地基InSAR技术及其典型边坡监测应用

为了开展边坡活动实时监测,研究以IBIS-L地基InSAR系统为代表的地基InSAR形变时序分析关键技术,进行针对不同变形特征的观测方案和数据处理方法的优化,并开展了奉节大树场镇灾后滑坡、神农架林区人工不稳定斜坡和备战铁矿露天采矿边坡等边坡活动的监测应用,以及备战铁矿隧道南口冰川运动的监测试验。4种类型边坡地基InSAR监测结果表明,在复杂工作情况下,地基InSAR设备具有较高的观测稳定性,在满足观测条件的情况下,地基InSAR测量精度能达到亚mm级,已成为监测边坡微小形变的重要技术手段。这扩展了形变监测模式从星载InSAR技术的“大尺度、宽覆盖”走向地基InSAR技术的“小尺度、局部精细测量”,进一步丰富了科研人员对边坡变形现象的动力学过程认识,为“星-地”联合InSAR技术监测地表形变过程奠定了技术基础。     

金沙江乌东德水电站坝区高陡边坡地质灾害监测预警研究

文章以金沙江下游乌东德水电站坝区右岸水垫塘高陡边坡为例,系统探索了高度超过500 m的高陡边坡地质灾害调查识别与监测预警技术。针对常规方法难以准确捕捉高陡边坡危岩体变形破坏特征这一问题,创新采用了"登山攀岩速降技术与地质调查、工程地质测绘相结合"的方法,在乌东德水电站坝区水垫塘高陡边坡共调查识别了178个危岩体。在此基础上,通过构建分布式光纤应变实时监测系统和具有明显裂缝的危岩体布设拉绳位移传感器,实现了高陡边坡危岩体形变的实时监测,监测结果与实际危岩体变形一致。此外,在高程580~1600 m的坡体上还布设了6个地震动监测台站,捕捉到了包括2016年12月8日乌东德地震和2017年3月12日的鲁甸地震在内的大量地震加速度数据,并以此分析了乌东德地震波作用下的岩体动力响应特征,结果显示该边坡处于基本稳定状态。上述研究思路和方法对西南水电站高陡边坡稳定性监测预警和风险评估具有借鉴意义。      

InSAR技术多年冻土研究进展

多年冻土随气候变暖逐渐发生退化,严重影响多年冻土区工程建设的稳定性,因此实时、准确地监测多年冻土变化迫在眉睫.合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)作为一种新型对地观测技术,可以全天时、全天候的对多年冻土区地表进行大范围监测,成为一种有效的监测手段.主要介绍InSAR技术在多年冻土区近20年的研究进展与未来发展趋势.首先介绍了InSAR技术的基本原理和常用的SAR系统,然后基于InSAR技术的发展,概述了D-InSAR和时序InSAR技术在多年冻土区的应用,并对目前发展的冻融模型进行总结,分析了多年冻土区地表形变影响因素,最后展望未来InSAR技术在多年冻土监测中的发展趋势与面临的主要问题,以期为科研人员提供系统的应用介绍.     

国产GB-InSAR在特大型水库滑坡变形监测中的应用

水电站库区特大型滑坡的稳定性对于水电站坝工结构及周边人民生命财产安全具有重要影响,对该类滑坡稳定性及变形趋势进行大范围实时精确观测可为滑坡提供可靠的预警和治理信息,具有十分重要的意义。水电站库区滑坡传统监测方法主要以GNSS监测,全站仪监测等为主,本研究将国产先进的地基干涉合成孔径雷达系统LKR-05-KU-S100,应用于澜沧江大华桥水电站沧江桥—营盘滑坡和大华滑坡的监测。现场监测试验表明,该系统精度较高,可进行远距离、全天时、全天候、大范围监测,对于大型及特大型滑坡的监测具有独特的优势和广阔的应用前景。     

基于合成孔径雷达干涉测量技术的地面沉降研究综述

综述了合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的研究现状及其在监测地面沉降方面的优势和缺陷.与传统监测方法相比,InSAR技术在地面沉降监测方面主要具有全天候、大范围、高分辨率、高精度等优势,但在实际应用中则会产生去相关问题.探讨了利用该技术监测地面沉降的发展方向,认为应将InSAR与GPS及传统的水准测量等方法结合使用,合理利用各技术之间的互补性.     

复合地基加固路堤的稳定性分析

通过对复合地基加固路堤稳定性的极限平衡法和有限单元法的计算结果进行对比分析,揭示出当路堤的稳定性由复合地基决定时,极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异。应用岩土有限元软件Plaxis中的强度折减法可得到合理的路堤稳定性分析结果。对复合地基中桩体破坏模式的分析认为,桩体发生非剪断破坏之外的弯曲、转动、拉伸等破坏模式是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因。由此进一步指出,当处理存在土与结构物相互作用的边坡稳定问题时,极限平衡法的分析结果可能会高估了边坡的稳定性,应慎重判别其合理性。     

InSAR技术在上海地面沉降监测中的应用研究

该文详细论述与分析了上海传统监测地面沉降方法及InsAR技术方法的特点,着重阐述了上海地区应用InSAR技术监测地面沉降的最新进展,通过介绍国外先进InSAR技术软件在上海地区的应用分析,与自主开发的InSAR技术软件在上海地区的应用进行对比,采用大量实测数据及多种评价方法对解译结果进行校正,由此得到一些初步认识.     

北京市地面沉降监测系统及技术方法

北京市地面沉降监测系统由地面沉降监测网、地面沉降专门监测网、GPS监测网、地下水位动态监测网及InSAR监测网构成.结合北京市近年来地面沉降监测工作,分析总结了标孔监测和质量控制方法,提出了将GPS监测分为控制网和监测网两级监测的方法,提高了监测精度,尝试采用InSAR测方法对部分重要轨道交通进行地面沉降专项监测研究.对地面沉降监测网络建设及优化有一定的指导意义.     

加固需求度分析在某水电站右岸边坡的应用

边坡工程需要合理确定加固区与非加固区,在施工过程中,要动态调整设计方案。加固需求度方法将影响边坡稳定的主要因素与现场实际的位移监测结果结合起来,依靠专家经验知识,能够得到比较好的结果。在边坡加固需求度的基础上,引入影响权值,对某水电站右岸边坡稳定性进行分析,计算出一段位移监测期内边坡各部分的加固需求程度,得到了比较好的应用。     

GPS在露天矿边坡变形监测中的应用

依据GPS系统定位精度高,不受气候、昼夜等影响的特点,结合我国某大型露天铀矿边坡的实际情况,介绍了GPS露天矿边坡监测系统的基本情况,并对GPS在露天矿边坡监测中的应用进行了探讨.     

边坡监测信息可视化查询分析系统及其应用

大型边坡监测系统数据庞大,项目及测点繁多。传统的数据库管理系统很难直观地查询分析监测数据。作者用在Window 系统下面向对象的程序设计语言VisualBasic和面向对象的数据库管理开发系统Access 开发了具有可视化查询分析特征的监测信息分析管理系统。本文以五强溪水电站左岸船闸边坡为例,介绍了系统的设计和程序功能。     

锦屏一级水电站左岸开挖高边坡变形监测分析

锦屏一级水电站左岸开挖高边坡的开挖高度达到530 m,断层发育,岩体卸荷深度大,地质条件十分复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题特别重要。对边坡的工程地质条件进行分析,介绍锦屏一级水电站工程左岸边坡的变形监测布置及监测结果。锦屏一级左坝肩边坡采用表面变形观测、浅表变形观测及深部变形观测,由表及里3个层次监测边坡岩体的变形。表面变形监测采用外观变形监测方法;浅部变形监测采用多点位移计,监测深度为0～90 m;深部变形监测采用平洞测距、水准沉降及石墨杆收敛计等监测方法,布置于勘探平洞内,穿越主要断层及深部拉裂缝,最大监测达到260 m。截止2011年5月,边坡浅表最大水平位移106.1 mm,最大垂直下沉位移58.6 mm,主要受边坡开挖及支护控制。深层最大水平变形量为47.48 mm,最大垂直沉降变形为7.2 mm,主要受深部拉裂缝及断层控制。目前位移趋于收敛,最大变形速率小于0.1 mm/d,满足安全控制标准,边坡已趋于稳定。     

强度折减有限元法中的单元阶次影响分析

强度折减有限元法是当前较为有效的边坡稳定性评价方法,且应用越来越广泛。但影响强度折减有限元法的因素有很多,单元阶次是其中比较重要的一个。通过3个经典算例,这些算例分别是二维地基承载力问题、二维边坡和三维边坡问题,分析了单元阶次的选择对强度折减法的影响。计算结果表明：随着单元的增多,线性单元和二次单元都从大于真实解的一侧来逼近真解;相对于二次单元,由于线性单元过“刚”,因此,会过高地估计安全系数,对于实际工程会偏于危险,且误差大,二次单元的误差是线性单元误差的1/8左右。在采用系统最大位移收敛与否的评判标准的基础上,利用二次单元来进行强度折减分析,则可以弥补这种线性单元的不足,得到更加合理的安全系数。二次单元比线性单元更适合于强度折减有限元法。     

思林水电站通航建筑物高边坡稳定分析和评价

应用ANSYS结构分析软件,模拟了思林水电站通航建筑物高边坡的地形、地质条件以及开挖的过程,建立边坡开挖的有限元计算分析模型,分析边坡在自然状态、分级开挖以及锚杆支护加固等工况下的应力、变形及其整体稳定性.定义单元的局部安全系数,得到了边坡开挖加固后稳定安全系数的分布.根据计算成果,指出现设计加固措施可以保证边坡稳定,无需增加其他工程措施.     

三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及破坏机制模型试验研究

白鹤滩水电站左岸为强卸荷岩体三维复杂块体系统高边坡,采用三维地质力学模型试验,进行了边坡变形特性、失稳破坏过程、破坏机制、边坡稳定性及加固处理效果研究。模型试验表明,边坡失稳模式为块体滑动破坏,破坏形态表现为底滑面的剪切破坏和后缘结构面的拉裂破坏以及块体沿底滑面和侧滑面的滑动。边坡破坏过程为模型结构面初裂、结构面组合块体边界贯通、最终至边坡整体失稳3个阶段。采用地质力学模型试验综合法获得了左岸块体系统边坡整体稳定安全系数,典型块体稳定安全系数与三维刚体法及块体单元法(BEM)计算成果对比基本一致,模型试验综合法安全系数相对较大。同时,针对层内错动带LS_(337)界面部位相对变位监测表明,深层混凝土置换洞加固有效地控制了底滑面的滑动变形,提高了相关结构面组合块体的稳定性,边坡加固效果较为明显。研究成果对白鹤滩工程左岸强卸荷区三维复杂块体系统边坡及类似工程边坡稳定性及加固处理具有重要的指导意义。     

地质工程自动监测硬件系统若干技术问题

地质工程自动监测系统具有监测对象信息变化差异大,监测环境恶劣等显着特点。其硬件系统须具备监测范围广,抗干扰能力强,抗雷击等特殊功能。同时,为了适应现代化工程建设的要求,还应具备先进的智能化和网络化等功能。为此,本文对地质工程自动监测系统的功能和组成、当前的发展趋势及所涉及到一些关键硬件技术问题展开了讨论,着重总结了作者有关地质工程自动监测硬件系统关键技术问题的研究。最后介绍了作者为五强溪水电站边坡工程建立的自动监测系统,以及该系统双端防雷保护和模块化信号调理等难题的解决。     

地基InSAR在滑坡应急治理效果监测方面的应用 ——以兰州市北环路滑坡为例

2018年8月9日,兰州北环路发生山体滑坡,滑动体积约有66 × 10⁴m³。滑坡体造成北环路双向车道被掩埋,交通中断,严重影响了兰州市民的安全出行,当地政府采取削坡减灾等措施对滑坡实施了应急治理。为保障车辆安全通行提供决策依据,对滑坡开展了地基InSAR监测工作。本文在现场调查的基础上,以R／HYB 1000型地基雷达系统作为监测工具,开展了针对滑坡应急治理后的效果监测,通过地基雷达获得滑坡地表监测数据并结合宏观调查,对滑坡应急治理后的稳定性进行了分析,为滑坡治理和道路恢复通行提供了科学依据。同时,也验证了地基雷达在黄土裸露区的应用效果,为甘肃滑坡应急监测技术推广应用提供了依据。     

基于边坡单元的公路沿线滑坡危险度概率分析

公路沿线发生的滑坡、泥石流等自然灾害是造成交通停滞的主要原因。对公路沿线边坡进行稳定性评价及滑坡灾害分析对于公路管理和灾害防治具有重要意义。为了能对大范围边坡应用三维力学模型进行稳定性评价,研究中将较大研究区域划分为多个边坡单元（slope unit）,并介绍了边坡单元划分方法。对每个边坡单元,采用随机生成许多假想滑动面并通过一个基于GIS的边坡稳定性三维分析模型计算其安全系数的方法,找出具有最小安全系数的危险滑动面,同时求出在试算过程中安全系数小于某临界值（通常设为1.0）的结果出现的比率,作为该边坡单元的滑坡发生概率,以此作为指标对研究区域进行危险度评价。通过对日本49号国道沿线边坡中的应用对该方法的实用性进行了验证。     

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。     

辽宁海州露天矿边坡预应力锚索远程监测系统

随着海州露天矿的闭坑,岩体结构越来越弱化,围岩的支承能力越来越小,露天矿边坡处于不稳定状态,具有发生大规模滑坡的潜在危险。根据海州露天矿工程地质条件,边坡形态,稳定状态及监测目的,研发海州露天矿边坡预应力锚索远程监测系统。系统应用GPRS远距离无线传输技术远程主动监测边坡岩体内部应力变化来获取岩体变形特征和滑移信息,实现边坡锚索应力全天候连续自动监测,其采用太阳能进行供电,适用于边坡中、长期监测。通过对海州露天矿边坡监测与边坡稳定性分析的现场应用实践证明,该系统可以对边坡稳态进行实时监测,对边坡滑坡灾害防治具有重要意义。