川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.023

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (01): 1-17.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.023

川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题

郭长宝¹^,²(), 吴瑞安¹^,², 蒋良文³, 钟宁¹^,², 王炀¹^,², 王栋³, 张永双⁴, 杨志华¹^,², 孟文¹^,², 李雪¹^,², 刘贵¹^,²

1. 中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081
2. 新构造运动与地质灾害重点实验室,北京 100081
3. 中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都 610031
4. 中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄 050061

收稿日期:2020-12-13 修回日期:2021-01-10 出版日期:2021-02-12 发布日期:2021-03-12
作者简介:郭长宝,男,博士,研究员,1980年出生,地质工程专业,主要从事工程地质与地质灾害调查研究。Email: guochangbao@163.com。
基金资助:
中国地质调查局项目(DD20190319);中国地质调查局项目(20190505);国家自然科学基金项目(41877279);国家自然科学基金项目(41731287);国家自然科学基金项目(41941017);自然资源部杰出青年科技人才项目(12110600000018003911)

Typical Geohazards and Engineering Geological Problems Along the Ya’an-Linzhi Section of the Sichuan-Tibet Railway,China

GUO Changbao¹^,²(), WU Rui’an¹^,², JIANG Liangwen³, ZHONG Ning¹^,², WANG Yang¹^,², WANG Dong³, ZHANG Yongshuang⁴, YANG Zhihua¹^,², MENG Wen¹^,², LI Xue¹^,², LIU Gui¹^,²

1. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China
2. Key Laboratory of Active Tectonics and Geo-hazard, Beijing 100081, China
3. China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd, Chengdu, Sichuan 610031, China
4. Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geosciences, Shijiazhuang, Hebei 050061, China

Received:2020-12-13 Revised:2021-01-10 Online:2021-02-12 Published:2021-03-12

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 川藏铁路, 地质灾害, 活动断裂, 地应力, 工程地质问题

Abstract:

The Sichuan-Tibet Railway is a major project being planned and constructed across the eastern part of Tibetan Plateau in China, where is characterized by extremely complex topography and geological structure. The active faults and frequent earthquakes are well distributed along the planned railway line, with ten large-scale regional active fault zones directly crossing or closely distributed along the newly planned Ya’an-Linzhi railway section, such as the Longmenshan fault zone, the Xianshuihe fault zone, and so on, of which the slipping rate could reach up to 10 mm/a, and with high potential risk of strong earthquakes. Under the coupling geological effect of internal and external dynamics, the geohazards are highly developed along the railway line, and densely developed along the Dadu River, Yalong River, Jinsha River, Lancang River, Nujiang River, Yarlung Zangbo River and their first-level tributaries, the active fault zones and the national highway. Especially, the long-runout landslides and geohazard chain, deep-buried creeping landslides, and earthquake-triggered landslides might cause more serious damages, which are the major challenges encountered in the railway construction. The railway is located in high stress environment dominated by horizontal tectonic stress, and there are about five major first-level stress zones along the railway and the adjacent area, i.e.,the south China main stress zone, the Longmenshan-Songpan stress zone, the Sichuan-Yunnan stress zone, the Motuo-Changdu stress zone and the Himalaya stress zone. The maximum principal stress direction of the Ya’an-Kangding railway section is the NWW-NW direction, and deflect into the NNE direction to Linzhi City. The regional stresses show strong differences in plane and vertical space, for example, there is a stress relief zone in the vertical direction of one tunnel revealed by in-situ stress testing results in Zheduo Mountain. Under the high geostress background, there are high risks of rockburst and large deformation in the deep-buried railway tunnels surrounding rocks. The railway construction should take safety distance from active faults, and strengthen necessary measures to monitor, early identify and predict the occurrence of giant geohazards, to measure and predict the geostress,large deformation and rockburst for deep-buried tunnel, which could provide scientific guidances for railway line selection and disaster prevention and mitigation.

Key words: Sichuan-Tibet Railway, geohazard, active fault, geostress, engineering geological problem

中图分类号:

P642

郭长宝, 吴瑞安, 蒋良文, 钟宁, 王炀, 王栋, 张永双, 杨志华, 孟文, 李雪, 刘贵. 川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题[J]. 现代地质, 2021, 35(01): 1-17.

GUO Changbao, WU Rui’an, JIANG Liangwen, ZHONG Ning, WANG Yang, WANG Dong, ZHANG Yongshuang, YANG Zhihua, MENG Wen, LI Xue, LIU Gui. Typical Geohazards and Engineering Geological Problems Along the Ya’an-Linzhi Section of the Sichuan-Tibet Railway,China[J]. Geoscience, 2021, 35(01): 1-17.

图/表 17

图1 川藏铁路交通位置与地震动峰值加速度图(铁路线为走向示意图,非正式线路)

Fig.1 Traffic location and seismic peak ground acceleration map along the Sichuan-Tibet Railway

图2 川藏铁路雅安—林芝段活动断裂与地震分布图(据郭长宝等[18];铁路线为走向示意图,非正式线路) F1.双石—大川断裂;F2.盐井—五龙断裂;F3.耿达—陇东断裂;F4.大渡河断裂带;F5.鲜水河断裂带;F6.玉农希断裂带;F7.理塘—徳巫断裂带;F8.巴塘断裂带;F9.香堆—洛尼断裂;F10.怒江断裂带;F11.边坝—洛隆断裂;F12.嘉黎—察隅断裂;F13.鲁朗—易贡断裂

Fig.2 Distribution map of active faults and earthquakes in the Ya’an-Linzhi section of the Sichuan-Tibet Railway

表1 川藏铁路雅安—林芝段主要活动断裂发育特征

Table 1 Characteristics of main active faults in the Ya’an-Linzhi section of the Sichuan-Tibet Railway

序号	活动断裂带名称	分段特征	活动性质	活动时代	与铁路关系
1	龙门山断裂带	耿达—陇东断裂	右旋逆冲	晚更新世—全新世	正交穿越
		盐井—五龙断裂	右旋逆冲	全新世	大角度斜交
		双石—大川断裂	右旋逆冲	全新世	大角度斜交
2	鲜水河断裂带	雅拉河断裂	左旋	全新世	大角度斜交
		色拉哈断裂	左旋	全新世	大角度斜交
		木格措南断裂	左旋兼正断	全新世	大角度斜交
		折多塘断裂	左旋	全新世	大角度斜交
3	玉农希断裂带		左旋	全新世	大角度斜交
4	理塘—德巫断裂带	毛垭坝盆地北缘断裂	左旋	全新世	小角度斜交
4	理塘—德巫断裂带	理塘断裂	左旋	全新世	小角度斜交
5	巴塘断裂带		右旋	全新世	大角度斜交
6	澜沧江断裂带	巴青—类乌齐断裂	左旋	全新世	大角度斜交
7	怒江断裂带	羊达—亚许断裂	左旋逆冲	全新世	大角度斜交
7	怒江断裂带	邦达断裂	左旋逆冲	全新世	大角度斜交
8	边坝—洛隆断裂带		左旋	全新世	大角度斜交
9	嘉黎—察隅断裂带		右旋逆冲	全新世	近平行或小角度斜交
10	鲁朗—易贡断裂带		左旋正断	全新世	近平行

图3 鲜水河断裂带康定段活动断裂空间展布图

Fig.3 Spatial distribution map of active faults in the Kangding section along the Xianshuihe fault zone

图4 理塘—德巫断裂带空间发育分布特征

Fig.4 Spatial distribution characteristics of Litang-Dewu fault zone

图5 嘉黎—察隅断裂带空间结构发育特征

Fig.5 Spatial structure development characteristics of the Jiali-Chayu fault zone

图6 川藏铁路雅安—林芝段沿线及邻区地质灾害发育分布(图中线路为走向示意图)

Fig.6 Geohazard distribution along/around the Sichuan-Tibet Railway

图7 四川理塘乱石包滑坡全貌(镜向N)

Fig.7 Overview of the Luanshibao landslide, Litang County, Sichuan Province (viewing direction N)

图8 西藏易贡高位远程滑坡发育特征

Fig.8 Development characteristics of the Yigong landslide

图9 白格滑坡全貌及残留体特征(镜向NW,拍摄于2019年)

Fig.9 Full view of Baige landslide and it’s residual features (mirror to NW, taken in 2019 )

图10 日扎滑坡空间结构特征

Fig.10 Spatial characteristics of Riza landslide

图11 四川摩岗岭滑坡发育特征

Fig.11 Developmental characteristics of Mogangling landslide in Sichuan

图12 巴塘断裂带地质灾害分布与典型滑坡发育特征

Fig.12 Development and distribution of geohazards and typical landslides in the Batang fault zone

图13 川藏铁路部分地应力实测点及应力方向分布(数据截至2018年10月)

Fig.13 Measured geostress distribution map and stress directions along the Sichuan-Tibet Railway (data collected by October 2018)

表2 折多山某隧道水压致裂地应力测量结果[66]

Table 2 Results of hydraulic fracturing measurement of one tunnel in Zheduo Mountain[66]

序号	深度 /m	主应力值/MPa			K_Hv	K_hv	K_av	K_Hh	S_H 方向
序号	深度 /m	S_H	S_h	S_v	K_Hv	K_hv	K_av	K_Hh	S_H 方向
1	196.5	9.32	5.92	5.34	1.74	1.11	1.43	1.58
2	270.5	14.95	10.23	7.36	2.03	1.39	1.71	1.46
3	330.0	20.85	12.45	8.98	2.32	1.39	1.85	1.68
4	389.5	16.28	9.93	10.59	1.54	0.94	1.24	1.64
5	458.5	12.92	9.74	12.47	1.04	0.78	0.91	1.33
6	540.0	17.79	12.32	14.69	1.21	0.84	1.02	1.44
7	560.5	11.88	9.08	15.25	0.78	0.60	0.69	1.31
8	642.0	35.68	19.59	17.46	2.04	1.12	1.58	1.82	N84°W

图14 川藏铁路拉萨—林芝段典型深埋隧道围岩岩爆现象 (a)桑珠岭隧道岩爆(据田四明等[68]);(b)巴玉隧道岩爆(据严健等[12])

Fig.14 Typical rockburst damage in deep-buried tunnel surrounding rock along the Lhasa-Linzhi section of Sichuan-Tibet Railway

图15 川藏铁路已修建拉萨至林芝段深埋隧道围岩大变形现象 (a)藏噶隧道钢架被剪断(据方星桦等[69]);(b)米拉山隧道混凝土开裂(据吴树元[70])

Fig.15 Typically large deformation damage in deep-buried tunnel surrounding rocks along the Lhasa-Linzhi section of Sichuan-Tibet Railway

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川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题

Typical Geohazards and Engineering Geological Problems Along the Ya’an-Linzhi Section of the Sichuan-Tibet Railway,China

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