采用时序InSAR技术监测北京地铁网络沿线地面沉降

随着北京轨道交通的日益完善,地铁成为人们日常出行的重要交通工具,监测和治理地铁工程沿线地面沉降成为保障线性工程正常运营的一项重要基础性工作。本文基于55景覆盖北京地区的3 m高分辨率TerraSAR-X数据,采用时序InSAR分析技术获取2010年4月至2016年12月地铁网络沿线的地面沉降形变信息,系统分析了北京地铁网络沿线地面沉降时空演变规律。同时,结合Peck公式将InSAR监测结果进行建模,以7号线磁器口-广渠门内站区段为例,估算地面沉降槽的空间发展特征。研究发现：北京市地铁线路沿线表现出不同程度的形变,形变严重的路段主要集中在东部及东北部区域,最大沉降速率超过了100 mm/a;相对于其他线路,4号、10线整体情况比较稳定,14号、亦庄线次之,6号、7号线不均匀沉降最为严重;此外,地铁在不同建设时期路段表现出不同的形变特征,施工期路段较运营期沉降严重;7号线磁器口与广渠门内站间沉降槽的宽度和最大值沉降值在2010-2016年呈现增加趋势,沉降槽最大宽度约达180 m。     

武汉地区盾构穿过粉细砂层时地表沉降规律分析及施工参数优化

为研究盾构开挖粉细砂层对地表沉降的影响问题,基于武汉市地铁７号线香港站－三阳路站区间盾构施工监测数据,分析了开挖粉细砂层时地表沉降的一般规律,得出沉降曲线基本符合 Ｐｅｃｋ沉降槽,地表沉降最大位置为盾构开挖面距监测点１０环以内和盾构开挖面正前方。通过三维数值模拟,研究了优化注浆压力和掌子面平衡压力对减小地表沉降的影响,结 果 表 明,优化掌子面平衡压力对地表沉降的影响大于优化注浆压力,两者合理优化对减小地表沉降效果最佳,盾构穿过粉细砂层时的最佳 注浆压力为１４０ｋＮ／ｍ２,掌子面平衡压力为３０ｋＮ／ｍ２。      

富水砂卵石地层大直径盾构近距离穿越地铁既有隧道变形控制方法及规律研究

针对砂卵石地层大直径盾构近距下穿既有地铁运营隧道施工工程中的沉降变形问题,提出了有效控制既有地铁隧道沉降变形的既有线超前加固措施及盾构穿越期间的施工控制方法。结合既有线地铁隧道自动化变形监测系统获取的实时监测数据,重点分析了盾构掘进进度对既有线运营隧道造成的沉降变形规律。总结的施工控制方法、自动化监测方法以及得到的变形规律,可为类似盾构穿越既有线施工项目的既有线沉降变形控制提供参考。     

城市浅埋暗挖地铁隧道沉降控制与分析

随着城市地铁在我国的陆续兴建,浅埋暗挖法在地铁隧道施工中得到广泛的应用。由于地铁隧道埋置浅,随着地层物质被挖出,自洞室临空面向地层深处一定范围内,地层应力场将发生调整,宏观表现为地层物质的移动,施工引起的地层变位将波及地表,产生地面沉降,     

大直径深埋顶管施工对地表沉降的影响

顶管施工因非开挖或少开挖而在城市建设中应用广泛,但顶管施工引起的地表沉降不容忽视。依托佛山市某电力隧道顶管工程,通过现场实测、数值模拟及Peck经验公式的方法研究了顶管施工引起的地表沉降规律,探讨了管-土摩擦、注浆压力及支护压力对地表沉降的影响。结果表明：顶管施工引起的横向地表沉降在距轴线约4倍管径范围内变化较大,管-土摩擦的改变对横向地表距轴线约3倍管径范围内的地表沉降影响较大,对纵向地表距开挖面约1倍管径范围内的地表沉降影响较小;注浆压力的增大能够抑制地表沉降;支护压力的改变对横向地表距轴线约2倍管径范围内的地表沉降影响较大。研究结果可为控制顶管施工引起地表沉降措施的制定提供参考;同时,实测值、模拟值及Peck经验公式所得到的地表沉降变化趋势和大小相近,验证了数值模拟及Peck经验公式在实际工程中预测地表沉降的可行性。     

并行差异断面顶管施工对地表变形的影响

城市地下空间开发和交通的发展促使大断面顶管技术在城市隧道建设中得到了广泛推广应用,其中并行顶管隧道的功能要求不同,因此其断面形状和尺寸也各有差异。基于城市下穿主干道的双线并行差异大断面顶管隧道工程,建立有限元三维计算模型进行系统分析,同时结合现场顶管项目的实测成果,研究并行顶管差异断面及不同工序情况下地表变形的特性及其影响因素。研究结果表明并行差异断面顶管施工引起的地表变形曲线呈"Ⅴ"形,地表变形曲线的峰值点由大断面矩形顶管轴线逐渐转移至两管中心;小断面矩形顶管轴线左侧的地表沉降值较轴线右侧大;先施工大断面矩形顶管更有利于地表变形的控制;断面尺寸的变化对地表变形的影响幅度为30%,工序差异对地表变形的影响幅度为8%,断面尺寸差异对地表变形的影响比工序差异的影响大。并行差异断面顶管施工对地表变形影响研究可为今后相关并行大断面顶管工程提供理论基础和经验借鉴。      

一种加权Logistic-Richards组合模型的地表沉降预测方法

利用平移反幂法特征值求权方法,对两种地表沉降预测模型(Logistic模型和Richards模型)进行加权组合。以深圳地铁人民南车站、鹿丹村车站和长沙地铁东四线车站为例,运用新的加权Logistic-Richards组合模型对地铁施工期间地表沉降进行拟合和预测,对比验证了该组合模型的优越性。     

基于时序InSAR的上海地区2018~2020地铁沿线沉降监测分析

基于覆盖上海地区2018~2020年的35景Sentinel-1A影像数据,采用PSInSAR方法获取该地区3条地铁线路的年平均沉降速率和累积沉降量,并分析沉降原因。结果表明：1）上海地区呈现不均匀沉降,沉降主要发生在上海市主城区南部的闵行区许泾村附近,最大累积沉降量达-47.3 mm;2）上海市闵行区出现明显的沉降漏斗现象,并与该地区城市基础设施建设及地下水水位变化呈正相关;3）上海市地铁5、8、16号线路均有部分路段存在明显沉降现象,地铁5号线途经闵行区周围时沉降最明显,最大沉降速率达-12.0 mm/a。最后给出上海地区以及主要地铁沿线地表沉降的时空特征和地表沉降与其影响因子之间的相互关系。     

地铁隧道地表变形小波去噪及灰色-时序组合预测模型研究

以青岛地铁3号线地表变形横向观测线实测数据为例,开展小波去噪及时序组合预测模型的研究。首先,采用小波理论对观测值进行粗差剔除与去噪处理,根据均方误差最低、信噪比最高的原则,证实dmey小波1层分解、rigrsure软阈值小波去噪方法是最优的。其次,给出地铁隧道地表变形灰色-时序组合预测模型表达式,选用等维新息GM(1,1)模型和残差时间序列模型进行地表变形叠合预测。最后,通过小波去噪后时间序列预测模型、小波去噪前灰色-时序组合预测模型、小波去噪后灰色-时序组合预测模型进行计算分析,结果表明小波去噪后灰色-时序组合模型预测精度最高,并分析了各模型预测精度差别的成因。     

南宁在建地铁沿线地表沉降监测

南宁作为北部湾经济区的核心城市及中国-东盟博览会的永久举办地,正处于城市地铁修建及工程建设的高峰期。南宁位于复杂地质水文条件的南宁盆地中西部,地铁施工及运行有可能引发地表沉降等潜在风险,但关于南宁地铁修建区的沉降规律系统的认识仍十分有限。利用永久性散射体雷达干涉测量技术（Permanent Scatterers InSAR,PS-InSAR）处理54景Sentinel-1A影像,监测了2017年4月-2018年12月南宁市区地表沉降信息。结果表明,监测期内南宁地表形变速率为-23.8~9.0 mm/a,研究区大部分区域稳定,沉降点分布零星;4个重点沉降区位于蒲庙镇、九曲湾农场、江南地铁站及北湖-万秀村-虎丘一带;重点沉降区形变曲线总体上随时间变化呈现出不均匀下降;沉降成因可能与膨胀土膨胀特性、弃土滑坡、施工作业、列车流量过大及地下水位下降有关。5条地铁沉降值均属于安全范围。研究表明,南宁雨季降水丰富,地铁修建区表土以松散的第四系覆盖层为主,下伏基岩以工程力学性质存在一定不稳定性的第三系膨胀土为主,建议利用PS-InSAR技术对沉降重点区域及地铁沿线开展长期监测。     

考虑含水率对人工冻结红黏土力学特性的影响

在冻结法施工中,冻土的强度及变形特性对冻结壁的稳定性至关重要。为了研究不同含水率对冻结作用下土的强度和蠕变的影响,以江西红黏土为研究对象,通过冻结三轴试验,在-10℃下研究含水率对冻结红黏土强度及蠕变特征的影响。试验结果表明：16%～32%含水率范围内,冻结红黏土的抗压强度随含水率的增加先增大后减小;16%～28%含水率范围内,随着含水率增大,其黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小;围压为0.2 MPa与0.5 MPa下的蠕变曲线都显示含水率较低时只会出现衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段,含水率较高时会出现加速蠕变阶段。含水率对红黏土的力学性质影响较大,研究成果可为江西地区红黏土地层地铁隧道建设人工冻结法施工提供参考。     

基于SBAS-InSAR的北京地区地表沉降监测与分析

运用SBAS-InSAR获取北京地区的地表沉降信息,采用18景ENVISAT ASAR影像完成北京地区2007～2010年地表沉降的时空分析。结果表明,北京地区沉降不均匀较为严重,在昌平区、顺义区、通州区等区域出现多处沉降漏斗,且有连成一片并向东扩张的趋势;大部分地区的平均沉降速率在-150 ～10 mm/a,沉降中心的最大沉降量超过400 mm;地表沉降受地下水开采与城市化影响明显。     

联合CORS与环境负荷形变数据的香港地表垂向形变

联合GPS解算得到的单日垂向位移和环境负荷形变数据分析香港连续运行参考站(HKCORS)在2018-09-09～23台风“山竹”期间的地表形变特征。2种数据处理结果均表明,台风期间香港地表出现一定程度的沉降,总体变化特征为台风距离香港垂直距离越近,香港地区的地表沉降越大。2种方法所得地表垂直形变趋势较为一致,但在数值上存在差异,主要原因为：1)GPS计算的短时间内地表垂向位移包含温度、纬度、解算误差等影响因素;2)由于缺少地表水、地下水等相关信息,模型模拟各种因素对地表水、地下水的影响时存在较大误差。     

上硬下软地层中h型桩与滑坡相互作用机理模型试验研究

组合式抗滑桩是加固大型滑坡的有效防护措施,但上硬下软等复合地层中h型抗滑桩的加固机理仍有待深入研究。基于一套自主研发的上硬下软地层滑坡-h型抗滑桩物理模型试验装置,综合应力应变监测、激光测距仪、高速相机与粒子图像测速(PIV)技术研究了上硬下软地层滑坡中h型桩的位移、内力响应规律与滑体变形破坏特征,揭示了上硬下软地层条件下h型桩与滑坡相互作用机理。研究结果表明,在坡顶荷载逐渐增加的条件下,h型桩加固的上硬下软地层滑坡的演化阶段可划分为蠕变阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段和破坏阶段4个阶段。受连系梁影响,前排桩与后排桩桩顶位移较小,应变最大值出现在靠近滑面深度处;后排桩弯矩呈“S”型分布,前排桩弯矩呈三角形分布,负弯矩最大值位于连系梁下方20 cm处。随着硬岩体积分数(φ_B)增加,桩顶位移逐渐减小,前、后排桩最大弯矩值也逐渐减小,但硬岩体积分数超过60%后最大弯矩值变化幅度较小。当φ_B=20%和40%时,后排桩土压力总体呈抛物线形式;当φ_B=60%和80%时,土压力总体呈反“S”型,且滑面附近出现第二个土压力峰值;前排桩土...     

基于SBAS-InSAR技术的广州市地表沉降监测与分析

文章基于覆盖广州市2017—2019年的18景Sentinel-1A影像数据,采用SBAS-InSAR技术获取该地区的地表沉降信息并进行时空分析.结果表明,广州市地表沉降呈不均匀分布,主要沉降区分布沿珠江流域一带分别为广州大学城、沙溪、小洲村,最大沉降量为-28 mm;大部分地区平均沉降速率为-4.0～2.8 mm/a...     

地震动力作用下土-地铁隧道模型分析

针对地铁建设中典型的马蹄形断面隧道建立比例尺为1∶20的分析模型,并采用数值分析方法研究马蹄形隧道处于单一土层及工程所处区域典型的成层土体中时的动力响应.分析结果表明,在单一土层中由于土体的约束作用,结构产生的位移以整体沉降为主,在成层土体中除产生一定的整体变形外还伴随一定的扭转变形.在两种地层情况下马蹄形地铁隧道在地震动力作用下的动力加速度响应、竖向位移均在拱顶处产生最大值,其中在单一土层中的加速度响应最大值为结构中部加速度的2.29倍.结构在顶部和侧板处所产生的动应力响应值也较大.研究表明,地震动力荷载作用下顶板、侧板均为受力较大部位,在设计和施工中应予以充分重视.     

西安地铁隧道穿越地裂缝带的计算模型探讨

通过对西安地铁隧道穿越地裂缝带的大型物理模型试验成果的分析,提出在地裂缝活动时,穿越地裂缝带的地铁隧道有以下两个方面的变化特征:一是作用于隧道的荷载发生改变;二是在隧道底部产生脱空现象。这种脱空现象无论在整体式隧道还是盾构隧道中都会出现。造成隧道在界面上与土体脱空的原因是隧道和周围地层的变形不协调。脱空区域的大小对地铁隧道的变形与内力计算会产生明显影响。在对隧道变形特征分析的基础上,总结得出了西安地铁穿越地裂缝带隧道变形的4种计算模型:对于整体式长隧道,可以采用一端固定而另一端简支,或一端固定而另一端定向支承的计算模型;对于整体式短隧道,可以采用外伸梁模型;对于盾构隧道,可以采用一端固定而另一端定向支承的计算模型。最后,对脱空条件下隧道数值分析的建模问题进行了讨论。算例分析表明:在数值计算中,对于隧道与土体接触面的界面处理非常关键,否则将造成计算结果的重大误差。     

武汉市某深基坑开挖对周边建筑物的影响研究

利用有限差分软件FLAC3D 6.0,以武汉市某大型深基坑工程为依托,对基坑、土体和建筑物进行三维建模分析,模拟从基坑动工到开挖至坑底的开挖过程,研究基坑开挖对周边建筑物的影响规律。研究的影响参数为建筑物与基坑的距离和相对位置,分析指标为建筑物（周边地表）测点的沉降值,以及根据该沉降值计算得到的建筑物倾斜值。共进行了9个工况的计算,将各个工况之间进行对比分析,探讨建筑物与基坑的距离和相对位置变化时,基坑开挖对建筑物的影响规律。     

降雨与开挖作用下黄土滑坡失稳过程分析:以关中地区长武县杨厂村老庙滑坡为例

降雨入渗和人工开挖是诱发黄土滑坡的重要因素,为了研究在这2种诱因作用下关中地区黄土滑坡失稳过程及其对稳定性的影响,以陕西省长武县杨厂村老庙滑坡为研究对象,通过现场调查、地质测绘和钻孔勘探,查明了该滑坡变形特征,定性分析了滑坡变形演变过程;基于滑坡变形前15 d内日降雨量实测值,采用有限元软件,对坡脚开挖后连续降雨作用下滑坡形成过程进行了仿真模拟;基于强度折减法对该滑坡稳定性变化规律进行了研究。结果表明：(1)关中地区特殊的地层结构是滑坡变形的内因,降雨是最主要的诱发因素;(2)滑坡失稳演化过程表现为：坡体处于蠕滑状态,坡脚开挖后,坡体前缘失稳,牵引中后缘坡体向下错动而产生张拉裂缝,在降雨作用下,雨水沿裂缝渗入坡体深部,滑坡中部岩土体浸水后抗剪强度降低,从而导致黄土层与红黏土层接触面饱水形成贯通滑带,诱发深层滑坡;(3)滑坡开挖后较初始状态,稳定性系数降幅为0.102,此后受连续降雨影响,稳定性系数在前10 d以平均0.010/d的速率缓慢下降,第10～13 d以0.034/d的速率快速下降至最低,第13 d以后开始回升。研究结果可以为该类滑坡防治提供有效依据。     

沉降观测在“鑫润北国之春”高层建筑施工中的应用

城市高层建筑物变形监测是从施工到竣工直至稳定阶段进行周期性的沉降观测,目的是指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,避免因沉降原因造成建筑物主体破坏而导致巨大经济损失。该文详细介绍沉降观测基准点、沉降观测点布设过程及观测方法,介绍使用的观测仪器、计算软件及观测精度;结合等值线图、楼载荷-时间-沉降量关系曲线图作楼基变形沉降分析,分析出现不均匀沉降现象的原因,并提出预防和解决问题的方法。