基于InSAR技术北京地区地面沉降监测与风险分析
第27卷 第2期2011年3月地理与地理信息科学Geog ra phy and Geo-Infor matio n Science V ol.27 N o.2M arch 2011 收稿日期:2010-10-22; 修订日期:2010-12-04
基金项目:国家自然科学基金项目(40771170/D0120);北京市自然科学基金项目(8082010、Kz201010028030);水利部公益性行业科研
专项经费项目(200901091);北京市重点基金项目(8101002)
作者简介:陈蓓蓓(1985-),女,博士研究生,研究方向为区域地面沉降应用研究。*通讯作者E-mail:gonghl@263.n et
基于InSAR 技术北京地区地面沉降监测与风险分析
陈蓓蓓,宫辉力*
,李小娟,张有全,党亚南,宋柳霖
(首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京100048;北京市城市环境过程与数字模拟国家重点
实验室培育基地,北京100048;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048)摘要:以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术 StamPS 算法,利用覆盖北京地区的16幅ASA R 图像进行永久散射体干涉处理,获得该区地面沉降监测信息,初步揭示了研究区地面沉降的空间分布特征。在此基础上,结合G IS 空间分析方法,对地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析,表明北京地区的地面沉降防治刻不容缓。
关键词:地面沉降;InSA R 技术;地面沉降监测;风险分析
中图分类号:P642.26;P208 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2011)02-0016-05
0 引言
地面沉降是由多种因素引起的地面标高缓慢
降低的环境地质现象,严重时会成为地质灾害[1]。
经过半个多世纪的研究,各国学者在地面沉降监
测、成因机理、数学模型与预测等方面取得了重要
成果。监测方面,在传统D InSAR 技术基础上发
展的永久散射体干涉测量技术(PS)能很好地解决
去相关问题,有助于提高形变的时空分辨率及数据
处理的精度。Ferretti 等[2]首先提出基于幅度变化
特征识别PS 点的算法,并把这种技术称为永久散
射体技术。随后在国际上众多学者展开了深入研
究,如Crosetto 等[3-5]不断完善PS 干涉测量的技
术方法,并在监测地表形变方面取得了很多成功的
应用成果;而对地面沉降灾害风险研究较少,主要
集中在地面沉降危险性分级标准制定[6,7]和危险性
评价等[8-10],地面沉降灾害风险评估与区划尚无成
熟先例[11]。
北京自20世纪60-70年代发现地面沉降以
来,平原地区地面沉降呈加速发展的趋势。目前在
东郊八里庄 大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河 八
仙庄、大兴榆垡 礼贤、顺义平各庄等地已经形成了
5个较大的沉降区,沉降中心最大累计沉降量达
1096mm,最严重的地区地表仍在以30~60m m/a
的速度下沉[12]。区域地面沉降已对京沪高速铁路沿线、京津城际轨道等交通工程产生了一定影响,在部分沉降区已经发现工厂、居民区楼房墙壁开裂、地基
下沉、地下管道工程损坏等险情。本文以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术 StamPS 算法[13],利用覆盖北京地区的16景A SAR 图像进行永久散射体干涉处理,提取北京地区地面沉降监测信息,初步揭示研究区地面沉降的空间展布特征;进而结合GIS 空间分析方法,综合考虑该地区的社会、经济、人口等因素,进行地面沉降风险灾害区划;最后结合区域水文地质条件,对区域地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析。1 地面沉降监测方法1.1 永久散射体干涉测量(PS InSAR)原理H o oper 等[13]提出新的PS 点识别及相位组分分析方法 Stam PS,即采用幅度离散特征和干涉相位空间相关性特征建立PS 识别算法,用于识别永久散射体;该算法能够在非城区(郊区)识别一些稳定的像素,同时适用于非稳定形变区,即无需先验形变速率知识,在一定程度上克服了由于时间去相干引起的干涉问题,提高了干涉像对的可用数量和干涉的时间分辨率。StamPS 算法[13]技术流程如图1。首先根据选定的主、辅图像进行干涉,引入外部DEM 消去大部分地形相位组分(二轨法),将K 个干涉对逐一进行相位差分处理,得到相应的K 幅差分干涉相位图。去地形相位后,第i 个差分干涉对、第
x 个像素的相位可以表示为5个相位组分的和:
x,i = def ,x ,i + ,x ,i + atm,x ,i + orb ,x,i + n,x ,i (1)
图1 永久散射体干涉技术处理流程
Fig.1 T he technical route of PS InSAR technology 式中: def 为视线方向上的形变相位, 为引入外部
DEM 的误差所引起的残余地形相位, a tm 为卫星两
次过境大气延迟相位差, or b 为轨道误差引起的相
位, n 为噪声组分(像素内散射体变化、热噪声和配
准误差引起,正如PS 所定义的,PS 像素点的 n 足
够小,以至于不能完全模糊差分干涉相位信号)。
算法需要初选PS 点,利用其相位计算 圆内相
位均值!。为了节省计算时间,通过幅度离散指数进
行PS 点的初选[14]。总体上, ?n,x,i 将比以前更小,通过迭代一定时间, ?n ,x ,i 的贡献降到很小,以至于 x 主要由 n ,x ,i 控制。最后通过计算 x 值选取最终的PS 点。通过减去评估的! ,x ,i 值,即可校正地形误差相位组分: int ,x ,i -!^ ,x ,i = def ,x ,i + atm,x,i +! orb,x,i +! ? ,x ,i + n,x ,i (2)式中:! ? ,x,i 是由于K ,x 评估不确定性所引起的残余DEM 误差,包括一些空间相关的DEM 误差,由于临近PS 点的空间相关性DEM 误差相差不大,该项对相位解缠影响可以忽略。只要PS 点的密度达到一定要求,那么在校正完DEM 误差相位组分后,临近PS 点的绝对相位差总体上不到?弧度,校正后的相位值可以被正确的解缠[13]。在解缠后,除形变相位组分 def 外,仍有4项误差组分存在于式(2)中。与形变相位组分 def 不同,这些组分的空间相关部分在时间上是非相关的。因此,通过对解缠后的相位结果在时间上进行高通滤波,在空间上进行低通滤波,能够评估出空间相关性误差[14]。从式(2)减去这些组分,剩下的即为形变相位和空间非相关误差,这个误差可以模型化为噪声,最后获得形变相位值。1.2 基于InSAR 监测结果的地面沉降风险指标选取本文从地面沉降灾害的危险性、承灾体的易损
性和抗灾能力3方面分析地面沉降灾害的风险。危
险性评价主要反映地下水超采状态以及地面沉降的
现状和发展趋势;承灾体的易损性评价体现地面沉
降灾害受灾体的人口稠密程度、经济发展程度等性
质;抗灾能力评价主要反映地面沉降影响地区运用
经济与非经济手段抵御地面沉降灾害,减小灾害损
失的组织、协调能力[15]
。在InSAR 监测结果基础
上,综合研究区的多源监测信息及经济、社会、人口
等实际状况建立地面沉降风险评价指标体系,包括3
个一级指标和9个二级指标(图2)。
图2 地面沉降风险评价指标层次结构Fig.2 The chart of land subsidence risk assessment indexes 2 地面沉降监测结果与分析2.1 PS InSAR 技术地面沉降监测结果与分析
通过对覆盖北京地区的16景ASAR 图像进行
永久散射体干涉处理,初步获取了研究区时间序列
的干涉测量结果。为了进一步消除大气影响,对去
大气相位后的形变信息实施滤波处理。在时间上
实施高通滤波,移除 形变信号!中时间上的低频部
分[16],并在空间上实施低通滤波,最终评估出空间
相关性误差[14]。处理结果如图3所示,测量的结
果为永久散射体的移动,以2005年12月14日主
图像为参考基准,正值表示沉降,负值表示上升。
通过提取北京地区的形变,表明在各向异性分布的
形变场中,PS 干涉测量方法能够提取线性、非线性
形变。
根据北京市地面沉降年速率图(图4,见封2)可
知,北京地区地面沉降速率差异性很大。图4中每
个颜色点相应于一个永久散射体(150个/km 2),并
且颜色表明了评估的形变趋势,如蓝色区域表示北
京的高沉降速率区。其中沉降梯度较大的地区主要
在第四系凹陷区,地面沉降的差异可能重新激活存
在的第四系断层,并且导致新的地裂缝产生。
图5为地面沉降与断层分布,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
四系顺义凹陷与沙河凹陷地区地面沉降趋势及范围
受断层控制。顺义凹陷地面沉降的分布和空间模式页
17第第2期 陈蓓蓓等:基于InSA R 技术北京地区地面沉降监测与风险分析
图3 A SA R 时间序列形变结果
Fig.3 The time s eries deformation result of ASAR
图5 地面沉降与断层分布
Fig.5 The distribution map of land su bsidence and fault
受良乡-顺义断层、黄庄-高丽营控制,干涉表明地
面形变面积西北是以黄庄-高丽营断层为边界,东
南以良乡-顺义断层为界,部分地区地面沉降已经
越过断层区,主要的地表形变沿着平行于区域断层
系统的方向。
2.2 基于InSAR 监测结果的地面沉降风险区划
在InSAR 监测结果基础上,结合水文地质、社
会经济等资料,采用遥感图像解译与实地调查、专家
评估等方法,研究灾害的风险评价权重,确定风险等
级,进行北京地区地面沉降风险综合评价与区划[15],
并结合GIS 空间分析方法,对该地区地面沉降的风
险范围、风险程度等进行综合分析。运用层次分析
法确定指标相对权重,并结合改进的模糊综合评价法对密云-怀柔-顺义地区的地面沉降风险进行评
价[17,18],风险评价结果如图6(见封2)、图7。
图7 风险程度与可压缩层厚度分区Fig.7 The ris k degree zone map 在AH P-模糊综合评价结果的基础上,综合考虑研究区的地下水开采情况、地层岩性及可压缩层厚度等,初步将密云-怀柔-顺义地区地面沉降风险程度划分为3个等级:(1)风险较小区,分布于怀柔区(庙城地区、杨宋镇、北房镇)。虽然该地区地下水开采量较大(超采率均大于20%),但由于地层可压缩性厚度较小(一般在50m 以下),使得引起地面沉降的主要因素之一地下水开采的影响很小,地面沉降很难发展成
页18第地理与地理信息科学 第27卷
为灾害。该区2003 2005年累计沉降量均小于6
mm,年均沉降速率也很小,所以,该区地面沉降灾害
的风险程度较小。
(2)风险中等区,分布于牛栏山一带及其东、东
南部地区。该地区地下水超采量介于0~20%,牛栏
山以南为承压水区,地层可压缩性厚度介于50~70
m,年均沉降速率一般在4.81~13.34mm /a,
2003 2005年累计沉降量在15mm 以内。此外,综
合该区的经济、人口、控沉管理等,该区的地面沉降
风险处于中等,但沉降形势不可忽视。
(3)风险较大区,分布于牛栏山以西及西南部
地区。该地区为潜水 承压水变化过渡区,含水层
以多层结构为主,岩性主要为粗中砂、细砂;地层可
压缩性厚度较大,大都介于60~80m ;同时,该区的
地下水超采情况也较为严峻,超采率大于20%,
2003 2005年累计沉降量均大于20m m,年均沉降
速率一般大于10mm/a 。因此,该地区的地面沉降
形势十分严峻,沉降风险较大,需要及时采取相应措
施,以免沉降风险进一步加大。
2.3 地面沉降风险评价结果分析
不同的地质环境对地面沉降的发生、发展有着
不同的影响和控制作用。从图8可以看出,研究区
地面沉降风险程度较大的地区多位于黄庄-高丽营
断裂、南口-孙河断裂所控制的顺义-后沙峪凹陷
内。该地区发育着高丽营地裂缝,其主要由黄庄-
高丽营断裂所控制,与该断裂走向一致,在西王路村
地表破裂较为突出,表现为东南侧下降(降幅10~20
cm),
已经造成房屋开裂和局部地段公路路面塌陷。图8 断层与地裂缝分布
Fig.8 The distribution of fau lt and grou nd fissure 这在一定程度上说明了活动断裂是地面沉降和地裂缝产生的构造成因[19,20],地下水位下降引起的差异性地面沉降是影响该地裂缝的主导因素。研究区内存在两个大的地下水位降落漏斗:牛栏山、天竺漏斗(图9)。自1999年以来遭遇连续干旱年,地下水补给量大大减少,两漏斗区水位下降速度显著。牛栏山漏斗(潜水水位降落漏斗)主要分布于顺义和密云、怀柔南部部分区域。该地区处在潮白河冲洪积扇的上部,含水层以卵砾石为主,夹粗砂石,厚度大,地下水补给径流条件较好。同时工程地质条件相对稳定,第四系沉积物以单一结构的砂卵砾石层为主,可压缩性低,不易产生压缩变形,随着地下水位的升降,释水形变量小,地面沉降风险相对较小。而天竺漏斗地区是地面沉降风险程度较大的区域,该地区集中了大量的经济工业开发区,人口众多,拥有大量的工业自备井,属严重超采区(开采程度为130%),1998 2003年年均下降速率为2.2m/a [21]。开采地下水主要来自于弱透水层形变释水。第四系沉积物厚度近1000m ,地层多为粘性土夹多层砂、砂砾石,可压缩粘土层厚度大,容易造成永久性地面沉降。天竺-后沙峪地区地面沉降一直处于快速发展时期,沉降面积不断扩大,同时,首都机场及顺义规划新城中的空港城均位于此地,是地面沉
降风险较大的地区。
图9 承压水等值线与风险程度
Fig.9 The risk degree and contou r line of confined groundwater
3 结论
本文基于永久散射体技术 StamPS 算法,利用覆盖北京地区的16幅ASAR 图像进行永久散射页19第第2期 陈蓓蓓等:基于InSA R 技术北京地区地面沉降监测与风险分析
体干涉处理,通过在时间序列PS 点上求解出干涉相
位中各组分的分量,获得北京市区地面沉降形变信
息。结合InSAR 技术获取地面沉降监测信息及研
究区的经济、社会、人口等实际状况,运用层次分析
法确定指标相对权重,结合模糊综合评判方法最终
确定每个研究区的风险值;并利用GIS 空间分析方
法,对地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分
析。北京地区的地面沉降防治刻不容缓,研究结果
对北京地区地面沉降灾害的防治与减缓有一定的理
论和实际意义。
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Monitoring and Risk Analysis of Land Subsidence in Beijing Based on
Interferometric Synthetic Aperture Radar(InSAR)Technique
CH EN Bei-bei,G ON G H ui-li,L I Xiao-juan,ZH A N G Y ou-quan,DA NG Ya-nan,SO NG L iu-lin
(K ey L ab of 3D I nf or mation A cquis ition and A p p lication,M OE;T he S tate K ey Labor ator y Br eedi ng Base of
P r ocess of Ur ban Envir onment and D igital Simul ation;School of Resources Envir onment and T our ism,
Cap ital N o rmal Univer sity ,Beij ing 100048,China)
Abstract:L and subsidence in Beijing has been an ongo ing problem fo r the past four decades (since the later 1970s),w hich is in duced by ov er pumping gr oundwater continuo usly,becoming a neg ativ e effect o n the susta inable eco no mic development in plain areas.In this paper ,Per manent Scatterer s Inter feromet ric Synthetic A per ture Radar(PS InSAR)technique is used to detect and measure g ro und mo vement in this area(2003-2006).T he detail infor matio n of defo rmation show s t hat spatial ex tent o f subsid ence is contr olled by geolog ic str uctur es (H uang zhuang Gao liying and N ankou Sunhe fault s).In co nsiderat ion of a series damag es by land subsidence,r isk assessment and zoning are ver y important for r isk management.Based on the land subsidence retrieved by PS InSAR techniques using ASAR data,combining with the present situation of g roundwater overexploitation and the thickness of compres sive layer,a hazard assessment model of land subsidence in Beijing is established using the AH P Fuzzy method,the AHP Fuzzy assess ment model is analyzed by using a GIS based modeling approach.T hen,a case study is carr ied out in M iyun Huairou Shunyi area of Bei jing.As a result,the risk index of each study area is ex tracted by means of the AH P Fuzzy method.T hen the risk level of land subsid ence is analyzed using the dimensio nal analytical method.It indicates that the risk of land subsidence in Beijing is indispensable.T his result is r easo nable and useful fo r land subsidence disaster pr evention and r eduction.Key words:land subsidence;Int er fero metric Sy nthetic A perture Radar (InSAR);mo nitor ing o f land subsidence;risk analy sis 页20第地理与地理信息科学 第27卷
地面沉降监测
地面沉降监测
上海市工程建设规范 地面沉降监测与防治技术规程Technical code for land subsidence monitor and control (征求意见稿) 2008 上海
上海市工程建设规范 地面沉降监测与防治技术规程 Technical code for land subsidence monitor and control 主编单位：上海市地质调查研究院 批准单位：上海市建设和交通委员会 施行日期：2008年月日
2008 上海 35
上海市建设和交通委员会 沪建交[2008] 号 上海市建设和交通委员会关于批准 《地面沉降监测与防治技术规程》为 上海市工程建设规范的通知 各有关单位： 由上海市地质调查研究院等单位主编的《地面沉降监测与防治技术规程》，经有关专家审查和我委审核，现批准为上海市工程建设规范。该规范统一编号为，其中1.0.4为强制性条文。自2008年月日起实施。本规范由市建设交通委负责管理，上海市地质调查研究院负责解释。 上海市建设和交通委员会 二○○八年月日
前言 本规程是根据上海市建设和交通委员会沪建交[2007]184号文的要求，由上海市地质调查研究院会同有关单位依据国务院《地质灾害防治条例》（国务院2003年第384号）以及上海市政府《上海市地面沉降防治管理办法》（上海市人民政府令2006年第62号），密切结合上海市地面沉降监测与控制的工程实践，在认真总结实践经验和广泛征求本市有关单位和专家意见的基础上，编制完成的。 本规程对地面沉降监测与防治工作的技术要求进行了规定，适用于上海市行政区域内地面沉降的监测与防治工作。 本规程共分五章，内容包括：1.总则；2.规范性引用文件；3.术语；4.地面沉降监测；5.建设工程地面沉降监测；6.地面沉降防治；7.成果编制和归档及其条文说明。 本规程以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本规程具体由上海市地质调查研究院负责
地面沉降现状调查
5 地面沉降现状调查 5.1 主要任务 5.1.1了解地面沉降灾害区的地质背景（地层岩性、地质构造、水文地质、工程地质特征等）； 5.1.2查明或基本查明地面沉降灾害的分布范围、分布规律、危害程度；开展航片和卫片的地面沉降解译，实地验证航片、卫片的解译情况； 5.1.3分析地面沉降灾害的影响因素（自然因素及人为因素）、形成条件及其成因机理。 5.2 调查范围 依据地质环境条件、地下液态资源开发利用现状和规划、地面沉降灾害发育程度以及社会经济发展重要程度等综合因素，确定地面沉降调查范围。 5.2.1对发生过如井口抬升、桥洞净空减少、房屋开裂等地面沉降现象较集中的区域展开重点调查； 5.2.2要根据工作的需要，适当地扩大到已知地面沉降范围以外的区域。 5.2.3在有采矿活动、农田灌溉活动、大量抽汲地下水的地段，必须在现场通过访问、调查，查明是否曾经发生过地面沉降现象，并详细记录，标记在图上。 5.3 调查内容 5.3.1地面沉降区地下水动态调查 调查与监测的内容包括地下水水位、水量资料；与地下水有密切联系的地表水体的观测资料；重点调查地下水水位下降漏斗的形成特点、分布范围、发展趋势及其对已有建筑物的影响。 5.3.2 建筑物破坏情况调查 首先查看地下水开采量强度大、地下水位降深幅度也大的地段的开采井泵房（地面、墙壁有无裂缝、井管较地面有无上升、房屋有无变形等），然后逐渐向四周扩展，查看地面建筑物有无损坏，并调查建筑物年限。 5.3.3 地下管道破裂调查 对供水管线应查看地面是否潮湿、冒水；冬季是否常年结冰；煤气管道破裂
调查用感官嗅其气味是否正常，调查居民用气量是否充足。 5.3.4 雨季淹没调查 调查淹没损失、淹没设施名称、淹没面积、淹没水深，对比分析本次降水量大小及历史同等降水量淹没情况和相应的地面变形情况（有无阻水建筑物修建）。若在相同的降水、风力、风向及排水条件下出现洼地积水，河水越堤、海水淹没码头、工厂等，应属于地面沉降所致。 5.3.5 风暴潮调查 在发生过风暴潮的地区开展风暴潮的频率、潮位和经济损失调查，在有条件的地区开展经济损失评估；开展河堤、桥梁等的变化调查。 5.3.6 相关调查与资料分析 调查第四纪松散堆积物的岩性、厚度和埋藏条件, 收集和分析不同地区地下水埋藏深度和承压性，各含水层之间及其与地表水之间的水力联系资料。 5.3.7 地面沉降灾害和对环境的影响调查 采用现场踏勘和访问的方法，对建筑设施的变形、倾斜、裂缝的发生时间和发展过程及规模程度等详细记录，同时了解被破坏建筑设施附近水源井的分布、抽水量及地面沉降的情况。 5.3.8 调查记录 每次调查均应有详细记录。 5.4 资料收集与分析 在开展调查与监测的过程中应进行有关资料的收集，包括城市1：10000或1：50000比例尺交通图和地形图、沉降区水文地质工程地质勘查资料、水资源管理方面的资料、市政规划现状及远景资料、沉降区内国家水准网点资料、城市测量网点资料、井、泉点的历史记录及历史水准点资料、研究沉降区水文地质工程地质条件、历年水资源开采情况、已有的监测情况、地面沉降类型及沉降程度。分析地面沉降的原因、沉降机制，估算地面沉降的速率，划分出沉降范围及沉降中心，尽可能编制出地面沉降现状图。作为监测网点布设的原则依据。 在资料相对缺乏的沉降区，可布置适当的调查与勘查工作量，以达到布设监测网络的要求为准则。
Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式
8．1．4 地层变形预测与分析 通常设计阶段的地面沉降预测方法可分为两类，一是根据实测数据的统计方法—Peck 公式是其典型代表：二是采用有限元和边界元的数值方法。 采用Peck 法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式；其沉陷槽横向分布见图。 exp(max )(S x S -22 2i x ）
? ?? ? ? Φ-?= 2452tg Z i π 式中：V —地层损失（地表沉降容积）； i —沉降槽曲线反弯点； z —隧道中心埋深 根据本标段的地质条件和埋深等，得i=6.9m ，由此根据以往的工程实践及经验公式，沉陷槽宽度B ≈5i ，可得单个隧道盾构推进引起的地表横向沉陷槽宽度约为35m ，两座隧道盾构推进引起的地表横向沉陷曲线叠加后其沉陷槽宽度约为50m ，并且沉陷槽的主要围在隧道轴线两侧6m 围，离轴线3m 的沉降量约为最大沉降量的60%～70%，离轴线6m 的沉降量约为最大沉降量的25%。 地层损失V 值主要是由盾尾空隙引起的土体损失量，它与盾构机盾壳厚度、盾构推进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关，即 V=V 尾+V 粘-V 浆 盾构推进时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为20～40mm ，盾壳厚度为70mm ，则：V=V 尾+V 粘-V 浆=1.36+0.58α-(1.36+0.58)β α为折减系数， β为同步注浆的充填系数。 取α=0.6 β=0.5 得 V=0.73m2 由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm 最大斜率：Qmax=0.0013 以上分析值主要是在以往工程经验基础上结合本地铁盾构标段的实际情况，隧道埋深16m 左右情况下得出的，最大沉降量满足规和标书要求。 虽然地表沉降形态是大体相同或相似的，但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的改变而千差万别，目前控制沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆，而注浆的环节常有各种各样的问题发生，如缺量、过量、滞后、漏浆等等，不同的沉降情况常是施工工况和工作状态的反映，同时不同的地质条件沉降亦有所不同，如粉砂土较粘土隆降起量要少，沉降速率要快，淤泥质粘土后期固结沉降则要大点。以上这些都要求盾构施工时要加强监测工作，以随时了解地面沉降信息，以便及时采取有效措施，以达到控制沉降和减少损失的目的。 8．2 理论分析
中盐新干盐化有限公司XX矿区地面沉降监测方案样本
核工业华东二六三工程勘察院 二〇一七年二月二十三日 沉降监测方案 工程名称: 中盐新干盐化有限公司XX矿区地面沉降监测工程地点: 吉安市新干县 委托单位: 中盐新干盐化有限公司 编写: 审核: 批准: 核工业华东二六三工程勘察院 二〇一七年二月二十三日
目录 1 工程概况................................... 错误!未定义书签。 2 监测目的.................................... 错误!未定义书签。 3 监测技术方案编制依据 ........................ 错误!未定义书签。 4 观测点数量与技术要求 ....................... 错误!未定义书签。 4.1沉降观测点数量........................... 错误!未定义书签。 4.2观测周期及观测频率........................ 错误!未定义书签。 5 观测实施方案............................... 错误!未定义书签。 5.1沉降基准点设置........................... 错误!未定义书签。 5.2沉降观测点的埋设......................... 错误!未定义书签。 5.3沉降观测方法............................. 错误!未定义书签。 6 观测成果及提交.............................. 错误!未定义书签。 7 组织结构与人员投入 ......................... 错误!未定义书签。 8 仪器投入................................... 错误!未定义书签。 9 质量保证措施............................... 错误!未定义书签。 10 附录...................................... 错误!未定义书签。
西安地面沉降分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/552363430.html, 西安地面沉降分析 作者：兰洋孟繁钰 来源：《科技探索》2013年第01期 摘要：地面沉降是西安市较为突出的地质灾害之一，研究地面沉降的影响因素及沉降机理具有重要的意义，本文通过收集资料总结西安地面沉降的特征，研究地面沉降的机理，并对西安地面沉降量进行理论计算。 关键词：西安沉降机理沉降量 1、前言 地面沉降是西安较为突出的地质灾害之一，其形成发展的历史较长，涉及范围广，并具有独特的活动特征。地面沉降的发展还加剧了西安地裂缝的活动，其灾害形式主要表现为地表建筑物随基础断裂受损，地下水及煤气地下管道被错断，井管“上升”和深部井管受损，功能失效，以及道路路面差异变形等，这些都给西安市的市政设施及城市建设造成很大危害，对正在进行的西安地下铁路建设也有重大不利影响。因此，研究地面沉降机理及主要影响因素具有重要的意义。 2、西安地面沉降原因分析 从上世纪50年代初到90年代，西安城郊区开采承压水井数从最初的2眼增加到500多眼，开采量也从7.7×104m3/a剧增到11223×104m3/a，持续多年的超量开采，引起区域承压水位大幅度下降，形成了250km2的降落漏斗，截至1995年水位降深达80～130m，有90 km2 的地区水位降至第一承压含水层顶板以下[1]，然而西安地面沉降中心与承压水降落漏斗基本 一致，由此表明西安市区地面沉降，主要是由于过量开采承压水引起水位大幅度下降所致，除此之外区域构造沉降、黄土湿陷性和地面荷载作用等对地面沉降也有一定的影响。 3、地面沉降机理分析 从上世纪50年代初到90年代西安市持续多年的超量开采地下水，引起区域承压水位大幅度下降，这必然要使含水层本身和其上下相对隔水层中的空隙水压力随之减小。根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是由孔隙水压力和有效应力组成的，土的体积压缩和抗剪强度的变化只取决于有效应力的变化。假定抽水过程中土层内的总应力不变，初始承压含水层中的承压水位与上部潜水含水层的水位相一致，那么孔隙水压力的减小必然导致土中有效应力的等量增大，结果就会引起土体的压缩和固结[2] [3]。 4、西安地面沉降量计算 根据西安地层情况，由抽取承压水引起的地层压缩层可分为5层，具体情况描述如下：
最新地面下沉处理方案(修订版)
利保商贸中心 地下室外围地面下沉处理施工方案 编制： 审核： 批准： 龙元建设集团股份有限公司 2018年8月1日
一、工程概况 本工程位于佛山市顺德区龙江镇，建筑面积约18万平方米，占地面积约2.3平方米，其中地下室三层，基坑深度达16米左右，地上有3栋建筑物，最高一栋为120米。现1/3地下室已完成，已形成的地下室外墙进行了回填，其他地下室结构正在进行施工中。 二、事故原因 2018年6月8日顺德区遭受特大暴雨，且连续不停雨量之大是顺德数十年不遇的特大暴雨。本工程位于顺德地区的龙江镇，周边为家具材料城，本身工地位于整个市场的最低部位，由于暴雨在短时间内雨量很大，导致周边市政管道及周边的排水河道来不及及时的排出，大量的雨水倒灌入工地。倒灌雨水的入口在工程的东南角，当时积水深度达到1.5米左右。由于大量积水灌入基坑和地下室外围回填区域，导致地下室基坑周边回填并已完成混凝土硬化临时地面出现不同程度的沉降和开裂，道路路面也有不同程度的裂缝沉降，人货梯坡道出现倒塌的现象。经现场工程人员勘察发现确定，造成已浇筑完的混凝土地面、路面、人货梯坡道出现下沉、开裂、坍塌等现象主要是由于基坑周边回填物大量的流失造成，为保证工地安全顺利的前提下是施工，根据各方的建议尽快对有安全隐患的部位进行修复，主要是混凝土地面沉降修复面积约为800㎡，路面修复面积约为200㎡，坡道的坍塌等。故编制以下修复方案：
工艺流程 本施工方案结合本工程特点主要为混凝土地面沉降进行修复。原面层为混凝土压光地面，对混凝土基层的平整度要求较高。 施工方式如下： 1.操测处理范围→原混凝土地面破碎→垃圾清理外运→地 沙回填下沉部分→150~200厚钢筋砼地坪浇筑→振捣→拉毛→养护→割缝 2.先用水平仪操测,再由建设单位确定地坪修复范围， 计算工程量，工程量现场确认。 3.基层处理 3.1.地面塌陷范围确定后，用地面切缝机沿外边切割深 度不少50mm的缝，然后用大型镐机将该范围内的地面破碎后再 用挖机装车运走。 3.2.基层做300~1500厚地沙回填用打夯机夯实，并在 地坪修复范围内的水平方向满铺Φ10@150双向网片，再浇筑200 厚砼。 4.混凝土浇筑 地坪为强度等级C30砼浇筑，砼地面最薄处保证150mm厚, 最厚处以地面实际下沉深度实测为准，地面边缘接缝用1:2水泥 砂浆处理。 5.地面的切缝。 为防止混凝土干缩产生的不规则裂缝,将其裂缝控制有规则的切
北京平原地区地面沉降现象严重
北京沉降 导语：北京平原地区1/3的面积，都在发生着显著的地面沉降，这为区域内地上、地下建设活动敲响了警钟，当然也包括房地产开发在内。 经济观察报记者胡芳洁地面下沉，并不只是电影里的画面。实际上，北京平原地区1/3的面积，都在发生着显著的地面沉降，地面沉降已经成为北京平原的主要地质灾害之一。 在这些沉降区的沉降中心，地面下沉的速度和幅度则更为剧烈。这为区域内地上、地下建设活动敲响了警钟，当然也包括房地产开发在内。北京地面沉降，南城的大兴礼贤、北部昌平小汤山沉降值居首，10年内下沉将达1米。 下沉的地面
北京地面沉降历史测量资料可追溯到1935年，新中国成立后，随着城市建设和工农业发展，北京地面沉降的范围逐步扩大。 根据北京市多参数立体地质调查报告，截止到2006年11月，北京市地面沉降量大于50mm的面积达到4129.67平方公里，大于100mm的面积达到2976.59平方公里。 而北京市地勘局副局长吕晓俭此前接受媒体采访时曾表示，截止到2010年，北京市累计地面沉降量超过200mm的面积为2474.70平方公里，已经占到了北京平原面积的1/3。 “华北平原地面沉降的主要原因，是由于地下水超量开采导致的，这一点是比较明确没有什么争议的。”中国水利水电科学研究院一位资深研究人员对本报表示，从上世纪80年代初期开始到现在，过去的30年，北京地下水一直是超采，这一点是没有疑问的。 地下水是北京最主要的供水来源，占据总供水量2/3以上。有数据显示，1980-2005年北京平原地区地下水超采面积达5980平方公里，占平原区面积的86.7%，其中严重超采区面积达2288平方公里。 随着地下水的超采，北京平原区地面沉降范围和幅度不断增加。目前北京市地面沉降从总体上分为南北两个大区，北区有朝阳东八里庄-大郊亭、朝阳来广营、昌平沙河-八仙庄、顺义平各庄四个较大的沉降中心，南部有大兴榆垡-礼贤沉降中心。 根据北京市多参数立体地质调查报告，北区的最大累积沉降量早已经超过了1000mm。接下来，这些沉降中心的地面下沉，又会如何发展？ 本报记者获得的中国地质大学（北京）关于地面沉降模型研究的一份初步的研究成果，其对北京平原区几个主要的沉降中心点至2020年的沉降量进行了计算。这一研究，考虑到
城市地面沉降成因分析及防治对策
城市地面沉降成因分析及防治对策 摘要:针对国内外城市地面沉降的现状及造成的严重危害,从影响因素方面出发，阐明地面沉降的原因,并相应采取防治措施,从而控制城市地面沉降的深度发展。 关键词:地面沉降,成因分析,影响因素,防治措施 Abstract: aiming at the city ground at home and abroad and the present condition of the subsidence caused serious harm, from the aspects of influencing factors, expounds the cause of ground subsidence, and take corresponding prevention and control measures, so as to control the city ground settlement depth development. Key words: the ground settlement, cause analysis, influence factors, prevention and control measures 地面沉降又称为地陷。在我国《地质灾害防治条例》中，它被定义为“缓变性地质灾害”。它的影响因素可分为自然地质因素和人为因素，在城市中，随着城市建设的步伐加快，城市地面沉降是一种受城市经济活动影响的人为地质灾害。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象），只要人们找准原因，采用合理的控制手段，城市地面沉降是完全可以控制的。 1、国内外城市地面沉降的现状与危害 1.1、现状 据资料记载，1891年墨西哥最早发生地面沉降，首都墨西哥城座落在高山谷地冲击平原上，现在该城市已形成世界上罕见的大面积沉降区，城市地面大约下陷9米。 美国路易斯安那州的新奥尔良，自1978年以来，地面下沉4.5米，是全美下降速度最快的地方，被称为“下陷之城”。 日本的地表沉降面积约8450平方公里，占全国陆地总面积2.23%。其中，年下降2厘米以上的为624平方公里，在海平面以下的为1125平方公里。1898 年，在新泻发生地面沉降,是日本最早的地面沉降，至1958年地面沉降速率达530 mm/a ,1952-1956年新泻是日本地面沉降最严重的地区。
2020届高三一轮复习地理小专题之地面沉降
2020届高三一轮复习地理小专题之地面沉降 典型例题一：阅读材料，回答问题。 材料一加利福尼亚州位于美国西海岸，面积41万平方千米，人口3769万(全美第一)，人口密度86人/km2，是美国城市化程度最高的一个州，2000年，94%的加州人口居住在城市或城镇。 材料二加利福尼亚州有发达的航空运输系统及高速、快速公路系统。其经济的主体是农业，其他重要的产业还有航空及硅谷的高科技产业。 材料三美国“调查报道中心”在报告中说，加利福尼亚州2014年出现了至少50年来最严重的地面下沉，2015年情况继续恶化。 （1）指出2014年加州地面沉降最严重的季节并分析其原因。 （2）分析加州主体经济虽然为农业，但城市化水平高的原因。 （3）分析加州人口多、密度大的原因。 参考答案： （1）夏季；加州属于地中海气候，夏季降水少，气温高，蒸发大；农业发达，农业生产和生活用水量大；过度抽取地下水，地下水位下降，形成地下漏斗区，导致地面下沉。
（2）加州农业高度发达，机械化水平高，农业生产率高；农业生产所需劳动力少。 （3）加州气候温暖，阳光充足，环境优美；对内、外交通便利；工农业发达，就业机会多；科技水平高，各产业发展活力强，吸引力强。 典型例题二：阅读材料，完成下列问题（14分） 材料一2003年，全国有40多个大中城市地面下沉，其中尤以沿海大城市沉降现象最为明显，每年直接经济损失超过百亿元人民币。 材料二2003年，中国沿海海平面平均上升了2.5毫米，高于全球海平面上升速率，且有逐年加快的趋势。 （1）根据所学知识，分析沿海大城市地面沉降的主要人为原因。（4分）（2）试用所学知识分析中国沿海海平面上升的原因。（2分） （3）从自然灾害与人类活动的关系角度分析，沿海城市地面沉降应该属于那一种人为自然灾害？请简要列出它们之间的因果关系来说明你的判断理由。（4分） （4）海平面上升和地面沉降给沿海带来的主要危害有哪些？可采取哪些措施来解决这些问题？（4分） 参考答案： （1）沿海大城市因经济发达，人口稠密，对水资源需求量大，且地表水污染严重，不得不大量抽取地下水，形成了地下水漏斗区，使地面沉降；且沿海大城市建筑物过于高大密集，也使地面沉降。（4分）
路基沉降监测方案
江津(渝黔界)经习水至古蔺（黔川界）高速公路 TJ9分部 路基沉降监测方案 编制： 复核： 审批： 四川公路桥梁建设集团有限公司江习古高速TJ9项目 2015年11月
目录 【1】工程概况 (1) 【2】观测依据 (1) 【3】观测流程 (2) 【4】观测目的、内容、仪器及方法 (2) 〖1〗观测项目、仪具、目的 (2) 〖2〗观测方法 (3) 【4】观测仪器及观测方法 (3) 【5】现场施工观测作业计划流程 (4) 【6】测点埋设方法与要求 (5) 〖1〗位移观测边桩 (5) 〖2〗沉降板 (5) 【7】观测项目的观测频率和报警值 (5) 【8】测点布置 (6) 【9】观测资料整理与成果分析 (6) 【10】质量保证和控制 (8) 〖1〗最大限度减小测量误差 (8) 〖2〗观测点的保护 (8) 〖3〗质量保证 (8) 【11】文明生产与安全生产 (9)
路基高填深挖变形与沉降观测施工方案 【1】工程概况 本标段位于习水县境内，沿线途径习水东皇镇图书村、伏龙村和关坪，路线全长7.011511km，起点里程桩号K69+200，止点K76+200。主要工作内容为：路基挖土方23万方、挖石方245万方、三背回填5.15万方，换填片（碎）石9.2万方、利用石填方165万方、碎石桩1.25万米、防护和排水工程共3万方；主线大桥1126.5米/3座、主线互通桥106m/2座、水泥厂赔桥161m/1座，通道493米/11座，涵洞330米/9座；隧道单洞长1775m。 施工区域区内无大的地表水体分布。区内旱、雨季节分明，气候的水平和垂直分带明显。这种降雨集中、气候分带和本区固有的深谷地形、对地下水的交替循环有着明显影响。工程区内地下水按其赋存形式有松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水两大类型，主要受大气降水所补给。 【2】观测依据 本工程观测内容主要参考规范如下： 1、江习古高速TJ9分部施工图设计文件； 2、《工程测量规范》GB50026-2007，中华人民共和国国家标准； 3、《孔隙水压力测试规程》(CECS55：93)；
地面沉降问题及其监测方法小结
目录 一、我国地面沉降现状及形成原因 (1) 1.1、我国地面沉降现状 (1) 1.2、地面沉降的类型 (2) 1.3、沉降灾害的成因 (2) 二、传统地面沉降检测手段 (3) 2.1、水准测量 (3) 2.2、三角高程测量 (4) 2.3、GPS测量 (4) 三、InSAR地面沉降监测 (4) 3.1、DInSAR变形监测基本原理 (6) 3.2、DInSAR数据处理流程 (8) 3.3、DInSAR测量缺陷 (9) 3.4、InSAR变形监测新技术 (10) 四、InSAR监测技术与传统方法的比较 (10)
一、我国地面沉降现状及形成原因 1.1、我国地面沉降现状 一直以来，地质灾害给人类的经济生活带来了巨大损失，究其原因，绝大部分都是由于地球表面的形变引起的。其中不仅有地震形变、地面沉降、火山运动、冰川漂移以及山体滑坡等自然灾害，还有由于工程开挖、地下水抽取、堆载、爆破、弃土等引发的人为地质灾害。这些不可逆的地表形变已经成为影响区域经济和社会可持续发展的重要因素。目前，中国在19个省份中超过50个城市发生了不同程度的地面沉降，累计沉降量超过200毫米的总面积超过7.9万平方公里。中国地质调查局公布的《华北平原地面沉降调查与监测综合研究》及《中国地下水资源与环境调查》显示：华北平原不同区域的沉降中心有连成一片的趋势；长江区最近30多年累计沉降超过200毫米的面积近1万平方公里，占区域总面积的1/3。其中，上海市、江苏省的苏锡常三市开始出现地裂缝等地质灾害。其中中国长江三角洲、珠江三角洲及黄河三角洲都受到严重的地面沉陷的影响。仅上海地区，自1921年发生地面沉降以来，沉降总面积已超过1000平方公里，造成的经济损失高达2800亿元。我国最早发现地面沉降的是上海市，1922~1938年地面平均下沉26mm，至1965年沉降中心地面沉降最大值达2.63m，最大沉降速度每年达110mm；北京市区东部600km2，地面出现沉降，最大沉降累计达550 mm；天津市1959年开始出现地面沉降，1980年范围扩大到7300 km2，沉降量100mm以上的范围已达900 km2，沉降大于lm的范围达135 km2，最大累计沉降量为2.5米；西安市地面沉降发现于1959年，到1988年最大累计沉降量已达1.34米，年平均沉降量30-70mm的沉降中心有5处多，沉降量100mm的范围达200 km2；太原市沉降量大于200mm的面积有254 km2，大于1000毫米的沉降区面积达7.1 km2，最大累计沉降量达1380mm。此外，宁波、常州、苏州市、无锡市、嘉兴市、杭州市、台北、沧州、唐山等地区也发现地面沉降，新开发的城市海口市也已出现地面沉降。我国地面沉降的地域分布具有明显的地带性，主要位于厚层松散堆积物分布地区。 图2 上海市地面沉降变化图 1、大型河流三角洲及沿海平原区 主要是长江、黄河、海河及辽河下游平原和河口三角洲地区。这些地区的第四纪沉积层厚度大，固结程度差，颗粒细，层次多，压缩比强；地下含水层多，补给径流条件差，开采时间长、强度大；城镇密集、人口多，工农业生产发达。这些地区的地面沉降首先从城市地下水开采中心开始形成沉降漏斗，进而向外围扩展，形成以城镇为中心的大面积沉降区。 2、小型河流三角洲区 主要分布在东南沿海地区第四纪沉积厚度不大以海陆交互相的粘土和砂层为主，压缩性
城市地面沉降判定常见方法介绍与分析
城市地面沉降判定常见方法介绍与分析 李 陆，王 宁 (安徽省地质环境监测总站，安徽蚌埠233000) ［摘 要］选用适当监测方法测得地面沉降的数值对地面沉降易发区和控制区的划分起着重要作用。通过对 安徽省阜阳市地面沉降控制区划分项目实例中地面沉降判定的各种方法进行简要分析研究，认为传统的水准测量、GPS 监测和合成孔径干涉雷达监测InSAＲ技术都能很好反映一个城市地面沉降程度，但也有各自的优缺点，需根据具体情况采用合适的判定方法。 ［关键词］地面沉降;水准测量;GPS ;InSAＲ［中图分类号］TU433［文献标识码］B ［文章编号］1004－1184(2019)05－0090－01 ［收稿日期］2019－03－27 ［作者简介］李陆(1984－)，男，山东泰安人，工程师，主要从事地下水环境监测及水文地质、工程地质和环境地质勘查工作。 地面沉降是目前世界各大城市的一个主要工程地质问题。中国超过50个城市发生地面沉降。由于地面沉降是一种大面积地面高程逐渐累计下降的损失，形变缓慢，以毫米、厘米计，初始阶段难以被人们的肉眼察觉，只有采用精密测量才会发现，但往往还会因量小而难以肯定，或被忽略不计，因此能准确判断一个城市发生地面沉降的程度显得尤为重要，本文拟通过阜阳市地面沉降控制区划分项目实例来分析城市地面沉降判定常见方法及各自优缺点。 1地面沉降监测常用方法介绍 现地面沉降的监测主要有三种方法，即传统测量监测、GPS 监测、合成孔径干涉雷达监测。传统地面沉降测量方法包括密水准测量、基岩标和分层标测量等，只能在比较小的范围内开展工作;GPS 监测采用先进的全球定位系统进行监测， 可以对大规模的区域进行实时监测;合成孔径干涉雷达监测是新兴起的一种卫星遥感技术，选择合理的遥感影像数据也可以敏感地监测出地面沉降的变化。 2地面沉降监测方法实例 笔者曾参与过安徽省阜阳市地面沉降控制区划分项目，现对判定该市地面沉降监测的各种方法作简要介绍及分析。由于该市前期未布设GPS 监测点，因此该项目主要采用了传统三角水准测量和合成孔径干涉雷达监测D —InSAＲ技术，同时大规模收集了地下水开采和地下水位降落漏斗等相关水文资料，为判定结果提供佐证。 2．1地下水开采及区域水位观测 根据地下水开采量调查及地下水动态观测数据分析，阜阳市各市县受区域性长期大量开采深层地下水影响，区域及县市集中开采区深层地下水位呈持续下降趋势，城市中深层地下水位亦呈持续下降趋势，现状已形成阜阳－太和－界首与临泉的区域深层地下水开采降落漏斗(水位埋深大于40m ，图1)，各分漏斗中心最大水位埋深50 60m 以上;阜阳城区中深层地下水降落漏斗水位埋深达60m 。 2．2水准监测 该项目通过建立阜阳市地面沉降水准监测网，以国家水 准点为起始点，采用二等水准联测，测定新埋设沉降点的同 时联测已收集到的所有国家三等以上的水准点，利用搜集到的6个国家一等水准点(含起算点)和249个沉降点共255个点组成共28个水准闭合环的水准路线网，总长1580km 。使用电子自动安平水准仪观测，利用清华三维软件进行严密平差，选定可靠点作为起算点，推算其它联测已知水准点高程，以两期水准高程差值比较说明大致情况。 测量结果对比表明，阜阳市域除南部阜南至颖上地区外，普遍存在不同程度地面沉降，其中最大沉降量点为阜阳城市城区，累积沉降量达1289mm (1987－2017年)，阜阳城市地下水集中开采区及其外围地区平均沉降速率达20 43mm /a (与深层地下水位埋深大于40m 的范围有较好的吻合)，其次为临泉、太和、界首及其北部地区平均沉降速率为15 20mm /a 。区域上中北地区平均沉降速率为10 15mm /a ;南部地区一般小于10mm /a 。 图1城市中深层(FB810孔)水位变化图 2．3D —InSAＲ遥感解译 项目利用合成孔径干涉雷达技术D —InSAＲ方法进行工 作区地面沉降遥感解译，解译面积10118km 2 。项目充分利用了可获得的卫星遥感数据，开展了2015－2017年度144个像对的地面沉降InSAＲ观测，干涉效果良好，充分显示了不同时期地面变形的特征。 D —InSAＲ技术精确计算表明，阜阳市地面沉降遍布全区，多数地带沉降速率约5 8mm /a ，颖上北部煤矿区、阜阳市城区及其北部地带、太和县城区、临泉县城区均存在明显较快速地面沉降区块:矿区沉降速率大于50mm /a ，阜阳、太 和、临泉城市区沉降速率一般20 50 (下转第209页)0 92019年9月第41卷第5期地下水Ground water Sept．，2019Vol.41NO.5
基于InSAR技术北京地区地面沉降监测与风险分析
第27卷 第2期2011年3月地理与地理信息科学Geog ra phy and Geo-Infor matio n Science V ol.27 N o.2M arch 2011 收稿日期:2010-10-22; 修订日期:2010-12-04 基金项目:国家自然科学基金项目(40771170/D0120);北京市自然科学基金项目(8082010、Kz201010028030);水利部公益性行业科研 专项经费项目(200901091);北京市重点基金项目(8101002) 作者简介:陈蓓蓓(1985-),女,博士研究生,研究方向为区域地面沉降应用研究。*通讯作者E-mail:gonghl@263.n et 基于InSAR 技术北京地区地面沉降监测与风险分析 陈蓓蓓,宫辉力* ,李小娟,张有全,党亚南,宋柳霖 (首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京100048;北京市城市环境过程与数字模拟国家重点 实验室培育基地,北京100048;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048)摘要:以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术 StamPS 算法,利用覆盖北京地区的16幅ASA R 图像进行永久散射体干涉处理,获得该区地面沉降监测信息,初步揭示了研究区地面沉降的空间分布特征。在此基础上,结合G IS 空间分析方法,对地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析,表明北京地区的地面沉降防治刻不容缓。 关键词:地面沉降;InSA R 技术;地面沉降监测;风险分析 中图分类号:P642.26;P208 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2011)02-0016-05 0 引言 地面沉降是由多种因素引起的地面标高缓慢 降低的环境地质现象,严重时会成为地质灾害[1]。 经过半个多世纪的研究,各国学者在地面沉降监 测、成因机理、数学模型与预测等方面取得了重要 成果。监测方面,在传统D InSAR 技术基础上发 展的永久散射体干涉测量技术(PS)能很好地解决 去相关问题,有助于提高形变的时空分辨率及数据 处理的精度。Ferretti 等[2]首先提出基于幅度变化 特征识别PS 点的算法,并把这种技术称为永久散 射体技术。随后在国际上众多学者展开了深入研 究,如Crosetto 等[3-5]不断完善PS 干涉测量的技 术方法,并在监测地表形变方面取得了很多成功的 应用成果;而对地面沉降灾害风险研究较少,主要 集中在地面沉降危险性分级标准制定[6,7]和危险性 评价等[8-10],地面沉降灾害风险评估与区划尚无成 熟先例[11]。 北京自20世纪60-70年代发现地面沉降以 来,平原地区地面沉降呈加速发展的趋势。目前在 东郊八里庄 大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河 八 仙庄、大兴榆垡 礼贤、顺义平各庄等地已经形成了 5个较大的沉降区,沉降中心最大累计沉降量达 1096mm,最严重的地区地表仍在以30~60m m/a 的速度下沉[12]。区域地面沉降已对京沪高速铁路沿线、京津城际轨道等交通工程产生了一定影响,在部分沉降区已经发现工厂、居民区楼房墙壁开裂、地基 下沉、地下管道工程损坏等险情。本文以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术 StamPS 算法[13],利用覆盖北京地区的16景A SAR 图像进行永久散射体干涉处理,提取北京地区地面沉降监测信息,初步揭示研究区地面沉降的空间展布特征;进而结合GIS 空间分析方法,综合考虑该地区的社会、经济、人口等因素,进行地面沉降风险灾害区划;最后结合区域水文地质条件,对区域地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析。1 地面沉降监测方法1.1 永久散射体干涉测量(PS InSAR)原理H o oper 等[13]提出新的PS 点识别及相位组分分析方法 Stam PS,即采用幅度离散特征和干涉相位空间相关性特征建立PS 识别算法,用于识别永久散射体;该算法能够在非城区(郊区)识别一些稳定的像素,同时适用于非稳定形变区,即无需先验形变速率知识,在一定程度上克服了由于时间去相干引起的干涉问题,提高了干涉像对的可用数量和干涉的时间分辨率。StamPS 算法[13]技术流程如图1。首先根据选定的主、辅图像进行干涉,引入外部DEM 消去大部分地形相位组分(二轨法),将K 个干涉对逐一进行相位差分处理,得到相应的K 幅差分干涉相位图。去地形相位后,第i 个差分干涉对、第 x 个像素的相位可以表示为5个相位组分的和: x,i = def ,x ,i + ,x ,i + atm,x ,i + orb ,x,i + n,x ,i (1)
地面下沉处理方案教学教材
地面下沉处理方案
利保商贸中心 地下室外围地面下沉处理施工方案 编制： 审核： 批准： 龙元建设集团股份有限公司 2018年8月1日
一、工程概况 本工程位于佛山市顺德区龙江镇，建筑面积约18万平方米，占地面积约2.3平方米，其中地下室三层，基坑深度达16米左右，地上有3栋建筑物，最高一栋为120米。现1/3地下室已完成，已形成的地下室外墙进行了回填，其他地下室结构正在进行施工中。 二、事故原因 2018年6月8日顺德区遭受特大暴雨，且连续不停雨量之大是顺德数十年不遇的特大暴雨。本工程位于顺德地区的龙江镇，周边为家具材料城，本身工地位于整个市场的最低部位，由于暴雨在短时间内雨量很大，导致周边市政管道及周边的排水河道来不及及时的排出，大量的雨水倒灌入工地。倒灌雨水的入口在工程的东南角，当时积水深度达到 1.5米左右。由于大量积水灌入基坑和地下室外围回填区域，导致地下室基坑周边回填并已完成混凝土硬化临时地面出现不同程度的沉降和开裂，道路路面也有不同程度的裂缝沉降，人货梯坡道出现倒塌的现象。经现场工程人员勘察发现确定，造成已浇筑完的混凝土地面、路面、人货梯坡道出现下沉、开裂、坍塌等现象主要是由于基坑周边回填物大量的流失造成，为保证工地安全顺利的前提下是施工，根据各方的建议尽快对有安全隐患的部位进行修复，主要是混凝土地面沉降修复面积约为800㎡，路面修复面积约为200㎡，坡道的坍塌等。故编制以下修复方案：
工艺流程 本施工方案结合本工程特点主要为混凝土地面沉降进行修复。原面层为混凝土压光地面，对混凝土基层的平整度要求较高。施工方式如下： 1.操测处理范围→原混凝土地面破碎→垃圾清理外运→地沙回填下沉部分→150~200厚钢筋砼地坪浇筑→振捣→拉毛→养护→割缝 2.先用水平仪操测,再由建设单位确定地坪修复范围，计算工程量，工程量现场确认。 3.基层处理 3.1.地面塌陷范围确定后，用地面切缝机沿外边切割深度不少50mm的缝，然后用大型镐机将该范围内的地面破碎后再用挖机装车运走。 3.2.基层做300~1500厚地沙回填用打夯机夯实，并在地坪修复范围内的水平方向满铺Φ10@150双向网片，再浇筑200厚砼。 4.混凝土浇筑 地坪为强度等级C30砼浇筑，砼地面最薄处保证150mm厚,最厚处以地面实际下沉深度实测为准，地面边缘接缝用1:2水泥砂浆处理。 5.地面的切缝。 为防止混凝土干缩产生的不规则裂缝,将其裂缝控制有规则的切
地面沉降
人类活动对地面沉降的影响 当中国的城市正竭力向上发展，农村正拼命追求高产的时候，却没想到脚下的土地，已不堪重负，正悄无声息地下降。 千年古城西安在不知不觉中变“矮”，大雁塔可能成为“比萨斜塔”；天津塘沽地区九十年代海拔高度降低了3米，海河出现海水倒灌；北京有五个地区出现较大的地面塌陷，最严重的地方地表还在以每年20至30毫米的速度下沉；上海的地面以平均每年10毫米的速度下沉，有专家惊呼：再下沉2米，上海将陷于一片汪洋之中。 这一系列的现象均是由地面沉降所引起，同时与人类工程活动息息相关。 一、地面沉降的概念 地面沉降，又被称为地面下沉、地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散、地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动。 二、我国地面沉降的重灾区 “目前，中国在19个省份中超过50个城市发生了不同程度的地面沉降，累计沉降量超过200毫米的总面积超过7.9万平方公里。”2011年12月，国土资源部地质环境司副司长陶庆法表示，“地面沉降的重灾区主要是华北平原、长江三角洲地区和汾渭盆地这三个区域。” 所谓重灾区，是以累积地面沉降量超过200毫米的面积达到一定程度来判断的。据相关报道，选取200毫米作为临界点，是因为地面沉降量达到200毫米将对地质环境产生很大影响。 中国地质调查局公布的《华北平原地面沉降调查与监测综合研究》及《中国地下水资源与环境调查》显示：华北平原不同区域的沉降中心有连成一片的趋势。在累计地面沉降量超过200毫米的7.9万平方千米地区中，华北平原占比最大，达到6.2万平方千米。其中天津和沧州地区的地面沉降中心最大累计沉降量超过2500毫米，此外，在沧州、衡水和保定等地区不同程度地发生地裂缝。长江三角洲地区最近30多年累计沉降超过200毫米的面积近1万平方公里，占区域总面积的1/3。其中，上海中心城区和江苏无锡等沉降中心的最大累计沉降量超过2500毫米，上海市、江苏省的苏锡常三市开始出现地裂缝等地质灾害。地面沉降的第三大重灾区汾渭盆地，其地面沉降量累计大于200毫米的沉降面积达7000平方千米，同时出现大量地裂缝。公开资料显示，西安是汾渭盆地遭受地裂缝最严重的城市，地面沉降超过1米的面积已经有42.5平方千米，而全城出现的14条地裂缝，最长的长达十几千米。 地面沉降的一个很大的危害就是出现地裂缝。地面沉降比较均匀时，其破坏性显得不那么突然，而不均匀时，就容易出现地裂缝。一位地质专家指出，在地裂缝可能的危害范围内，不宜建设重要工程设施；已建工程设施无法避开时，则应采取必要的防治措施，以保障工程设施的安全和正常使用。 三、地面沉降的主要原因(结合一段典型材料分析) 1 自然因素
建筑沉降观测方案
沉降观测方案 一、工程概况 市106中学高中部新校区，位于市东新区，东风东路与正光路交叉 口东北角。该项目总建筑面积44677.83 〃，包括教学楼三栋18669.41 〃，框架结构地上五层；综合楼7684.51川，框架结构，地下一层兼人防工程，地上五层；宿舍楼9445.1 〃，框架结构，地上五层；餐饮文体中心8709.5 〃，框架结构，地下一层，地上四层；配套用房113.2川，剪力墙结构，地下一层，地上一层。 为保证建构筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性，在该建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控，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结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失，需对建筑物进行沉降变形观测。 二、编制依据 1、《工程测量规》（GB50026 —93） 2、《建筑变形测量规程》（JGJ/T-97） 3、《国家一、二等水准测量规》 三、沉降观测的基本要求 1 、仪器设备、人员素质的要求 根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作用下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的 1/10 —1/20 ,为此要求沉降观应使用精密水准仪（DSZ2）, 水准尺采用铟合金钢尺
人员素质的要求，必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。 2、观测时间的要求 首次观测必须按时进行，其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或不测。该工程每施工完一层观测一次，直到竣工为止。对于突然发生严重裂缝或大量沉降的特殊情况，应增加观测次数。 3、观测点的要求 为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点在纵横方向要对称布置，且相邻点之间间距为7~25 米为宜，均匀地分布在建筑物的周围。埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别考虑到装修装饰阶段因墙体或柱子饰面施工而破坏或掩盖观测点，造成不能连续观测而失去观测意义。 从设计图纸了解到沉降观测点的埋设满足相应规要求，做法 见沉降观测详图。 4、沉降观测的自始至终要遵循“五定"原则 所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；