第pan>章緒論 1.pan>本書研究背景與意義 目前，我國已經擁有全球大的高速公路網，截至2019年，中國公裡程達到484.65萬公裡，高速公路達14.26萬公裡，居全世界。7條放射線、9條南北縱線和18條東西橫線的國家高速公路網已基本建成，國、省干線公路技術等級也逐步提升。在2016年5月印發的《交通基礎設施重大工程建設三年行動計劃》以下簡稱《行動計劃》中，公路建設已成為“十三五”期間的交通基礎設施項目[1]。同時，《行動計劃》還將“打造高品質快速交通網絡、完善廣覆蓋的基礎交通網絡”列為主要建設目標和任務。在多個戰略方針的指導下，我國將會有更多的高等級公路穿過農田、河灘、谷地等地質條件復雜、工程性質薄弱的軟土地區。軟土具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結繫數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。在交通荷載的作用下，軟土地基公路更易發生道路沉降，導致變形失穩，其穩定性控制已成為公路路基工程中遇到的主要技術難題[2]。據調查，我國建成通車的軟土地基公路均已出現不同程度的病害，有部分高速公路通車僅2至3年，便出現地基失穩甚至垮塌現像，造成行車事故和巨大的經濟損失[3]。開展軟土地基公路工後長期沉降監測，對公路沉降，事故的發生，保證公路工程建設質量具有重要的工程實際意義4。 公路沉降監測的傳統方法主要有精密水準測量[5]、三角高程測量[6]、全球導航繫統（Global Navigation Satellite System,GNSS)監測[7]等。這些測量手段已被廣泛應用於中大型城市，但普遍需要監測人員到達監測行現場勘測，且外業周期長，成本較高，由於傳統手段空間分辨率受限，很難揭示面狀形變規律。隨著科學技術的不斷突破，測繪技術手段也在不斷提高和完善，地面沉降監測的應用範圍也愈發廣泛，對於監測手段的需求也越來越嚴格，傳統監測手段的缺點顯得尤為突出，急需一種在地理上大範圍且具有高分辨率、高精度、自動化、低成本，又能實現實時可持續監測的新方法。合成孔徑雷達差分干涉測量(Differential Interferometric Svnthetic Aperture Radar,DInSAR)技術更能滿足上述要求[3]。然而，DInSAR的形變監測精度和可靠性主要受軌道數據誤差、時空失相干引入的噪聲相位、相位解纏誤差、大氣不均引入的延遲相位等這幾個不確定因素的影響[9]。為了克服DInSAR技術行微小地表形變監測中的時間和空間去相干的限制，實現長時間的地表形變精細化研究年來，學者們基於點的思想提出了時間序列InSAR技術。這一技術概括起來主要有兩類：以散射體（Persistent Scatterer,PS）干涉技術為代表的單一主影像時間序列InSAR技術和以短基線集（Small Baseline Subset,SBAS）技術為代表的多主影像時間序列InSAB技術[10.1.12.13.14]。這兩類技術的基本思想是通過對時間序列上多幅SAR圖行相位分析，利用那些在時間序列上保持高散射穩定性的特征行分析以實現地表形變提取。 在時間序列InSAR數據處理中，形變模型的建立是尤為關鍵的環節。現有的時間序列InSAR處理中，大多利用一種或幾種經驗數學函數擬合形變間變化的過程，再通過對相位殘差的分離獲取數學函數模型不能擬合的那部分形變分量。對於軟土地基公路而言，其形變特征具有復雜的非線性特性，用單一的物理意義不明確的純經驗數學模型建模這一復雜過程，顯然存在較大的誤差[15]。公路屬於線狀地物，從空間結構上劃分可以分為軟土地基層、公路路基層和路面層（見圖1.pan>）。公路地沉降主要由軟土地基沉降、公路路基沉降和路面沉降三部分疊加作用造成的。路面層的沉降相比於路基沉降和地基沉降所占比重極小，變形分析過程中可忽略不計。當路基結構為剛體時（如高速鐵路、橋梁和大壩），可忽略路基層的形變影響，公沉降直接由軟土地基沉降引起。而當路基結構為彈性體或黏彈性體時（如高速公路、城市快速路等），路基層的沉降影響不可忽略，公路地沉降則由軟土地基層和路基層沉降綜合作用造成[16]。本書主要研究軟土地基層沉降對高速公路地表形變的影響規律，因此僅考慮地基層沉降對公路地沉降的貢獻。 軟土材料變形在時序上可分為三個階段：瞬時變形、主固結變形和次固結變形。主固結變形是在土不斷加荷過程中由於體積壓縮而引起的變形，一般表現在道路建設階段；次固結變形是工後運營期影響的主要沉降分量，是當外界荷載恆定不變時，土體內部仍存在緩慢的壓縮變形的現像，即流變變形。流變性是指材料在恆定荷載作用下，變形仍間增加變化不斷增大的一種時間效應，是軟土重要的工程性質之一[17]。而流變參數（黏度和彈性模量）是表征軟黏土流變特性的重要參數。由於軟土是三相組成的多孔介質，在外力作用下，孔隙中的水分和氣體部分被擠出，土顆粒重新排列使土骨架變形。一方面，土顆粒與孔隙中流體……
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