川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题

川藏铁路是中国正在规划建设的重点工程,穿越地形地貌和地质构造都极为复杂的青藏高原东部。铁路沿线活动断裂发育、地震频发,新建铁路雅安—林芝段直接穿越或近距离展布于龙门山断裂带、鲜水河断裂带等10条大型区域性活动断裂带,部分断裂活动速率值达10 mm/a,潜在强震危险性高。在内外动力耦合作用下,铁路沿线地质灾害极为发育,密集分布于大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江及其一级支流、活动断裂带和公路沿线,其中高位远程滑坡及链式灾害、深层蠕变-剧滑型滑坡、地震滑坡等灾害危害严重,成为了铁路建设的“拦路虎”。铁路沿线处于以水平构造应力为主导的高地应力环境,穿越华南主体应力区、龙门山—松潘应力区、川滇应力区、墨脱—昌都应力区和喜马拉雅应力区等5个大的一级构造应力区;雅安—康定段最大主应力方向为NWW—NW向,并向林芝方向呈现NNE向偏转,地应力在平面和垂向空间上表现为强烈局部差异性,如折多山某隧道地应力测试结果揭示了在垂向上存在应力释放区。在高地应力条件下,铁路沿线深埋隧道潜在围岩岩爆和大变形危害风险大。铁路建设应加强活动断裂安全避让、重大地质灾害早期识别和监测预警、深埋隧道地应力和岩爆大变形超前预测预报等工作,科学指导铁路选线与防灾减灾。     

“川藏铁路交通廊道关键地质问题研究”专辑评述

2018年10月10日,习近平总书记在中央财经委员会第三次会议上做出全面启动川藏铁路规划建设重大部署,并要求“科学规划、技术支撑、保护生态、安全可靠”“一定把这件大事办成办好”。川藏铁路位于世界上地形地貌最复杂、构造活动最强烈的青藏高原,铁路规划建设面临青藏高原构造隆升及其环境效应、活动断裂与工程断错影响、特殊岩土体与不良工程地质特性、地质灾害与高陡边坡稳定、高地应力与深埋隧道围岩稳定、高压涌水突泥与高温热害等地质难题。科学认识川藏铁路沿线地质灾害与重大工程地质问题发育规律,对于高质量规划建设铁路具有重要意义。     

川藏铁路交通廊道某大型古滑坡成因及失稳模式分析

川藏铁路沿线地形地貌复杂,构造活动强烈,地质灾害频发,其中古滑坡复活问题是威胁川藏铁路建设和运营的严重隐患之一。位于四川康定市的某古滑坡体,距原规划的川藏铁路大桥仅100 m,通过工程地质测绘和钻孔勘探,分析该古滑坡的发育特征与成因机制;并利用二维有限元软件,对古滑坡可能的失稳模式进行预测。结果显示:古滑坡边界清晰,滑坡体积约118万m ³,主要沿基覆界面滑动,局部变形破坏强烈;发育多级拉张裂缝;天然工况与降雨工况下处于稳定状态,地震工况下处于不稳定状态;潜在破坏部位为边坡中部碎石土堆积体后缘,滑动面即沿着碎石土与全风化岩体的接触面,一旦复活将严重威胁铁路大桥的运营与安全。     

川藏铁路交通廊道地质调查工程主要进展与成果

川藏铁路是我国正在规划建设的重点工程,由于其位于地形地貌和地质构造都极为复杂的青藏高原东部,在铁路规划建设中面临一系列迫切需要解决的关键地质问题: 区域性活动断裂与断错影响、地质灾害、高地应力及其引起的岩爆和大变形、高温热害、断裂带高压水与涌水突泥、高陡边坡稳定性等。为满足技术支撑川藏铁路规划建设、精准服务国家重大战略实施的需要,中国地质调查局部署了“川藏铁路交通廊道地质调查工程”,聚焦制约川藏铁路规划建设的关键问题,充分发挥地质调查工作对国家重大工程规划建设的支撑作用。2019年主要完成铁路沿线1:5万区域地质调查1 350 km²、1:5万地质灾害调查5 000 km²,建设6口大地热流地质参数井、8个地温监测站,完成地应力测量20孔,编制完成11份地质调查专报,提出的大渡河大桥段、理塘车站段、毛垭坝盆地段等线路优化建议/防灾建议被采纳; 首次将1:5 000大比例尺航空物探技术引入复杂山地铁路工程勘察,创新形成千米级超长水平钻孔定向取心钻进技术,实现500 m深的水平孔地应力测量突破等。该工程通过2019年调查研究,全力提升了铁路沿线地质调查程度与精度,并创新了复杂艰险山区重大工程地质问题与探测技术、地质灾害风险防控理论与减灾关键技术,有效支撑服务了川藏铁路规划建设。     

川藏铁路加查—朗县段地质灾害发育特征研究

川藏铁路加查至朗县段位于青藏高原东南部雅鲁藏布江中游,地形地貌复杂、构造活动强烈,是我国地质灾害高易发区,崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害发育密度大、危害严重。在资料收集和遥感解译的基础上,对川藏铁路加查—朗县段的地质灾害进行野外调查,在铁路线两侧各5 km约780 km2范围内发现了崩塌、滑坡和泥石流共139处,沿雅鲁藏布江断裂带新发现拉岗村高速远程滑坡和日阿莫大型滑坡,并研究了该区地质灾害的发育特征和形成机理。调查结果表明：在雅鲁藏布江断裂对区域地貌和岩体结构控制作用下,崩塌、滑坡等地质灾害沿断裂带呈带状密集分布是该区地质灾害发育分布的主要特征之一,约有53%的崩塌滑坡滑动方向垂直于断裂走向,30%的崩塌滑坡与断裂带走向近于平行;在地壳强烈隆升和河流侵蚀作用下,雅鲁藏布江宽谷段和峡谷段的地质灾害发育特征具有明显差异;断裂活动特别是断裂剧烈活动诱发地震导致该区具有高速远程滑坡发生的背景,如拉岗村高速远程滑坡;在断裂活动、降雨、人类工程活动等内外动力耦合作用下该区地质灾害形成机理更加复杂,部分滑坡稳定性差且多次发生活动,给该区重大工程规划建设和防灾减灾造成重要影响。     

基于改进频率比法的川藏铁路沿线及邻区地质灾害易发性分区评价

川藏铁路是我国目前正在规划建设的重要铁路干线之一,地处地形和地质条件极为复杂的青藏高原东部,复杂的地质背景与脆弱的地质环境造成川藏铁路沿线及邻区地质灾害极为发育,严重威胁着川藏铁路的规划建设。在对地质灾害易发性评价方法分析的基础上,首先对传统的地质灾害易发性评价频率比方法进行改进,克服了传统通用方法中频率比值分布的不连续性,提高了各地质灾害影响因子敏感性的区分度,并减小了因子分级的主观性。利用ROC曲线与空间熵的定量对比验证表明,改进频率比法的地质灾害易发性评价模型优于传统方法。根据地质灾害的发育分布特征,选取地面高程、地形坡度、地形坡向、地形曲率、地形起伏度、工程地质岩组、地震动峰值加速度、断裂密度、水系距离、道路距离、降水量与植被指数等影响地质灾害的主要因素,结合地质灾害调查数据,首先分析各影响因子的地质灾害敏感性,并进一步对川藏铁路沿线及邻区的地质灾害易发性进行评价和分区。评价结果表明,研究区地质灾害的发育分布主要受控于断裂、水系和道路等线状要素,以及地形坡度和地形起伏度等地形地貌因素,并且断裂密度和地形起伏度相较其他因子具有更大的地质灾害敏感性区分度。地质灾害极高易发区和高易发区主要分布于大型水系两岸、道路两侧的高山河谷沿线的狭窄地带,使沿河谷与已有道路规划展布的川藏铁路面临着严重的地质灾害威胁,铁路规划建设部门应加强该地带的地质灾害排查、防治和线路优化工作。     

南北活动构造带中段地质灾害与重大工程地质问题概论

甘肃天水等城镇和成兰交通廊道位于青藏高原东缘南北活动构造带中段,是中国东西部地质、地貌边界带,断裂活动性强,地震活动频繁。本文在区内地质资料收集分析和野外地质调查的基础上,从活动断裂、浅表层地质灾害、深埋隧道重大工程地质问题等角度,分析了甘肃天水等城镇和成兰交通廊道规划建设过程中可能遇到的工程地质问题,认为:研究区内对成兰铁路和甘肃天水等城镇具有重大影响的活动断裂带主要有15条,并对区域构造应力场具有重要影响,具有强震诱发背景;研究区内地质灾害极为发育,主要包括崩塌、滑坡和泥石流,地质灾害的发育分布受强降雨、地震和活动断裂影响大,并发育一系列古地震滑坡,部分崩塌和滑坡方量大,具有高位、高速远程等特征,已严重制约着城镇、铁路、公路等地面工程建设,危害严重;研究区内深埋长大隧道多且工程地质问题复杂,已经遇到并严重受高地应力、软岩大变形、涌水突泥和高地温等重大工程地质问题的影响,同时还存在活动断裂断错效应对深埋隧道和桥梁等重要工程设施的长期影响。针对上述工程地质问题,深入探讨了其发育分布规律,并提出了调查研究途径和解决办法,对区内重要城镇、重大工程规划建设具有一定的借鉴意义。     

青藏铁路西大滩-拉萨地段活动构造、地质灾害及其工程评价

本文是作者在1975~1977年间青藏铁路(格尔木-那曲地段)沿线水文地质、工程地质调查所获资料基础上,参考了后期他人在该区段研究的成果撰写而成。文中主要涉及活动构造、地质灾害及工程评价三大部分,其中特别是活动构造部分,除了所表现的一般标志外,重点探讨了活动构造与现代地震和古地震的关系、活动构造带与地震构造带的对应关系、活动断裂的活动年龄及其活动速率、活动断裂与地震地表破裂以及主要地震构造带中的地震活动周期等诸多方面的问题,并结合铁路沿线地质灾害类型,在综合分析基础上,首次较系统地将铁路沿线工程地质评价划分为:①良好的;②一般的;③不良好的和④极不良好的等四大类型工程地质地段,从而为现今青藏铁路建设进一步详查和评价提供了重要依据。      

青藏高原巴塘断裂带地震滑坡危险性预测研究

全新世以来青藏高原东部巴塘断裂带活动强烈,地形地貌和地质构造复杂,历史地震频发,并诱发大量滑坡灾害。基于巴塘断裂带地震滑坡长期防控的需要,在分析区域地质灾害成灾背景和发育分布特征的基础上,采用Newmark模型完成了巴塘断裂带50年超越概率10%的潜在地震滑坡危险性预测评价,并完成地震滑坡危险性区划。结果表明:巴塘断裂带及其临近的金沙江断裂带区域、金沙江及其支流沿岸具有较高的潜在地震滑坡危险性,地震滑坡危险区具有沿断裂带和大江大河等峡谷区分布的总体趋势,受活动断裂和地形地貌影响显著;距离断层越近、坡度越大的斜坡,地震滑坡危险性越高;规划建设中的川藏铁路经巴塘县德达乡、白玉县沙马乡,向西北延伸,跨越金沙江,可以穿越较少的地震滑坡危险区,金沙江水电工程规划建设需加强潜在地震滑坡危害研判及防控。巴塘断裂带潜在地震滑坡危险性评价结果可为区域城镇开发和重大工程规划建设的地震滑坡长期防控提供科学参考。     

青藏高原东部鲜水河断裂带地震滑坡危险性评价

鲜水河断裂带是青藏高原东南缘一条大型左旋走滑断裂带,断裂带沿线地形地貌和地质条件复杂,历史地震频发,并诱发大量地震滑坡灾害,对重大工程建设和人民生命财产造成巨大的影响。基于鲜水河断裂带区域地震滑坡防控需要,在研究分析区域地质灾害成灾背景和发育分布特征的基础上,选取鲜水河断裂带两侧约20 km的区域,采用Newmark模型完成了鲜水河断裂带地震滑坡危险性预测评价。结果显示,地震滑坡极高危险性区、高危险区、中等危险区及低危险区分别占研究区总面积的6.28%、11.77%、33.33%和48.62%,危险性较高的地区主要分布在康定-磨西段及大渡河附近,有63.66%的地震滑坡分布在地震滑坡极高和高危险区。成功率(ROC)曲线检验结果表明,此次滑坡危险性性评价的准确率为74.3%,评价结果精确度较高。规划建设中的川藏铁路经泸定县、康定市地震滑坡危险性较高的地区,因此工程规划建设时需加强铁路隧道口附近潜在地震滑坡危害评判及防控,研究结果将为该区地质灾害防治工作和川藏铁路建设提供参考。     

川藏铁路廊道关键水工环地质问题:现状与发展方向

川藏铁路是我国正在建设的世纪工程,复杂的地质演化史导致铁路廊道地质环境差异大,水文地质、工程地质和环境地质问题复杂多变,在工程施工及今后运营中值得高度关注。在简要回顾川藏铁路廊道以往地质工作的基础上,阐述了铁路建设面临的水工环地质问题,包括高原构造岩溶高压突涌水、断裂带基岩裂隙高压突水突泥、高温热水热害等水文地质问题,活动断裂断错与强震灾害、高地应力与深埋隧道岩爆和大变形、特殊岩土体的不良工程特性与灾害效应、高位远程滑坡灾害链等工程地质问题,含煤地层和热液矿床酸性水腐蚀性、湿地生态退化演替、铁路建设与敏感生态环境的互馈效应等环境地质问题。提出了今后值得深入研究的关键科学技术问题:水文地质方面包括高原岩溶发育层序规律与构造岩溶蓄水构造类型、深埋隧道突水突泥的孕灾致灾模式与预测方法、活动断裂控热机制与地下热水循环模式、高温热害风险识别及地热资源化技术等问题;工程地质与地质灾害方面包括活动断裂的精细特征与工程断错效应、复杂地质构造区深部构造应力场特征、构造混杂岩带工程地质特性与灾害效应、水-力-热多场耦合作用下深埋隧道围岩稳定性与灾害效应、内外动力耦合作用下的高位远程滑坡机理及风险防控技术等问题;环境地质方面包括高原多源水转化循环机制与生态脆弱区生态需水量控制技术、隧道建设的水文生态环境效应、生态地质环境监测评价与保护关键技术、全球气候变暖的地质生态环境效应等问题。从公益性地质调查和商业性工程勘察相结合的角度,提出了地质调查是基础、科技攻关是关键、灾害隐患监测与工程治理协调推进的应对策略,为国家重大工程规划区的水工环地质工作发展方向提供了参考建议。     

大瑞铁路保山至瑞丽段及邻区地壳稳定性定量评价

大瑞铁路地处印度板块与欧亚板块碰撞带附近,地质构造条件复杂,活动断裂、高地应力、高地温、深埋隧道岩爆、软岩大变形等与地壳稳定性相关的地质问题严重制约着铁路工程规划建设。通过对大瑞铁路保山—瑞丽段及邻区地质背景、新构造活动、地壳隆升速率、潜在震源区、构造应力场、岩土体工程地质特征、地质灾害特征等因子分析,采用基于GIS的层次分析法,按照稳定、较稳定、较不稳定和不稳定4个等级,对大瑞铁路保山至瑞丽段及邻区的地壳稳定性进行了综合评价,将其划分为88个区;推荐线路C12K方案穿越19个地壳稳定性分区,其中不稳定分区占全线长度的9.79%,较不稳定分区占46.70%,较稳定分区占36.70%,稳定分区占6.81%。地壳稳定性评价结果对于指导铁路规划建设和线路优化具有重要的意义。      

川藏铁路可研阶段重大工程地质风险分析

川藏铁路作为史上修建难度最大的铁路,沿线具有显著的地形高差、强烈的板块活动、密集的深大断裂、频发的山地灾害等恶劣地质环境特点,工程建设面临着复杂多变的地表和地下重大地质安全风险挑战.为深入综合分析川藏铁路可研阶段沿线地质风险,定量评价其对工程的影响,基于川藏铁路沿线翔实的时空数据集及资料,采用三维结构建模、数值统计建模...     

川藏铁路通麦至鲁朗段地质构造对滑坡的控制作用分析

藏东南的喜马拉雅东构造结地区作为青藏高原隆升最快的地区之一,复杂的地质背景条件决定了该区工程地质问题的复杂性和特殊性,并孕育了多种地质灾害。文章通过遥感解译、无人机测绘以及野外现场调查,详细分析了喜马拉雅东构造结北西侧通麦至鲁朗段已有滑坡的发育特征,总结了地质构造对滑坡的控制作用,结果表明：（1）构造演化形成的高陡斜坡为滑坡形成提供地形条件,滑坡后缘的断裂破碎带,为雨水入渗提供通道,形成滑坡边界;（2）斜坡岩体中发育的贯通性构造节理为滑坡提供滑动条件和物质基础;（3）地震震动对岩体结构造成直接破坏,并诱发同震滑坡。多种构造作用的耦合造成了川藏铁路通麦至鲁朗段滑坡的高易发性,相关结果可为铁路修建过程的边坡灾害管控提供参考和支撑。     

川藏铁路廊道板块缝合带对软岩分布的控制效应及其工程影响

软岩长期以来都是工程建设中重点关注的对象,在具有高地应力、高温、高水压等复杂环境特点的川藏铁路廊道更是不可忽视的难题,但目前区域软岩的发育分布特征及其工程效应还未有深入的研究.本文在铁路廊道及邻区地质填图成果的基础上,结合岩体结构调查、岩石回弹测试以及微观分析,发现缝合带对软岩发育有着明显的控制效应.取得如下认识:(1...     

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...     

基于贡献率权重模型的川藏铁路沿线大型滑坡危险性区划

川藏铁路工程是国家重大基础设施建设项目,保障铁路的顺利建设和后期安全运营十分重要。铁路沿线发育广泛、危害严重的大型滑坡已成为全线的关键控制性问题,关乎工程建设的成败。以川藏铁路工程沿线大型滑坡作为主要研究对象,采用历史数据分析、实地调查、遥感解译的研究方法,基于ArcGIS平台,采用贡献率权重模型对铁路沿线区域进行了大型滑坡危险性评价,并利用自然断点法对危险性评价结果进行分区及统计分析。研究结果表明:川藏铁路沿线共发育大型、特大型滑坡共147处,其中大型滑坡106处,特大型滑坡41处,主要分布于白玉至江达段、昌都至八宿段、朗县至加查段等区段;铁路沿线处于高中低度三个等级危险区的面积分别为35918.5 km2、95484.3 km2和12039.7 km2,高度危险区大型滑坡分布密度为0.00199处/km?2,约为中度或低度危险区的2倍,高度危险区主要集中在邦达—八宿段、古乡—拉月段、白玉—江达段。根据贡献率权重模型求得的川藏铁路沿线大型滑坡危险度等级与野外实地调查的大型滑坡分布密度是一致的。相关研究成果可以为川藏铁路工程建设提供科学参考与依据。