基于GIS的滇藏铁路丽江—香格里拉段工程地质条件分区研究

结合滇藏铁路丽江—香格里拉段的线路比选问题,在综合分析区域地质背景、地形地貌、工程地质岩组、斜坡结构、地质灾害发育现状、地壳稳定性、人类工程活动、降水量、距沟谷的距离等指标因素的基础上,通过专家打分建立了层次分析结构模型和数学模型以及计算工程地质条件指数的公式,并计算了各影响因子的权值,同时基于Arc-GIS 9.2平台进行了工程地质条件分区。计算结果显示研究区工程地质条件以中等和较差为主,基于工程地质分区结果和实际资料分析,对丽江至香格里拉段线路的丽江南部段进行了优化。研究结果对指导研究区进行重大工程建设和规划具有指导意义。     

滇藏铁路沿线滇藏交界段劈理化带成因探讨及工程效应分析

滇藏铁路沿线滇藏交界段劈理化带是新近发现的与高山峡谷区河流岸坡密切相关的介于劈理与节理之间的密集破裂构造型式.我们对劈理化带进行了较全面的调查、测绘、统计和分析,由此得出,劈理化带呈带状断续分布,规模与河流岸坡规模有关,在金沙江和澜沧江岸坡地带规模巨大,并与微地貌关系密切.另外,劈理具有倾角陡、不均匀等特点,劈理走向往往与河流方向一致.劈理化带是在内、外动力相互作用下形成,内动力作用可以形成劈理化带,在内动力作用的基础上,河谷地带的外动力作用也可以形成劈理化带,内、外动力对劈理化带均有后期改造作用.拟建的滇藏铁路将通过许多劈理化带,那里将来可能产生铁路地基大变形、隧道和桥梁大变形、隧道冒顶、隧道渗漏和发生滑坡、崩塌、泥石流灾害.因此,在将来铁路等工程建设和运营中要采取针对性防治措施.     

叙毕铁路斑竹林隧道地应力特征分析

为分析评价斑竹林隧道地应力相关的工程问题,通过采用构造分析法、水压致裂法,分析和实测了隧区地应力特征;并采用临界深度法、强度应力比法、工程类比法对岩爆、大变形进行分级评价,表明隧区属高应力、极高应力区,岩爆等级为轻微;大变形等级为Ⅰ-Ⅱ级。     

滇藏铁路滇西北段主要地质灾害类型及发育规律的探讨

滇藏铁路滇西北段位于青藏高原东南缘向云贵高原的过渡部位,地貌复杂、峡谷深切,新构造运动十分强烈,地震活动频繁。该区的降雨主要集中在5~10月份,降雨强度大且集中。复杂的地质环境加之降雨、人类活动等外部因素造成该地区成为崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害多发区,常引起交通中断、毁坏房屋及人员伤亡事故。本文在野外地质调查的基础上,着重阐述了滇藏铁路滇西北段主要地质灾害类型及发育规律,对于减少和预防铁路遭受崩塌、滑坡和泥石流等的危害具有重要的理论和实际意义。      

滇藏铁路丽江玉峰寺隧道围岩岩爆刚度判据

从最小能量原理出发,探讨隧道围岩岩爆的刚度判据问题,并应用于滇藏铁路玉峰寺隧道工程。在滇藏铁路玉峰寺隧道代表性围岩岩样全应力应变刚压实验分析的基础上,结合地应力测量资料和数值模拟,分析玉峰寺隧道3种岩性不同围压条件下的变形破坏过程,得到隧道塑性破坏岩体和弹性岩体的刚度曲线,利用刚度判据,分析评价玉峰寺隧道3类岩体发生岩爆的危险性,玄武岩岩爆烈度最高,灰岩次之,砂岩最低,为隧道工程设计提供了参考依据。     

深孔地应力测试在铁路隧道工程勘察中的应用

为分析铁路隧道隧址区地应力分布、发育方向、变化规律,判断隧道洞身围岩岩爆、软岩变形特征,运用单回路水压致裂法,对隧道区内施工的4个深孔进行了地应力测试工作。结果表明,隧道洞身附近最大水平主应力为12~21MPa,最小水平主应力为9.6~14.2MPa,估算垂直应力为9.6~15.4MPa;地应力特征是以构造主应力为主,三向主应力具有随深度增加而增大的趋势;隧道洞身附近最大水平主应力优势方向为NNW14°~28°,表明隧道洞身附近地应力以NNW向挤压为主,主应力方向与拟设隧道轴线走向夹角在12°~26°,对洞室围岩稳定有利。由于隧道埋深大,地应力高,构造发育,岩性构成复杂,软硬相夹,存在硬质岩产生岩爆,软质岩遇水变形的可能。建议隧道在硬质岩段施工,采用"短进尺、多循环、强支护"的掘进方法,在软质岩段施工,采用"少扰动、快封闭"的掘进方法。该研究对隧道的设计施工具有重要的现实意义。     

对滇藏铁路三江段工程地质问题的深化认识

滇藏铁路三江段东起云南省丽江城,西至西藏自治区八宿县城,是铁路建设最艰难的地段,特别是工程地质问题纷繁复杂。通过作者近几年来的工作,取得了对该区基础地质问题的一些新认识,据此从根本上来认识铁路可能存在的工程地质问题。三江地区广泛分布的地层岩性是古生界灰岩和中生界砂质泥岩,灰岩往往呈岛状被中生界砂质泥岩所围陷,以及燕山晚期岩浆岩。地震与活动断裂关系不密切,调查中未见区域性大断裂迹象。综合分析三江段存在的深层次铁路工程地质问题有:灰岩区岩溶引起的工程地质问题、碎屑岩区易溶盐析出引起的工程地质问题、坐滑体内工程地质问题、地震引起的工程地质问题、高地温区工程地质问题和劈理化带引起的工程地质问题,各类工程地质问题之间相互联系。工程地质问题严重的地段有玉龙县拉市海至香格里拉县虎跳镇街段、德钦县白马雪山段、德钦县梅里雪山段和八宿县冷曲段,对这些地段的工程地质问题应开展深入研究并采取工程对策。     

滇西北巨厚劈理化带特征及对滇藏铁路的影响研究

通过滇藏铁路滇西北段活动断裂野外地质调查,发现并提出滇西北地区存在巨厚劈理化带,其空间分布和产状主要受区域活动断裂控制。从西藏盐井到云南丽江,按发育程度可划分为3个密集分布区,平面上呈右阶雁行排列。劈理化带的分布范围与正在规划中的滇藏铁路丽江盐井段展布一致,其工程地质性质具有一定的特殊性和复杂性。野外调查和室内综合分析研究表明,滇西北地区劈理化带在沿线地质灾害、隧道涌突水、围岩变形和岩爆等方面对滇藏铁路工程具有重要影响。     

雅鲁藏布江断裂带附近地应力场的变化特征

青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带,强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据,通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场,结果表明,青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征,应力量值由西向东逐渐减小。然后,利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势,岩爆集中产生于次级板块内部,岩爆范围基本不随深度变化;而大变形产生于次级板块边界,并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大;岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后,通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性,结果表明,本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。     

藏东南某大型水电站工程区地应力状态及反演分析

某水电站作为西藏易贡藏布流域的控制性调节工程,对满足西藏电网的用电需求发挥重要作用。为查明该水电站现今地应力环境,掌握地下厂房、引水隧洞等关键位置地应力分布特征,保障其工程安全,文章综合考虑工程区构造地质背景、岩体条件等,通过布设钻孔开展水压致裂法地应力测量工作,获得4个测点（8个孔）的地应力数据;依据现有地质条件,建立有限元三维地质模型;通过测得的应力状态,获得加载条件,进行工程区应力场反演分析。结果表明：二维地应力测试结果显示最大水平主应力为4.17～16.93 MPa,三维地应力测试结果显示最大主应力为14.20～16.23 MPa,最大水平主应力方位为NE 38°～NE 47°,现今构造应力场以北东向为主导;电站地下厂房区域2995 m高程水平面最大主应力σ1应力值为11.70～12.12 MPa,中间主应力σ2应力值为9.81～10.74 MPa,最小主应力σ3应力值为5.22～6.85 MPa;引水隧洞沿线最大主应力值σ1为11.8～14.05 MPa,中间主应力值σ2为10.13～12.83 MPa,最小主应力值σ3为4.56～8.49 MPa;该水电站地下厂房轴线方向和引水隧洞轴线方向与实测最大主应力方向呈小角度相交,地应力场对工程洞室的稳定性有利。后期施工过程中应综合考虑实际地质情况,采用适宜的隧洞施工技术并加强施工监测,从而确保工程安全建设。     

西周岭隧道地应力测量及岩爆预测分析

为指导施工,提高施工的安全性和经济性,对西周岭隧道进行了钻孔水压致裂法地应力测量.测试结果表明:西周岭隧道深埋段地应力场以水平应力为主,在测试深度内最大水平主应力值为10.57～19.39MPa,具中等偏高应力水平;最大水平主应力方向为近N33°W,与隧道走向的夹角较小,即地应力对隧道围岩稳定性较为有利.基于地应力实测...     

青藏铁路无人值守地应力综合监测站

介绍了安装在青藏铁路沿线一种新型的无人值守综合地应力监测站。该监测站采用无线GPRS通信技术,通过Internet连接到安装在北京的地质力学研究所地应力监测局域网中心端服务器,实现数据交换和监测站的远程控制,该项技术克服了传统地应力测量需要人工现场信息采集的弱点,使用数据终端来实现地应力监测的自动化。该监测站能够进行青藏铁路沿线的昆仑山、安多、羊八井深孔应力监测和昆仑山西大滩昆中断裂位移监测,可以对青藏铁路沿线地球物理数据、地质灾害数据、地质环境数据及地球动力学过程实现不间断的监测,为青藏铁路沿线的地质灾害、青藏高原构造变形动力学过程的研究和地震预报、高原环境研究提供基础数据,增强了对青藏高原地质灾害、地震的预警能力。      

山东蓬莱近海岸的地应力状态及断层稳定性评价

为查明蓬莱近海岸的地应力状态,开展了2个钻孔（深度小于200m）的水压致裂地应力测量工作,并与长岛附近海域3个钻孔的地应力状态进行了对比,采用回归分析方法,分析了该地区地应力随深度变化的特征,结合最大剪应力与平均主应力之比（μ_m）和侧压力系数（K'）探讨了研究区的断层稳定性。结果表明:蓬莱近海岸和长岛海域的地应力状态基本一致,最大水平主应力方向主要表现为北东东至东西向,这与华北的区域应力场相一致;水平应力的梯度大于环渤海圈的平均地应力梯度;研究区浅部三向主应力相对大小以S_H > S_h > S_v为主,这有利于逆断层的活动;研究区K'值和μ_m值均较高,分布区间分别为:2.76~3.98和0.47~0.59;陆区断层与区域应力方向均以较大角度相交,处于稳定的状态;海域的北西西向和北东向断层与区域应力场的方向夹角较小,如果区域应力持续增强,将有利于走滑断层的活动,这与震源机制以走滑型地震为主相符。研究结果对研究区内断层稳定性的评价和重大工程的设计及施工都具有重要参考意义。      

木寨岭深埋隧道北段地应力测量与围岩稳定性分析

基于兰渝铁路木寨岭深埋隧道工程区活动断裂调查和3个钻孔水压致裂地应力测量,获得了木寨岭隧道工程区北段的现今地应力分布特征,结果表明,北段工程区最大水平主应力为38.38 MPa,属于高地应力区;三个主应力的关系为SHShSv,表明该区地壳浅表层现今构造活动以水平运动为主,主应力关系有利于逆断层的发育和活动;最大水平主应力优势方向为NE,反映穿越隧道北段的NWW向主要断裂带具有逆冲兼反时针扭动活动特征。根据地应力测量结果、相关理论及判据认为:隧道北段横截面形状以水平长轴、垂直短轴,且长短轴之比近似于隧道截面上侧压力系数的椭圆形为宜;隧道北段在埋深范围开挖时,硬岩具有岩爆发生的可能性,软岩具有发生严重挤压变形的背景。该成果为深入研究隧道区应力场特征,分析隧道围岩稳定性,科学设计隧道断面形状、结构和强度等工程地质问题提供了依据。     

利用地应力指标评判地下水封油库岩爆可能性及数值 分析验证研究

采用水压致裂技术对拟建地下水封油库区进行原地应力测量,测量结果表明,洞室深度段最大水平主应力10.0MPa左右,最小水平主应力6.0MPa左右。利用工程岩体分级标准判据(GB50218-94)、挪威Barton判据、候发亮判据、Hoek判据对地下洞室开挖岩爆可能性进行分析,结果表明地下洞室开挖后并不会由于工程扰动而发生岩爆现象。针对目前无法求得复杂洞室围岩应力重分布特征解析解,进而无法精确判断地下洞室岩爆开挖可能性的不足,采用FLAC2D有限差分软件对地下洞室分步开挖过程进行模拟,得到应力场重分布特征。以Barton判据的修正结合应力场重分布特征对岩爆可能性进行分析验证,结果表明在一些极易产生应力集中区域会发生岩爆现象,甚至中等岩爆,传统岩爆判据在洞室发生岩爆可能性整体上把握较好,局部存在一定误差。     

水压致裂法在西部深埋隧道工程建设中的应用

我国西北地区位于青藏高原东北缘,在现今青藏高原北东-北北东方向挤压作用以及区域多期构造作用的影响下,该地区水平挤压作用强烈,原地应力量值普遍偏高。铁路工程建设的发展,使得西部地区的长大深埋隧道工程越来越普遍。在这种高应力条件下,隧道在开挖过程中出现的地质问题日益突出,如层片状围岩中产生的持续挤压大变形现象等,很多高地应力工程问题正在挑战传统的处理方式。只有弄清工程区现今地壳应力的分布状况,才能确保隧道围岩的稳定与工程建设的安全。简便易行、测量深度大的水压致裂应力测试是原地应力测量工作的有效手段。为了更准确有效地应用原位应力测试结果,本文利用Hoek-Brown强度准则与Byerlee定律进行推导,得到高地应力的评判标准。通过水压致裂地应力测试以及工程围岩质量对深埋隧道是否处于高地应力状态做出准确评价,对西北地区隧道工程建设有着重要的现实意义。     

新疆天山地区地应力场特征分析

随着国家经济的发展,西部地区的建设逐渐加快。探究区域地应力场的特征可以为科学研究、防震减灾以及工程建设提供参考依据。天山地区常用的测量地应力方法有水压致裂法、套芯应力解除法、震源机制解和断层滑动反演,本文对这些方法做了简述。本文通过文献搜集与整理的方法,基于中国大陆地壳应力环境基础数据库,对天山地区近年来地应力测量地点、深度、数值、方向和倾角做了整理。整理数据显示测量地点分布于天山各地区,天山地区最大主应力为北-南方向,中间主应力为西-东方向,最小主应力为西西北-东东南方向;天山地区三大主应力的关系为H h v。通过断层滑动反演方法,得到呼图壁地区的地应力状态,1方向为N19W,3方向为N71E,接近水平;2接近垂直,倾角为78,呼图壁地区主应力方向符合天山地区地应力规律,但主应力大小关系为H v h。通过对天山地区地应力数据的整理,发现了呼图壁地区与天山地区地应力之间的关系,为呼图壁地区的工程建设提供了一定的参考意义。     

成兰铁路地应力测量与构造应力场分布规律研究

成兰铁路位于青藏高原东部边缘高山峡谷区,由于印度板块与欧亚板块碰撞,区域内构造变形强烈,构造应力场十分复杂。为研究成兰铁路工程区地应力分布规律及断层稳定性,在铁路沿线茂县、松潘县以及宕昌县境内4个深孔水压致裂地应力测量基础上,获得了不同位置区域地应力实测值的大小和方向,并建立工程区应力参数随深度分布规律。分析表明:工程区应力随深度变化呈现出较好的线性关系,在测试深度范围内,水平应力普遍高于垂直主应力,地应力值总体上属于中—高地应力级别,在750 m深度内,最大水平主应力达25 MPa,反映出工程区构造应力占主导地位,侧压系数随深度呈缓慢衰减趋势。成兰铁路在不同构造单元上最大水平主应力方向有所不同,在东昆仑断裂以北甘南块体内,最大水平主应力为北北东向,在东昆仑断裂以南川青块体内最大水平主应力为北西向。根据实测的地应力数据并结合库伦滑动摩擦准则,对工程区内的断层稳定性进行了分析。文中取得的认识对成兰铁路工程区的构造应力场、断裂活动性的研究以及隧道工程的建设具有重要的参考意义。     

青藏铁路多年冻土区路基下的融化夹层

基于青藏铁路路基变形与地温观测数据, 研究了多年冻土区路基下融化夹层特征及其对路基沉降变形的影响。结果表明:在已有监测场地中, 青藏铁路沿线天然场地融化夹层发育较少, 而路基下融化夹层发育较多, 低温冻土区路基下融化夹层能够逐渐完全回冻使其消失, 高温冻土区大部分路基下融化夹层有进一步发展的趋势。高温冻土区路基下融化夹层厚度的增加主要是由多年冻土人为上限的下降引起的。当融化夹层下部为高含冰量冻土时, 融化夹层与路基沉降变形关系密切, 路基易产生较大的沉降变形。当融化夹层下部为低含冰量冻土时, 路基沉降变形较小。