卫星遥测高原冻土路基沉降变形研究初探

研究目的:高原冻土的不稳定性使进行冻土区路基变形监测分析极其重要,但受限于高原严酷自然环境条件,当前利用地面现场测量来分析多年冻土路基变形的方法,开展工作极为困难。卫星雷达差分干涉(D-InSAR)技术是近年来出现的无需地面现场测量作业,能够获得大范围地表覆盖区域连续点、线、面沉降信息的一种全新地表变形监测分析方法。针对特殊困难环境下高原多年冻土区路基变形监测与分析问题,讨论利用卫星D-InSAR"空间遥测"多年冻土区路基表面沉降变形的必要性、可行性和应用研究价值及意义。研究结论:在青藏高原这种特殊困难的自然地理条件下,采用卫星D-InSAR进行多年冻土区路基变形分析,对改善劳动条件、提高监测效率、减少费用、最大限度地减少极其困难的地面人工测量工作量,能起到明显的积极作用,对于高原冻土区国家重要基础设施长期监测系统建设有重要工程现实意义;利用D-InSAR获得的独特路基地表变形信息,可实现从大范围连续点、线、面3种角度,分析高原冻土路基变形的时空特征和规律,有望从空间全局的分析角度获得冻土路基变形新发现或新知识,从而为冻土路基稳定性评价提供新的科学依据,也为更深入地研究冻土工程变形开拓新思路。     

鲁南高铁沿线地面沉降现状及原因分析

为了研究鲁南高铁沿线的地面沉降问题,在综合分析沿线区域地质、水文地质特征的基础上,通过整理长序列的水文监测资料及地面形变监测资料,采用常规D-InSAR和时序InSAR分析相结合的解译方法,得到了鲁南高铁沿线地面沉降的分布特征,并根据InSAR解译的地表形变离散点划分沉降段落,综合考虑不同段落的地层特征、地下水开采程度、工程建设规模等方面的因素,对引起地面沉降的原因进行研究。研究表明:济宁城区、菏泽城区地面沉降量较大,主要原因为地下水的超量开采,采空区塌陷、岩溶塌陷、深基坑降水也会造成不同程度的地表变形,产生不均匀沉降。高铁选线应避开沉降严重段落和不均匀沉降易发区,完善沿线地面的监测网络,做好地面沉降的监测及预测,制定可行的控沉措施,确保高铁的运营安全。     

D-InSAR技术在城市轨道交通领域的应用研究探讨

随着大规模城市轨道交通工程建设的开展,工程本身以及工程环境不可避免地会遭到破坏,从而发生变形。开展针对城市轨道交通工程建设和运营期间的变形监测,及时掌握工程和工程环境周围可能产生变形的区域及对象,确保城市轨道交通工程建设和运营安全以及由于工程建设引起的环境安全,已成为城市现代化建设中不可缺少的重要工作和关键技术。D-InSAR技术作为一种新型的空间大地测量技术,具有全天时、全天候、目标范围广的观测能力,能够获取高精度、高分辨率、大范围的地表形变信息,且不需要地面控制点。因此,本文将D-InSAR技术引入城市轨道交通领域,探讨实现D-InSAR技术的具体的工程化应用。详细介绍了城市轨道交通建设的发展趋势、D-InSAR技术的发展、SAR信号的传播、InSAR和D-InSAR的理论模型、将D-InSAR技术应用到城市轨道交通建设领域的优点及其研究方向。     

青藏线多年冻土区路基形变星载SAR差分干涉测量应用探讨

近年来,蓬勃发展的合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)对地观测技术为从空间进行地表形变测量和长期监测提供了可能。研究了差分干涉测量技术的形变测量原理、数据处理流程和误差影响因素,对比分析了D-InSAR技术与传统地面测量方法的优缺点。指出星载合成孔径雷达差分干涉测量技术应用于青藏线多年冻土区路基形变长期监测具有某些不可替代的独特优势,而且技术上可行。     

暗挖隧道下穿既有线路基沉降自动监测系统研究

东莞—惠州城际轨道交通工程暗挖隧道下穿广深铁路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ线施工时,路基沉降采用自动监测系统监测。从监测项目、沉降监测点布设、监测设备、沉降监测精度与技术要求、监测频率与监测控制值及警戒值方面论述沉降监测;从自动监测系统组成、自动监测信息系统、精密光电测距三角高程测量原理和精密光电测距三角高程测量精度方面分析自动监测技术;从沉降曲线和沉降数据统计分析自动监测结果;提出采用基于自动全站仪的自动监测系统监测暗挖隧道下穿既有线路基沉降可行等结论。     

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。     

基于光纤光栅技术的城市轨道交通基础结构沉降实时监测研究

提出基于光纤光栅技术的轨道交通基础结构沉降监测方法,可实现大坡道、不同结构物的在线、分布式连续监测和数据无线传输。研发了轨道交通基础结构沉降实时监测装置。该装置能对沉降数据自动采集和处理,且实时显示结果,并在沉降超限时报警;沉降监测精度可达0.1 mm,超限误报率小于1%;具有良好的稳定性、监测的连续性;通过沉降监测可进一步预测沉降发展趋势。该装置适合关键基础结构地段的长期监测,满足运营中连续监测的需求,并为基础结构维护提供参考依据。     

高速铁路运营线路路基沉降监测系统

路基沉降是影响高铁行车安全的主要因素之一。高铁列车速度快、行车密度大,常规沉降监测模式难以满足需要。采用激光敏感半导体等高新技术,探索适合高铁运营线路路基沉降的自动监测系统,以确保高铁运营安全。经室内测试和现场工程实践检验,研制的沉降监测系统与全站仪监测结果相同,而且能适应一定地域范围,成本低,方便实用,可解决路基沉降自动监测和预警问题。     

基于激光准直特性的隧道整体道床沉降图像监测技术

针对乌鞘岭隧道的路基沉降,利用CMOS图像传感器及相关仪器设备,采用二维测量方法对其进行沉降监测,提出乌鞘岭隧道路基沉降监测系统整体方案。阐述CMOS图像传感器测量原理、整体道床沉降监测图像传感器配置、图像采集和处理、数据分析和结果发布,提出以传感网技术和图像识别技术为基础的乌鞘岭隧道路基沉降非接触在线监测方法具有较好的实时性和准确性,可通过网络发布隧道路基沉降信息,对路基沉降进行预警等结论。     

TS-InSAR技术在郑济高铁区域沉降时空动态分析中的应用

为研究高铁工程全生命周期区域沉降时空变化规律,需要深入分析TS-InSAR方法在年际间的区域沉降监测成果.为此,选取郑济高铁山东段作为研究对象,采用TS-InSAR方法对83景Sentinel-1A/B进行年际间数据处理,分别获取2017年1月至2019年7月、2019年6月至2020年12月的沉降监测结果,对监测结果...     

基于光纤光栅技术的轨道交通基础结构沉降实时监测系统应用分析

结合轨道交通的典型基础结构和沉降监测要求,对基于光纤光栅技术的基础结构沉降实时监测系统软硬件进行了设计和现场实施,实现了对典型基础结构沉降的实时、连续、在线、自动检测,实现了结构物随时间发展的相对沉降、不同结构物之间沿线路纵向相对沉降、同一结构物沿线路纵向相对沉降、同一结构物沿线路横向侧倾等状态的监测,并尝试将列车运行时的车致动力响应与基础结构的长期沉降建立联系。系统经现场验证,结果可靠。     

CPⅢ点位变化对轨道线形的影响

为了更好地解决高速铁路运营监测中重点监测段落划分及沉降监测等问题,以本次复测和竣工复测的CPⅢ实测数据为基础,通过轨道监测软件分析CPⅢ点位横向、垂向变化对轨道线形的影响,沉降量最大值为-44. 0 mm与工务段提供的重点沉降监测数据一致;经过对不同段落的对比分析,分析结果与实测数据吻合性较高,验证了方法的可靠性,较好地解决了重点段监测划分及沉降监测问题。     

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。     

红层软土地基沉降监测及预测

研究目的:红层软泥岩是一种特殊岩土,具有易崩解、易风化、遇水易软化等特点。在这种特殊地质条件下,修建高等级铁路,必须要解决地基沉降问题。要准确地计算软土地基的沉降,特别是预测工后沉降,满足高速铁路暂行规定,仍是铁路建设中要解决的关键问题。研究方法:采用沉降管对经粉喷桩处理过的红层软土地基进行沉降监测,将得到沉降数据进行分析,分析软土地基沉降规律,通过指数函数进行拟合及预测其最终沉降量。研究结果:结果发现沉降管在红层软土地基的沉降监测得到了很好的应用,其预测结果表明经过粉喷桩处理后的软土地基的沉降满足高速铁路暂行规定。研究结论:证明该沉降管监测方法和预测方法应用在红层软土地基沉降中是合理的。     

高寒地区地铁隧道沉降规律研究

以哈尔滨地铁3号线湘会暗挖区间右线隧道施工监测为背景,通过对地铁施工过程中地表沉降监测点和拱顶沉降监测点累计沉降值的分析,总结哈尔滨地铁在隧道开挖过程中地表沉降和拱顶沉降的变化规律。发现隧道开挖过程中纵向地表沉降主要发生在上台阶掌子面通过监测断面前1.6 B(B为洞宽)到通过监测断面后4.8 B范围内,并对比冻融对地表沉降造成的影响;横向地表沉降主要发生在距隧道中心线两侧3.2 B范围内,给出横向地表沉降数学表达式并计算出沉降槽宽度参数建议值为k = 0.78,其结果与实测结果吻合较好;隧道内拱顶沉降主要发生在上台阶掌子面通过监测点前1.6 B到通过监测点后3.2 B范围内;隧道内初期支护体系的设置对控制拱顶沉降有明显作用。     

静力水准监测系统在地铁8号线第三方监测中的应用

介绍静力水准测量原理,静力水准自动化监测方法以及在户外既有线路基沉降监测中的应用和技术特点。通过对北京地铁8号线二期工程下穿某既有线路基的沉降监测和对测量数据的分析,得到了一些结果,对日后类似工程具有重要的参考价值。     

自动监测系统在地铁下穿既有线路工程中的应用研究

某新建地铁车站下穿既有地铁线路,为控制好沉降问题,采用自动监测系统实时反馈沉降变化规律并与人工监测结果进行对比分析,对自动化监测的准确性、稳定性进行验证。根据自动监测实时数据,开挖前注浆加固导致既有线路高程抬升9.373 mm,接近报警值10 mm,及时停止注浆后使抬升量满足设计要求。同时在施加千斤顶后,使得施工期间沉降总量控制在了2 mm以内,有效地控制了既有线路工程的沉降。结果表明:远程自动化监测能够及时准确地反映既有线高程变化,以将地表沉降控制在安全范围内,较好地指导工程施工,保证既有线路安全运营。     

激光联合电子控制技术的路基沉降监测系统应用研究

分析基于激光技术的路基沉降监测设备应用中存在的问题和电子控制技术在路基沉降监测中的应用现状。论述激光联合电子控制技术的路基沉降监测系统结构、在线监测系统前端单元工作流程和道床沉降监测系统,在运营路线上的2个多月沉降监测表明,其监测效果良好。通过现场监测实验,提出对采用数字逻辑控制技术设备和监测设备的综合应用开展研究等结论。     

石武客运专线沉降监测方法分析

针对石武客运专线河南段运营期沉降监测项目,系统地总结了路基段、桥梁段、隧道段及各构筑物结合部的沉降监测设计方案和作业方法,并对该高铁线路运营阶段的沉降监测数据进行分析。结果表明,该沉降监测项目测试数据质量好,达到了预期精度指标。本文所阐述的沉降监测方法可为高速铁路建设和运营期沉降监测提供参考。     

湿陷性黄土地基建构筑物沉降监测与地学解释

通过对湿陷性黄土地基建构筑物的严密沉降监测与数据处理,获得建构筑物的实际沉降量。同时,利用地质勘察理论分析计算湿陷性黄土地基工程地质沉降量,两者比较,显示工程地质沉降量与沉降观测结果基本一致,表明利用沉降观测获取建构筑物的形变量是客观有效的。