苏州市市区地面沉降带测管项目实施与分析

1.引言 近年来由于地下水的开采和地质条件的原因,许多城市的地面都有不同程度的下沉,突显出来的问题也日益严重,各级政府也十分重视地面沉降情况。根据苏州市规划局的委托,我院于2010年5月承担了苏州市相城区地面沉降带测管分析项目,旨在通过采集该地区的沉降情况,通过建立数字地面模型来分析该地区未来沉降量,以及通过现代科学技术手段解决该地区的地面沉降问题。     

苏州地区地面沉降地星载合成孔径雷达差分干涉测量监测

利用欧洲空间局ERS－1／2获取的苏州地区1993－2000年SAR数据，通过差分干涉测量处理，得到1993－1995，1995－1998和1998－2000年苏州市地面沉降场测量值，地面水准测量数据的验证分析表明，差分干涉测量值与水准测量值的相关度达0．943，标准误差均值为0．1706，雷达差分干涉测量精度可达5mm(以水准测量代表地面形变的真实情况），文中以7个水准测量基准点为例，分析上述3个时段的地面沉降速度，其总体趋势反映苏州市地面沉降速度趋于减缓，说明近年苏州的地面沉降得到了有效的控制。研究结果表明，SAR差分干涉测量技术进行城市地面沉降方面监测和时空演化特征研究具有很大的优势，同时可用于其他类型城市地质灾害的监测。     

基于永久散射体雷达干涉测量技术的北京市地面沉降研究

地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一,在过去的几十年中,其沉降范围和幅度逐年扩大．文中采用永久散射体干涉测量技术（PS-InsAR）进行检测、监测该地区地表形变特征．通过分析时间序列的干涉测量结果发现,该地区地面沉降存在构：造控制的特性,尤其是在北部沉降区．揭示了北京市第四纪顺义凹陷与沙河凹陷地区地面沉降趋势及范围受黄庄-高丽营、南口孙河断层控制．同时将PS-InSAR提取的地面沉降等值线与粘性土厚度分区结果对比分析发现,该地区地面沉降多发生在粘性土厚度大于50m的地段范围内,沉降中心多数位于粘性土厚度大的地区．     

地面沉降经济损失探讨

地面沉降是在自然和人为因素作用下,由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象,是一种不可补偿的永久性环境和资源损失,是地质环境系统破坏所致的结果。地面沉降具有生成缓慢,持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点,是一种对资源利用、环境保护、经济发展、城市建设和人民生活构成威胁的地质灾害。国内外大多数地面沉降主要是不合理开采地下水资源所造成的。但也有构造沉降、加荷沉降以及多种因素复合型沉降。目前世界上已有50多个国家和地区发生地面沉降,较严重的国家为日本、美国、墨西哥、意大利、泰国及我国。我国已有96个城市和地区发生不同危害程度的地面沉降,较严重的地区有上海、天津、台北、宁波以及华北平原。由于地面沉降造成地面高程失真,影响防洪、危害交通(铁路、公路、水运)建筑物倾斜甚至倒塌、水管断裂、地面积水、农业减产等重大不良现象,致使造成巨大经济损失。     

苏州地区地面沉降的星载合成孔径雷达差分干涉测量监测

利用欧洲空间局ERS-1/2获取的苏州地区1993～2000年SAR数据,通过差分干涉测量处理,得到1993～1995,1995～1998和1998～2000年苏州市地面沉降场测量值.地面水准测量数据的验证分析表明,差分干涉测量值与水准测量值的相关度达0.943,标准误差均值为0.1706,雷达差分干涉测量精度可达5mm(以水准测量代表地面形变的真实情况).文中以7个水准测量基准点为例,分析上述3个时段的地面沉降速率,其总体趋势反映苏州市地面沉降速率趋于减缓,说明近年苏州的地面沉降得到了有效的控制.研究结果表明,SAR差分干涉测量技术进行城市地面沉降方面监测和时空演化特征研究具有很大的优势,同时可用于其他类型城市地质灾害的监测.     

太原市地面沉降的机理与防治

对太原市地面沉降的机理,沉降部位的特征作了探讨,据沉降特点,概化了太原市地面沉降地质模型,初步预测了太原市地面沉降,并就此提出了防治措施。     

黄河三角洲深层地下水漏斗引发的地面沉降特征

利用GIS集成分析深层地下水、钻孔和水准观测等资料,揭示了黄河三角洲地区尤其南部广饶井灌区形成的大面积深层地下水水位降落漏斗时空演化规律及抽水引发的地面沉降特征.东营和广饶地面沉降漏斗与深层地下水降落漏斗分布相一致,中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.在深层地下水下降速率为2m/a的情况下,运用土力学模型分层计算黄河三角洲沉降量,第二、三压缩层年最终压缩量分别为36—63mm和98—138mm,已成为黄河三角洲地面沉降主要贡献层.     

基坑施工时地面沉降的分析与估算

在基坑施工阶段为基坑和周边设施的安全，须对基坑周边地面沉降监测作总体性分析，提出用三次样条曲线拟合示获得地面沉降函数，然后比较函数的相似性，建立地面沉降网络，由此可求得地面各点的沉降值，从而克服测点的局限性，达到对甘坑周边地面沉降进行全面分析的目的。     

基于马尔科夫和信息熵的北京平原地面沉降空间结构演化分析

地面沉降尤其是不均匀地面沉降严重影响了城市建设以及经济发展,探讨地面沉降的空间结构演化对于地面沉降防治具有重要意义.本文基于遥感和GIS技术,采用马尔科夫以及信息熵理论分析了北京平原地面沉降结构的演化特征,结果表明:北京平原地面沉降将在2025年达到稳定,其中沉降严重区所占面积达84%;严重沉降区的主要来源是轻度沉降区和中度沉降区的转化,其转移的信息熵分别为1.049 9 bit和1.162 6 bit;北京平原区信息熵在稳定状态时有所下降,约为0.772 8 bit,说明其同质性有所增加,系统的稳定性得到提高.     

基于SBAS和IPTA技术的京津冀地区地面沉降监测

京津冀位于华北平原北部地区,地下水的长期超量开采,造成了严重的区域地面沉降,对京津冀区域进行大范围地表形变监测已经成为一个值得关注的问题.基于相邻条带的RADARSAT-2数据,结合小基线集干涉测量技术和干涉点目标分析技术,获取京津冀地区2012-2016年地面沉降场时序信息.基于监测结果对研究区地面沉降发育情况进行初步探讨,并对沉降漏斗的时空演化特征进行分析.研究发现,京津冀地区发生地面沉降的区域较多,地面沉降不均匀性特征明显,地面沉降发育最严重的地区位于北京金盏一带,最大沉降速率达到130 mm·a~(-1);在多个沉降漏斗中,北京金盏沉降漏斗、天津王庆坨沉降漏斗发育最为严重,累计沉降量分别达到661 mm,658 mm.衡水市阜城县、景县沉降漏斗扩张趋势最为剧烈,累计沉降量大于200 mm的面积达到1494 km~2.     

苏州地铁车站深基坑工程的监测与分析

对苏州某地铁车站深基坑开挖过程中的变形进行了监测并分析了监测结果,总结了地下连续墙的侧向变形、地表沉降、管线沉降、支撑轴力的变化规律,为类似工程提供了借鉴.     

软土地层小净距隧道盾构施工地表沉降规律分析

在软土地层中,针对小净距盾构隧道施工的地表沉降规律分析,对保证安全施工与控制地表沉降具有重要的意义.以苏州地铁4号线软土地层为例,根据现场条件,设计监测断面,对比单洞与双洞施工的地表沉降的变化规律,并进行分析,得出了以下结论:后行洞施工对先行洞的影响是一个挤压、剪切与拉伸的过程,地表沉降量也随之增减;随着后行洞掌子面向前推进,先行洞地表土体纵、横向沉降量先增大和后减小;先行洞施工后形成的扰动圈,使得后行洞的地表沉降量始终大于先行洞的沉降量.     

浅析某车间地面下陷工程的检测鉴定

近年来,地面工程出现下陷的现象越来越多,这种现象产生的原因是什么?如何去找出它的原因就成为解决这个问题的关键。本文以某车间地面下陷为例子,对其地面及回填土进行检测,根据检测结果找出原因,为今后地面下陷工程的原因分析及加固处理提供一定的借鉴。     

Long term monitoring of urban subsidence by Permanent Scatterer DInSAR

When using differential SAR interferometry (DInSAR) to monitor the surface deformation over a long time scale, it is often strongly affected by the spatial and temporal decorrelations and atmospheric dishomogeneities. The recently developed Permanent Scatterers (PS) technique proposed by Fertti et al. can overcome these difficulties by interpreting time-series of interferometric phase only at coherent point scatterers. In this study, we apply this PS technique using 25 ERS-1/2 scenes from 1992 to 2000 to monitor the subsidence in Suzhou. By using the linear deformation model, the deformation map in Suzhou urban area over the eight years is obtained. And the calculated results are in good agreement with the measurements of leveling.     

Long term monitoring of urban subsidence by Permanent Scatterer DInSAR

When using differential SAR interferometry (DInSAR) to monitor the surface deformation over a long time scale, it is often strongly affected by the spatial and temporal decorrelations and atmospheric dishomogeneities. The recently developed Permanent Scatterers (PS) technique proposed by Fertti et al. can overcome these difficulties by interpreting time-series of interferometric phase only at coherent point scatterers. In this study, we apply this PS technique using 25 ERS-1/2 scenes from 1992 to 2000 to monitor the subsidence in Suzhou. By using the linear deformation model, the deformation map in Suzhou urban area over the eight years is obtained. And the calculated results are in good agreement with the measurements of leveling.     

高层建筑群对地面沉降影响的模型试验研究

通过室内模型试验，研究了上海地区典型地质条件下高层建筑群工程环境效应对地面沉降的影响，探讨了在高层建筑群工程环境效应作用下不同土层的变形特点、相邻建筑物之间的相互影响状况、高层建筑群对中心及周边区域地面沉降的影响以及沉降影响范围、土层中应力（包括土压力、孔隙水压力）的变化规律等．试验研究结果表明：上海软土层是地面沉降的主要组成部分；高层建筑群工程环境效应造成的城区地面沉降的特点是距建筑物1倍基础宽度范围内的地面沉降大于建筑本身的沉降，尤以相邻建筑之间中心区域地表的沉降量最大；密集高层建筑群之间地表变形存在明显的沉降叠加效应，并使沉降量超过容许值，从而带来不稳定因素．     

城市地面“下沉”的原因新解及其治理方法

过量抽取地下水并非造成地沉的主因,应对密集的高楼大厦的荷载压力方向加以甄别.对地沉原因的新解是,地面荷载压力和地层支撑应力较劲的结果,从而导出荷应平衡理论.分析摩擦地桩荷载压力传递机理,发现地层具有整体的支撑应力,提出认识这种无形应力是有价值的自然资源.进而研究它受压的因应规律,可利用它在城市地质片区的整体中进行调济和配置,在防治地沉中发挥中心作用,并可从中获得较大的资源效益.治理地沉的方向应在于增强地层支撑应力,应用沙桩可直接和间接增强软弱地质的支撑应力,力求使它能够和地面不断增荷加载的压力取得并保持平衡状态,就有可能保持地面永不“下沉”.     

深部老采区残余沉降预计方法及其应用

废弃老采空区上方地表残余沉降预测是新建建筑物抗变形结构设计的基本依据。根据长壁老采空区破裂岩体结构特点和活化机理，深部长壁老采空区的活化沉降特征主要表现为残留空隙的再压密，地表残余沉降呈现中部大、边缘小的似盆形连接分布特点。在此基础上，建立了深部长壁采空区上方地表残余沉降预测的随机介质模型。结合在长壁老采空区上方建设的徐州某工业园工程实例，对厂区地表残余沉降和变形分布进行了预测，预测结果已成为各类建筑物抗变形结构设计的基本依据。     

偏最小二乘回归在地表沉陷预测中的应用

考虑地下开采引起的地表沉陷的众多影响因素,基于偏最小二乘二次多项式回归这一非线性方法,对地表沉陷的最大值进行了预测。以地表最大沉陷值为因变量,以采高、采深、煤层倾角、硬度系数等为自变量,得出了地表最大沉陷值的预测模型。结果发现,Press残差值随潜变量个数的增加而降低,由两者关系图可确定潜变量的个数为4对;采高的标准回归系数最大,说明4个影响因素中采高对地表沉陷值的影响最大;预测模型的决定系数为0.9157,预测值的误差率为±10.41%,表明用偏最小二乘二元多项式回归方法预测地表沉陷是可行的。     

软土地层浅部隧道施工引起的地表移动分析

根据弹性力学理论给出了软土层浅部隧道开挖地表下沉预测分析的二维理论模型,并用于隧道开挖引起地表下沉的预测分析.在分析过程中,采用Matlab软件进行数值积分计算和图形绘制.通过具体的工程实例计算分析表明,理论计算结果与工程实测资料一致.