川藏铁路沿线及邻区环境工程地质问题概论

川藏铁路是我国正在规划建设的重要铁路干线之一,是西部大通道的重要组成部分。该铁路线横跨扬子板块、川滇地块、羌塘地块和拉萨地块等大地构造单元,在复杂的地质构造背景条件下,川藏铁路沿线活动断裂、地震和地质灾害极为发育,严重制约着川藏铁路的规划建设。在野外地质调查、钻探、地应力测量和室内测试分析的基础上,对川藏铁路规划建设中可能遇到的活动断裂、高地应力、高地温、岩爆和地质灾害等主要环境工程地质问题进行了论述分析,认为：川藏铁路沿线及邻区发育有54条区域活动断裂,其中对铁路有直接重要影响的全新世活动断裂有17条;研究区内地震活动频繁,约有50%的规划线路位于地震动峰值加速度>02 g地区,部分地段>04 g,潜在地震风险大;铁路沿线主要的地质灾害类型为崩塌、滑坡和泥石流,地质灾害受活动断裂影响强烈,部分地段发育有高速远程滑坡;川藏铁路沿线构造应力场和地热场复杂,深埋隧道工程建设时容易发生岩爆、软岩大变形和高温热害等工程地质问题。     

川藏铁路雅安至林芝段水文地质条件初探

以川藏铁路雅安至林芝段勘察设计和施工建设的实际需求为导向,以遥感地质学和水文地质学原理为理论指导,采用人机交互解译与遥感信息计算机自动提取相结合的技术方法,开展了路线两侧各15 km范围内的1:5万水文地质遥感解译工作,初步查明了勘察区的水文地质条件,为川藏铁路雅安至林芝段勘察设计提供基础水文地质资料,有效地支撑服务了川藏铁路的建设.     

川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题

川藏铁路位于大陆碰撞造山带,特殊的地质构造背景下,铁路沿线水文地质条件极为复杂,严重制约着川藏铁路规划建设和安全运营。为降低川藏铁路沿线重大工程水文地质灾害风险,从工程水文地质角度出发,结合基础地质和工程地质研究成果,阐述了川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题,并提出下一步研究建议。研究结果表明：川藏铁路雅安至林芝段可能遭遇隧道高水压及涌突水问题、隧道高温热害问题、隧道排水影响生态环境3个重大工程水文地质问题;沿线发育多条区域性断裂带,控制着地层展布、水热活动和成矿带分布以及地下水循环演化,导致穿越断裂带的深埋长大隧道高压涌突水、高温热害及高矿化水等问题较为突出。沿线重大工程水文地质问题下一步研究工作主要为：开展高精度、多尺度的水文地质调查,把握重大问题的发育规律和致灾机制,构建精细的预测评价体系和主、被动相结合的灾害防控体系。     

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。     

川藏铁路雅安至林芝段选线成套技术

川藏铁路雅安至林芝段,穿越横断山和念青唐古拉山等山脉,是我国乃至全球地形最为陡峻、构造最为活跃、气候变化最为极端的区域,给线路方案选择带来了前所未有的挑战.作者在探讨了影响线路方案选择的各类因素前提下,根据沿线工程环境特征,采用系统论方法、运用减灾选线理念,形成了川藏铁路雅安至林芝段选线成套技术,取得了以下结论:(1)...     

川藏铁路廊道泸定段地质灾害孕育过程及成灾机制

川藏铁路建设面临脆弱地质环境的约束,沿线重大地质灾害的孕灾过程及成灾机理研究能为有效防灾提供技术支撑.基于详细的现场调查,揭示川藏铁路廊道泸定段发育3处大型滑坡及4条泥石流沟.区内大型滑坡的孕灾因素主要有以下3点: (1)康滇古隆起多期强烈东西向挤压,致使近南北向长大结构面发育且与河谷岸坡大致平行; (2)河谷走向与最大主应力方向垂直,谷坡岩体强烈卸荷; (3)鲜水河断裂活动产生震动作用,在三面临空的突出地形、坡折微地貌处地震波放大效应叠加背坡效应,导致地震波被放大3至6倍,使得顺坡向陡缓结构面控制的高位岩体发生大规模失稳,从而导致大型滑坡发生.区内构造破碎,且受强震震裂作用影响,支沟沟谷物源丰富,沟域形态利于汇水及物源启动,受汛期7~9月集中降雨影响,易激发群发性泥石流.泥石流活动影响施工营地安全,边坡地震动放大效应影响桥位区仰坡岩体稳定性.      

泊松比对川藏铁路嘉黎断裂附近地应力场的影响

川藏铁路在波密跨越嘉黎断裂,研究其周边地应力场对认识嘉黎断裂对川藏铁路廊道地应力场的影响至关重要.通过数值模型计算了通古地区及其邻近鲁朗、多康地区地应力场,通过对比3个模型的加载条件和力学参数差异,分析了沿嘉黎断裂带地应力场与周边区域地应力场的不同.结果表明:（1）总体来看,随深度变化的泊松比,能更好地拟合实测地应力数据;（2）地应力场区域差异明显,多康地区地应力较高,挤压明显,而鲁朗地区挤压程度仅为多康地区1/3左右,通古地区跨越嘉黎断裂带,应力场显示挤压很弱,可能应力已经释放;（3）基于实测数据和合适的地质力学参数,可以较为有效地预测地壳浅层的局部应力场,而预测地壳深部应力场则需要精确的泊松比上限值.      

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。     

川藏铁路孜热—波密段泥石流灾害危险性评价

泥石流灾害是青藏高原地区最为发育的灾害类型之一,因其暴发突然、运动过程剧烈和破坏性强的特点而对川藏铁路工程建设和生命财产安全构成一定的威胁.地质灾害危险性评估是防灾减灾管理和防治环节中的有效措施之一,为合理量化线路沿程泥石流灾害危险性空间分布特征,研究以林芝市波密县境内的川藏铁路孜热—波密段为试验区,应用基于贝叶斯优化...     

生态地质研究进展与展望

生态地质学是研究生态系统与地质环境之间关系的一门交叉学科,对国土空间生态保护修复工作有重要理论支撑作用。我国生态地质研究工作虽然经过了多年的发展与积淀,但时至今日生态地质学仍然处于研究和探索阶段。鉴于此,基于前人的大量研究,总结了国内外生态地质研究进展: 国际上,俄罗斯建立了生态地质学研究体系,美国发起的地球关键带研究是与生态地质研究十分契合的主题; 在国内,生态地质研究主要着眼于”生态-地质”相互作用过程与机理以及地质环境影响下的系统性生态修复研究。在此基础上,提出了生态地质学涵义及其研究内容、方法技术创新及学科体系构建思路,以期为服务山水林田湖草沙整体保护、系统修复、综合治理和生态地质系统深化研究提供借鉴。     

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。     

青藏铁路多年冻土工程地质勘察

The effective and assured measures in criteria of formulation, procedures, techniques and methods for geological prospecting of Qinghai-Xizang Railway have been made. The permafrost engineering geological investigation indicate the talik and those sections with annual average ground temperature higher than 1 ℃ takes up 68.8% of total amount; the high ice content permafrost also account for 50% of real permafrost section. The distribution of permafrost characteristics is obviously influenced by altitude and latitude. The prospecting also shows the distribution of permafrost characteristics is rather complicated. Based on two predications of air temperature-rising tendency, by calculating climate model of permafrost thermal status, and comparing and analyzing geological distribution of Qinghai-Xizang Railway, the tendency of permafrost recession range has been predicated.     

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。     

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。     

黄土地区常见工程地质问题的浅析及对策事项

结合新建铁路大同至西安客运专线(渭洛河特大桥)勘测成果,对该段黄土的主要工程地质事项做了一些浅析。对工程影响的各项参数指标进行了浅在的统计和总结,提出了解决问题的对策,为设计提供参考。     

福建新建港口铁路工程地质勘察若干问题探讨

根据福建沿海湄洲湾、江阴、可门3条支线港口铁路的工程地质条件、水文地质特征,综合分析认为在工程施工过程中局部出现不良地质现象,主要有软土、块石填土、不均匀地基、地下水的腐蚀性等.总结在施工过程中因工程地质问题导致的设计变更及处理措施.