川藏铁路不良地质条件的研究
晋云超
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晋云超,. 川藏铁路不良地质条件的研究[J]. 国际科技论坛,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157329.
摘要:
川藏铁路对我国的发展带来了很大帮助,但是如今川藏铁路建设面临复杂的地质条件的约束,为全面认识川藏铁路沿线的不良地质环境条件,为铁路建设提供科学依据,保障铁路施工安全,通过大量文献调查并对川藏铁路沿线的不良地质条件做出总结归纳。研究认为:川藏铁路规划建设中不良地质条件包括,断裂带繁多且活跃、多年冻土、滑坡、崩塌、泥石流、高地温、高地应力等。这些不良地质条件具有破坏力强、规模大、灾害发生频繁且难以自理等特点。
关键词: 川藏铁路;不良地质条件;地质灾害
DOI:10.12721/ccn.2024.157329
基金资助:

1引言

川藏铁路沿线地貌形态主要为盆地丘陵(平均海拔500m)和高原深切峡谷(平均海拔3000m 以上),地形跌宕起伏,岭谷高差可达5000m。

本文通过对大量文献进行调研,对川藏铁路现有研究成果进行总结,对沿线不良地质条件与工程地质问题进行全面分析与阐述,并为潜在工程问题提出研究建议。本文旨在系统、全面地认识川藏铁路沿线主要不良地质条件与工程地质问题, 弥补现有研究成果的不足,可为川藏铁路以及规划 建设的青藏高原地区铁路(新藏铁路、甘藏铁路、滇藏铁路)工程规划、选线、设计和科研提供科学依据,对保障铁路安全施工和安全运营具有十分重要的意义。

2 川藏铁路建设面临的挑战

2.1活动断裂带的不良影响

川藏铁路由于印度板块与欧亚板块碰撞挤压作用影响,川藏铁路沿线山地情况复杂,地层岩石性质复杂多变、地质构造复杂,导致川藏铁路沿线地应力相对较高,地震活动强烈,气候恶劣复杂。

活动断裂带对川藏铁路的影响主要表现为3个方面。首先,活动断裂带错动将直接破坏跨越断裂带的铁路及其构筑物,而错动伴生的地面变形对铁路也产生一定影响;其次,活动断裂带多为发震断层,强烈的地震振动对较大范围的铁路 构筑物造成损害;最后,断裂带活动与地震能诱发 一系列地质灾害链,灾害链效应持续时间长,不利于铁路的全寿命运营。

川藏铁路沿线分布有多条区域性活动断裂带,且位于中强地震多发区,断裂带对铁路建设与运营产生显著影响。但是铁路等线性工程以绕避活动断裂带为建设原则,迄今为止国内外铁路建设都是避免穿过断裂带。因此,开展活动断裂带活动特征以及诱发地质灾害链效应研究是需要解决的关键科学问题,也是川藏铁路安全施工与运营的重要保障。故而,川藏铁路工程沿线断裂带局部发育规律是今后研究必不可少的。

2.2 主要地质灾害及其特征

沿线受地形地貌、地质构造、地层岩性及极端气候等内外动力地质作用的影响,大型崩滑泥石流、高寒风化堆积体、水毁、生长期高陡岩质岸坡等地质灾害及活动断裂极其发育,主要地质灾害及其特征概括如下。

2.2.1 冻土

川藏铁路沿线分布有大面积的季节性冻土,以理塘地区和新都桥粗颗粒冻土为典型代表,其中理塘地区以砾砂为主,而新都桥地区大部分为角砾土, 部分地段为圆砾土。在冻土上修建铁路,气温的变化会影响路基稳定。目前国内外学者对季节性冻土做了大量研究。研究发现冻土对川藏铁路的影响主要表现为3个方面:首先,冻融作用使得

土体的抗剪强度降低,冻土边坡在季节冻融作用下发生失稳滑动或流动,冻土边坡失稳对铁路路堑设计、施工以及安全运营均产生不利影响。其次,冻土冻结导致土壤电阻率急剧增加,土壤电阻率过高导致铁路供电系统 接地电阻、接触电压与跨步电压值显著升高,将严重威胁人员和设备安全。最后,受冻土区寒冷气候的影响,隧道洞口段易出现冻害,主要表现为隧道洞门墙体开裂、衬砌开裂挂冰及截排水沟结冰堵塞等,对隧道洞口段的安全性和耐久性影响较大。

因此,为了保障路基稳定与持久,确保隧道洞口段的安全,可以采取以下措施解决冻土问题:首先,采用通风护道与通风路基保证空气对流,使得周边气温与路基温度一致,不易产生局部温度过高,有利于路基稳定。其次,在冻土极不稳定的地方采用以桥代路的方式,同时在隧道工程建设中设置一道防水保温层。最后,在隧道建设过程中要注意提高混凝土耐久性,以防止出现热胀冷缩导致隧道出现龟纹,使混凝土与冻土紧密接触,及时养护,确保混凝土的防冻性和耐久性。

2.2.2 高地应力

川藏铁路沿线板块构造极其活跃,活动断裂带密集,地震活动频繁,隧道面临的高地应力问题异常复杂,川藏铁路穿越板块构造活动强烈的青藏高原东南主体,在地貌隆升、气候变化、构造活动、地震断裂带和工程扰动等耦合作用下,川藏铁路工程区是全球构造作用最活跃、内外动力耦合作用最强烈、气候变化最敏感、自然灾害活动最剧烈的区域,高地应力隧道工程区的岩爆和大变形等不良地质灾害极为发育。

高地应力会导致岩爆这一地质灾害,岩爆是高地应力地下工程因开挖卸荷而产生的围岩块飞射抛散的脆性破坏过程,具有突发性和危害巨大等特点,严重威胁施工人员和设施的安全。岩爆灾害的孕灾模式、灾变机制及防控方法均具有特殊性和复杂性,是未来研究的重点和趋势。

综上所述,川藏铁路沿线浅表层工程地质问题主要包括崩塌、滑坡、泥石流、冻土破坏、高地温、高地应力、断裂带活跃诱发的地质灾害链。迄今为止,国内外学者就川藏铁路沿线的崩塌、滑坡、泥石流、冻土边坡破坏、高地温、高地应力等浅表层灾害时空分布特征和危害性已开展了大量研究。构建灾害智慧监测预警系统,实现灾害前兆信息采集、数据传输、灾害预警级别判识以及灾害预警信息发布的自动化与一体化,是未来拟解决的关键科学问题。通过动态设计和信息化施工,有力的保证川藏铁路的可靠性,稳定性和安全性。

3.结语

本文根据川藏铁路沿线不良地质条件,未来研究重点应该包括,对川藏铁路沿线活跃断裂带活动规律的研究,对川藏铁路沿线区域超前地质预报的研究,对川藏铁路隧道建设中抗震方法研究,对隧道建设过程中防灾救援模式研究,对川藏铁路建设智能化建造,环保化建造的研究。

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