活用地震波!中正大學開發地層健檢系統 可應用大型基建工程

地層也可以提前做健檢了。中正大學28日發布新聞稿指出,由地球與環境科學系教授陳朝輝開發的「三維大地斷層掃描系統」,可運用在如水庫、核電廠等大型公共建設或鐵路、隧道、橋梁等基礎交通建設,是全臺首創應用在大地工程檢測系統,有如「大地醫生」為土地做電腦斷層掃描,讓地下構造層相一覽無遺,確保各項建設施工安全。

相較於傳統一維二維鑽井、震測、電測等會破壞地層構造的檢測方式,陳朝輝開發的系統以三維噪訊為測量信號,完全不干擾地表和地下的環境狀態,猶如大地醫生為土地做電腦斷層掃描,地下構造層相一覽無遺。

「地底下的地層不是平坦的,有的凸、有的凹,地質成分也大不相同,如果越清楚瞭解地下狀況,就能讓地上的建築物更貼近地下的環境需求。」陳朝輝說,在所有的建築土木工程動工前,都需要經過地質探測。尤其是相當重視安全的大型公共工程,凡舉橋梁、隧道、鐵公路等更需要詳盡調查岩層種類和構造,才能評估施工可行性,確保建築基礎結構設計安全。

「當工程面積越來越大,要鑽井的地方越多,成本就越高,花的時間也長。」陳朝輝說,目前國內法定建設工程檢測皆須使用鑽井,再依需求搭配震測法、電測法及透地雷達輔助。其中,鑽井是用機具從地表向下鑽孔,雖然能直接獲得地下地質構造,卻也和震測用重錘敲擊測量一樣,都會破壞地表。此外,這些檢測方式的共同缺點都是不夠全面,像透地雷達最多只能測量一公尺的深度,「震測和電測法更受限於地形,比如森林、河流等崎嶇地表都難以使用。」

中正大學地環系教授陳朝輝(右)研發全臺首創大地工程檢測系統「三維斷層掃描技術」,猶如大地醫生為土地做電腦斷層掃描,確保各項建設施工安全。(中正大學提供)

「像海浪拍打海岸,或風吹樹林,都會造成微地動。」擁有地震學專業的中正大學團隊則採用地球天然的地震,讓以往被當成干擾的噪訊廢物再利用,開發出「三維大地斷層掃描系統」。陳朝輝說:「透過系統現場量測捕捉這些微地動,不需要破壞環境,只需要經由電腦分析地震波的速度,就能轉換成岩層的種類和構造,包含斷層、土壤液化、岩層是否碎裂等都能全面掌握。」由於這套系統運用AI與大數據的資料處理,除了節省大量的人力、物力成本,而且準確度更全面性,是探測工程革命性的新技術。

中正團隊開發的大地斷層掃描系統除了建設工程安全評估、檢測和維護,還能應用在天然災害防治上。陳朝輝說,像是山坡地開發、土石流等攸關民眾生命安全,都能利用這套系統判斷出岩層種類,幫助政府推動防災工作。目前陳朝輝已和相關廠商洽談合作,期盼能讓國內外基礎建設探測工址技術更精準安全。