Métodos técnicos para la investigación y el seguimiento del hundimiento del terreno
Shanghai ha llevado a cabo sistemáticamente estudios y monitoreo de hundimiento de la tierra desde la década de 1960. Los métodos técnicos utilizados incluyen principalmente perforación, nivelación, mapeo de lechos rocosos y medición de capas, y monitoreo de la dinámica del nivel del agua subterránea, etc.
Los métodos técnicos actuales para el monitoreo del hundimiento del terreno en Shanghai incluyen: monitoreo de aguas subterráneas, nivelación de primer y segundo nivel, medición de capas y lechos rocosos, medición GPS, medición InSAR, sistema de monitoreo automático, etc.
1. Monitoreo de aguas subterráneas
Hay 450 pozos de monitoreo de aguas subterráneas en la ciudad, que monitorean los patrones cambiantes de los niveles de agua subterránea (calidad y temperatura del agua) en 6 acuíferos freáticos y confinados en diferentes profundidades (Figura 1).
Figura 1 Pozo de monitoreo del nivel de agua subterránea y datos de monitoreo
2 Medición de nivelación de primera y segunda clase
La medición de nivelación utiliza la "línea de visión horizontal". " proporcionada por el nivel. Para medir la diferencia de altura entre dos puntos, la altura del punto desconocido se puede calcular a partir de la altura del punto conocido (Figura 2).
Características técnicas: Las ventajas de la nivelación de precisión son el bajo costo de los puntos de nivelación, el diseño flexible de la red de nivelación y la rápida adquisición de información sobre asentamientos en áreas pequeñas (incluso áreas densamente pobladas; su desventaja es que cuando se realiza la medición); El área es grande, el período de observación es largo, la inversión en recursos humanos es grande, los costos laborales son altos y el rendimiento en tiempo real es deficiente.
Indicadores técnicos: Las mediciones de nivelación de primera y segunda clase se realizarán de acuerdo con el "Estándar de medición de nivelación de hundimiento de superficies" (DZ/T0154-95).
3. Medición de marcas de lecho rocoso y marcas en capas
La medición de marcas de lecho rocoso y marcas en capas es un medio técnico importante para monitorear el hundimiento del terreno y es un método importante para analizar y estudiar el terreno. hundimiento y formulación de las medidas correspondientes.
Los marcadores de lecho de roca son puntos de observación especiales enterrados en un lecho de roca intacto bajo tierra y pueden usarse como puntos de control de elevación para medir el hundimiento del terreno. Las marcas de lecho de roca sirven como punto de referencia para las mediciones de control de elevación, lo que puede reducir los errores de transmisión y mejorar la precisión de las mediciones. Los marcadores estratificados son puntos de observación especiales enterrados a diferentes profundidades en el suelo y en capas arenosas según las propiedades de la capa del suelo. Son medidas reconocidas internacionalmente para medir la deformación de capas de suelo sueltas y se utilizan ampliamente para medir con precisión la deformación de capas de suelo sueltas (Figura 3). Características técnicas: La ventaja de los marcadores de lecho de roca es que tienen la mayor precisión y pueden proporcionar puntos de referencia para todos los trabajos de investigación y monitoreo de hundimiento del terreno. Sus desventajas son principalmente los altos costos del proyecto (generalmente millones de yuanes o incluso millones de yuanes), muchas construcciones; procesos y mala calidad. Los requisitos son altos y la implementación in situ es difícil. Por lo tanto, de acuerdo con las necesidades reales del monitoreo del hundimiento del terreno, la planificación y construcción de marcadores de lecho de roca deben demostrarse en detalle.
Figura 2 sitio de nivelación del sitio
Figura 3 Grupo estándar en capas del Puente Nanpu.
Los marcadores de capas se utilizan principalmente para monitorear la deformación por compresión de diferentes profundidades y diferentes capas de suelo desde el suelo hasta el suelo. El registro de deformación es integral y completo, y generalmente se utiliza junto con marcadores de lecho de roca y se planifica en forma de marcadores de lecho de roca y marcadores en capas. Su ventaja es que puede monitorear la deformación vertical de un área específica, como un embudo de asentamiento o un punto a diferentes profundidades, y obtener la deformación en un espacio tridimensional. Si está equipado con un sistema automático de monitoreo del hundimiento del suelo, se obtendrá una deformación continua en tiempo real de la capa del suelo. Su principal desventaja es su elevado coste de construcción.
Indicadores técnicos: los marcadores de lecho rocoso sirven como punto de referencia para el monitoreo de hundimiento del suelo y tienen el nivel de precisión más alto.
La medición de la escala de grados se puede dividir en medición manual y medición automática. De acuerdo con los estándares para la medición del nivel de hundimiento del terreno, la precisión de la medición manual es generalmente de 0,3 mm.
4 Medición por GPS
La medición por GPS utiliza el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de lejos. lejos del área de deformación Seleccione o establezca una estación de referencia en una ubicación adecuada, establezca varios puntos de monitoreo en el área de deformación, coloque receptores GPS en la estación de referencia y los puntos de monitoreo respectivamente para una observación continua, y analice y procese los datos de observación (. Figura 4).
Estación de referencia GPS Figura 4
Características técnicas: tiempo de observación corto, baja intensidad de mano de obra de operación manual, operación de observación simple, sin visibilidad entre estaciones, posicionamiento flexible, en cualquier momento y en cualquier lugar, y condiciones climáticas Monitoreo continuo en todo clima, alta precisión de posicionamiento y alto nivel de automatización de operación.
Indicadores técnicos: De acuerdo con los requisitos de la red Clase B en las "Especificaciones de medición del sistema de posicionamiento global (GPS)" (GB/T 18314-2001), el error en la diferencia de altura es de 34 mm y el real El resultado es la precisión del cambio de altura de la Tierra de aproximadamente 5 mm.
5.Medición InSAR
La interferometría de radar (InSAR) combina el principio de obtención de imágenes del radar de apertura sintética (SAR) con la interferometría, utilizando la información de fase transportada por la señal de eco del radar, para medir con precisión la información de elevación de un determinado punto de la superficie terrestre y sus ligeros cambios.
El principio es obtener datos de observación repetida de la misma área mediante la observación simultánea con dos antenas (modo de antena dual de una sola pista) o la observación repetida con dos antenas (modo de pista repetida de una sola antena), es decir, una vista única. par de imágenes múltiples, que es la extracción de elevación o deformación de fuentes de datos monitoreadas por InSAR.
Características técnicas: La tecnología InSAR tiene las características de obtener simultáneamente el asentamiento de puntos, líneas y superficies, e invertir pocos recursos humanos, mostrando amplias perspectivas y un enorme potencial para la investigación de hundimientos del terreno. Sus deficiencias también son obvias. La razón principal es que la tecnología InSAR aún no está muy madura y aún se encuentra en la etapa de investigación. Aún pasará algún tiempo antes de que pueda promoverse y aplicarse ampliamente.
Indicadores técnicos: los resultados de la prueba de monitoreo InSAR de Shanghai muestran que la precisión vertical de la tecnología InSAR puede alcanzar los 3,7 mm, que aún se encuentra bajo investigación experimental.
6. Sistema de monitoreo automatizado
Instale equipos automatizados en las marcas de capas y orificios de nivel de agua para realizar las funciones de deformación del suelo, observación automática, registro, transmisión e ingreso a la base de datos de las capas. marcas El grado de automatización del marcado en capas y la medición del nivel del agua se mejora aún más (Figura 5, Figura 6).
Figura 5 Diagrama esquemático de la instalación automática de monitoreo de hundimiento del terreno
Diagrama esquemático del sistema de recolección y transmisión de datos de monitoreo de hundimiento del terreno.
Características técnicas: el sistema automático de monitoreo de hundimiento del terreno tiene las ventajas de alta precisión, grabación automática continua, en tiempo real, transmisión automática y sin supervisión. Puede establecer el tiempo de recolección de datos de manera arbitraria y monitorear el asentamiento. de diferentes capas de suelo al mismo tiempo, lo que favorece separar la deformación y deformación de cada capa de suelo, calcular la contribución de diferentes capas de suelo al asentamiento total y estudiar las causas, mecanismos y mecanismos del hundimiento del suelo. La principal desventaja del sistema automático de control del hundimiento del terreno es el elevado coste único de construcción. Es más adecuado seleccionar zonas representativas típicas, como el centro del embudo de sedimentación y el borde del embudo. Debido al alto costo, actualmente se utiliza principalmente para monitorear objetos puntuales.
Indicadores técnicos: el error absoluto promedio de la precisión del monitoreo automático de los estándares en capas no debe ser superior a 65438 ± 0 mm; la precisión del monitoreo de los niveles de agua subterránea debe ser de 0,01 m.
2. Ámbito de aplicación y ejemplos de aplicación
(1) Ámbito de aplicación
Este resultado se utiliza ampliamente en el seguimiento de hundimientos del terreno.
(2)Ejemplos de aplicación
1. Medición de nivel de primera y segunda clase
Según el "Estándar de medición del nivel de hundimiento de la superficie" (DZ/T0154). -95) De acuerdo con los requisitos de los "Estándares Nacionales de Nivelación de Primera y Segunda Clase" (GB/T 12897-2006), el Instituto de Investigación del Servicio Geológico de Shanghai ha establecido una red de control de elevación de primera y segunda clase en toda la ciudad. A partir de marcadores de lecho rocoso, se forma una red de control de elevación a gran escala de un marcador de lecho rocoso a otro.
Según el área de cobertura y la frecuencia de remedición, la red de control de elevación se divide en red de control de elevación suburbana y red de control de elevación del área urbana central (dentro de la línea del anillo exterior). La red de control de elevación suburbana cubre toda el área de Shanghai, incluidas las islas Chongming, Hengsha y Changxing. La frecuencia de recurrencia es una vez cada cinco años y se utiliza para actualizar y publicar datos de control de elevación en toda la ciudad. En el mapa se dibuja un mapa de ruta de primera clase. Las categorías 2 y 3 cubren todo el suburbio y actualmente carecen de información sobre la dirección de la ruta; la red de control de elevación de la ciudad central (área dentro de la línea del anillo exterior) está distribuida en la ciudad central, con una frecuencia de remedición de una vez al año, cubriendo un área de aproximadamente 1.000 km2, y se utiliza para análisis e investigación de hundimiento de terrenos. Ambos conjuntos de redes de control de elevación utilizan lecho de roca como nodos, logrando la unidad orgánica y la conexión de la red de control de elevación suburbana y la red de control de elevación urbana central.
2. Marcado de lecho rocoso y marcado de capas
Desde el estudio del hundimiento del terreno, el punto de referencia de la red de control de elevación ha sido una cuestión clave. La solución eficaz es elegir un establo. base. Roca para establecer marcadores de lecho de roca. El Instituto de Investigación del Servicio Geológico de Shanghai ha estado involucrado en este trabajo durante mucho tiempo, especialmente a través de la prueba práctica de proyectos de construcción de redes a gran escala. Estos proyectos son temas importantes del "Noveno Plan Quinquenal" del gobierno municipal. Plan Quinquenal" y "Undécimo Plan Quinquenal". Hemos adquirido una rica experiencia en construcción y gestión, hemos formado un conjunto de procedimientos operativos estrictos, dominamos la tecnología de construcción de marcas de lecho de roca y obtuvimos la patente de tecnología de implementación de marcas de lecho de roca (número de patente: ZL 012394556, número de certificado: actualmente, Shanghai The). La ciudad ha construido una red de monitoreo de hundimientos del terreno relativamente completa. Especialmente desde la implementación del proyecto de prevención y control de hundimientos del terreno "Undécimo Plan Quinquenal", la ciudad ha construido 35 estaciones de monitoreo de hundimientos del terreno (16 han realizado monitoreo automático) para monitorear el suelo. capas a diferentes profundidades sobre la superficie del lecho de roca Las reglas de deformación (Figura 7 ~ Figura 9).
Figura 7 Estación de monitoreo de hundimiento del terreno en el Parque de la Exposición Mundial de Shanghai.
Figura 8 Instalaciones de monitoreo automático de la estación de monitoreo de hundimiento del terreno
3.Medición GPS
2001, enero ~ 2010, 2012, Instituto de Investigación del Servicio Geológico de Shanghai* * *Monitoreo de red GPS de primer nivel organizado 13 veces. El período de 2001 a junio de 2002 fue de 3h o 6h. Desde junio de 2002, el período ha cambiado de 65438+12h a 24h. El plan de observación y el plan de procesamiento de datos se optimizan aún más, y la precisión y confiabilidad del monitoreo GPS del hundimiento del terreno se mejoran gradualmente.
4.Medición InSAR
La Figura 10 muestra el mapa de tasa de hundimiento del terreno medido por InSAR en Shanghai de 2003 a 2007.
Figura 9 Curva de datos del grupo estándar de hundimiento del terreno
Figura 10d: gráfico de tasa de monitoreo InSAR del hundimiento del terreno en el área de trabajo de Shanghai en 2007.
En tercer lugar, promover la transformación de los métodos
La investigación, el desarrollo, la madurez y la mejora de la tecnología de monitoreo de hundimientos del suelo brindan un sólido soporte técnico para las solicitudes de patentes, regulaciones y especificaciones, y también el monitoreo. y la prevención del hundimiento de la tierra en la región del delta del río Yangtze, así como en la llanura del norte de China y la cuenca noroccidental de Weifen, han desempeñado un papel destacado y ejemplar.
A través de años de investigación sobre el diseño estándar de lecho de roca, la conveniencia de la construcción, el costo, la aplicabilidad, la confiabilidad y la estabilidad, se ha formado un conjunto de tecnología de construcción estándar de lecho de roca madura y se ha solicitado una patente (ZL J 2 39455.6, número de licencia 478596).
Las reglas y especificaciones compiladas incluyen "Especificaciones técnicas para el monitoreo y prevención del hundimiento del terreno" (DG/TJO8-2051-2008, Shanghai), "Especificaciones técnicas para el monitoreo y prevención del hundimiento del terreno" (Servicio Geológico de China), " Especificaciones Técnicas de Control y Monitoreo de Subsidencia del Terreno" (DG/TJO8-2051-2008, Shanghai), "Estándar de Medición de Asentamientos" (Ministerio de Tierras y Recursos), que ha hecho contribuciones positivas para estandarizar aún más el monitoreo y la prevención de hundimientos del terreno en mi país.
Unidad de soporte técnico: Instituto de Investigación del Servicio Geológico de Shanghai.
Contacto: Fundador
Dirección postal: No. 930, Lingshi Road, Shanghai.
Código postal: 200072
Teléfono: 021-56065720
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