地面沉降分析中的几个技术问题

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图 ３ 地 面 沉 降 等值 线 图 （０ ７７ ２ ０ ．） ２０ ． ０ ８ — ７
考基 准 是进 行形 变 分析 的基 础 。一 个地 区地面 沉 降研 究 中 的参 考 基 准往 往在 基 岩标 、 岩点 或 国家 一 等水 基
准 网中选 取 ， 这样 的点往 往有 几个 。
示 出现 了地 面沉 降漏 斗 ． 但是 沉 降漏 斗判 定 的依 据 是什 么 ： 一些 监测 点 的高程 时高 时低 ， 如何 处理 。
通 常做 法 ， 于个 别 有疑 问 的测 点 ， 与观 测人 员 一起 到 实地 查 看点 位埋 设 的周 围 环境 和 地质 条 件 、 对 应 埋
设 的质量 ． 以确定 点 位 的稳 定性 。但有 时类 似 的点较 多 ， 由于时 间 紧 、 途远 、 通不 便 等原 因 ， 些 工作 没 路 交 这 有 做 或 只做 了部 分 ， 的 即便做 了实地 调查 ， 有 也得 不 到答 案 。实 际上 ， 些 问题仅 靠 实地 调 查是 解 决不 了问 有
经 过这 样 的处 理 ， 似乎 可 以证实 ２ ０ ０ ７年 １ ２月 的那 期 数 据可 疑 。 际那 期 的观测数 据 是没 有 问题 的 ， 实 其原 因与数 据处 理 时采 用 的高程 起算 点有 关 ， 由于起 算 点 的变化 ， 起 了整 个 引
地 区地 面沉 降等 值线 形态 的变 化 。 本 例 ， 了可 以利 用这 期 对 为
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地面沉降分析中的几个技术 问题
袁 铭 ，严 勇 ， 陈继 山
（ ． 州 科 技 学 院 环 境科 学 与 Ｔ程 学 院 ， 苏 苏 州 ２ ５ １ ；． 州 市城 市规 划 编 制 （ 息 ） １ 苏 江 １０ １ ２苏 信 中心 ， 江苏 苏 州 ２ ５０ ） １０ ６
摘
要 ： 城 市 地 面 沉 降 分 析 中 几 个 经 常遇 到 的 问题 进 行 了讨 论 ， ｝ 了处 理 的方 法 。重 点 讨 论 了地 面 沉 降 数据 处 时 提 ｆ ｊ
理 巾参 考基 准 的稳 定 性 以及 如何 使 用 变 形 分 析 的 方 法 选 择 参 考 基 准 。认 为 地 面 沉 降 量 只是 一 个 参 考 值 ， 并不 是 唯 一
对 于 一个 不 太大 的地 区而言 ， 只要选 取一 个 参考 基 准 即可 ， 以后 各 期 的复测 数 据都 以 这个 基准 为准 ， 但 在多 个点 中选 取 哪 一个 点作 为参 考基 准 更 为合 适 ？这 主要 是看 其 高程 是否 长 期稳 定 ， 这可 以通 过 实地 调 而 查 和数 据 处理 与分 析进行 论证［ ３ １ 。
城 市地 面 沉 降大 多发 生在 经 济 活跃 的大 、 中城市 ， 人 民生 活 、 对 生产 、 通 和旅 游环 境 影 响极 大 ， 交 已成 为
一
种 世界 性 环境 公害 ¨ 目前 各地城 市 建设 日新 月异 ， １ ｊ 。 各类 大 型建 筑拔 地而起 ， ［ 前期 ， 划 和施工 部 门 在． 程 规
题 的 。能否 通过 对 监测 数 据 的适 当处 理或 采 用相 应 的分 析方 法 来解 决这 些 问题 ， 得 比较 可信 的地 面沉 降 获
分 析结 果 。
文 中通 过一 些 实例 ， 体讨 论 处理 这 些 问题 的一 些方 法 ， 望有 关 的科 研人 员在 进 行 地 面沉 降分 析 时 ， 具 希
等 值线 图 。 等值线 图进行 分析 ， 对 当地 面 高程 发生 下 降时 ， 合 当地 的水 文地 质 和地下水 使 用等情 况 ， 结 来判 定
是 否 发生 了地 面沉 降 ， 这是 目前 进 行地 面沉 降分析 的基本 工作 。在 实际地 面沉 降数 据处 理 和分 析 中＿ 会 遇 ２ Ｉ ， 到 各种 情况 。 如相 邻 时段 的地 面变形 有 时会 截然 相反 ， 期等值 线 图显 示下 降 ， 期 又变 为上升 ； 值线 显 例 上 本 等
地 面 沉降 等值 线形 态 十分 可疑 。 针对 上 述疑 问 ， 先 ， 首 怀疑 ２ ０ ０ ７年 １ ２月 的数据 有 问题 。为验 证 这种 疑 问 ， ２ ０ 将 ０ ７年 １ ２月 的数 据跳 过
ｆ 收稿 日期 ］ ０ １０ — ３ ２ １ － ３ ０ Ｉ 者 简 介］ 作 袁 铭 （９５ ） 男 ， 苏 常 熟 人 ， 授 ， 究方 向 ： 绘 Ｔ 程 、 理 信 息 系 统 应 用 。 １５ 一 ， 江 教 研 测 地
（ ） 相 当 的沉 降量 级 ： １有 （ ） 空 间上 有 一定 的 连续 性 ， ２在 即有 一定 的点 群效 应 ，
周 围 多个 点都 有 类似 的沉 降 ， 而不 仅仅 是 一 或二 个 点 的沉
降：
（ ） 时 间上 有一 定 的持 续 性 ， 不仅 仅 通 过 一期 的 ３在 而
降 明显 区域更 为有 效 。
３ 地 面 沉 降 漏 斗判 定
某 地 面 沉 降 等 值 线 密集 ，中 心点 沉 降 量 远 高 于周 边 ， 称之 为沉 降漏 斗 。对 于是 否是 地 面沉 降漏 斗 ， 里 总 这
结 出 ３个Biblioteka Baidu 定 的标 准 ， 通过 实例 予 以说 明 并
的 判定 标 准 ， 出 了地 面 沉 降 漏 斗 的 ３个 判 定 标 准 ， 通 过 实 例 予 以说 明 。 提 并
关 键 词 ： 面 沉 降 ； 考 基 准 ； 形 分 析 ； 降 漏 斗 地 参 变 沉 中图分类号 ： ２８ Ｐ ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７ — ６ ７ ２ １ ） ３ ０ ６ — ４ ６ ２ ０ ８ （０ １０ — ０ ６ ０
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苏州科技 学院 学报 （ 自然科 学版 ）
２１ ０ １丘
其 中数据 处理 与分 析 的具体 方 法是先 将 全 网各点 均作 为未 知 点 ， 用整 体秩 亏 自由网速率 平差 法 。 采 结果 表 明位 于 山脚 的一 等水 准 网点 Ｉ宁 沪 ５ ７甲点 （ 岩点 ） 基 各期 上 升速率 最 大 ， 该点 为 已知起 算点 再进 行 经典 用 速 率 平差 ， 算 结果 中全 部 点位 速 率值 均 为负 值 ， 明除 该 点 （ 考 起算 点 ） ， 计 说 参 外 各点 相对 该 点 均有 不 同程 度
据 会 引起 区域 中各 点均 包含 了起 算 点 的变 化值 ：第 二 种是 两
个 时段 采 用 了不 同的起 算 点 ，而这 两个 起算 点 中有 不稳 定 的
点。 一般 而 言 ， 同一 区域 的地 面沉 降数据 处理 应尽 量采 用 同一 个 起算 点 ． 不可 随 意变换 。而在 地 面沉 降数 据处 理 时 ， 算 点 起
第 ２ ８卷 第 ３期
２ ０１ １年 ９ 月
苏 州 科 技 学 院 学 报．（ 然 科 学 版 ） 自
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ｈ ｕ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｆＳ ｚ ｏ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ） ｙ
的选择 一定 要 十分慎 重 ， 复检 验 ， 反 确保 起算 点 的稳 定 。下 面 谈 谈 如何 通过 数据 处理 的方 法选 择起 算点 。
２ 高 程 起 算 点 选 取
高程起 算 点就 是 高程 变化 的参 考 基准 ，选 取 地 面沉 降参
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数 据 ， 好 的方法 是 获得 该起 算 点 的变 化量 ， 在本 期结 果 中 更 并
减 去 。 这套 数据 参 与变形 计算 和分 析 。 用
起 算点 的变 化 可 以分为 两种 ：一种 是 两个 时段 都采 用 同
一
起算点 ． 而该点 本 身不 稳定 ， 以不稳 定 的点 为 起算 点处 理 数
没 有 了大 面积 的上 下 变动 ， 面 变形 显 得 比较 和缓 （ ３ ， 要反 映 了北 部 区 域 的地 面沉 降情 况 ， 实 际情 地 图 ）主 与 况也 比较符 合 。
图 １ 地 面沉 降 等 值 线 图 （０ ７７ ２０ ． ） ２ ０ ．— ０ ７１ ２
图 ２ 地 面沉 降等 值 线 图 （０７１— ０ ８ ） ２ ０ ．２ ２ ０ ． ７
观测。
图 ４是某 地 区一 个 放 大 了的 等值 线 局部 截 图 ， 似一 形
个 明显 的沉 降 区 ， 区 以望 南 小 学 为沉 降 中心 ， 围 的 Ｉ 该 周
宁沪 ４ 望亭 宾 馆 、 山 转 盘等 测 点 都 有年 速 率 数 十 毫米 ９、 观 的沉 降 ， 这些 测 点 形 成 了一 个沉 降 点群 ， 有 明 显 的 群体 具 效 应 ， 中望 南 小 学 ２年 的沉 降量 达 到 ７ ｍ。 速 率 达 其 ５ｍ 年
往 往会对 工 程位 置 的地质 和水 文进 行勘 察 和 了解 ， 地 面沉 降 的情 况 也会相 当重视 ， 对 特别 注 意工程 区是 否有 地 面沉 降漏 斗 以及漏 斗 的沉 降量 。 通过 对 区域 内各 水准 点 高程进 行 多期 水准 测量 ， 并对 观 测数 据进 行处 理 ， 以获 得这 一 区域 不 同时段 的 可
３ ｌｌ ５ｎｎ 以上 ， 超 过 ３ 的测 量 中误 差 。结 合 以 往多 期 的 远 倍
图 ４ 望 南 小 学及 其 周 边 区域 地 面 沉 降 等 值 线 图
小学
不要 完全 依赖 数据 处 理结果 以及绘 制 的地 面沉 降等值 线 图 ， 而是采 取 多种方 法进 行深 入 的综合 分 析和 比较 ， 减少 盲 目性 ， 增加 科学 性 和合理 性 。 获得 尽 量准 确 的结果 。
１ 相 邻 两期 沉 降 等 值 线 形 态 相 反
举 一个 实 际工 作 中 的例子 。某地 区 地面 沉 降监 测 网在 ２ ０ ０ ７年 ７月 、０ ７年 １ 和 ２ ０ ２０ ２月 ０ ８年 ７月进 行 了第５ ６ ７期 复 测 ， 面沉 降 等值线 表 明 ， ５ ６期 之 间的 时段 （ １ 表 现为 大 面积下 沉 ， 、、 地 第 、 图 ） 主要下 沉 区 ５个 月 内超过 ２ ０ｍｍ， 中部 和南部 也 略有 下沉 。而 在第 ６ ７期 时段 获得 的沉 降等值 线 图 ， 区 又表现 为 大面积 上 其 、 全 升 ， 态 与上一 时期 完 全相 反 （ ２ 。 形 图 ） 这 种 忽上 忽下 ， 前后 两期 的地面 形变 在短 短几 个 月 内完全 相反 的情 况与 正 常的地 面变 形规 律不 符 ， 两期
第 ３期
袁
铭 等 ： 面沉 降分析 中的几 个技 术 问题 地
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不 用 ． 直接 采 用 ２ ０ 而 ０ ７年 ７月 与 ２ ０ ０ ８年 ７月 的数据 进 行 比较 ， 两期 间 隔一 年 ， 值 线 图显 示 ， 个 别 区域 等 除
有所 沉 降外 ， 区总体 没有 大 的变化 ， 全 由于跳 过 了 ２ ０ ０ ７年 １ 这一 期 ， ２月 区域 的地 面沉 降形态 就完 全不 同了 ，
下 沉 。 由于 宁 沪 ５ ７甲位 于 整座 山都 是 基 岩 的山脚 ， 质 基础 牢 固 ， 地 观测 年代 长 ， 保存 完 好 ， 有作 为 参考 基 具
准 点 的基础 。
如此证 实 一等 水准 网 点 Ｉ宁沪 ５ ７甲点是 该 区域 最为稳 定 的点 。多 年 的地面 沉 降分析 表 明 ， 一结 果完 这 全正 确 。 所有 其他 的高等 级控 制点 如果 想成 为参 考 基准 ， 应该 用 同样 方法进 行 验证 。而且这 一 方法 在地 面沉