地基雷达干涉测量技术在城轨交通变形监测中的应用

地铁施工可引发大范围地面沉降,容易造成地面塌陷、地下管道及地面建筑物损毁。以武汉地铁8号线梨园站为例,利用地基雷达干涉测量技术(地基In SAR)对其施工引发的不均匀地面沉降进行自动化连续成像监测。监测分析表明,地基InSAR技术能够有效获取地铁施工区域高精度、高分辨率不均匀形变场;大部分地区的形变累积量在10 mm以内,满足地铁施工对周边道路和建筑物影响要求。     

邻近深厚煤矿采空区对鲁南高速铁路的影响分析

为分析采空区对鲁南高铁DK276+400～DK279+900段的影响程度,采用InSAR解译方法获取连续时段的累计沉降量,依据InSAR监测数据绘制古城煤矿附近InSAR沉降干涉成果,得出采空区影响范围及采空区有向东南扩展趋势.采用可控源音频大地电磁法,布置4条物探测线,解译出物探异常区平面位置分布情况及采空高程范围,...     

地面沉降地区高速铁路工程地质选线

为解决东营-潍坊地区高速铁路工程的地质选线问题,运用InSAR空间对地观测技术、现场访问调查、资料收集等综合勘察手段,查明了该地区地面沉降的规模和范围,分析了造成沉降的主要原因,并根据研究区地面沉降情况对两个方案(穿北辛庄方案、绕北辛庄方案)进行了比选。研究表明,穿北辛庄方案有6. 15 km段落穿越东营盐场沉降区,且沉降速率均超过60 mm/a,最大沉降速率为120 mm/a,线路将受到大规模不均匀沉降的影响;绕北辛庄方案线路设计里程较短、线形更加顺直,而且避开了东营广饶盐场大面积地面沉降区,且线路与该沉降区沉降等值线的外扩线方向一致,避免了线路的不均匀沉降,降低了铁路建成后的运营风险和后续处理地面沉降的巨额投资。     

京津冀地区高速铁路沿线区域地表沉降监测及时序演化态势分析

为探测京津冀地区高速铁路沿线区域的不均匀沉降,利用基于合成孔径雷达干涉的干涉点目标时序分析技术,借助C波段SAR卫星序列在2015年11月至2018年3月间获取的51景降轨影像数据,提取研究区域的地表形变信息,结合地下水的动态变化及人类活动相关资料对沉降漏斗的演化态势进行归因性分析,并对该区域高速铁路沿线地表沉降监测及时序演化态势进行分析。结果表明:研究区域的年沉降速率为20~206mm·a^-1,漏斗中心最大累积沉降量达248mm,其中,区域内3条高铁沿线均存在明显的沉降,沉降速率均超过100mm·a^-1,最大值位于高铁路线的雄安县段,漏斗中心沉降速率达185mm·a^-1,累积沉降量为200mm;研究区域的整体沉降趋势稳定,沉降主要归因于人类活动,而高速铁路沿线的沉降与地下水开采密切相关。     

基于DS-InSAR的复杂山区铁路沿线形变监测研究

选用穿透性较好的长波段高分辨率卫星雷达数据,对渝怀铁路重庆彭水段沿线进行地表形变监测研究。试验在西南复杂山区低相干条件下,采用分布式散射体干涉测量技术(DS-InSAR)进行铁路沿线地表变形监测的应用效果。研究中采用了干涉目标点分析(IPTA)方法,综合使用雷达影像的频谱信息、后向散射信息和时相稳定性信息提取永久散射点(PS)和分布式散射点(DS),获取了试验研究区域地面形变时间序列。研究表明:采用PS+DS点的SqueeSAR方法,可以提取铁路沿线较高密度的监测点,表明时序InSAR监测技术,一定程度上可为运营铁路线路的安全性评价提供部分直接科学依据。     

多时相InSAR技术在高速铁路沉降监测的应用

多时相InSAR能够对大范围的目标区域进行毫米级精度的地表变形监测,是目前对区域性沉降进行监测的重要手段,利用多时相InSAR技术对高速铁路及沿线区域进行沉降监测受到越来越多的关注。以郑万高速铁路某跨河特大桥为研究对象,利用多时相InSAR技术对其受高速列车长期运营载荷和周围人为活动的影响下的沉降情况进行监测分析。监测结果显示,该跨河特大桥区域在2020年10月至2022年2月发生了区域性沉降,大桥沿线沉降呈现漏斗状,漏斗底部最大沉降速率达到28.8 mm/a;同时,对比分析多时相InSAR技术监测结果和精密水准监测结果,两者在该区域沉降速率和沉降变形趋势上均呈现一致性。     

华北平原地面沉降对高速铁路的影响及其对策

研究目的：研究掌握中国华北平原区域地面沉降特征及其对高速铁路工程的影响，提出针对性的防治对策与工程措施，供高速铁路勘测、设计及施工参考。 研究方法：本文结合某高速铁路北京至济南段沿线地面沉降情况，采用统计分析方法对铁路沿线各段落的地面沉降的幅度、速率及线路坡度的改变进行了计算和预测，并参考有关规范标准计算分析了不均匀沉降对高速铁路桥梁、路基及轨道平顺性的影响。 研究结果：研究确定了华北平原地面沉降区内的地表变形特征及其对高速铁路的影响方式、影响程度，并提出了针对性的防治措施和对策。 研究结论：区域性地面沉降会改变线路坡度，同时对桥梁、路基及轨道平顺性会产生一定影响，而局部的不均匀沉降对高速铁路工程的影响相对较大，可通过控制地下水开采、合理选线、采取合理的线路坡度及适宜的工程结构措施加以防治。     

TS-DInSAR大区域多尺度沉降监测与精度评定

合成孔径雷达时序差分干涉(TS-DInSAR)已被广泛应用于高铁沿线大区域、多尺度的地面沉降监测方面,但缺乏相应的精度指标。因此,可利用升降轨平台时序解算结果和大量精密水准数据,对大区域内不同尺度的沉降监测结果进行精度评定和分析。研究区域覆盖北京、天津和雄安新区等(面积约3.4×104km2)京津冀核心区域,选取2015年11月～2018年3月51景降轨Sentinel-1A/B和2016年5月～2018年2月44景升轨Sentinel-1A作为数据源,利用TS-DIn SAR分别获取的升降轨平台沉降速率进行交叉验证;另一方面,结合PS点至解算参考点的距离、多尺度沉降速率等精度影响因素,利用大量高铁沿线精密水准数据对同时段PS点的沉降量进行详细的精度评定。研究表明,研究区域内存在不同尺度的沉降,有较多沉降漏斗;升降轨平台监测结果基本一致,标准差为6.47 mm/a;利用大量高铁沿线水准数据对同时段升轨平台沉降量进行验证,中误差为4.17 mm,PS点沉降监测误差与至参考点的距离呈线性关系,在20～80 km的距离内,中误差由2.9 mm递增到4.17 mm;同时,沉降监测误差与PS点沉降速率之间呈现随机分布关系,证明在沉降速率90 mm/a以内的不同尺度沉降监测精度基本相同。研究结果显示:TS-DInSAR能够为平原区域内的基础设施沿线区域沉降监测提供精度可靠的时序数据集,获取的TS-DInSAR沉降监测精度参考指标可应用于高铁等重大基础设施的勘测和运营。     

雅万高铁沿线地面沉降分析及主要防治对策

雅万高铁穿越雅加达及万隆两大地面沉降区,开展地面沉降现状调查及预测评价,及时采取应对措施,对指导铁路工程设计、施工及运营维护具有十分重要的意义。利用雅加达及万隆当地水文地质、工程地质和环境地质等调查研究资料,结合工程勘察及英萨监测数据,对高铁沿线地面沉降现状及影响因素进行概要分析,并采用水土耦合模型结合反分析方法,对主要路段的地面沉降趋势进行预测,分析不同时期内的沉降变化及其对线路坡度的影响。进而提出沉降路段设立禁采区、限采区和控采区方案,以及采用有砟轨道、简支结构桥梁及可调高支座、加宽路基和预留高程等工程措施,可为雅万高铁地面沉降防治提供依据。     

地基InSAR技术在昌吉赣高速铁路路基边坡监测中的应用研究

针对昌吉赣高速铁路某边坡在抗滑桩治理后仍存在变形问题,本文采用地基InSAR技术对其进行高精度监测试验。结果表明:(1)在参数合理设置情况下,地基InSAR雷达回波信号较强,能够获取该边坡毫米级微小形变场;(2)该抗滑桩加固边坡在监测期间变形趋势较为平缓,大部分形变累积量在3 mm以内,部分区域形变累积量达到5～6 mm,说明该边坡整体相对稳定;(3)地基InSAR与全站仪监测结果较为吻合,但相比全站仪单点位移观测相比,地基InSAR技术具有监测范围大、时间和空间分辨率高等优势,可有效监测分析边坡形变空间特征及变化趋势。本文监测结果为该边坡稳定性评价提供了重要基础资料,初步验证了地基InSAR在高铁边坡稳定性监测中的可行性及其应用潜力。     

黄土地区高速铁路高边坡路基帮宽沉降分析

为研究黄土地区高边坡路基帮宽施工对既有高铁路基附加沉降的影响规律,采用了实时化、可视化、远程化、自动化的静力水准监测方案,对并行段落既有高铁路基进行了2年的持续监测,并运用数据采集、数据滤波、数据平滑等处理方法,得到了高铁路基沉降监测点纵断面、横断面的累计沉降监测结果以及不同施工内容与沉降曲线的对应关系。研究表明,高边坡路基帮宽施工对既有高铁沉降变形影响较大(影响最大值为73. 2 mm),既有路基的沉降变形程度受填土量和涵洞等因素的控制。     

运营高铁线路平纵断面线形评估与优化研究

研究目的:无砟轨道高速铁路经过一段时间的运营后,由于地面不均匀沉降、周边施工等环境因素的影响,线路轨道会产生不同程度的不利变形,如平面移位、纵断面凹凸变形等。铁路工务部门在轨道实测检查和动态检测的基础上,需要对线路进行维修,对于区域地面不均匀沉降引起的轨道变形有可能不能恢复到设计的平纵断面位置,需要对轨道的平纵断面进行优化和评估,以满足行车安全和舒适的要求。研究结论:(1)一定尺度的轨道的不均匀变形可以通过平纵断面的线形优化进行再设计;(2)轨道变形的平纵断面优化设计宜在对轨道现状进行全面测量,综合考虑安全性、舒适度等技术经济指标最优的前提下进行;(3)优化选用的线路关键技术参数和指标应满足运营高铁静态养护维修要求,优化后的平纵断面应进行动态仿真检算;(4)本研究成果在不均匀地面沉降区的无砟轨道高铁运营的轨道养护维修中具有现实的参考价值。     

基于长时序水准监测数据的北京东北部地区地面沉降趋势分析

以北京东北部某在建高铁线路为背景,基于沿线水准基准点多年时序的高程数据对该地区的地面沉降进行分析,发现其处于快速发展阶段且区域沉降不均匀:距离市区较近的人口密集区域沉降量较大,并以国家铁道试验中心铁路环行试验线、马泉营村和顺义区高丽营镇区域最为严重。整体的水准点沉降监测数据表明,从顺义区进入怀柔区后出现了地面沉降明显变小的趋势。随着季节的变化也体现了不同的沉降趋势,11月～次年3月的沉降量较小,这表明北京地区冬季地下水消耗量较少(小于降雨补给量),并且冻结后地面沉降相对较为稳定; 6月～8月为北京夏季用水高峰期,地下水的大量抽取导致了较为严重的地面沉降。     

Processing Modflow模型在预测地面沉降中的应用

研究目的:针对开采地下水引起的区域地面沉降对线性工程的影响问题,以京津城际铁路为例,采用地下水三维渗流与地面沉降耦合模型计算软件—Processing Modflow,选择沿线地面沉降较严重区段,建立区域地下水流场与地面沉降的耦合模型,运用参数修正后的模型,进行地面沉降预测。研究结论:利用实测地面沉降值对模型进行验证,沉降中心位置及沉降量的模拟结果与实测结果基本吻合;设计不同的地下水开采方案,利用模型预测地面沉降,结果表明:合理压采地下水可以降低地面沉降量及沉降坡度,减缓地面沉降的不均匀性。     

浙赣线提速改造工程岩溶塌陷整治原则的探讨

研究目的:探讨高速铁路工程建设中的岩溶地面塌陷整治原则,力求总结出较为经济、合理、稳妥的岩溶整治原则。研究方法:根据浙赣线在提速改造工程施工及运营中发生岩溶塌陷地段的地质、地貌特征背景,分析岩溶塌陷产生原因,综合岩溶勘探资料和施工整治效果,结合其它铁路线岩溶整治经验对岩溶整治原则进行探讨。研究结论:高速铁路岩溶地面塌陷整治范围应扩大至易塌陷区地表黏性土厚度不大于20 m(绝对厚度)的地段,在抽水需求量大、岩溶地面塌陷严重地段,线路宜采用桥梁工程。岩溶整治施工过程必须贯彻"探灌"结合原则,根据实际情况调整整治范围和深度、调整压浆参数和压浆工艺,以达到治理岩溶地面塌陷目的。     

隧道盾构掘进引起的地表沉降研究

结合天津地下直径线工程实例,通过建立模型和模拟盾构开挖,采用数值模拟和现场监测相结合方法,对盾构掘进中建筑物附近的地表沉降进行研究,分析盾构掘进前、穿越及离开5个阶段地面的沉降规律。监测和计算结果表明,因初始应力状态改变造成土层变形、地层损失和降水引起的固结变形是造成地表沉降的主要因素;将计算得到的盾构掘进中周围土体位移场和隧道纵、横断面地面沉降曲线与监测纵断面沉降曲线进行比较,反映的沉降规律一致,说明数值模拟在计算地表沉降中可行。     

采用星载合成孔径雷达管理铁路走廊的地层移动与风险

自20世纪90年代中期开始，星载合成孔径雷达（InSAR）技术就被应用于地层移动、边坡移动与沉降的测量。该技术基于卫星得以实施，能以50km带宽连续收集全部地面的数据，十分适用于对线形走廊的探测与确定其表征特性，比如铁路这样的系统。档案数据及其主动收集功能既可以回溯以前地面沉降或边坡移动的速度，还能监测变形的形态。InSAR向地面发射微波辐射，     

城市浅埋暗挖地铁隧道沉降控制与分析

按地面建筑物沉降、地面沉降变形的不同要求对沉降控制问题做出分析,给出相关的控制基准值经验公式。结合南京地铁鼓楼站—玄武门站区间具体情况,对浅埋暗挖隧道地表及建筑沉降进行细致监测,并根据现场实测数据进行较为深入的分析,阐述在设计及施工浅埋暗挖地铁隧道时应注意的事项。     

基于多影响因子计算模型在城市地面沉降监测中的应用研究

研究目的:近年来,随着城市地下水被开发利用,大量地下水被抽取,久而久之将引起地表沉降.本文阐述地下水位变化、孔隙水压力变化和地面荷载变化对地面沉降的影响,分析这些因素的影响机理;应用回归分析原理,建立地面沉降监测计算模型,并结合实例,分析验证该模型,为城市取水井的数量和密度布设提供科学依据,对城市区域、交通干线地面沉降...     

水井抽水引起地基沉降影响范围探讨

研究目的:地下水开采是引发地面沉降的的主要原因,且集中抽水引起的不均匀沉降会对高速铁路工程造成严重危害。因此,研究水井抽水引起地基变形过程,合理估算地基沉降范围,用以指导地面沉降区内的高速铁路选线及采取可靠的防治措施。研究结论:(1)基于离心模型试验结果,采用数值模拟方法模拟分析了不同深度条件下水井抽水引起地基沉降的规律和影响范围,模拟结果表明靠近抽水位置区域的地基变形大于远离水抽水位置区域,排水引起的地基沉降量与其不均匀程度随着排水次数和沉降的增大有逐渐减小的趋势;(2)不同深度抽水时引起地面沉降过程及影响范围有所不同,浅层抽水时不均匀沉降较为严重,影响范围较小,深层抽水时地基沉降较平缓,但影响范围较大;(3)承压水单井稳定流抽水引起的地基变形影响范围与含水层渗透系数负相关,与开采量正相关,若控制地下水开采量,其变形影响范围是可以控制的,一般不会超过1 000 m;(4)当高速铁路经过地面沉降易发区时,需采取绕避集中抽水区域、封井、禁采、限采及控制地下水开采量等多重措施;(5)该研究成果可指导高速铁路选线和铁路沿线地面沉降防治等领域。