活动断裂调查与区域稳定性评价确保铁路工程建设和运行安全

中国地质科学院地质力学所

青藏铁路是实施西部大开发战略的标志性工程,是中国新世纪四大工程之一。该路东起青海西宁,西至拉萨,全长1956千米。滇藏铁路是我国规划建设的重点工程之一,是继青藏铁路之后规划的第二条进藏铁路,途经云南西北部和西藏东南部,全长约1500千米。

青藏铁路和滇藏铁路均处于印度板块与欧亚板块碰撞带附近,铁路沿线地形地貌和地质条件极其复杂,活动断裂、地震和地质灾害强烈发育,而且铁路沿线前瞻性区域工程地质和地质灾害等方面的研究成果十分匮乏,铁路工程规划和建设受到严重制约(图1)。

为了查明铁路沿线新构造活动特征和重要活动断裂分布特征,完善青藏、滇藏铁路设计与施工方案,诊治地质“病害”并解决重大工程地质问题,保障铁路安全运营,国土资源大调查项目先后开展了“青藏铁路沿线活动断层调查与地应力测量”、“青藏铁路活动断裂调查与监测”、“滇藏铁路沿线地壳稳定性调查评价”等工作。

开展活动断裂调查与区域稳定性评价的中国地质科学院地质力学所技术人员克服野外生活条件艰苦、交通不便和高原缺氧等不利条件,瞄准铁路规划建设中迫切需要解决的活动断裂、地壳稳定性和地质灾害、特殊性岩土体等重大工程地质问题,采用多种先进技术方法和手段开展了调查与评价研究。实测了364个冰丘、24条构造裂缝带、14个滑坡体和7处泥石流,发现了6个移动冰丘和若干严重灾害隐患。沿青藏铁路唐古拉—拉萨段埋设了15个GPS测量标志,建立GPS观测局域网,完成了2期GPS测量任务;在西大滩、安多、羊八井、五道梁分别建立了地应力综合监测站;重新厘定了14条重要的全新世或晚更新世以来的活动断裂。

通过项目实施,获得了大量的地质资料,取得了显著的经济社会效益:

(1)提交了铁路隧道地应力测量与工程稳定性分析报告、1:2000活动断层与地质灾害分布图、1:10万卫星遥感影像图与活动断层分布图及青藏铁路沿线活动断裂勘测成果报告,应用于设计施工中,为青藏铁路优化设计施工方案提供了重要依据。

(2)发现85道班移动冰丘、83道班移动冰丘、雅玛尔南移动冰丘及牦牛成群穿越路基产生的灾害隐患,沿青藏铁路对断裂诱发地质灾害进行了跨季节对比观测,应用三维数值模拟技术计算分析了移动冰丘等地质灾害对线路工程的破坏机理,多次提交青藏铁路沿线地质灾害隐患报告及防治建议,管理部门及时采取了必要的工程防治措施,有效地消除了隐患,保障了青藏铁路工程质量和运营安全。

图1 滇藏铁路沿线复杂的工程地质条件

(3)铁路设计部门采纳了调查技术人员提出的丽江—香格里拉线路优化方案,使昆明铁路局滇西铁路建设指挥部在该段工程节约投资约4.3亿元,初步估算可节约工期4个月。

(4)活动断裂调查与区域稳定性评价核心成果还在西藏地质矿产勘查开发局、成都地质矿产研究所、成都理工大学地质灾害防治国家重点实验室、西藏大学、西南交通大学等单位得到推广应用,产生了显著的经济效益和社会效益。

(5)建立了具有很高的工程实用价值且简便易行的分区评价及特殊岩体判定方法,已在滇西片区铁路建设中推广应用。