Sentinel-1A数据在填海区地表沉降监测中的应用分析

针对填海区形成的地表浅层的地质结构不稳定、易受建筑荷载影响等问题,本文基于12景Sentinel-1A数据,采用两轨法对填海区进行沉降监测分析。结果表明,填海区地表呈现不均匀沉降现象,2021年最大沉降量为-9.6mm,最大抬升量为13.4mm,分析其原因可能是由填海造陆形成的地表浅层地质结构不稳定造成的。同时,基于二等水准数据对InSAR反演沉降结果进行精度评估,结果表明,InSAR反演填海区地表沉降与二等水准测量结果有较好的一致性,最大偏差为3.55mm,最小偏差为0.28mm, STD和RMS值分别为1.25mm、1.86mm。     

基于SBAS-InSAR技术的南昌市中心城区地表沉降监测

南昌市由于近年来中心城区改造以及地铁线路的施工,导致了大范围的地表沉降。为了有效监测南昌市中心城区的地表形变,采用21景哨兵一号(Sentinel-1)数据结合短基线集(SBAS-In SAR)技术处理得到了以南昌市中心城区为研究区的地表沉降分布和沉降速率图。监测结果表明,研究区内绝大部分区域地表形变速率位于[-3～10]mm/a区间内,最大地表形变速率为-14 mm/a。研究区内存在三个重点沉降区域,其中,位于西湖区洪城大市场商区周边地表沉降最严重。     

星载SAR干涉技术软基工程沉降监测与建模分析

软土地基处理过程中会导致地面沉降，在处理完成之后由于荷载变化及时间推移还可能进一步导致地面沉降，因此对地基的监测至关重要。传统监测方法费时费力，干涉合成孔径雷达(InSAR)技术则可以提供精确和空间密集的形变信息。以台州东部某软基工程为例，使用Sentinel-1A升轨SAR影像确定时空变形，并获取当地实测数据，建立形变模型，分析及预测研究区域的形变规律。结果表明，该区域都发生了不同程度的形变，防波堤内测沉降最大，雷达视线向最大变形量达到300mm以上。将模型的预测结果与InSAR方法处理结果进行对比，得到RMSE为9mm/yr,相关系数为0.99,说明InSAR方法在软基工程形变监测及预测分析中可以达到厘米级的精度。     

基于PS与SBAS的InSAR技术对贵阳市主城区沉降监测分析

采用PS-InSAR和SBAS-InSAR两种技术处理覆盖贵阳市的30景Sentinel-1A SAR数据,首先获取该研究区的沉降速率,其次分析沉降带分布特征及沉降原因,最后对两种处理结果进行对比分析。研究表明:该市存在不同程度的地面沉降,其主要分布在贵阳北火车站、云岩区和花溪区等区域,最大沉降速率达26 mm/a;两种技术处理结果具有较高的一致性;在建筑物密集区域,SBAS技术较为准确些,这是由于两种选点方法不同所导致。     

基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术的某机场沉降监测

西北某机场2013年开始土方工程,现已竣工。本文基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术,采用2017年1月至2019年1月期间32景欧空局哨兵数据监测该机场的垂直形变,得到了机场的累积沉降量和沉降时间序列,并结合地面精密水准监测数据进行验证。结果表明,该机场在研究期内存在不均匀沉降,最大沉降速率50mm/yr,累积沉降量超过100mm。参考机场土方工程施工区域可知,填方和挖方造成的地基不稳定性是该机场地表沉降现象发生的主要原因。     

基于时序InSAR的上海地区地面沉降监测

地面沉降作为一种缓变性地质灾害，不仅破坏地质环境，而且影响国民经济建设。采用时序InSAR技术对覆盖上海地区的136景Sentinel-1卫星雷达影像进行处理，提取其2017～2021年期间地面沉降分布信息，并采用同时期上海地区水准测量结果评估时序InSAR监测结果的精度；选取监测范围内存在较大沉降速率的典型沉降区，分析其地表变形特征及原因。结果表明，(1)监测区平均形变速率分布在-55.89～11.29mm/a, 97.13%的监测点平均形变速率介于-5～5mm/a;(2)上海地区时序InSAR地面沉降监测结果与水准测量结果基本一致，均方根误差为3.67mm/a,表明时序InSAR技术的可靠性；(3)选取典型沉降区分析其沉降分布及可能沉降成因，表明InSAR技术在开展城市大面积沉降监测具有极大优势。本文研究成果可为上海地区城市建设和地质灾害防治提供数据支撑。     

基于时序InSAR的城市形变监测和水准网稳定性评估——以佛山市为例

佛山市在粤港澳大湾区经济建设与交通运输中都占据着举足轻重的地位,但由于其特殊的地质条件与频繁的人类活动,导致该地区不均匀沉降突出并常年受地灾危害影响,给当地居民生活及城市建设活动带来了严重威胁。因此,本文以佛山市2015年6月至2019年12月期间Sentinel-1影像为基础开展该地区地表形变监测分析及应用。结果表明,佛山市地表形变区域主要分布在围垦区、建筑施工地和绿植覆盖区等,且近年来有形变特征的区域总面积逐渐增加,占比从0.6%增加至4.48%。局部形变漏斗年平均形变速率超过35mm/yr,部分监测点5年累计年沉降量超过20cm,推断其产生原因主要与频繁的人类基建活动有关。之后通过外部水准监测数据和InSAR结果的对比分析,精度验正结果为3.70 mm/yr,并探测出5个不稳定的水准点。本文研究表明了时序InSAR技术在广域城市地表形变监测、地质灾害防控以及水准网稳定性评估中的明显优势。     

淮北城镇地下水开采地面沉降InSAR监测研究

长期超量开采地下水是打破地下水循环平衡,导致地下水位快速下降,引发地面沉降灾害的重要因素。本文以淮北平原地区的临泉县为研究对象,采用SBAS-InSAR技术监测该地区2018年1月20日至2019年12月29日期间的地面沉降,获取了该地区空间连续的地面沉降场,分析了地下水开采对地面沉降时空特征分布的影响,研究了地面沉降与地下水之间的相关性。结果表明,监测期间临泉县城区各区域均发生了不同程度的地面沉降,最大沉降速率达56mm/yr,最大累计沉降量超过110mm。对该区域的研究分析发现,在沉降严重的区域周围有大量采水井分布,而无采水井分布的区域沉降情况则相对轻微,表明该地区地面沉降受地下水开采的影响较为显著。研究区域内的形变分布特征与影响因素分析可为地下水的合理开采与利用提供参考信息。     

InSAR监测技术与水准测量技术对比研究

通过InSAR监测技术与水准测量技术进行对比研究,可以验证InSAR技术在建筑变形监测中的可行性,为建筑变形监测提供新的监测方法,保障施工过程的顺利进行。本文通过两种方法在高层和超高层的工程应用,对两种方法进行分析和比较,得出两种方法测得的沉降趋势基本一致:沉降值最大差值约12 mm,年平均沉降最大差值5.5 mm/年。InSAR监测技术相对于水准测量技术,具有范围广、成本低、监测点密度高等优点,是一种可行的建筑变形监测方法。     

利用哨兵卫星SAR影像数据监测西安地铁沿线地面沉降

本文利用79景哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星IW模式升轨数据，采用时序InSAR技术，对西安地铁2号线、4号线部分区段及其周边地区进行沉降监测。结果表明，2018至2020年间，西安地铁2号线凤栖原站附近沉降最为明显，最大视线向形变速率达到-18.4mm/a;西安地铁4号线飞天路站、曲江池西站附近也有较显著的地面沉降，视线向形变速率分别为-7.9mm/a、-7.0mm/a;西安电子城沉降中心的视线向形变速率为-8.0mm/a。结合研究区域经济发展状况、人口密度和产业分布，分析沉降主要原因为城市地下取水，可以采取合理开采地下水、人工回灌地下含水层等措施减缓地表沉降速率。     

软土地基超长桩静载试验中桩侧堆载影响分析

阐述了堆载法静载试验中桩侧堆载与地基变形对试桩的影响,为便于分析,定义了试桩沉降的实测值和真实值。对比分析了国家、行业及地方标准中关于试桩、锚桩(或压重平台支墩)和基准桩之间中心距离的相关规定,探讨了减小桩侧堆载对试桩沉降影响的方法。结合深圳填海区大直径超长桩静载试验工程实例,建立三维数值模型,分析了采用地基处理+“回”字形混凝土平台时,桩侧堆载和加/卸载方式对试桩受荷性状及测试结果的影响,包括桩土沉降、桩身轴力、监测点位移和试桩刚度等。研究结果表明:堆载法静载试验中,采用试桩沉降真实值时,桩侧堆载的加/卸载过程对试桩极限承载力和承载特性的影响可以忽略; 对于采用“回”字形混凝土平台的软土地基大直径超长桩静载试验,建议采用高精度水准仪或全站仪对试桩桩顶沉降真实值进行监测和校核,包括试验准备阶段桩侧堆载引起的沉降,以剔除桩侧堆载的加/卸载过程对沉降基准点竖向位移的影响。     

基于上覆机场跑道安全的盾构隧道拱顶沉降控制基准研究

针对下穿机场跑道盾构隧道施工中的跑道沉降监测和预警的问题,运用力学方法分析了机场跑道结构的受力及变形特征,结合Peck沉降槽修正计算公式和材料力学第一强度理论,提出了跑道下部土体沉降槽限值和拱顶控制基准值的计算方法和流程。研究表明机场混凝土跑道面层同下部土层刚度差异较大,可将跑道面层简化为弹性地基梁,得到机场跑道的弯矩、挠度、剪力最大值计算公式;由于跑道面刚度较大,借鉴建筑物刚度对Peck公式修正的方法考虑跑道面刚度对Peck理论计算公式影响并修正,结合第一强度理论提出跑道下部土体与拱顶变形控制基准值的计算方法和流程。基于仙霞西路下穿虹桥机场绕滑道工程,按照计算流程计算得到了跑道下部土体沉降槽限值为5.74 mm;根据跑道沉降与拱顶沉降的关系,进而得到隧道拱顶沉降控制基准值下限值为17.39 mm、上限值为13.67 mm。     

Comparative Study on Settlement Systems under Different Land Systems——Structure and Optimization

Based on the data of the second national land survey and GIS method, this paper takes Fujin City as a study area to refl ect the similarities and differences of settlement system characteristics between reclamation and agricultural region in Heilongjiang Province, in order to discover the effect of land system on structure of settlement system. The results are as follows:(1) In the aspect of the spatial distribution pattern, settlement systems of both reclamation and agricultural region show clustered distribution, but those in reclamation region are denser;(2) The settlement systems of reclamation and agricultural regions can be divided into 4 levels, and their settlement systems are not incompatible with the 3 distribution patterns proposed in the center place theory, and show completely different hierarchical orders;(3) The average scale of reclamation settlement is smaller than that of agricultural settlement, but the difference is much more signifi cant;(4) The settlement systems in reclamation and agricultural regions have some problems, such as high proportion of the mini-settlements, and unreasonable space network system. Some measures should be taken, such as accelerating the reconstruction of the settlement system, optimizing the layout of settlement network system and transportation network, and promoting the connection between settlement systems in reclamation and agricultural regions in near future.     

北京某地铁车站通风道深基坑开挖施工监测分析

基坑坍塌曾造成过人员伤亡的事故。为保证基坑开挖施工过程的顺利进行和周边建筑物的安全稳定,对北京地铁4号线西四车站通风道明挖基坑施工进行跟踪监测。分别运用全站仪和Topcon精密水准仪对侧壁桩顶的水平位移和周边地表的沉降位移进行了观测。监测结果显示,基坑侧壁最大水平位移为19 mm,而基坑周边地表最大沉降为10.42 mm,均没有影响到施工的顺利进展。监测取得了成功,为保证基坑的稳定和周围建、构筑物的安全做出了贡献。鉴于现场监测的重要意义,建议有关部门更应该重视并做好此项工作。     

PSI技术应用于防波堤沉降监测研究

防波堤工后稳定性监测是其安全运行的关键,需大量的实测数据进行分析评估,而水准测量和GPS等传统测量方法需耗费大量人力物力,且仅能提供稀疏的点状沉降数据。PSI技术通过雷达传感器和地面目标(如人工建筑物、道路和其它基础设施)之间距离变化信息,获取高密度目标点的雷达视线向形变值,转换得到垂直向位移(沉降量),适用于监测长期发生缓慢形变的区域。以某港区东防波堤(8 km)为例,对2016年9月29日至2017年12月29日共38景Sentinel-1A卫星C波段合成孔径雷达影像处理分析,提取788个均匀分布的稳定散射体点(PS点),并选取9个特征点分析其形变规律。结果表明,该防波堤累积沉降量达到336 mm,占堤高的0.8%,堤身安全稳定。最后将PSI监测结果与同期水准测量结果对比分析,可以发现二者具有一致性,能满足防波堤地表沉降的精度要求,表明PSI技术在同类线性工程沉降监测领域具有较大应用潜力。     

外海料源回填造地土壤静动态压密沉陷特性之探讨

采用云林离岛基础工业区水力抽砂回填外海料源区土壤为试验土样，以海水作为孔隙水介质，在实验室利用简连贵（１９９３）发展之水力抽砂法模拟现地水力抽砂回填方式准备试体，以获取回填造地土壤之颗粒堆积特性。另配合传统的湿捣法，以重量控制方式，配比不同相对密度与细料含量试体，进行一系列Ｒｏｗｅ氏压密试验，同时针对回填土壤之堆积特性、细料含量、相对密度及孔隙介质等影响因素深入探讨，藉以评估回填土壤之压密沉陷特性。利用本文所建立之关系式可完整评估回填造地土壤受静载重与动态荷重后的总沉陷量，提供填海造地高程设计与压密沉陷稳定分析之依据。     

基于Mindlin-Geddes法计算桩基沉降

近年来,我国很多城市发生了大面积地基沉降问题,其影响因素是多方面的,如由于填海造地,沿海地区地基处于欠固结状态,以及大规模的密集高层建筑物群等因素。基于Mindlin-Geddes应力解,并根据叠加原理计算群桩内任一点处的应力,采用分层总和法计算桩-箱基础内任一点处的沉降量。该方法考虑了桩与土,桩与桩之间的相互作用,能够计算复杂基础形式的群桩沉降问题,尤其是由于复合桩侧摩擦阻力造成的地基沉降。并以深圳某办公楼为算例,考虑周围两栋建筑物对其沉降的影响,应用此方法计算的最终沉降量与实际的沉降量很接近,达到计算精度要求,可为群桩设计提供指导。     

西安地铁沿线地面沉降活动趋势及危险性评价

地面沉降是西安市典型城市地质灾害之一,严重制约了西安城市地下空间的开发和利用,尤其是严重阻碍了城市轨道交通的发展。地层不均匀沉降变形增大,使地铁隧道衬砌结构产生纵向开裂破坏和隧道渗漏水等病害,这给西安地铁的建设及运营留下安全隐患。本文基于2007—2012年间120个地面沉降监测点的监测数据,根据等速率外推法预测了地铁沿线未来的地面沉降活动速率,运用单位变形量法计算出了地铁沿线地面沉降最大沉降量,其中胡家庙地面沉降中心最大沉降量为1 960 mm,小寨、大雁塔、沙坡及西工大等地面沉降中心为400～700 mm,而辛家庙、含元殿地面沉降中心为200～300 mm。结合地铁工程自身的特点和重要性,对地铁沿线各区域地面沉降的危险性进行了评价,认为区域地面沉降对地铁线路的影响主要集中在地面沉降中心范围内,整体上线路南段危险性明显大于中段和北段。研究结果可为西安地铁工程规划设计、施工建设及安全运营提供重要依据。     

基于可拓学的采煤塌陷区土地复垦适宜性评价

土地复垦适宜性评价是土地复垦项目决策的依据和前期工作的中心环节,但目前针对采煤塌陷区的适宜性评价尚不多见,同时由于传统的土地复垦适宜性评价方法都含有一定的主观因素,导致评价结果受到影响。因此本文提出基于可拓学的适宜性评价方法,根据采煤塌陷区土地复垦的特点,采用改进的层次分析法和模糊数学理论建立适宜性评价模型。通过塌陷区实例进行分析,得出了土地复垦的适宜性评价结果。研究结果表明该方法对于采煤塌陷区土地适宜性评价具有适用性和合理性,同时可以克服人为因素的影响,从而提高评价精度,充实了土地适宜性评价理论和实践体系。