CN116383992A - 一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，属于道路工程技术领域，本发明基于InSAR地表形变监测数据，判别了高潜水位厚松散层采空区上方高速公路建设场地沉降主控因素，揭示了沉降盆沉降时空演化规律；提出了跨采空区高速公路地表残余形变预测方法，不仅可用于高速公路选线，同样可用于其他等级道路选线，也可适用于铁路选线及其他工程选址；能够显著降低常用处治措施带来的大量资源消耗，明显降低采空区稳定性评价外业工作量及工作人员劳动强度，同时避免深部钻孔对场地环境及地下水的不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法。
背景技术
矿产资源的开发利用是我国经济发展不可缺少的重要部分。煤矿过度地下开采易造成地表塌陷，从而导致相应范围内建筑物、铁路变形，土地与水利工程破坏，农业减产等等。据估算，矿井每采万吨煤塌陷土地0.3公顷，对国家和人民的生命财产安全造成了严重的威胁。公路沿线较长，特别公路沿线经过采空区上方含深厚松散土层区域时，不仅采空区会引起地表影响，而且深厚松散土层区域地下水抽采也会引起公路建设场地沉降。当前沉降分析主要针对采空区引发沉降加以判断，但公路属于典型条状工程，公路长度较长且工程建设范围广，公路的自有属性导致公路建设穿越深厚松散土层煤矿采空区区域无法准确识别导致沉降的主控因素。
由于缺失公路沿线场地历史数据监测，目前只能采用经验估值及现场调查方式评价公路沿线场地稳定，已不能满足工程实践的需要。相比之下近年兴起的InSAR(干涉雷达)技术，可快速获得大面积的沉陷盆地范围和形变场，在地表形变监测中得到了很好的应用。
基于SBAS-InSAR监测结果反演沉降参数、识别公路沿线场地风险点、构建沉降风险点地表沉陷预测模型，对于评估公路建设场地稳定具有重要的实际意义。为此，提出一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何更有效准确评估公路建设场地稳定性，提供了一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：
S1：基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据，生成公路建设场地沉降分布图；
S2：现场调查、核查公路建设场地基本情况，收集公路建设场地地质、水文参数；
S3：选取函数拟合沉降历史数据曲线，反演沉降盆沉降特征参数，并分析沉降因素；
S4：结合沉降历史数据曲线，构建二维沉降预测模型，求解沉降预测模型参数；
S5：利用二维沉降预测模型生成三维空间沉降盆地质模型；
S6：根据沉降因素、沉降盆面积大小、发展方向和距离公路的最近距离，开展公路建设场地评价并设计处置方案。
更进一步地，在所述步骤S1中，基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据时，获取研究区域内时间序列SAR影像和卫星精密轨道文件，将所有影像根据其时间基线、空间基线组合，选用达到设定短的时空基线对生成干涉图，进而基于相干点目标生成研究区域的形变数据。
更进一步地，所述步骤S1具体包括以下处理过程：
S11：下载公路建设场地目标SAR影像，同时获取对应日期SAR影像的卫星精密轨道参数文件；
S12：对输入的SAR影像进行配准，以设定的时间与空间基线-阈值进行干涉对组合与构网，生成连接图，利用参考数值高程模型分别对各组影像对进行差分干涉处理；
S13：完成差分干涉图生成后，经过3D相位解缠处理，每一对干涉对对应生成干涉滤波结果与解缠图，同时将差分干涉图由SAR坐标系转换至地理坐标系，确认疑似形变点的位置，实现对研究区域形变速率初步的估计；
S14：在去除因噪声、大气相位误差、平地效应等因素引起的相位扰动后，再利用几何关系对其进行转换，从而得到整个区域历史形变量，生成公路建设场地沉降分布图。
更进一步地，在所述步骤S11中，目标SAR影像历史时间不少于1年，每月所获取的SAR影像不少于2幅。
更进一步地，在所述步骤S2中，现场调查、核查公路建设场地基本情况，收集公路建设场地地质、水文参数具体包括：根据沉降分布图，调查深厚松散土层采空区沉降现场；收集深厚松散土层采空区周边煤层分布、采掘情况、岩土层物性参数及地下水位分布信息。
更进一步地，所述步骤S3具体包括以下处理过程：
S31：根据沉降分布图，对地表形变程度达到设定阈值的区域设为重点沉降风险区，以重点沉降风险区的沉降中心为原点，设置x-y-z坐标轴，其中x轴与公路线路方向垂直，y轴与公路线路方向平行，z轴表示地面沉降；
S32：结合SBAS-InSAR技术提取的公路建设场地形变历史数据，沿x-z坐标轴绘制公路线路垂直所在平面沉降盆地表二维曲线，沿y-z坐标轴绘制公路线路平行所在平面沉降盆地表二维曲线；
S33：依据地表沉降盆呈漏斗状，选取Zx＝bx+Ax*exp(-0.5*((x-X0)/Wx)^2)方程与Zy＝by+Ay*exp(-0.5*((y-Y0)/Wy)^2)分别对x-z平面地表沉降曲线与y-z轴地表沉降曲线进行拟合，其中，Ax、Ay用于确定方程的极值，X0、Y0用于确定方程的对称轴，Wx、Wy用于确定方程的开口振幅，bx、by是方程值的修正；
S34：结合现场调查资料对煤矿采空区与地下水灌溉抽采因素加以判定；判定条件如下：(a)对于Zx＝bx+Ax*exp(-0.5*((x-X0)/Wx)^2)方程曲线，极值与地下水抽采灌溉井深度一致、沉降边界与正常地下水位一致、地表沉降曲线斜率与地下水下降引起的附加应力沉降斜率一致，三个条件同时满足即可初步判定由地下水抽采引起的沉降；(b)若三个条件不能同时满足，不满足的条件若与依据技术文件要求计算得到的采空区沉降极值、沉降边界、曲线斜率结果相符，且沉降区位于煤矿采煤工作面范围内即可初步判定由采空区引起沉降；(c)若三个条件不能同时满足，且不满足依据技术文件要求计算得到的采空区特征值，再次进行现场调查分析其他沉降因素；(d)以Zy＝by+Ay*exp(-0.5*((y-Y0)/Wy)^2)方程曲线参数值对初判结果进行复核，若复核结果相同即可认定沉降因素与初判结果相同；若复核结果不相同，再次进行现场调查分析其他沉降因素。
更进一步地，在所述步骤S4中，以Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程为基础开展重点沉降风险区沉降预测，结合沉降历史数据曲线，确定沉降盆发育边界及中心沉降点，求解沉降预测模型参数，构建二维沉降预测模型，具体包括以下处理过程：
S41：设基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据至今时间跨度为n月，按照Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程分别拟合x-z平面n月前至今的沉降盆沉降曲线Zx-1；n-1月前至今的沉降曲线Zx-2；n-2月前至今的沉降曲线Zx-3……,1月前至今的沉降曲线Zx-n-1，并统计出每条沉降曲线的两侧沉降边界X1、X1＇，X2、X2＇，X3、X3＇……Xn-1、Xn-1＇；
按照Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程分别拟合y-z平面n月前至今的沉降盆沉降曲线Zy-1；n-1月前至今的沉降曲线Zy-2；n-2月前至今的沉降曲线Zy-3……,1月前至今的沉降曲线Zy-n-1，并统计出每条沉降曲线的两侧沉降边界Y1、Y1＇，Y2、Y2＇，Y3、Y3＇……Yn-1、Yn-1＇；
根据实际实测数据确定中心沉降量C1，C2，C3……Cn-1，以沉降中心所在位置为对称轴X0f/Y0f，X0f与Y0f相等；
S42：通过拟合得到的地表沉降曲线确定沉降盆边界，如果沉降盆不再发育，即X1、X1＇，X2、X2＇，X3、X3＇……Xn-1、Xn-1＇不再变化，即可确定沉降盆边界；如果沉降盆仍在发育，分别对X1，X2，X3……Xn-1、X1＇，X2＇，X3＇……Xn-1＇进行拟合，分析沉降盆发育趋势，判断公路建成m年后沉降盆边界Xm与Xm＇；同理确定公路建成m年后沉降盆边界Ym与Ym’；
S43：依据统计的重点沉降风险区中心沉降量C1，C2，C3……Cn-1，对中心沉降点进行拟合，预测中心沉降点在公路建成后m年后的沉降量Cm；
S44：设重点沉降风险区沉降曲线方程为Zx-f＝b0xf+Axf*exp(-0.5*((x-X0f)/Wxf)^2)、Zy-f＝b0yf+Ayf*exp(-0.5*((y-Y0f)/Wyf)^2)，根据公路建成m年后沉降盆边界Xm与Xm＇，公路建成后m年后的沉降量Cm，联立方程求解Axf、Ayf、X0f、Y0f、Wxf、Wyf、b0xf、b0yf。
更进一步地，在所述步骤S5中，将x-z与y-z平面地表沉降曲线中同一高度相连，形成公路建成后m年后预测三维空间沉降盆地质模型。
更进一步地，在所述步骤S6中，若m年后预测三维沉降盆发展面积、发展方向与公路相交，则考虑沉降因素预先在建设期对公路进行处置；若m年后预测三维沉降盆面积、发展方向与公路不相交，则不对公路进行处置。
更进一步地，在所述步骤S6中，处置方案具体如下：
当沉降由煤矿采煤引起，且预计沉降对公路建设场地影响超过设定阈值，则调整公路线位或对采空区注浆处置；
当沉降由煤矿采煤引起，且预计沉降对公路建设场地影响小于设定阈值，需则对预计影响路段场地进行夯实、路堤进行加筋处理；
若沉降由地下水抽采灌溉引起或其他因素引起，则根据实际情况对公路建设场地进行处置。
本发明相比现有技术具有以下优点：该基于InSAR地表形变监测数据，总结了高潜水位厚松散层采空区上方高速公路建设场地沉降主控因素，揭示了沉降盆沉降时空演化规律；提出了跨采空区高速公路地表残余形变预测方法，不仅可用于高速公路选线，同样可用于其他等级道路选线，也可适用于铁路选线及其他工程选址；能够显著降低常用处治措施带来的大量资源消耗，明显降低采空区稳定性评价外业工作量及工作人员劳动强度，同时避免深部钻孔对场地环境及地下水的不良影响。
附图说明
图1是本发明实施例中的基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中步骤二的流程示意图；
图3是本发明实施例中步骤三的流程示意图；
图4是本发明实施例中步骤四的流程示意图；
图5是本发明实施例中沉降盆与公路建设场地的相对位置示意图(俯视)。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，包括以下步骤：
步骤一：基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据，生成公路建设场地沉降分布图；
步骤二：现场调查、核查公路建设场地基本情况，收集公路建设场地地质、水文参数；
步骤三：选取函数拟合沉降历史数据曲线，反演沉降盆沉降特征参数，并分析沉降因素；
步骤四：结合沉降历史数据曲线，构建二维沉降预测模型，求解沉降预测模型参数；
步骤五：生成三维空间沉降盆地质模型；
步骤六：根据沉降因素、沉降盆面积大小、发展方向和距离公路的最近距离，开展公路建设场地评价并设计处置方案。
在本实施例中，步骤一中基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据，核心在于获取研究区域内时间序列SAR影像和卫星精密轨道文件，将所有影像根据其时间基线、空间基线组合，选用短的时空基线对生成干涉图，进而基于相干点目标生成研究区域的形变数据，如图2所示，具体步骤为：
(1)下载公路建设场地目标SAR影像，目标SAR影像历史时间不少于1年，为保证精度每月所获取的SAR影像不少于2幅；同时，获取对应日期SAR影像的卫星精密轨道参数文件；
(2)对输入的SAR影像进行配准，以设定的时间与空间基线-阈值进行干涉对组合与构网，生成连接图，利用参考数值高程模型(DEM)分别对各组影像对进行差分干涉处理；
(3)完成差分干涉图生成后，经过3D相位解缠处理，每一对干涉对对应生成干涉滤波结果与解缠图，同时将差分干涉图由SAR坐标系转换至地理坐标系，确认疑似形变点的位置，实现对研究区域形变速率初步的估计；
(4)进一步地在去除因噪声、大气相位误差、平地效应等因素引起的相位扰动后，再利用几何关系对其进行转换，从而得到整个区域历史形变量，生成公路建设场地沉降分布图。
在本实施例中，步骤二中现场调查、核查公路建设场地基本情况，收集公路建设场地地质、水文参数具体包括根据沉降分布图，调查深厚松散土层采空区沉降现场；收集深厚松散土层采空区周边煤层分布、采掘等情况、岩土层物性参数及地下水位分布等相关资料。
在本实施例中，如图3所示，步骤三的具体步骤为：
(1)根据沉降分布图，对地表发生明显形变的区域设为重点沉降风险区，以重点沉降风险区的沉降中心为原点，设置x-y-z坐标轴，其中x轴与公路线路方向垂直，y轴与公路线路方向平行，z轴表示地面沉降。
(2)结合SBAS-InSAR技术提取的公路建设场地形变历史数据，沿x-z坐标轴绘制公路线路垂直所在平面沉降盆地表二维曲线，沿y-z坐标轴绘制公路线路平面所在平面沉降盆地表二维曲线。
(3)依据地表沉降盆呈漏斗状，选取Zx＝bx+Ax*exp(-0.5*((x-X0)/Wx)^2)方程与Zy＝by+Ay*exp(-0.5*((y-Y0)/Wy)^2)分别对x-z平面地表沉降曲线与y-z轴地表沉降曲线进行拟合，其中，Ax、Ay用于确定方程的极值，X0、Y0用于确定方程的对称轴，Wx、Wy用于确定方程的开口振幅，bx、by是方程值的修正，其值与沉降因素引起的沉降斜率、沉降极值、沉降边界密切相关；“^2”表示2次方。
(4)结合现场调查资料对煤矿采空区与地下水灌溉抽采因素加以判定；判定条件：(a)以Zx＝bx+Ax*exp(-0.5*((x-X0)/Wx)^2)方程曲线为例，极值与地下水抽采灌溉井深度一致、沉降边界与正常地下水位一致、地表沉降曲线斜率与地下水下降引起的附加应力沉降斜率一致，三个条件同时满足即可初步判定由地下水抽采引起的沉降；(b)若三个条件不能同时满足，不满足的条件若与依据《采空区公路设计与施工技术细则》要求计算得到的采空区沉降极值、沉降边界、曲线斜率结果相符，且沉降区位于煤矿采煤工作面范围内即可初步判定由采空区引起沉降；(c)若三个条件不能同时满足，且不满足依据《采空区公路设计与施工技术细则》要求计算得到的采空区特征值，再次进行现场调查分析其他沉降因素；(d)以Zy＝by+Ay*exp(-0.5*((y-Y0)/Wy)^2)方程曲线参数值对初判结果进行复核，若复核结果相同即可认定沉降因素与初判结果相同；若复核结果不相同，再次进行现场调查分析其他沉降因素。
在本实施例中，在步骤四中，以Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程为基础开展重点沉降风险区沉降预测，结合沉降历史数据曲线，确定沉降盆发育边界及中心沉降点，求解沉降预测模型参数，构建二维沉降预测模型，如图4所示，具体步骤为：
(1)设基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据至今时间跨度为n月，按照Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程分别拟合x-z平面n月前至今的沉降盆沉降曲线Zx-1；n-1月前至今的沉降曲线Zx-2；n-2月前至今的沉降曲线Zx-3……,1月前至今的沉降曲线Zx-n-1，并统计出每条沉降曲线的两侧沉降边界X1、X1＇，X2、X2＇，X3、X3＇……Xn-1、Xn-1＇；
按照Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程分别拟合y-z平面n月前至今的沉降盆沉降曲线Zy-1；n-1月前至今的沉降曲线Zy-2；n-2月前至今的沉降曲线Zy-3……,1月前至今的沉降曲线Zy-n-1，并统计出每条沉降曲线的两侧沉降边界Y1、Y1＇，Y2、Y2＇，Y3、Y3＇……Yn-1、Yn-1＇；
根据实际实测数据确定中心沉降量C1，C2，C3……Cn-1；
(2)通过拟合得到的地表沉降曲线确定沉降盆边界，如果沉降盆不再发育，即X1、X1＇，X2、X2＇，X3、X3＇……Xn-1、Xn-1＇不再变化，即可确定沉降盆边界；如果沉降盆仍在发育，分别对X1，X2，X3……Xn-1、X1＇，X2＇，X3＇……Xn-1＇进行拟合，分析沉降盆发育趋势，判断公路建成m年后沉降盆边界Xm与Xm＇；同理确定公路建成m年后沉降盆边界Ym与Ym ’；
(3)依据统计的重点沉降风险区中心沉降量C1，C2，C3……Cn-1，对中心沉降点进行拟合，预测中心沉降点在公路建成后m年后的沉降量Cm，以沉降中心所在位置为对称轴X0f/Y0f，X0f与Y0f相等；
(4)设重点沉降风险区沉降曲线方程为Zx-f＝b0xf+Axf*exp(-0.5*((x-X0f)/Wxf)^2)、Zy-f＝b0yf+Ayf*exp(-0.5*((y-Y0f)/Wyf)^2)，根据公路建成m年后沉降盆边界Xm与Xm＇，公路建成后m年后的沉降量Cm，联立方程求解Axf、Ayf、X0f、Y0f、Wxf、Wyf、b0xf、b0yf。
在本实施例中，在步骤五中，如图4所示，将x-z与y-z平面地表沉降曲线中同一高度相连，形成公路建成后m年后三维空间沉降盆地质模型。
在本实施例中，在步骤六中，若m年后预测三维沉降盆发展面积、发展方向与公路相交，则考虑沉降因素预先在建设期对公路进行处置；若m年后预测三维沉降盆面积、发展方向与公路不相交，则可不对公路进行处置。
在本实施例中，步骤六的处置方案具体如下：
若沉降由煤矿采煤引起，且预计沉降对公路建设场地影响较大，需调整公路线位或对采空区注浆处置；
若沉降由煤矿采煤引起，且预计沉降对公路建设场地影响较小，需对预计影响路段场地进行夯实、路堤进行加筋处理；
若沉降由地下水抽采灌溉引起或其他因素引起，根据实际情况对公路建设场地进行处置。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据，生成公路建设场地沉降分布图；
S2：现场调查、核查公路建设场地基本情况，收集公路建设场地地质、水文参数；
S3：选取函数拟合沉降历史数据曲线，反演沉降盆沉降特征参数，并分析沉降因素；
S4：结合沉降历史数据曲线，构建二维沉降预测模型，求解沉降预测模型参数；
S5：利用二维沉降预测模型生成三维空间沉降盆地质模型；
S6：根据沉降因素、沉降盆面积大小、发展方向和距离公路的最近距离，开展公路建设场地评价并设计处置方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：在所述步骤S1中，基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据时，获取研究区域内时间序列SAR影像和卫星精密轨道文件，将所有影像根据其时间基线、空间基线组合，选用达到设定短的时空基线对生成干涉图，进而基于相干点目标生成研究区域的形变数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下处理过程：
S11：下载公路建设场地目标SAR影像，同时获取对应日期SAR影像的卫星精密轨道参数文件；
S12：对输入的SAR影像进行配准，以设定的时间与空间基线-阈值进行干涉对组合与构网，生成连接图，利用参考数值高程模型分别对各组影像对进行差分干涉处理；
S13：完成差分干涉图生成后，经过3D相位解缠处理，每一对干涉对对应生成干涉滤波结果与解缠图，同时将差分干涉图由SAR坐标系转换至地理坐标系，确认疑似形变点的位置，实现对研究区域形变速率初步的估计；
S14：在去除因噪声、大气相位误差、平地效应等因素引起的相位扰动后，再利用几何关系对其进行转换，从而得到整个区域历史形变量，生成公路建设场地沉降分布图。
4.根据权利要求3所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：在所述步骤S11中，目标SAR影像历史时间不少于1年，每月所获取的SAR影像不少于2幅。
5.根据权利要求3所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：在所述步骤S2中，现场调查、核查公路建设场地基本情况，收集公路建设场地地质、水文参数具体包括：根据沉降分布图，调查深厚松散土层采空区沉降现场；收集深厚松散土层采空区周边煤层分布、采掘情况、岩土层物性参数及地下水位分布信息。
6.根据权利要求5所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下处理过程：
S31：根据沉降分布图，对地表形变程度达到设定阈值的区域设为重点沉降风险区，以重点沉降风险区的沉降中心为原点，设置x-y-z坐标轴，其中x轴与公路线路方向垂直，y轴与公路线路方向平行，z轴表示地面沉降；
S32：结合SBAS-InSAR技术提取的公路建设场地形变历史数据，沿x-z坐标轴绘制公路线路垂直所在平面沉降盆地表二维曲线，沿y-z坐标轴绘制公路线路平行所在平面沉降盆地表二维曲线；
S33：依据地表沉降盆呈漏斗状，选取Zx＝bx+Ax*exp(-0.5*((x-X0)/Wx)^2)方程与Zy＝by+Ay*exp(-0.5*((y-Y0)/Wy)^2)分别对x-z平面地表沉降曲线与y-z轴地表沉降曲线进行拟合，其中，Ax、Ay用于确定方程的极值，X0、Y0用于确定方程的对称轴，Wx、Wy用于确定方程的开口振幅，bx、by是方程值的修正；
S34：结合现场调查资料对煤矿采空区与地下水灌溉抽采因素加以判定；判定条件如下：(a)对于Zx＝bx+Ax*exp(-0.5*((x-X0)/Wx)^2)方程曲线，极值与地下水抽采灌溉井深度一致、沉降边界与正常地下水位一致、地表沉降曲线斜率与地下水下降引起的附加应力沉降斜率一致，三个条件同时满足即可初步判定由地下水抽采引起的沉降；(b)若三个条件不能同时满足，不满足的条件若与依据技术文件要求计算得到的采空区沉降极值、沉降边界、曲线斜率结果相符，且沉降区位于煤矿采煤工作面范围内即可初步判定由采空区引起沉降；(c)若三个条件不能同时满足，且不满足依据技术文件要求计算得到的采空区特征值，再次进行现场调查分析其他沉降因素；(d)以Zy＝by+Ay*exp(-0.5*((y-Y0)/Wy)^2)方程曲线参数值对初判结果进行复核，若复核结果相同即可认定沉降因素与初判结果相同；若复核结果不相同，再次进行现场调查分析其他沉降因素。
7.根据权利要求6所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：在所述步骤S4中，以Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程为基础开展重点沉降风险区沉降预测，结合沉降历史数据曲线，确定沉降盆发育边界及中心沉降点，求解沉降预测模型参数，构建二维沉降预测模型，具体包括以下处理过程：
S41：设基于SBAS-InSAR技术提取公路建设场地形变历史数据至今时间跨度为n月，按照Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程分别拟合x-z平面n月前至今的沉降盆沉降曲线Zx-1；n-1月前至今的沉降曲线Zx-2；n-2月前至今的沉降曲线Zx-3……,1月前至今的沉降曲线Zx-n-1，并统计出每条沉降曲线的两侧沉降边界X1、X1＇，X2、X2＇，X3、X3＇……Xn-1、Xn-1＇；
按照Z＝b0+A*exp(-0.5*((x-X0)/W1)^2)方程分别拟合y-z平面n月前至今的沉降盆沉降曲线Zy-1；n-1月前至今的沉降曲线Zy-2；n-2月前至今的沉降曲线Zy-3……,1月前至今的沉降曲线Zy-n-1，并统计出每条沉降曲线的两侧沉降边界Y1、Y1＇，Y2、Y2＇，Y3、Y3＇……Yn-1、Yn-＇1；
根据实际实测数据确定中心沉降量C1，C2，C3……Cn-1，以沉降中心所在位置为对称轴X0f/Y0f，X0f与Y0f相等；
S42：通过拟合得到的地表沉降曲线确定沉降盆边界，如果沉降盆不再发育，即X1、X1＇，X2、X2＇，X3、X3＇……Xn-1、Xn-1＇不再变化，即可确定沉降盆边界；如果沉降盆仍在发育，分别对X1，X2，X3……Xn-1、X1＇，X2＇，X3＇……Xn-1＇进行拟合，分析沉降盆发育趋势，判断公路建成m年后沉降盆边界Xm与Xm＇；同理确定公路建成m年后沉降盆边界Ym与Ym ’；
S43：依据统计的重点沉降风险区中心沉降量C1，C2，C3……Cn-1，对中心沉降点进行拟合，预测中心沉降点在公路建成后m年后的沉降量Cm；
S44：设重点沉降风险区沉降曲线方程为Zx-f＝b0xf+Axf*exp(-0.5*((x-X0f)/Wxf)^2)、Zy-f＝b0yf+Ayf*exp(-0.5*((y-Y0f)/Wyf)^2)，根据公路建成m年后沉降盆边界Xm与Xm＇，公路建成后m年后的沉降量Cm，联立方程求解Axf、Ayf、X0f、Y0f、Wxf、Wyf、b0xf、b0yf。
8.根据权利要求7所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：在所述步骤S5中，将x-z与y-z平面地表沉降曲线中同一高度相连，形成公路建成后m年后预测三维空间沉降盆地质模型。
9.根据权利要求8所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：在所述步骤S6中，若m年后预测三维沉降盆发展面积、发展方向与公路相交，则考虑沉降因素预先在建设期对公路进行处置；若m年后预测三维沉降盆面积、发展方向与公路不相交，则不对公路进行处置。
10.根据权利要求9所述的一种基于InSAR的公路穿越深厚松散土层采空区沉降预测方法，其特征在于：在所述步骤S6中，处置方案具体如下：
当沉降由煤矿采煤引起，且预计沉降对公路建设场地影响超过设定阈值，则调整公路线位或对采空区注浆处置；
当沉降由煤矿采煤引起，且预计沉降对公路建设场地影响小于设定阈值，则对预计影响路段场地进行夯实、路堤进行加筋处理；
若沉降由地下水抽采灌溉引起或其他因素引起，则根据实际情况对公路建设场地进行处置。
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| CN117274342A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 中铁水利水电规划设计集团有限公司 | 一种基于卫星数据的水利工程形变监测方法 |
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| CN117274342B (zh) * | 2023-11-21 | 2024-02-13 | 中铁水利水电规划设计集团有限公司 | 一种基于卫星数据的水利工程形变监测方法 |
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