基于高密度电阻率法的土体干缩裂隙动态发育过程精细监测研究

土体在气候作用下发育干缩裂隙是一种常见的自然现象,裂隙的存在会极大弱化土体的工程性质,诱发许多岩土与地质工程问题。为了实时掌握黏性土中干缩裂隙网络的发展状态,提出了一套基于高密度电阻率层析成像技术（ERT）的土体干缩裂隙动态发展过程精细监测方法。分别开展模型试验及原位试验,利用自行研制的测定系统持续采集电流-电位差数据,随后利用自行开发的有限元法电阻率层析成像（FemERT）系统进行数据处理,获取了裂隙网络在不同发育阶段的空间分布特征。结果表明：（1）ERT可以实现土体裂隙发育过程的精细监测,具备监测三维裂隙网络几何形态的能力,裂隙宽度的识别精度达到毫米级,裂隙深度的识别精度达到厘米级;（2）ERT的感度分布特征解释了裂隙发育对于土体电阻率的影响规律,测定电阻值时程曲线因裂隙产生位置的不同而呈现不同的变化规律;（3）反演电阻率及其相对变化率（Rev）可以直观表征裂隙网络在不同阶段的空间几何形态,凸显裂隙动态发育过程对于土体导电性的影响。     

基于等效质点峰值振动速度的高铁线路周边建筑结构振动评价研究

高速铁路列车运行过程中产生的振动波对沿线建筑结构的影响不可忽视,适用于高速铁路线路周边建筑结构的振动评价方法具有重要工程意义。首先,基于萨道夫斯基公式与简谐激励作用下建筑结构响应的原理,建立了等效质点峰值振动速度（peak particle vibration velocity,简称PPV）计算式;随后,开展现场土体监测试验,分析了振动信号质点峰值振动速度的衰减特征,并通过小波包变换分析振动信号的频带能量特征,理论计算得出了等效PPV;最后,以现有交通振动作用下建筑容许振动值为评价标准,进行高速铁路线路周边建筑结构的振动安全评价。结果表明：除局部放大程度显著的位置外,高架桥桥墩地基中高铁振动波质点峰值振动速度衰减公式对实际质点峰值振动速度的整体拟合结果较好;基于等效PPV的振动评价方法发现,在振源距45 m处,G924次列车的0～10 Hz等效PPV值大于1 mm/s,超过了振动敏感和具有保护价值建筑的振动容许值;与现有振动评价相比,等效PPV的振动评价方法具有振动敏感性大、可针对特定建筑结构进行振动控制、可在高铁线路周边建筑选址前进行振动评价等优点。     

福建漳州角美地区花岗岩矿集区开发修复治理遥感监测

以漳州角美花岗岩石料开采集中区为研究区域,结合多源多时相遥感影像与GNSS矿山巡查统计数据,分析采矿权截止前后开发利用变化情况、矿山巡查结果以及不同矿山恢复治理措施下植被生长特征。结果表明区内矿山开发占损土地规模呈增大趋势,扩大面积主要来源于固体废弃物堆排;人工治理面积远超自然恢复区域面积,且植被生长量同样高于自然恢复区。在矿山巡查中恢复治理区域范围内均已得到整治,并做好警示防护设施以及采坑边坡危岩体的清除,至今未发现违法开采行为。     

海底碳封存监测技术体系研究及未来发展

海底碳封存是减少全球温室气体排放的重要途径之一。为确保高效安全地封存CO₂,需要在封存前、封存期间和封存后对CO₂的潜在运移空间进行勘探、评估和监测。当前可用于海底碳封存监测的方式主要有聚焦海底井筒的内置传感监测、聚焦储层和盖层的地球物理监测以及聚焦海床和海水层的海底环境监测。这3种方式在海底碳封存监测中分别可获得注入、监测井筒附近的温度、压力和声学等数据,深部储层和盖层地震、电磁、重力等数据,以及浅部沉积层和海水层声学、化学和海洋学等数据,对这些数据进行分析有助于识别注入地层CO₂的运移特征。但欲获取海底碳封存监测的相关数据,必须首先实现针对相关监测技术和研究方法的集成应用和优质方案的设计,这也成为当前学术界和工程界亟待解决的难题。本着尽可能降本增效的原则,为实现科学有序地进行海底碳封存监测,整理了不同监测方式和相关支撑技术的工作原理、应用现状以及面临的挑战,并展望了海底碳封存监测技术的未来发展。研究结果将为我国海底碳封存作业的实施和发展提供基础指引。     

MEMS传感器应用于边坡监测技术研究

边坡是地质工程中常见的施工环境之一,目前对边坡的监测手段主要集中于GPS、激光、摄影仪、测斜仪、无人机、形状记忆合金、压电材料、电阻应变丝、碳纤维等技术手段,然而无论是从测量精度、能耗、环境适应性以及监测尺度方面,均有明显的优、缺点,边坡监测领域亟待创新。随之微型机电系统的高速发展,MEMS传感器在土木、地质工程领域的应用前景愈发宽阔。本文在对以往常用的边坡变形智能监测方法分析的基础上,对MEMS传感器的发展及应用进行研究认为,MEMS技术的独特优势对滑坡智能监测及防治具有重大的现实意义,其具有体积小、造价低、精度高、能耗低等优点,未来在地质工程、土木工程等领域具有广阔的应用前景。     

基于多源卫星数据融合的油气管道区域三维变形监测

中国油气资源丰富,目前已形成越来越多的区域性和跨区域的油气管网,管线穿越的地形地貌和地质构造复杂,沿线的地表形变影响着油气管道的安全。InSAR技术以其全天时、全天候、高精度、宽覆盖的特点,被广泛应用于地表形变监测。该方法基于In SAR监测结果,提出BPSTSIM(Based-PS Time-Space Interpolation Method)三维形变监测方法,通过融合多源卫星数据,获取油气管道区域的地表形变三维位移。该方法利用多源SAR卫星数据获取高相干性的PS(Permanent Scatterer)点位移,对PS点进行时间插值,获得更细时间粒度的PS点位移,然后对油气管道通过区域网格化,基于PS点进一步插值出所有网格点的形变并转换到三维方向,从而在时间维度和空间维度监测油气管道区域的三维位移状态。最后,利用实例卫星数据,计算了管道区域8个月的变形数据,并实现了数据的可视化,形变特征与野外调查吻合,验证该方法的有效性。该方法实现了不同SAR卫星监测数据的有效融合,完成了数据在时间维度和空间维度的补充和加密,提高了In SAR测量对三维形变的感知能力。     

TBM滚刀磨损研究现状及展望

机械制造技术和经济的发展,促使越来越多的水利、交通和矿山采用全断面隧道掘进机(TBM)进行隧(巷)洞(道)的开挖。TBM刀具的磨损对掘进效率和成本有很大影响,刀具磨损研究对提高刀具耐磨性、提高刀具磨损监测和更换的及时性以及合理预测并控制掘进工期和成本都具有重要意义。从TBM刀具磨损的形式、影响因素、监测方法和滚刀磨损定量预测模型几个方面,综述了国内外TBM掘进过程中滚刀磨损检测与预测相关的研究进展,提出了TBM刀具耐磨性提升、刀具磨损检测和磨损定量预测的研究方向。     

软土地基坑中坑支护体系温度效应的数值分析

环境温度变化导致基坑支护结构内支撑轴力和变形过大的问题不容忽视。本文以福州地铁6号线潘墩站坑中坑工程为例,选取该基坑代表性区段采用ABAQUS程序及邓肯-张模型对其开挖和支护全过程进行三维有限元模拟,并将分析结果与现场部分监测数据进行对比,验证了所建模型及其材料参数取值的可靠性。同时,利用所建模型着重分析当地可能的季节或昼夜温差变化幅度内支撑轴力及围护墙水平位移的变化规律。结果表明：基坑开挖完成后,温度变化时支撑轴力与温度呈线性相关关系,轴力变化主要体现在内外坑的首道支撑上,此时围护结构整体向坑内或坑外运动,且地连墙侧移受温度影响范围主要集中在基坑开挖深度以上。不同开挖阶段的温度变化引起的温度效应相差较大,潘墩站最不利工况发生在最后一道支撑架设完毕后,此时地连墙水平位移增量及轴力变化幅度最大,温度效应最明显。该研究成果对类似软土基坑工程具有重要的理论和实践意义。     

IMERG卫星降水数据在嘉陵江流域的干旱监测效用评估

针对嘉陵江流域存在雨热同期,水旱灾害频发的现象,为快速且准确地把握流域内降水与干旱情况,利用覆盖范围广且分辨率高的网格化IMERG卫星降水数据对嘉陵江流域进行多时空尺度反演,并基于卫星降水数据采用标准化降水指数(SPI)对流域实行干旱监测。结果表明：1)根据分类指标与统计指标的计算结果,三种卫星降水数据中的IMERG-F能更准确地反映流域内的日降水量,与地面降水数据CC达0.737,整体高估地面降水2.6%,具有在干旱监测方面的应用潜力。2)三种卫星降水数据驱动的SPI指数在干旱监测方面存在一定的差异,IMERG-F驱动的SPI指数与地面降水数据驱动的SPI指数保持较高的一致性(CC>0.9),较近实时产品IMERG-F更能准确地呈现出流域的干湿特征。3)卫星识别降水与干旱监测的能力受地形地貌的影响,IMERG卫星降水数据在平原丘陵地带具有较好的适用性。     

控制点对区域流动重力测网平差精度的影响

为分析控制点对区域流动重力测网平差精度的影响,利用江苏测区的流动重力观测数据,从参与平差计算的控制点数量以及空间分布两个角度,分析控制点对平差后的重力测网精度的影响规律,并进一步分析了本区域测网的监测能力。结果显示：采用单个基准点进行平差计算,基准点应当选择尽量靠近测网几何中心或多个闭合环节点的位置;当采用在空间分布上较为均匀控制点平差计算时,控制点周边测点与测网中部测点的点值精度并没有明显的差别。结合江苏区域重力测网的空间分辨率和观测数据平差处理精度,认为江苏重力测网对5级以上地震具有较好的监测效果,同时对4～5级地震也具有一定的监测能力。结果可为重力数据处理中合理的采用基准点进行平差、提升资料处理精度提供参考依据。