雷达学报

作者：郑冠峰, 邢学敏, 许文东, 王亮

单位：1.长沙理工大学交通学院 长沙 410014；2.长沙理工大学航空工程学院 长沙 410014；

关键词：干涉合成孔径雷达, 循环荷载, 形变, 软土, 公路

基金：国家自然科学基金(42074033)，中国水利水电第八工程局有限公司科研项目(2023060)，湖南省自然资源厅科技计划项目 (20230118CH)，湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目(202211)，长沙市杰出创新青年培养计划项目(kq2209011)

车辆长期循环荷载是造成公路工后沉降不可忽视的因素。目前，用于软土公路形变监测的干涉合成孔径雷达(InSAR)形变模型往往忽略了循环荷载的贡献，多为一种或几种纯经验函数组合而成，物理意义不够明确。该文提出一种顾及循环荷载的软土地基公路时序形变估计方法(IRTM)，这一方法针对InSAR形变建模和参数估计算法分别进行改进。在形变建模环节，以描述软土形变蠕变特性的Maxwell流变模型为基础模型，引用附加动应力模型以描述循环荷载导致的塑性变形时序演化规律，并联合热膨胀模型表征路基和桥梁受温度影响的热膨胀效应分量，以更合理地解译形变估计结果；在参数估计环节，提出一种基于遗传算法(GA)与列文伯格马尔夸特算法(LM)串行的参数估计方法，对GA获取的初值进行二次优化，提升求解效率和精度。分别开展了模拟和真实数据实验对所提方法进行验证。模拟实验发现，在施加±0.5 rad 噪声时，模型参数估计值的相对误差均低于6%。真实数据选取了北京至平谷高速公路作为研究区域，获取了其在2012年1月22日到2014年7月1日期间的时序形变。实验发现，形变累积达–140 mm，软土地基段形变贡献以流变分量为主，约占76%；而位于道路交叉段则以循环荷载分量为主，约占81%。分别从建模精度、有限元分析和交叉验证3方面验证该文结果的精度。建模精度利用单一Maxwell模型和传统线性模型生成结果对比，分别提高了44.4%和49.6%；利用有限元分析(FEA)方法验证真实实验获取的形变精度，得出该文方法获取的变形曲线与FEA在不同轴载下产生的变形一致，最大标准偏差仅为1.8 mm；与已有研究的交叉验证结果表明，该文所得形变速率外部精度为±1.4mm/yr，进一步证实了该文方法用于循环荷载作用下的公路工后形变估计和解译是可靠的，可为公路稳定性控制提供参考。

来源：2025年第6期

《雷达学报》期刊编辑部

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