铁路选线中的工程地质问题

近年来，地质灾害给铁路建设带来巨大经济和财产损失。原因之一是铁路选线不合理。对新建铁路，如何根据工程地质条件选择经济、合理的铁路线路是新建铁路迫切需要解决的问题。文章结合铁道工程的特点，论述了在地质条件复杂地区（如地质构造、滑坡、泥石流等），铁路的选线原则。通过讨论将有益于铁路新线建设的选线。     

实用地质选线理论在巴达线勘察中的应用

地质选线理论的应用是一个由粗略到细微,由整体到局部,由定性到定量,由模糊到清晰的过程。各种理论方法侧重不同,不同勘察阶段采用最适合的理论方法,往往起到事半功倍的效果。同一种理论,在不同阶段应用时,也存在一定的差异。本文作者在长期从事山区铁路地质选线的基础上,以正在修建的巴达铁路为例,对一些常用的地质选线理论方法进行了归纳和总结,对铁路选线具有较好的指导意义。     

铁路工程地质的发展趋向

本文论述了铁路选线工程地质、铁路工程地质勘察、钻探工作、铁路地质灾害、巨型铁路桥梁及长大铁路隧道等方面工程地质研究所取得的进展及进一步研究的方向。     

川藏铁路鲜水河构造带地质选线研究

川藏铁路康定过境段线路穿越了鲜水河活动构造带,存在高烈度地震与活动断裂、高位崩滑流、高陡岸坡失稳、高地应力岩爆和大变形、高地温、高压突涌水等系列重大工程地质问题,是全线地震和地质风险最大的一段,现有的选线经验借鉴困难,定线难度大。该段选线过程历时数十年,在不断摸索中选取了地质风险相对可控的三道桥设站-折多塘露头-折多山垭口越岭的可实施方案。本文通过系统梳理鲜水河构造带地质选线成果,总结出在构造活跃区地质选线应遵循区域稳定性选线-明线工程地质灾害选线-地下工程“极难处理”工程地质问题选线-不良地质综合选线-地质横断面选线等5个阶段逐渐深入的顺序。在遵守基本选线原则的同时,各阶段应充分考虑“构造、岩性、地下水”等3大地质基本要素,针对深大断裂构造应遵循“优先避让,其次正穿”、针对岩性应遵循“优先避开工程性质极差的特殊岩性(可溶岩、蚀变岩、构造软岩等),其次选择强度和完整性适中的岩性,并坚持走硬不走软”、针对地下水应遵循“岩溶水发育区应尽量减短水平循环带长度,地下水发育区尽量靠边走高实现顺坡排,地热异常区应走在低温廊道”的原则。该研究成果可为川藏铁路金沙江缝合带、嘉黎构造带以及规划中的滇藏铁路选线提供借鉴。     

活动构造区山地环境铁路选线研究

在活动构造发育的山地环境进行选线是铁路、公路等工程建设关注的重大工程地质问题。文章结合我国西南地区新建昆河铁路玉蒙段的选线研究,论述近场区地质环境、新构造运动与地震、活动断裂与地震危险性、山地灾害等内外动力地质作用的区域性特征及重大工程地质问题,并从工程地质条件与技术、经济等方面论证比选最优线路走向方案。可供类似区域地质环境的山区铁路、公路选线借鉴。      

基于地形地貌参数的山区铁路通道选线法

地形地貌是地质选线的首要决定性因素。以川藏铁路金沙江流域为研究对象,采用地理信息系统技术,针对区域内各子流域的面积高程积分值、平均高程、起伏度、平均坡度和地形曲率进行了对比分析,选用熵权法对各子流域进行了地质选线适应性评价,以此确定线路宏观走向并选取理想通道。评价结果表明,选线分区与现场调查具有较好的一致性,基于地形地貌参数的通道选线模型可以应用于类似的山区铁路建设中,具有一定的理论意义和工程价值。     

川藏铁路卡子拉山滑坡发育特征与防灾减灾对策

为查明川藏铁路卡子拉山隧道进口规划建设区地质灾害特征,评价其在川藏铁路建设和运营期间可能遭受的地质灾害风险,采用高精度遥感、机载LiDAR、工程地质勘查等“空-天-地”一体化技术对该隧道进口规划区开展调查研究。结果表明:川藏铁路卡子拉山隧道进口规划区内发育有1#、2#滑坡和俄洛堆不稳定斜坡;1#滑坡规模约32.48×106 m3,2#滑坡规模约10.15×106 m3,均为已发生的特大型岩质滑坡;俄洛堆不稳定斜坡位于2处滑坡中部,规模约35.80×104 m3,下部为强风化岩体,上部为碎石土结构,为中型复合型结构斜坡。评价认为:川藏铁路卡子拉山隧道进口选线从2处滑坡体中部山脊穿过,2处滑坡对铁路选线未构成地质安全风险,但隧道进口穿过的俄洛堆不稳定斜坡存在潜在地质安全风险;1#、2#滑坡体在天然工况下处于稳定状态,俄洛堆不稳定斜坡在天然和地震工况下处于稳定状态,在暴雨工况下处于欠稳定状态。为规避工程建设扰动诱发潜在的滑坡风险,建议将卡子拉山隧道选线进口向东南侧平移,通过边坡开挖的合理设计、施工期间的实时监测及运营期间的针对性治理等措施,从源头上对潜在滑坡风险进行防控,以保证工程建设及运营安全。研究结果可为川藏铁路选线提供科学的地质依据。     

基于集对分析方法的山区高速铁路线路方案优选研究

针对影响山区高速铁路方案评选的因素非常复杂,而且各个因素相互关联的问题,为了得到优化的最佳方案,本文根据当前国内外在铁路选线领域及多属性决策领域的研究现状,采用集对分析法进行山区高速铁路选线研究.首先以西安至成都高速铁路大巴山区段6条铁路方案为研究对象,通过对研究区工程地质条件资料的收集、野外实地调查、室内数据分析,提...     

鲁南地区区域地壳稳定性评价与胶新铁路地质选线

以遥感图象解译和野外地质勘查结果为依据对活动断裂分布及其活动性进行了重新核对 ,结合地震、地球物理、地壳形变等资料进行构造稳定性分区。根据铁路工程地质选线的若干要求和铁路通过区的具体特点 ,选取地质、地震、活动断裂、地质灾害和场地岩土类型为主要评价因素 ,从构造稳定性、地面稳定性、岩土体稳定性三方面进行区域地壳稳定性的评价。最后根据上述评价结果进行综合工程地质选线.     

泛亚铁路大理至瑞丽沿线地质构造综合研究主要进展和成果

为及时破解泛亚铁路西段云南大理至瑞丽沿线的工程地质难题,早日打通中国通往东南亚的重要战略通道,“泛亚铁路大理至瑞丽沿线地质构造综合研究”项目组在部署实施的铁路沿线22幅1 ∶5万区域地质调查基础上,综合编制了铁路沿线的1 ∶2.5万地质图和工程地质图,并从多学科的角度,系统查明和评价了铁路建设区的基础地质与工程地质条件、地质灾害类型与分布、重要断裂带的活动性及其工程影响和高黎贡山越岭段的工程稳定性等,为铁路选线、设计与施工提供了重要的地质支撑,减少了工程设计与施工方面的盲目性,并为未来铁路建设提供了重要的地质保障。此项工作开创了基础地质调查与重大工程建设需求紧密结合的新模式,被誉为地质工作服务于国家重大工程建设的典型范例。     

基于虚拟现实技术的川藏铁路地质灾害易发区减灾选线优化:以洛隆车站为例

铁路沿线频发的滑坡泥石流灾害,对山区铁路建设与安全运营造成重大影响。在山区铁路选线过程中,如何科学规划铁路线位和工程方案,真正把铁路地质灾害问题解决在成灾之前,实现科学防灾减灾,已成为国内外学者关注的焦点问题。提出一种基于虚拟现实技术(VR)的铁路地质灾害易发区减灾选线场景仿真系统,利用CAD、Sketch Up等软件制作三维地形环境模型,进行铁路沿线滑坡泥石流灾变演化仿真分析;基于Unity3D平台,应用3Ds Max、Photoshop等软件完成研究区的虚拟铁路场景模型搭建,通过网页版的UI交互设计,实现虚拟铁路场景的三维可视化体验;以新建川藏铁路洛隆车站为例,采用该方法建立了多种线路方案优化。结果表明:所建立的虚拟现实场景系统具有很好的可视性和较为流畅的交互性,可充分展示研究区铁路建设及运营安全的可行性。     

太阳辐射对青藏铁路路基表面热状况的影响

在不考虑大气影响的情况下,铁路路基和左右边坡接受到的太阳辐射日总量随铁路走向和季节的不同,而有很大的差异.利用实测资料,计算了青藏铁路梯形路基不同表面吸收的太阳辐射能的差异,分析研究了青藏铁路路基及左右边坡表面的热状况及其与地面吸收的太阳辐射能的关系,提出了一些有关高原铁路建设方面值得注意的问题.利用地面吸收的太阳辐射能反演了青藏铁路路基和边坡表面温度,并进行了验证,从而得出了一个计算路基和边坡表面温度的简单参数化方法.     

铁路台阶式加筋土挡墙潜在破裂面特征模型试验

铁路台阶式加筋土挡墙的设计方法尚不成熟,现有设计方法不能满足铁路边坡工程实践的需求。潜在破裂面的确定是加筋土挡墙设计的关键,但现行规范仅对10 m以下单级加筋土挡墙的潜在破裂面有了明确的规定。为了研究台阶式加筋土挡墙在铁路荷载作用下潜在破裂面的特征,设计了1:4的大比例尺二级台阶式加筋土挡墙室内模型试验,以周期性加卸载的方式模拟铁路荷载,通过监测墙面水平位移、墙顶沉降及土工格栅筋带变形,分析确定潜在破裂面的位置和形状。试验结果表明：I级墙（下级墙）潜在破裂面形状与现行规范中的0.3H法破裂面类似,但位置更深,且下部破裂面更缓,表明潜在不稳定范围更大;II级墙（上级墙）潜在破裂面形状与朗肯主动破裂面基本一致,但并未从II级墙坡脚剪出,而是内移刺入I级墙体;研究结果可为铁路台阶式加筋土挡墙的设计提供理论参考。     

青藏铁路多年冻土区沼泽化斜坡路基稳定性分析

青藏铁路多年冻土斜坡段路基稳定性对铁路长期运营具有潜在的威胁,分析评价当前和未来斜坡路基稳定性可指导路基工程的正确设计和施工,从而保证铁路的安全运营。多年冻土地温变化使斜坡路基稳定性分析不同于普通土路基,其冻融交界面位置是制约斜坡路基稳定性的关键所在。通过对安多试验段3a来的地温监测,分析路基地温变化规律,并预测了未来50a内试验段地温的变化趋势,建立了当前和未来条件下的斜坡路基稳定性模型,计算分析了斜坡路基的稳定性。通过上述研究,取得以下认识和结论:(1)铁路路堤的填筑,引起多年冻土温度场重分布;由于坡向不对称和几何不对称,使得地温场存在不对称;(2)依据冻融界面位置和活动层的地温特征将冻土路基划分为4个不同时期,即冬季严寒期(1~2月)、春夏融化活动期(3~8月)、最大融深期(9~10月)及回冻活动期(11~12月);通过计算对比分析,每年最大融深期的稳定性系数最小;(3)数值分析的预测结果表明,20a以后,安多段试验段路基的多年冻土完全退化,在所预测的第10年最大融深期稳定性系数最小。     

工程风险设计理念与措施研究

简述了高风险隧道设计、评估的重点,并根据线路实例,介绍了抓好地质选线、线路设计的原则,提出规避、减轻、避免工程风险设计的理念和措施与建议,对建设世界一流客运专线设计,具有重要指导意义。     

隧道线路方案选择原则

针对目前铁路建设中隧道向密度更高、长度更长、断面更大的三个发展趋势,简述了地形条件和地质条件等因素对隧道线形、隧道位置方案选择原则的影响。本文对指导隧道线路方案设计具有重要作用。     

锦赤铁路三标段GPS控制网复测研究

锦赤铁路是一条高标准的国家I级铁路,为建立一套与之相适应的精密铁路工程测量体系,应建设方要求,对位于朝阳市境内的锦赤铁路三标段(ZH-03)进行了GPS控制网复测及贯通测量。结果表明,GPS网平差后坐标和点位精度满足设计与规范要求,仅有C122～C139段与原设计提供的坐标相差5～11cm,经分析认为该段原设计为一级导线,施测方法与本次复测不同,从而导致精度的差异,但其复测成果仍然是可靠的,完全满足施工放样的需要。     

基于GIS的铁路地质环境多源信息管理研究——以西南地区某铁路为例

从构建铁路地质环境多源信息管理系统的必要性人手,针对目前铁路工程地质勘察与地质灾害空间多源信息管理的不足,以ArcGIS软件为应用平台,以VBA为开发工具,采用定制ArcMap的方法进行二次开发。对铁路地质环境涉及的基本内容,以及如何构建基于GIS的铁路地质环境多源信息管理系统等作了探讨。     

轻量版青藏铁路数字路基仿真平台设计与开发

建立青藏铁路地理信息系统和数字路基的目标是对青藏铁路工程实验数据、观测数据以及各种专题数据和DEM数据进行管理和维护,形成以基础地理数据为依托,能够进行多时相、多维空间表达的虚拟铁路.介绍了该系统的设计理念、系统集成、系统功能和数据项目.该平台利用GIS组件技术和C#.Net开发工具,结合地理信息系统、遥感、全球定位系统技术、虚拟现实技术和数据库技术等开发而成.为青藏铁路工程建设使用到的数据提供了有效的管理和维护平台.     

三维地应力场的有限元模拟及其在隧道设计中的应用

现场地应力测量地点与工程所在位置,往往有一定距离,因而测点处的地应力常常不能代表工程所在位置的地应力状态。特别是在地形起伏及构造复杂的地区尤其如此。为此,本文通过三维地应力场的反演模拟,由测点处的地应力测量结果推知工程所在地点——青藏铁路羊八井隧道轴线上的地应力状态,为隧道的设计提供了地应力依据。