變遷像元類別的判釋: 先計算變異向量之方向角，再運用K-Means演算法對變遷點之方向角進行分類，最後獲得變遷類別的分類影像。本研究利用模擬影像和三組SPOT-5的影像進行測試，在變遷像元偵測的精確度可達95%以上；而在變遷分類的結果，其精確度為87%。實驗測試成果顯示，利用改良式變異向量分析法能有效偵測出影像上變遷像元的位置，並分類出變遷像元的類別。
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本研究以Borland C++ builder軟體為工具，設計一系列版塊影像比對處理之程式模組，並嘗試就版塊影像所包含的相關資訊，如雜訊、接縫位置、裂縫區域及版塊破壞等情形，進行版塊模擬測試。版塊影像比對處理主要有四個步驟，首先為自動擷取版塊影像，其次為影像正規化，再來為版塊影像前處理過程，最後為影像比對部份。 影像比對處理係針對同樣位置版塊影像上，模擬明顯雜訊及含裂縫情況對版塊影像所造成的變異進行探討。研究結果發現，執行版塊影像比對處理前，必須先經合適的影像前處理過程，而影像前處理首重於最佳二值化影像，經最佳二值化影像經由四種邊緣偵測法處理後，研究發現Canny對於局部細微特徵點偵測具較佳處理成效。而版塊影像比對處理成果顯示，藉影像直方圖研判版塊影像內部資訊的成效良好，尤其以像素點累積量之增長情形可得知影像中可能含裂縫或破壞區域，亦可從區塊影像平均灰度值差異上，研判其版塊影像中區塊的破壞程度、破壞位置及破壞率。 利用本研究初步開發之剛性鋪面版塊影像處理比對系統，所擷取之完整破壞版塊影像，可供後續研究者進行版塊破損影像辨識處理分析，期以日後建立完整有效率之自動化鋪面破壞評估系統。
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為了進行自動化地從視訊資料中萃取出移動物體的軌跡與路徑線，本研究的視訊資料是利用固定方位與視角的攝影機，以一至兩台正在移動的機車或汽車為目標，由高處拍攝地面取得。利用以下3步驟對視訊資料進行軌跡與路徑線的萃取：1. 興趣視訊段落萃取：利用背景影像將減法快速偵測出視訊資料中含有移動物體的興趣視訊段落，並且將其萃取出來，以利後續的軌跡萃取與路徑線萃取等步驟；2. 軌跡萃取：利用主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）與區域增長法為主的步驟，從各個興趣視訊段落中萃取出移動物體的軌跡；3. 路徑線萃取：萃取出軌跡的中心線作為路徑線，並針對不同的路徑線型態對路徑線進行匹配，得到物體的移動路徑線與方向。測試影片包含了單一移動物體、平行軌跡雙物體、X型軌跡雙物體、Y型軌跡雙物體等不同型態的興趣視訊段落。三段影片的測試結果顯示，不論測試影片中的各興趣視訊段落的型態為上述何者，本研究都能夠從測試影片中將其萃取出來，並且從興趣視訊段落中萃取出移動物體軌跡，且利用軌跡更進一步萃取出物體移動的路徑線與移動方向。
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低放射性最終處置設施之主體為混凝土，但不同於一般混凝土結構物之用途，低放射性最終處置設施的服務年限可能長達數百年之久。另外由於台灣環境氣候潮溼，四面環海，場址的選擇可能位於臨海區域且採用淺層處置，此環境利於腐蝕反應之發生，使得最終處置設施長期在此環境下可能產生劣化，進而影響混凝土長期耐久性。 本研究目的係針對低放射性最終處置設施之混凝土材料長期處於濱海環境及地表下等特有環境下，以實驗室模擬混凝土及水泥砂漿長期曝露於不良環境，探討氯離子侵蝕及失鈣等兩種劣化行為對於混凝土長期耐久性影響。試驗結果得知(1)水泥砂漿試體浸泡於硝酸銨中歷時3個月後殘餘抗壓強度約為原試體抗壓強度的35%至41%，顯示混凝土失鈣現象所產生的劣化後果相當嚴重；(2)由氯離子浸泡試驗(Ponding test)與加速氯離子試驗(ACMT)結果得知使用飛灰、爐石與矽灰等卜作嵐材料皆能有效改善混凝土抵抗氯離子入侵的能力，且以飛灰及爐石之改善效果更優於矽灰；(3)由微觀分析結果顯示，水泥砂漿試體浸泡硝酸銨溶液後會加速溶出氫氧化鈣，使水泥砂漿試體因失鈣而產生劣化。 此外，運用模擬程式推估氯離子入侵混凝土之濃度剖面與浸泡試驗所得實際氯離子濃度剖面十分接近，顯示使用傳輸模式可有效預估氯離子入侵混凝土之現象，未來可進一步發展，應用於低放射性廢棄物最終處置場混凝土障壁服務年限之推估。
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摘要 本研究以峴港砂代表現地回填料，進行砂土液化性質及水泥改良效果之評估。在不同水泥配比與養治時間之條件下對含細料砂質改良土之力學性質作一探討。本研究之實驗重點乃以人工海水為拌和水及養治水，相對密度為40%之砂土並製作不同細料含量5%、10%、15%及20%，配以0.5%、0.7%、1.0%及2.0%的水泥配比，改良材料選用波特蘭水泥第I型及第V型，養治時間有7天、28天、56天或120天，再利用濕搗法製作改良土試體，進行無圍壓縮試驗及動力三軸試驗。 經由試驗結果發現，隨著細料含量之增加，剪力強度有提高之趨勢，但細料含量大於10%後，因砂土結構之改變，造成無圍壓縮強度有下降之趨勢。而改良砂土之鹽度愈高，其無圍壓縮強度有明顯降低之趨勢。 在本研究的試驗條件下，含細料砂質土壤之液化阻抗較高於未含細料之砂土。養治時間為7天時，添加2%水泥配比含細料砂土之液化阻抗將因而提升。養治時間28天時，含細料砂土添加1%水泥後，其液化阻抗即可獲得明顯的改善。控制細料含量於15%左右添加水泥進行改良，即可得到良好之成效。而鹽度的增加與液化阻抗的高低明顯成反比。另外，本研究亦探討了水泥改良土於反覆加載15次時之剪力模數、剪應變與水泥配比間的關係。經試驗及分析後，發現改良土對以上諸特性均有良好之改良效果。且在相同之應力振幅作用下，添加水泥並控制細料含量為15%左右時，可使產生之剪應變較其他配比之改良土為小。
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低放射性廢棄物處置場主體由混凝土構成，台灣在四面環海情形下，低放射性廢棄物處置場可能遭受外在環境各種元素的侵蝕，而低放射廢棄物所含核種需經300年後，絕大部分才會自然消失，處置場障壁長期在此種服務環境下，可能對混凝土造成損害或劣化甚至影響其耐久性。 本研究針對低放射性廢棄物處置場所使用之混凝土材料，以實驗室模擬混凝土材料長期受硫酸鹽侵蝕下，探討混凝土材料長期在此環境下的行為，分析其可能劣化機制及對耐久性之影響。試驗結果得知(1)以卜作嵐材料取代部份水泥，能改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕之能力；(2)受硫酸鹽侵蝕後，其侵蝕之深度及濃度皆隨著歷時時間增加，以卜作嵐材料取代部分水泥，能增加混凝土緻密性提升抗硫酸鹽侵蝕之能力；(3)混凝土在長期硫酸鹽侵蝕條件下，動彈性模數值隨著歷時時間而增加；(4)由微觀分析結果顯示，水泥漿體受硫酸鹽侵蝕之歷時下，其內部微結構明顯可發現侵蝕產物，造成試體剝落及開裂，而使用卜作嵐材料能明顯消耗水泥漿體中的氫氧化鈣含量，使得混凝土更加緻密。 此外，採用硫酸鹽侵蝕模型針對混凝土受硫酸鹽侵襲進行參數敏感度分析，結果顯示以擴散係數、C3A含量、硫酸鹽邊界濃度及水泥水化程度對硫酸鹽侵蝕影響程度最大。
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土壤吸力是不飽和土壤研究中最重要的關注焦點，不同的土壤其 吸力隨含水量變化之行為略有不同，大部分自然界土壤都處於不飽和 狀態。國內道路工程中路基土壤容易受季節變化的影響，土壤常介於 乾燥與飽和之間，因此路基土壤不飽和的研究更加重要。另外緩衝材 埋入地底深處受地下水及污染物入侵，可能造成污染，利用土壤吸力 的觀念可以了解外界水分進入緩衝材情形，有利於掌握處置場的環境 變化。 本研究針對紅土與泥岩兩種路基土壤以及膨潤土、日興土兩種緩 衝材的濕化水分特性曲線進行量測，實驗結果發現：（1）使用濾紙法 及土壤吸力計來量測土壤吸力，其中濾紙法量測範圍較廣，但以吸力 計之變異性較低；(2) 路基土壤不同夯實能量下的吸力變化，以高夯 實能量的土壤其土壤吸力大於低夯實能量者，在濕化方面結果發現路 基土壤在夯實能量高時產生的濕化曲線會比夯實能量低時陡峭也會 較早進入飽和階段；（3）將緩衝材製成不同乾密度並分別製作土壤－ 水分特性曲線，發現美國土的吸力值比日興土大也代表美國土的持水 性優於日興土；（4）利用土壤－水分特性曲線求得之吸力與含水量關 係，可透過經驗公式推求不飽和滲透係數，並發現美國土的不飽和土 壤滲透性低於日興土；（5）環境溫度升高時，水的表面張力降低會造 成土壤吸力降低而使得水分不易入侵緩衝材障壁。