衛(wèi)星遙測(cè)高原凍土鐵路路基沉降變形研究項(xiàng)目摘要

高原凍土的不穩(wěn)定性使得凍土區(qū)路基變形監(jiān)測(cè)分析極其重要，但受限于高原嚴(yán)酷自然環(huán)境條件，當(dāng)前利用地面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量來(lái)分析多年凍土路基變形的方法，開(kāi)展工作極為困難。衛(wèi)星雷達(dá)差分干涉 (D-InSAR)技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的無(wú)需地面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量作業(yè)，就能夠獲得大范圍地表覆蓋區(qū)域連續(xù)點(diǎn)、線、面沉降信息的一種全新地表變形監(jiān)測(cè)分析方法。項(xiàng)目課題針對(duì)特殊困難環(huán)境下高原多年凍土區(qū)路基變形監(jiān)測(cè)與分析問(wèn)題，研究建立利用衛(wèi)星D-InSAR空間遙測(cè)多年凍土區(qū)路基表面沉降變形的數(shù)據(jù)處理方法流程；研究利用D-InSAR獲得的獨(dú)特路基地表變形信息，從大范圍連續(xù)點(diǎn)、線、面三種角度，分析高原凍土路基變形的特征和規(guī)律，為凍土路基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供新的科學(xué)依據(jù)。項(xiàng)目研究不僅有望從空間全局的分析角度獲得凍土路基變形新發(fā)現(xiàn)或新知識(shí)，從而為更深入地研究?jī)鐾凉こ套冃伍_(kāi)拓新思路；而且，對(duì)于高原凍土區(qū)國(guó)家重要基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)有重要工程現(xiàn)實(shí)意義。

高原凍土的不穩(wěn)定性使進(jìn)行凍土區(qū)路基變形監(jiān)測(cè)分析極其重要，但受限于高原嚴(yán)酷自然環(huán)境條件，當(dāng)前利用地面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量來(lái)分析多年凍土路基變形的方法，開(kāi)展工作很困難。衛(wèi)星雷達(dá)差分干涉 (D-InSAR)測(cè)量技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展的無(wú)需地面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量作業(yè)，能夠獲得大范圍地表覆蓋區(qū)域沉降信息的一種新的地表變形監(jiān)測(cè)方法。針對(duì)特殊困難環(huán)境下高原多年凍土區(qū)路基變形監(jiān)測(cè)與分析問(wèn)題，分析了利用衛(wèi)星D-InSAR“空間遙測(cè)”多年凍土區(qū)路基表面沉降變形的可行性、可靠性和獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；利用獲取的凍土試驗(yàn)區(qū)衛(wèi)星雷達(dá)干涉影像數(shù)據(jù)，分析了不同地物的相干特性以及環(huán)境條件對(duì)于雷達(dá)干涉測(cè)量相干性的影響，開(kāi)展了差分干涉測(cè)量多年凍土區(qū)路基地表沉降變形的初步試驗(yàn)。研究結(jié)果分析表明：①該項(xiàng)技術(shù)能夠有效地獲取凍土區(qū)域地表變形信息，從差分干涉測(cè)量方法獲取的凍土鐵路路基沉降變形情況與地面現(xiàn)場(chǎng)變形測(cè)量結(jié)果是相符合的。②基于差分干涉測(cè)量的成果資料，分析發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)凍土區(qū)鐵路路基或碎石路基的變形特征主要表現(xiàn)為融沉。③基于差分干涉測(cè)量的成果資料，對(duì)比分析試驗(yàn)區(qū)青藏鐵路片石路基或碎石路基與鐵路橋梁的變形，結(jié)果表明，凍土鐵路橋梁比凍土片石路基或碎石路基的變形量小。在青藏高原這種特殊困難的自然地理?xiàng)l件下，采用衛(wèi)星D-InSAR進(jìn)行多年凍土區(qū)路基變形分析，對(duì)改善作業(yè)條件、提高監(jiān)測(cè)效率、減少費(fèi)用、最大限度地減少極其困難的地面人工測(cè)量工作量，能起到明顯的積極作用，這對(duì)于高原凍土區(qū)國(guó)家重要基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)有重要工程現(xiàn)實(shí)意義。 2100433B

1　緒論

1.1　引言

1.1.1　凍土研究發(fā)展史

1.1.2　凍土工程研究進(jìn)展

1.1.3　凍土工程病害研究

1.2　國(guó)內(nèi)外高原多年凍土隧道研究現(xiàn)狀

1.2.1　理論研究

1.2.2　隧道工程實(shí)踐

1.2.3　凍土工程應(yīng)用研究

2　昆侖山隧道工程概況

2.1　昆侖山隧道工程概況

2.1.1　工程概況

2.1.2　工程地質(zhì)特征

2.1.3　水文地質(zhì)特征

2.1.4　地應(yīng)力狀態(tài)分析

2.1.5　襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)

2.1.6　防排水及保溫措施

2.2　研究背景

2.2.1　多年凍土隧道開(kāi)挖與襯砌的矛盾

2.2.2　昆侖山隧道滲漏水病害簡(jiǎn)介

.　2.3　昆侖山隧道工程相關(guān)測(cè)試

2.3.1　自然氣溫監(jiān)測(cè)

2.3.2　施工環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)

2.3.3　圍巖收斂監(jiān)測(cè)

2.3.4　襯砌內(nèi)外溫度監(jiān)測(cè)

2.3.5　隧道內(nèi)排水溝流量觀測(cè)和連通試驗(yàn)

2.3.6　地溫及水位測(cè)試

3　移動(dòng)邊界特征計(jì)算的理論與實(shí)際

3.1　移動(dòng)邊界概念

3.2　移動(dòng)邊界計(jì)算的理論基礎(chǔ)

3.3　利用有限元求解移動(dòng)邊界的基本過(guò)程

3.4　移動(dòng)邊界特征計(jì)算模型

3.4.1　有限元模型

3.4.2　移動(dòng)邊界特征計(jì)算模型

3.5　計(jì)算結(jié)果分析

3.5.1　融化深度與網(wǎng)格精度的關(guān)系

3.5.2　融化深度與計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)的關(guān)系

3.5.3　融化深度與臨界阻力距離的關(guān)系

3.5.4　考慮與不考慮移動(dòng)邊界特征的計(jì)算結(jié)果比較分析

3.5.5　昆侖山隧道沖溝的融化特征

4　隧道圍巖溫度場(chǎng)研究

4.1　運(yùn)用微分方程研究隧道圍巖溫度場(chǎng)

4.1.1　一般導(dǎo)熱微分方程

4.1.2　圍巖導(dǎo)熱控制微分方程

4.1.3　邊界條件

4.1.4　圍巖導(dǎo)熱控制微分方程的差分解法

4.1.5　圍巖溫度場(chǎng)計(jì)算程序及參數(shù)

4.1.6　毛洞計(jì)算及結(jié)果分析

4.1.7　初襯后圍巖的溫度場(chǎng)計(jì)算及結(jié)果分析

4.1.8　二襯后圍巖的溫度場(chǎng)計(jì)算及結(jié)果分析

4.1.9　洞內(nèi)氣溫對(duì)圍巖溫度場(chǎng)的影響

4.1.10　原始地溫對(duì)圍巖溫度場(chǎng)的影響

4.1.11　結(jié)果分析

4.2　隧道實(shí)測(cè)溫度資料分析

4.2.1　溫度數(shù)據(jù)處理

4.2.2　數(shù)據(jù)分析

4.3　運(yùn)用隧道圍巖溫度場(chǎng)規(guī)律指導(dǎo)施工

4.3.1　控制圍巖暴露時(shí)間

4.3.2　控制洞內(nèi)空氣溫度

5　多年凍土隧道工程的開(kāi)挖與襯砌

5.1　自然環(huán)境特征

5.2　施工環(huán)境特征

5.3　昆侖山隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征

5.3.1　工程地質(zhì)

5.3.2　水文地質(zhì)特征

5.3.3　地應(yīng)力狀態(tài)分析

5.4　昆侖山隧道開(kāi)挖仿真分析

5.5　瞬態(tài)傳熱分析

5.5.1　有限元模型

5.5.2　邊界條件

5.5.3　參考點(diǎn)的選擇

5.5.4　計(jì)算結(jié)果分析

5.6　施工控制與預(yù)測(cè)方法

5.6.1　圍巖穩(wěn)定評(píng)估子系統(tǒng)

5.6.2　局部崩塌評(píng)估子系統(tǒng)

5.6.3　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

6　施工溫度場(chǎng)研究及通風(fēng)、供氧技術(shù)

7　濕噴凝土支技及工藝試驗(yàn)研究

8　模筑襯砌混凝土及防水隔熱層施工工藝

9　昆侖山隧道排水技術(shù)試驗(yàn)研究

附件a　昆侖山隧道滲漏水治理方案

參考文獻(xiàn)2100433B