基于PSInSAR技术的山东半岛蓝黄交迭区地面沉降发育特征与影响因素识别

研究区位于山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区的交迭地带,区位优势明显。地面沉降灾害的发生对该区规划建设和港口防潮堤高程构成了威胁,因此,全面了解该区地面沉降的发育特征,尤其是掌握地面沉降的主要影响因素极其重要。前人在不同时段内应用GPS和水准测量方法对该区局部地段地面沉降开展了相应研究,但未对全区地面沉降状况进行分析评价,尚不能有效支撑区域规划建设及地面沉降防控管理。文章在前人研究基础上,基于PSInSAR遥感技术分析了该区地面沉降速率及其变化状况,并与水准测量成果进行了对比。认为多年来该区地面沉降现象明显,超过75%的区域发生了不同程度的地面沉降,在寿光-广饶交界处、寿光-滨海开发区北部、寿光城区西北部和昌邑-滨海开发区北部等存在多个显著片区,且多年变化总体呈现加重趋势;区内存在16个沉降中心,最大沉降速率达到29~168 mm/a,沉降速率超过40 mm/a的占比达到62%以上,主要分布于研究区西部和西北部;该区地面沉降受区域构造、地层结构、地下水开采和地面荷载等因素影响,其中地下水开采是区域地面沉降发生的主致因素,地面荷载加强了局部地段的不均匀沉降程度,区域构造和地层结构为地面沉降发育和加剧提供了地质背景条件。     

区域沉降对京津城际高铁北京段线路坡度影响分析

地面沉降是北京平原区最主要的地质灾害之一,形成了多个沉降中心,其将对高速铁路运行的安全性产生不利影响。以我国首条高速城际轨道交通—京津城际高铁工程为例,分析铁路沿线地面沉降发育现状,以及该线路运营五年多来的差异沉降与坡度变化特征。结果显示,由区域沉降导致的差异沉降量较大,但沉降坡度变化目前仍处于高铁轨道平顺性的设计要求许可范围内。以该线路100年使用年限的设计指标为预测时段,按2013年度沉降速率及2008~2013年间的平均沉降速率分别估算因差异沉降而导致的线路坡度变化,其最大值为3‰左右,远低于20‰的设计临界线;但显著的累计沉降量无疑将影响线路维护及安全运行。指出须采取切实有效的地面沉降防治措施,以减缓高铁线路坡度的变化速率。     

甘肃地区黄土隧道围岩变形特征分析

为研究湿陷性黄土隧道施工期间的变形特征,本文依托甘肃省某黄土隧道新建工程,综合采用现场实测数据分析和数值模拟开展黄土隧道的变形特征研究。结果表明：(1)隧洞拱顶位移变化速率和累计沉降值最大,且出口右线的沉降速率比左线的更大。与出口相比,进口处的地面沉降值明显较小,其中进口处地面的最大沉降值为35 mm,出口处地面最大沉降为70 mm;(2)建立数值有限元模型进行计算表明,数值模拟结果与实际监测规律基本一致,其中实测隧道开挖结束的拱顶最大沉降为60 mm,而数值模拟结果为78 mm,两者相对误差在20%以内;随着隧道的开挖,隧道应力发生重分布,衬砌两侧发生应力集中,最大值为6.0 MPa,顶部围岩应力达到2MPa。     

珠江口盆地深水区晚中新世以来构造沉降与似海底反射（BSR）分布的关系*

2007年中国在南海北部神狐海域通过钻探首次获得天然气水合物样品,证实了珠江口盆地深水区是水合物富集区。通过对珠江口盆地深水区构造沉降史的定量模拟研究,发现晚中新世以来区内构造沉降总体上具有由北向南、自西向东逐渐变快的演化趋势;从晚中新世到更新世,盆地深水区经历了构造沉降作用由弱到强的变化过程：晚中新世(11.6～5.3 Ma),平均构造沉降速率为67 m/Ma;上新世(5.3～1.8 Ma),平均构造沉降速率为68 m/Ma;至更新世(1.8～0 Ma),平均构造沉降速率为73 m/Ma。而造成这些变化的主因是发生在中中新世末-晚中新世末的东沙运动和发生在上新世-更新世早期的台湾运动。东沙运动（10～5 Ma）使盆地在升降过程中发生块断升降,隆起剥蚀,自东向西运动强度和构造变形逐渐减弱,使得盆地深水区持续稳定沉降;台湾运动（3 Ma）彻底改变了盆地深水区的构造格局,因重力均衡调整盆地深水区继续沉降,越往南沉降越大。将似海底反射（BSR）发育区与沉降速率平面图进行叠合分析,发现80％以上的BSR分布趋于构造沉降速率值主要在75～125 m/Ma之间、沉降速率变化迅速的隆坳接合带区域。     

长沙、株洲、湘潭三市土壤中重金属元素的来源

为追踪长沙、株洲、湘潭3个城市表层土壤中Cd、As、Pb等重金属元素的来源,分析了土壤、基岩、大气干湿沉降、水、悬浮物等介质之间重金属元素的质量平衡和土壤自身重金属元素含量随时间变化的特点。结果显示,除As外,区内基岩中的重金属元素含量低于克拉克值;残积物中Cd相对基岩贫化,As、Pb、Cu、Hg等重金属元素相对基岩的富集小于3倍;大气干湿沉降重金属元素相对土壤富集了数倍至数十倍;湘江水体主要向沿江潮土提供As、Cd物源:近50年内土壤重金属元素有较高的增加速率。不同介质间重金属元素的质量变化特点支持长沙、株洲、湘潭三市土壤重金属元素富集的主要物源为大气沉降,地表水及悬浮物是沿江湖土重金属元素的主要物源,基岩对土壤提供的物源有限的结论。     

软土地基沉降速率的分析研究及其应用

本文利用Terzaghi一维固结理论推导出了在主固结阶段沉降速率与沉降、剩余沉降及固结时间的关系。结果表明，沉降速率与沉降、剩余沉降均呈线性关系，沉降速率的对数与固结时间成正比。根据这些函数关系，就可推算出最终主固结沉降、剩余沉降以及固结时间，为工程施工提供理论依据。本文还结合了工程实例，论证其可行性。     

天津市宁河县地面沉降问题研究

通过对天津市宁河县1987年至2005年地下水开采量、宁河县县城第Ⅱ和第Ⅲ含水岩组地下水水位埋深变化趋势及其相对于1986年以来的累积沉降量的统计和相关线性分析后发现,天津市宁河县地面沉降的范围、沉降幅度、沉降速率和地下水的开采量有着明显的相关性,地下水的强采区、地下水位降落漏斗的中心区与地面沉降在时间和空间上具有高度的一致性.天津市宁河县地面沉降的发生、发展主要由超量开采地下水所致.     

准噶尔盆地侏罗系西山窑组沉降中心的分布及其构造控制

以准噶尔盆地21条典型的地震剖面上的329个取数据点资料为基础,应用EBM盆地模拟系统,对侏罗系西山窑组地层进行了沉降史回剥分析。从回剥的结果来看,盆地的沉降速率在不同时期显示出显著的不均一变化,其中在西山窑二段地层沉积时期的沉降速率在盆地南缘平均为70~90m/Ma,北缘及腹部地区只有30m/Ma左右;在西山窑一段地层沉积时期,盆地南缘的沉降速率则达到了120m/Ma,北缘及腹部相比前一阶段则没有太大变化。由此可以确定玛湖凹陷、乌伦古坳陷和昌吉凹陷是盆地在西山窑组地层沉积时期的沉降中心,盆地南缘的昌吉凹陷则是最主要和最大的的沉降中心。进一步分析,这些沉降中心的形成明显受到了周缘山系逆冲推覆作用的构造负载和盆地基底构造的制约,使盆地形成了隆坳相间的古地貌格局。由于沉降中心是低位三角洲砂体发育的重要部位,从而为隐蔽油气藏的勘探提供了方向。     

贵州茂兰峰丛草地洼地小流域侵蚀产沙的137Cs法研究

在贵州茂兰峰丛洼地区的工程碑草地洼地典型小流域进行了洼地沉积泥沙^137Cs示踪分析研究。研究结果表明：（1）草地洼地土壤剖面属于堆积土壤剖面,土壤剖面中^137Cs浓度分布特征反映了泥沙堆积与表层土壤侵蚀的信息。受岩土分布、微地形的影响,^137Cs初始沉降后出现不均匀再分布,面积活度的空间变化较大,变异系数为1.35,不能表征土壤侵蚀状况。（2）根据草地洼地典型堆积农耕地土壤剖面A-1的^137Cs浓度分布特征,1963年以来的流域平均堆积泥沙数量是16.6t/km^2.a,流域平均土壤侵蚀速率为45.95t/km^2.a,约占侵蚀产沙数量63.88%的泥沙以地下流失的形式散失;（3）草地洼地小流域内地面土壤流失与地下土壤流失的相对贡献率分别是70.13%和29.87%;（4）以茂兰地区最大成土速率为依据推算出的允许土壤侵蚀量是13.51t/km^2.a,草地洼地的土壤侵蚀危险程度极高。     

基于灰色Verhulst模型的山西太原地面沉降趋势分析

本文首先通过分析地面沉降的诱发因素和研究对象,发现具有灰色特性,并且地面沉降随时间的变化曲线与Verhulst模型曲线相似,因而可以应用该模型预测太原市地面沉降。其次根据五个沉降中心中30个典型的水准观测点的累积沉降量建立了灰色Verhulst预测模型。最后预测了2010年与2015年的地面沉降发展趋势,得出2010年总体沉降范围向外扩展,小店中心扩大幅度较大,吴家堡年均沉降速率持续减缓;到2015年西张沉降趋势基本趋于稳定状态,万柏林和下元沉降速率减缓,吴家堡沉降幅度变化不大,万柏林、下元和吴家堡的沉降范围已连成一片,小店中心最大沉降量达1 508 mm,年均沉降速率为45 mm/a。     

施用农肥对岩溶溶蚀作用的影响及其生态环境意义

土壤下伏碳酸盐岩溶蚀作用研究对岩溶区成土作用及大气中CO_2影响意义重大.施肥改变了土壤的生物地球化学场,进而会影响岩溶区的岩溶动力学过程及碳循环.本文在贵州贵阳碳酸盐岩土壤剖面不同深度,埋设白云石、石灰石试片,进行了野外溶蚀试验,观测了试片溶蚀量、土壤CO_2、土壤pH及其他如土壤含水量、土壤矿物与化学成分、土壤水化学成分等影响凶素.结果表明:(1)施用农家肥降低了碳酸盐岩的溶蚀速率:石灰石的溶蚀速率降低了10.48%～53.90%.平均25.51%;白云石的溶蚀速率降低了25.0%～65.69%,平均39.45%.同样条件下土壤中石灰石溶蚀量比白云石大.(2)施用农家肥降低了当地的碳酸盐岩成土速度,降低了35.77%～37.27%.(3)施肥土壤更利于CO_2的产生:施肥剖面土壤中CO_2浓度比空白剖面CO_2浓度高22.52%～198.87%,平均高93.94%;施肥剖面地面CO_2通量比空白剖面地面CO_通量高67.64%.(4)施用农家肥减少了土壤对大气CO_2的沉降量,在贵州贵阳地区,减少的大气CO_2沉降量为25.50%～39.45%;间接地对岩溶水CO_2汇的作用产生了抵消作用,在贵州贵阳地区,抵消作用为59.41%～62.73%.     

精密水准测量在“地面沉降”勘察研究中的应用

前言人类经济活动引起的“地面沉降”已经成了一种城市生活中的“公害”,受到了人们的注意,并正在探讨其形成的机理,研究勘察其动态的手段和选择有效的控制方法。显然“地面沉降”的研究已成为一个多学科多兵种协同作战的课题。测量工作,特别是精密水准测量工作,已是目前勘察“地面沉降”动态的重要手段之一。“地面沉降”这一现象,一般是先从水准点的标高不断下降中发现。这些点高程的变化基本上代表了点位所在地面的动态。把这些浮动的水准点与远离沉降地区的固定的水准点连测就可以测定浮动点的升降。通过不同时期进行的观测,比较这些水准点的标高可以获得这些水准点的升降量与升降速率,和升降区域的范围。选择适当的间隔,定期重复进行水准测量,就可以掌握勘察地区的地面升降动态。     

琼东南盆地新近纪构造沉降特征对BSR分布的影响

琼东南盆地陆坡深水区晚中新世以来的地层中有比较明显的BSR(似海底反射)分布。由于BSR是识别天然气水合物存在与否的重要地球物理参考标志,而构造变动是影响其分布的重要因素之一。本文结合南海发生的构造运动以及全球和莺—琼盆地海平面相对变化,以11.6 Ma,5.3 Ma和1.8 Ma 3个时间点为界,将琼东南深水区晚中新世以来的地层划分为3个层,自下而上分别为层序Ⅲ、层序Ⅱ、层序Ⅰ。通过对工区二维地震资料301个虚拟点进行盆地模拟,结果表明,3个层序存在构造沉降加速的过程。其中层序Ⅲ构造沉降速率变化相对最为缓慢,层序Ⅱ构造沉降速率整体增大,同时其变化加剧;层序Ⅰ构造沉降速率变化剧烈,最高沉降速率增至170 m/Ma。但是5.3 Ma以来的构造沉降加速在时空上存在东西的差异。空间上构造沉降速率呈周边向中心地带递增的规律。研究区BSR主要分布在各凹陷与凸起次级构造单元相接、构造沉降速率在70～110 m/Ma且变化迅速的区域。     

基于时序InSAR技术的常州市地面沉降监测与分析

城市地面沉降不仅会对居民生命安全造成影响,而且也会给当地的社会经济造成损失。常州市位于长江三角洲地面 沉降区,也是我国经济最发达的地区之一。因此地面沉降监测是常州市掌握地面沉降的动态,为防灾减灾提供决策依据的 重要举措。本文采用SBAS InSAR 方法对2012-2013 年23 景TerraSAR-X 高分辨率雷达影像数据进行了地表形变的反演,获 取了该时间段常州地区年均沉降速率和时序地表累积形变图。结果表明,在整个观测期间,常州市呈现出“全区基本保持 稳定,武进区局部沉降严重”的特点。为此,我们利用PS-InSAR 技术对武进区的地面沉降进行了重点监测,发现该区多条 重要交通线路存在不同程度的地面沉降。最后我们结合历史监测结果和水文地质背景,揭示了常州地区近50 年地面沉降的 时空变化特征和规律。综合分析表明,地下水全面禁采后研究区地面沉降的确得到了有效控制,沉降速率减缓,甚至出现 了回弹。而武进地区的地面沉降虽然也在减缓,但仍然存在明显的地面沉降,一些重要交通线路的周边沉降已超过安全阈 值,有必要在常规监测的同时,对这些沉降严重的区域进行重点监测,并建立预警预报机制,在城市基础设施选址和规划 时提供决策依据。     

伸展盆地构造演化的数值模拟——以南海北部白云凹陷为例

介绍了瞬时均匀拉伸模型、挠曲悬臂梁模型和多幕伸展模型,特别强调各种模型的基本假设和适用条件,以及基于这些模型发展出的二维正反演模拟和一维应变速率模拟的方法。这些方法在计算岩石圈伸展系数和盆地张裂的过程中,具有一定的优越性。在盆地的数值模拟中,有时需要综合运用多种数值模型来突破单个模型假设条件的约束。为了研究南海北部白云凹陷的裂后沉降特点,分别应用二维正反演和一维应变速率正反演方法计算岩石圈的伸展系数,并计算理论热沉降,与实测裂后沉降进行对比。模拟结果表明,白云凹陷岩石圈的伸展系数大致呈钟形分布,在凹陷中心处最大,大约为3.5;凹陷的实测裂后沉降远大于理论值,即存在裂后异常沉降,裂后期的异常沉降总量在凹陷中心和南部在2km以上。     

基于SBAS-InSAR技术的豫北平原地面沉降监测

豫北平原是河南省平原地区地面沉降灾害较严重地区之一,快速全面掌握豫北平原地面沉降信息、有效防控地面沉降的持续快速发展对中原城市群建设至关重要。本文借助中高分辨率RADARSAT-2雷达数据,基于SBAS-InSAR技术获取了豫北平原2014-2016年的地面沉降监测数据。监测结果表明：两年内豫北平原地面整体下沉,区内共圈定8个较明显的沉降区,总面积约3 006 km²,各沉降区沉降速率在25.00~114.85 mm/a之间;其中,除安阳县白壁镇-内黄县沉降区和辉县沉降区最大沉降速率分别达到95.36和114.85 mm/a之外,其余6个沉降区最大沉降速率均小于73.58 mm/a。根据沉降区现场实地调查和综合分析发现,豫北平原地面沉降主要是活动断裂、松软岩土、地下水超采、城市建设活动、石油和地热资源开采等共同作用的结果。建议将豫北平原地面沉降的防控重点放在人类活动引起的地下水超采和城市建设引发的松软岩土层超量堆载等方面。     

吴江市地面沉降与开采地下水关系的研究

通过对吴江市地面沉降与开采地下水关系的研究，证实地面沉降在时空分布上与地下水开采量基本一致，地面沉降速率与地下水位呈明显的相关性，地下水累计开采量与地面累计沉降量有较好的相关性，运用太沙基的有效应力原理及一维团结理论，对地面沉降极限量进行估量，提出控制地面沉降的措施。     

基于时序InSAR技术的甘肃金川铜镍矿区地表沉降研究

文章采用时序InSAR技术对甘肃省金川铜镍矿区域地表沉降规律开展研究。利用Sentinel-1A干涉影像,基于SBAS-InSAR技术和时序D-InSAR技术,反演2018年1月—11月金川铜镍矿区域地表沉降。经过2种技术结果对比及验证分析表明,2018年矿区有2个沉降漏斗,分别是西二采区5-7行和老矿坑。西二采区5-7行的最大沉降速率为-14mm/a,雷达视线向累积最大形变量为13mm,地面形变呈平稳态势;老矿坑东南方存在明显的沉降,沉降最大速率为-85mm/a,雷达视线向累积最大形变量为78mm。     

软土路基沉降与软土层厚度及填土高度的关系分析

本文就路基沉降观测资料进行深入分析,总结出路基沉降与软土层厚度及填土高度的关系和规律,并分析了原因,推导出计算路基沉降的公式,提出了判断填土速率快慢和填土高度变化大小的新方法。     

长试管静置沉降实验结果对湖盆细粒沉积纹层成因的启示*

沉积结构与沉积构造的研究是目前细粒沉积学中的重要内容。同时,富有机质泥/页岩的纹层成因也一直是困扰人们的难题。影响湖盆细粒沉积物纹层形成的因素很多,其中盐度、有机质含量是非常重要的因素,尤其是油页岩在淡水与咸水环境均可发育,其纹层的形成与水体盐度有何关系需要深入探讨。通过长试管静置实验,模拟并观察在静水条件下,黏土矿物、富有机质泥质沉积物在淡水、微咸水及咸水3种湖盆水体环境中的沉降过程与沉降速率,通过实验观察绘制沉降过程曲线并计算沉降速率。研究表明: 在淡水中富有机质泥的沉降速率明显高于黏土矿物的沉降速率;而在微咸水与咸水中,黏土矿物的沉降速率明显比富有机质泥要高;同时,2种类型的细粒沉积物在3类水体环境中各自的沉降速率也存在不同的规律。通过分析实验结果,指出在不同水介质条件下,絮凝作用类型的差异与浮力作用的影响是造成细粒沉积速率差异的主要原因。而有机质、黏土矿物及水体盐度共同控制细粒沉积物的沉降速率,一旦这些条件发生变化,那么就容易形成类似或不同的纹层,尤其是有机质丰度与盐度变化时,更容易形成不同成分的纹层。因此,油页岩的形成除需要相对安静水体环境外,还与有机质丰度、黏土矿物含量、絮凝过程及水体盐度变化的综合响应有关,而并非单独与水体盐度相关。另外,受沉积作用影响,湖盆不同区域的细粒沉积构造类型有差异。