京津城際鐵路沿線差異性地面沉降特徵最新研究成果
京津城際鐵路建設施工時的疏干降水、近地表開挖和列車運營時引起的動載荷的變化都會誘發或加重沿線地表的地面沉降。針對此問題,本次研究從京津城際鐵路建設前期(2003年-2005年)、鐵路建設期(2005年-2008年)、鐵路運營初期(2008年-2010年)和鐵路平穩運營期(2010年-2015年)四個時期,分時段探討京津城際鐵路沿線差異性沉降特徵。
選取時空剖面分析的方法,對2004年-2015年鐵路沿線的沉降速率進行逐年提取,分析不同時段鐵路沿線差異沉降特徵。2004年-2015年鐵路沿線沉降速率時空剖面如圖1所示。研究發現,2004年鐵路沿線沉降速率很小,僅有DK14-16km區段有大於-40mm/yr的地面沉降發生;而從2005年開始,鐵路沿線沉降範圍迅速擴大,沉降速率超過-40mm/yr的範圍擴展至DK11-19km,局部甚至出現大於-80mm/yr的沉降;2006年整體沉降與2005年一致;鐵路沿線地面沉降在2007年迅速加重,沉降速率超過-40mm/yr的區域幾乎貫穿整個研究區(DK6-22km),DK14-16km區間沉降速率超過-100mm/yr,局部甚至超過-120mm/yr;2008年地面沉降相較於2007年有所減緩,沉降速率超過-40mm/yr的區域基本保持,最大沉降速率有所減小,DK14-16km區段沉降速率超過-80mm/yr;到達2009年,鐵路沿線地面沉降進一步減緩,沉降範圍、最大沉降速率均有減小;而在2010年,鐵路沿線地面沉降又一次突發性加重,沉降速率超過-40mm/yr的區域超過了2008年,沉降速率超過-80mm/yr的區域擴展至DK14-20km區段,沉降速率超過-100mm/yr的區域也擴展至DK14-18km;2011年-2012年,鐵路沿線的最大沉降速率超過-80mm/yr,但範圍極小(DK16-17km區間),地面沉降影響範圍也逐漸穩定;2012年至2015年,鐵路沿線地面沉降影響基本穩定,沉降速率超過-40mm/yr的區域穩定在DK14-19km區間,沉降速率穩定。
圖1 2004年-2015年鐵路線地面沉降速率時空剖面
由於時空剖面分析進行的是每個自然年的地面沉降速率提取,因此將整個時段分為鐵路建設前(2004年)、鐵路建設期(2005年至2008年)、鐵路運營初期(2009年至2010年)和鐵路平穩運營期(2010年至2015年)四個時段,分別分析各時段內鐵路線線上的沉降模式變化。
鐵路建設前,由於只有2004年這一年的形變速率,無法進行沉降模式的分析,但是可以發現2004年鐵路線線上沉降範圍小、程度輕。而在鐵路建設期(2005年至2008年),鐵路線線上沉降在2005年-2006年緩慢擴大,且沉降速率增長不大,最大沉降速率在-60mm/yr左右,而2007年線上沉降無論是範圍還是最大沉降速率都迅速增大,最大沉降速率甚至超過-120mm/yr,而2008年沉降有所減緩,但是範圍仍然很大,最大沉降速率超過-80mm/yr。在鐵路運營初期(2009年至2010年),2009年線上沉降與2008年相似,而2010年線上沉降又一次突然加重,無論是範圍還是嚴重程度均達到2007年的水平,甚至更嚴重。在鐵路平穩運營期(2010年至2015年),線上地面沉降範圍和速率都基本穩定,年際變化不大。
總體而言,在鐵路建設前和鐵路平穩運營期,鐵路沿線地面沉降較弱,且影響穩定;而在鐵路建設期和鐵路運營初期,鐵路沿線沉降範圍與強度均變化劇烈,且在分別2007年和2010年最為嚴重。
代表性成果:
Si Y., Chen B.(陳蓓蓓),Gong H.(宮輝力)Temporal and Spatial Evolution of Land Subsidence Induced by Groundwater Exploitationd Construction in the Eastern Chaoyang District, Beijing, China[J]. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 2018.
周超凡, 陳蓓蓓, 宮輝力等. 一種表述地面沉降空間演化趨勢的方法. CN201510549479.9. 2018-04-03.