徐正宣，張利國(guó)，蔣良文，王 科，張廣澤，馮 濤，王 棟，宋 章，伊小娟，王哲威，林之恒，歐陽吉，張曉宇

(1.西南交通大學(xué)，四川 成都 611756；2.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031；3.川藏鐵路有限公司，四川 成都 610045；4.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043)

川藏鐵路東起四川省成都市，向西經(jīng)雅安、康定、昌都、林芝、山南，終于西藏自治區(qū)拉薩，全長(zhǎng)1 570 km[1]。向東連接成都樞紐與中東部地區(qū)，向西通過既有青藏鐵路和規(guī)劃的新藏鐵路，連接西北、新疆等地區(qū)。川藏鐵路是中國(guó)西藏自治區(qū)對(duì)外運(yùn)輸通道的重要組成部分，是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)布局、促進(jìn)沿線國(guó)土開發(fā)、整合旅游資源的黃金通道，也是鞏固國(guó)家邊防安全的重要戰(zhàn)略通道[2]。

按照建設(shè)時(shí)序，川藏鐵路分為成都至雅安段、雅安至林芝段和林芝至拉薩段，如圖1所示。其中：成都至雅安段，即成雅鐵路，于2018年底建成通車；林芝至拉薩段，即拉林鐵路，計(jì)劃于2021年6月建成通車。雅安至林芝段是川藏鐵路地形最為困難、地質(zhì)條件最為復(fù)雜的地段。

圖1 川藏鐵路沿線地形地貌圖[2]Fig. 1 Topographic map along Sichuan—Tibet railway[2]

雅安至林芝段新建正線長(zhǎng)約1 011 km，其中，四川省境內(nèi)472 km，西藏自治區(qū)境內(nèi)539 km；新建車站24座（不含雅安站、林芝站）；分布隧道72座，總長(zhǎng)約838 km，占線路長(zhǎng)度約83%；橋梁共87座，總長(zhǎng)約114 km，占線路長(zhǎng)度約11%；路基長(zhǎng)約59 km，占線路長(zhǎng)度約6%；川藏鐵路雅安至林芝段為Ⅰ級(jí)雙線電氣化鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速120～200 km/h。

雅安至林芝段地處中國(guó)乃至全球地形陡度起伏最大、氣候條件最惡劣、內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用最強(qiáng)烈、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最活躍、地質(zhì)災(zāi)害極端頻發(fā)的“地球第三極”青藏高原東南緣。復(fù)雜的地質(zhì)演化過程導(dǎo)致川藏鐵路規(guī)劃建設(shè)面臨前所未有的工程地質(zhì)問題，是世界上地形地質(zhì)及氣侯條件最復(fù)雜、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)難度最大的鐵路工程[3]，曾被國(guó)內(nèi)外專家稱為鐵路修建的“禁區(qū)”[4]?？偨Y(jié)起來，川藏鐵路雅安至林芝段具有顯著的地形高差、強(qiáng)烈的板塊活動(dòng)、頻發(fā)的山地災(zāi)害、敏感的生態(tài)環(huán)境[5]、惡劣的氣侯條件、薄弱的基礎(chǔ)設(shè)施等六大工程環(huán)境特征，也是工程建設(shè)中面臨的六大挑戰(zhàn)；同時(shí)，具有工程建設(shè)環(huán)境極其惡劣、鐵路長(zhǎng)大坡度前所未有、超長(zhǎng)深埋隧道最為集中、山地災(zāi)害防范任務(wù)艱巨、生態(tài)環(huán)境保護(hù)責(zé)任重大五大工程建設(shè)難題[6]，以及高原高山峽谷區(qū)地理數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確獲取難、地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別評(píng)估難、超級(jí)工程與物流保障難、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大、重大工程建設(shè)及防控風(fēng)險(xiǎn)大等“三難兩大”風(fēng)險(xiǎn)[1]。

針對(duì)川藏鐵路沿線區(qū)域工程地質(zhì)特征、不良地質(zhì)與特殊巖土、主要工程地質(zhì)問題、選線原則等方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者開展了大量的前期研究，取得了一定的成果。張廣澤等[7]以新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，從夷平面研究出發(fā)，總結(jié)了橫斷山區(qū)主要工程地質(zhì)問題，論述了川藏鐵路通過該區(qū)的地質(zhì)選線原則。宋章等[8]對(duì)擬建川藏鐵路沿線的工程地質(zhì)特征進(jìn)行了分析，并概述了其對(duì)工程的影響；并基于此，從工程地質(zhì)的角度，提出擬建川藏鐵路工程地質(zhì)選線原則。許佑頂?shù)萚9]研究后認(rèn)為川藏鐵路主要面臨縫合帶內(nèi)動(dòng)力作用效應(yīng)、冰湖潰決、冰川泥石流等特殊環(huán)境地質(zhì)問題。潘桂棠等[3]分析了川藏鐵路雅安—林芝段貫穿的7條洋殼俯沖消減增生雜巖帶（蛇綠混雜巖帶），伴隨中新世以來青藏高原強(qiáng)烈隆升均轉(zhuǎn)化為新構(gòu)造活動(dòng)帶、活動(dòng)地震帶、高地?zé)峄顒?dòng)帶及地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)帶，是川藏鐵路攻堅(jiān)克難的關(guān)鍵區(qū)帶。薛翊國(guó)等[10]分析了川藏鐵路沿線主要不良地質(zhì)條件與工程地質(zhì)問題，并對(duì)川藏鐵路沿線潛在問題提出研究建議。這些研究還停留在區(qū)域宏觀研究上，主要工程地質(zhì)問題對(duì)工程的影響及對(duì)策的研究還處在起步階段。

川藏鐵路活動(dòng)斷裂與地震方面，針對(duì)龍門山活動(dòng)斷裂帶、鮮水河活動(dòng)斷裂帶、理塘活動(dòng)斷裂帶等研究工作較多，缺乏對(duì)鐵路所穿過的活動(dòng)斷裂帶的一個(gè)系統(tǒng)論述，缺乏對(duì)工程影響的研究。

川藏鐵路地質(zhì)災(zāi)害方面，向淇文等[11]利用SBAS技術(shù)對(duì)折多山地區(qū)地表形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，圈定了3個(gè)明顯形變范圍。國(guó)內(nèi)其他學(xué)者對(duì)鮮水河斷裂帶、理塘斷裂帶、嘉黎斷裂帶等的地質(zhì)災(zāi)害研究工作較多，但研究多停留在具體地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)上，仍缺乏對(duì)工程影響的研究。

川藏鐵路高地應(yīng)力、高地溫、突涌水及有害氣體方面，王棟等[12]利用地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)值模擬分析折多山隧道隧址區(qū)地應(yīng)力分布特征；結(jié)合深孔鉆探成果、巖石力學(xué)試驗(yàn)、水文試驗(yàn)成果綜合分析了川藏鐵路折多山隧道發(fā)生巖爆的強(qiáng)度。劉金松[13]研究了高溫隧道施工關(guān)鍵技術(shù)，提出采用降溫、隔熱、高溫爆破及人員防護(hù)技術(shù)，可有效降低高溫爆破安全風(fēng)險(xiǎn)，保障施工人員健康安全。但還缺少對(duì)區(qū)域特征及對(duì)隧道工程影響的系統(tǒng)研究。

上述研究雖然從不同角度對(duì)川藏鐵路沿線區(qū)域地質(zhì)特征、不良地質(zhì)與特殊巖土、主要工程地質(zhì)問題等進(jìn)行了闡述，但缺少實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)表生不良地質(zhì)和隧道深部不良地質(zhì)潛在問題認(rèn)識(shí)仍不夠全面，對(duì)工程影響研究還不夠系統(tǒng)完整。本文通過高精度遙感解譯、INSAR解譯、地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、物探及測(cè)試、試驗(yàn)等現(xiàn)場(chǎng)工作，對(duì)最新地質(zhì)專題成果進(jìn)行總結(jié)提煉，對(duì)沿線主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行全面分析與闡述，旨在系統(tǒng)、全面地介紹川藏鐵路雅安至林芝段的工程地質(zhì)特征、淺表層及隧道深部主要工程地質(zhì)問題，總結(jié)減災(zāi)選線原則，提出針對(duì)性工程對(duì)策，彌補(bǔ)現(xiàn)有研究成果的不足，為川藏鐵路規(guī)劃建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 工程地質(zhì)特征

1.1 地貌特征

青藏高原經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)4.9億年的長(zhǎng)期演化，碰撞、擠壓、隆升作用形成現(xiàn)今的地貌，總體地勢(shì)北高南低、西高東低[8]。雅安至林芝段穿越了中國(guó)最長(zhǎng)、最寬、最典型的南北向山系橫斷山脈，各條山脈之間鑲嵌著大渡河、鮮水河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江等河谷，組成了嶺谷相間、山重水復(fù)的巨大山原。山原面高程從東南部的3 500～4 000 m上升到西北部的4 500～5 000 m；山原面以下，從北到南，河流逐漸深切形成連續(xù)不斷的峽谷，嶺谷之間的高差往往可達(dá)2 000～3 000 m[14–15]。中國(guó)地勢(shì)第2階梯的四川盆地過渡到第1階梯的青藏高原，地勢(shì)急劇隆升抬起，為典型的“V”形高山峽谷地貌；高原面地貌形態(tài)的總體特征主要是丘狀高原及構(gòu)造侵蝕形成的深切峽谷地貌[16]。

川藏鐵路雅安至林芝段穿越二郎山、折多山、沙魯里山、海子山、芒康山、他念他翁山、伯舒拉嶺、色季拉山8座高山，跨越大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、帕隆藏布、易貢藏布[17]7大江河，線路六起六伏，經(jīng)過四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、川西高山原區(qū)、藏東南橫斷山區(qū)、藏南谷地區(qū)[1]共5個(gè)地貌單元。

1.2 地層巖性特征

雅安至林芝段地層巖性的分布受地質(zhì)構(gòu)造控制作用明顯，主要穿越揚(yáng)子地層大區(qū)、羌塘三江地層大區(qū)、岡底斯–喜馬拉雅地層大區(qū)及特殊地層區(qū)。除寒武系外，從第四系到震旦系均有分布，主要巖性為：1）以砂巖、板巖、千枚巖為主的沉積巖、變質(zhì)巖；2）以花崗巖為主的侵入巖；3）以灰?guī)r為主的可溶巖[8]。隧道段硬質(zhì)巖占比47%，軟質(zhì)巖占比53%，如圖2所示。

圖2 川藏鐵路雅安至林芝段沿線地層巖性分布Fig. 2 Outline of stratigraphic lithology along Ya’an—Linzhi section of Sichuan—Tibet railway

圖3 川藏鐵路大地構(gòu)造格架示意圖Fig. 3 Schematic diagram of tectonic framework of Sichuan—Tibet railway

昌都以東，以砂巖、板巖等沉積巖和變質(zhì)砂巖、千枚巖等淺變質(zhì)巖為主，局部地段分布有花崗巖侵入巖，隧道段硬質(zhì)巖占比約38%；昌都以西以片麻巖、花崗巖等硬質(zhì)巖為主，局部分布砂板巖等軟質(zhì)巖，隧道段硬質(zhì)巖占比約60%。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造特征

1.3.1 區(qū)域大地構(gòu)造特征

沿線主要通過4個(gè)一級(jí)構(gòu)造[18]、12個(gè)二級(jí)構(gòu)造，如圖3所示。

1.3.2 活動(dòng)斷裂帶與地震特征

地震研究上的活動(dòng)斷裂是指晚更新世（約120 000 a）以來有活動(dòng)的斷層；鐵路工程建設(shè)中所指活動(dòng)斷裂是指全新世（10 000 a）以來有過活動(dòng)，未來仍可能活動(dòng)的斷裂。

沿線分布龍門山、鮮水河、玉龍希、理塘、巴塘、金沙江、瀾滄江、怒江、邊壩—洛隆、嘉黎、米林等11條活動(dòng)斷裂帶[19]，共有15分支，其中線路通過11支，以路基形式通過3支，以隧道形式穿越8支，如圖4所示。

1）龍門山斷裂帶南段F1。主要由鹽井—五龍斷裂F1–1、大川—雙石斷裂F1–2和一些NE向次級(jí)斷裂組成；沿?cái)嗔褞В?013年發(fā)生了蘆山7.0級(jí)地震，歷史上還發(fā)生過1327年天全>6.0級(jí)地震和1970年大邑6.2級(jí)地震。其中，大川—雙石斷裂F1–2為晚更新世以來地表弱活動(dòng)斷裂，未來存在發(fā)生7級(jí)左右地震的可能，最大突發(fā)位錯(cuò)量約0.2～0.5 m，逆沖活動(dòng)性質(zhì)。鐵路未穿過該斷裂。

2）鮮水河斷裂帶F2。該斷裂帶是一條全新世強(qiáng)烈活動(dòng)的大型左旋走滑斷裂帶，自1725年以來，不到300 a的時(shí)間里就記錄有8次6.9級(jí)以上地震發(fā)生。鐵路以隧道形式穿經(jīng)了鮮水河斷裂帶的雅拉河、色拉哈和折多塘等3條分支斷裂。

圖4 川藏鐵路雅安至林芝段沿線主要活動(dòng)斷裂與歷史地震（M≥4.7）分布簡(jiǎn)圖[19]Fig. 4 Schematic diagram of tectonic framework of Sichuan—Tibet railway distribution of main active faults and historical earthquakes (M≥4.7)[19]

雅拉河斷裂F2–1，雖無7級(jí)以上歷史地震記錄，但在雅拉雪山東側(cè)的雅拉措湖岸邊仍保留有擠壓鼓包、裂縫等地表破裂遺跡，同震左旋位錯(cuò)量在2.5 m左右，以往資料認(rèn)為斷裂往南終止在王母附近，此次工作發(fā)現(xiàn)雅拉鄉(xiāng)一帶仍有全新世活動(dòng)跡象。

色拉哈斷裂F2–2，康定以北多個(gè)探槽揭露晚更新世末以來記錄有4次古地震事件，最新一次事件為1725年康定7級(jí)地震；康定以南的新榆林地點(diǎn)也揭露有多次古地震事件，最新一次事件對(duì)應(yīng)1786年康定南7?級(jí)地震。色拉哈段未來可能突發(fā)位錯(cuò)量約4 m。

木格措南斷裂為全新世活動(dòng)斷裂，分為南北兩支，分布于色拉哈斷裂與折多塘斷裂之間，以左旋走滑為主，兼有正斷分量，其中，木格措南斷裂南支北西段傾向NE，南東段傾向SW。

折多塘斷裂F2–3歷史上發(fā)生過1955年康定折多塘一帶7?級(jí)地震，左旋走滑兼有正斷活動(dòng)性質(zhì)，同震左旋走滑位錯(cuò)量約3 m，垂直位錯(cuò)量約1 m。

3）玉龍希斷裂F3為全新世活動(dòng)斷裂，左旋走滑活動(dòng)性質(zhì)，曾發(fā)生過1975年康定、九龍間6.2級(jí)地震。未來可能突發(fā)位錯(cuò)量約1.8 m。鐵路以隧道形式穿越。

4）理塘斷裂帶F4為全新世強(qiáng)烈活動(dòng)的左旋走滑斷裂，兼有逆沖性質(zhì)，曾發(fā)生過1948年理塘7?級(jí)地震，探槽揭露全新世有過多次古地震破裂事件，村戈鄉(xiāng)至禾尼鄉(xiāng)一帶地表破裂帶至今保存較好。未來可能遭遇的最大位錯(cuò)量約4.1 m（左旋走滑）、垂直位錯(cuò)量約1.0 m（逆沖）。鐵路以路基形式跨越。

5）巴塘斷裂F6為全新世活動(dòng)的右旋走滑斷裂，歷史上曾發(fā)生過1870年7?級(jí)巴塘地震，多處仍見有地表破裂遺跡，同震右旋水平位錯(cuò)量約2.0～2.5 m，鐵路南側(cè)見延伸較好的線性鼓包等地貌，可能與1870年地震有關(guān)。鐵路未穿過該斷裂。

6）金沙江斷裂帶F7是一條結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的縫合帶，由東界斷裂F7–1、金沙江主斷裂F7–2、西界斷裂F7–4等3條主要斷裂和西支斷裂F7–3及一系列次級(jí)斷裂組成，寬約50～60 km，總體走向近南北向，控制不同構(gòu)造層的邊界。以巴塘斷裂和德欽—中甸—大具斷裂為界，金沙江斷裂帶可分為北、中、南3段。

巴塘斷裂以北金沙江斷裂帶的幾條主要組成斷裂線性影像特征不明顯，未發(fā)現(xiàn)斷錯(cuò)晚更新世中晚期以來地層剖面，亦未見明顯活動(dòng)微地貌顯示，歷史上無6.0級(jí)以上地震記載，主要活動(dòng)時(shí)代可能在第四紀(jì)早中期，僅東界斷裂及西界斷裂局部地段晚更新世早期可能仍有活動(dòng)。

鐵路穿經(jīng)了金沙江斷裂帶的北段，穿經(jīng)部位的巴塘下莫西一帶東界斷裂及貢覺哈加鄉(xiāng)–阿旺鄉(xiāng)之間的馬曲一帶西界斷裂晚更新世早期存在活動(dòng)跡象。

7）瀾滄江斷裂帶F9，早期資料一般將其歸為晚更新世活動(dòng)斷裂，在鐵路南側(cè)吉塘鎮(zhèn)附近發(fā)現(xiàn)斷錯(cuò)地貌及斷錯(cuò)全新世地層剖面，屬全新世活動(dòng)斷裂。昌都隧道出口段穿經(jīng)該斷裂，該處未發(fā)現(xiàn)全新世活動(dòng)跡象。

8）怒江斷裂帶F10總體為逆沖走滑，為全新世活動(dòng)斷裂。主要分為兩支，一支為羊達(dá)—亞許斷裂，最大水平位錯(cuò)量2.0～3.0 m，垂直位錯(cuò)量1.0 m；另一支為怒江斷裂邦達(dá)段，最大垂直位錯(cuò)為2.0～3.0 m。鐵路均以路基工程通過。

9）邊壩—洛隆斷裂F11為全新世活動(dòng)斷裂。最大水平位錯(cuò)量3.0～4.0 m，垂直位錯(cuò)量1.0 m，鐵路以隧道穿經(jīng)該斷裂。

10）嘉黎斷裂帶F12為全新世活動(dòng)斷裂，以東構(gòu)造節(jié)為界，大致分為3部分：東構(gòu)造結(jié)以西為嘉黎斷裂西北段，東構(gòu)造結(jié)頂端易貢—通麥段為嘉黎斷裂中段，東構(gòu)造結(jié)東南部分波密—察隅段為嘉黎斷裂東南段。其中：北段較為活躍，主要表現(xiàn)為右旋走滑特征；中段為右旋擠壓特征；東南段為左旋擠壓特征。最大水平位錯(cuò)量5.0～6.0 m。鐵路以隧道穿經(jīng)該斷裂。

11）米林?jǐn)嗔褞13為全新世活動(dòng)斷裂，以逆沖為主兼有左旋走滑。最大垂直位錯(cuò)量2.0～3.0 m。鐵路未穿過該斷裂。

在昌都以東區(qū)域，地震震中沿鮮水河斷裂帶呈北西向展布，沿龍門山斷裂帶呈北東向展布，沿馬邊斷裂帶地震震中呈近南北向展布。在理塘—巴塘一帶，存在一個(gè)北西西向的弧形地震條帶。

在昌都以西區(qū)域，地震震中大多沿北西向斷裂分布；在東構(gòu)造節(jié)所在地區(qū)（林芝、波密、墨脫一帶），在東、西兩側(cè)，地震沿北東向斷裂分布；在波密以西，地震沿北西向斷裂分布。

經(jīng)研究，地震震中的平面分布顯示了明顯的不均一性，條帶性分布明顯，表明破壞性地震往往與活動(dòng)構(gòu)造密切相關(guān)。根據(jù)地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈，屬高烈度地震多發(fā)區(qū)。地震主要集中在11條活動(dòng)斷裂帶上，50%的路段設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度達(dá)到0.20g及以上，康定至折多山段的設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度高達(dá)0.40g及以上，折多塘活動(dòng)斷裂帶附近的設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度高達(dá)0.60g[19]，如圖5所示。

圖5 川藏鐵路沿線地質(zhì)動(dòng)參數(shù)分區(qū)Fig. 5 Zoning map of geological dynamic parameters along Sichuan—Tibet railway

1.4 氣侯特征

沿線高原氣候區(qū)的氣候垂直分帶顯著，雨量較大，但區(qū)域分配極不均勻。暴雨多發(fā)于藏東區(qū)域，最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)超過40 d，過程最大降水量超過100 mm，極值為500 mm；沿線區(qū)域西北部大風(fēng)日數(shù)發(fā)生頻繁，日極大風(fēng)速年極大值普遍超過20 m/s，局地超過30 m/s；溫度年日較差最大值的多年平均值從東到西呈現(xiàn)小→大→小→大的趨勢(shì)，大值區(qū)普遍為25～30 ℃，局地高于30 ℃；康定及以西地區(qū)降雪量最大值超過200 mm，降雪期為100～250 d，積雪期為50～150 d；大部分區(qū)域年結(jié)冰日數(shù)為100～150 d，局地多達(dá)200 d；康定至昌都之間為雷暴高值區(qū)，年雷暴天數(shù)為45～75 d。川藏鐵路沿線高海拔及其高差的劇烈變化使得氣候條件變化劇烈，具有多風(fēng)、強(qiáng)降水、高寒、大溫差、強(qiáng)紫外線、氣候干燥等特點(diǎn)，復(fù)雜多變的氣候特征及其衍生災(zāi)害將會(huì)對(duì)川藏鐵路工程修建和運(yùn)營(yíng)帶來不利影響。

2 淺表層主要工程地質(zhì)問題

沿線具有高海拔、大高差、地殼抬升隆起、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈、河流剝蝕急速下切、極端天氣頻繁等特殊地質(zhì)環(huán)境背景，在內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用下形成了危巖落石、崩塌、滑坡、泥石流、冰湖潰決等地表重大地質(zhì)災(zāi)害。研究區(qū)域山地災(zāi)害頻率高、規(guī)模大、速度快、破壞力強(qiáng)，同時(shí)具有群生性和鏈生性特點(diǎn)，頻發(fā)的山地災(zāi)害給川藏鐵路建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

2.1 滑坡

沿線滑坡災(zāi)害主要集中分布在康定至新都橋段、德達(dá)至羅麥段、怒江至通麥等路段，具有呈條帶狀沿河谷集中分布的特點(diǎn)。由于主河流及支溝區(qū)域受構(gòu)造切割、水動(dòng)力條件等影響，物源相對(duì)較為豐富，同時(shí)該區(qū)又是人類工程活動(dòng)集中區(qū)，故災(zāi)害大多沿大渡河、瀾滄江、怒江、帕隆藏布及其支流呈條帶狀分布。河流下切后使得應(yīng)力釋放，在兩岸邊坡上會(huì)形成卸荷裂隙。卸荷裂隙與巖石層面或節(jié)理裂隙面交叉，會(huì)形成使巖體強(qiáng)度降低的不利組合，容易產(chǎn)生滑坡災(zāi)害。河流側(cè)向侵蝕坡腳，會(huì)破壞原始斜坡的穩(wěn)定性；洪水期河流水位上升，邊坡內(nèi)地下水位也隨之抬升，軟弱結(jié)構(gòu)面遇水軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低，容易發(fā)生滑坡。河流是地區(qū)性侵蝕基準(zhǔn)面，河谷地區(qū)是地下水的集中排泄帶，動(dòng)水壓力也會(huì)加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

沿線滑坡具有與構(gòu)造帶、活動(dòng)斷裂帶展布相一致的特點(diǎn)。沿線地質(zhì)構(gòu)造控制了地貌的發(fā)育，并通過地形地貌和斜坡結(jié)構(gòu)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育產(chǎn)生影響。一方面，地震等新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)直接破壞巖土體的結(jié)構(gòu)，降低其物理力學(xué)強(qiáng)度；另一方面，構(gòu)造活動(dòng)使巖體完整性降低，形成的裂隙使雨水更容易入滲，會(huì)增加巖土體的自重和減小巖土體的黏聚力和摩擦力，容易產(chǎn)生滑坡災(zāi)害。同時(shí)，構(gòu)造裂隙及斷層面常與卸荷裂隙組成向臨空面的不利組合，更容易發(fā)生崩塌災(zāi)害。典型案例如毛埡壩高位遠(yuǎn)程滑坡，見圖6。

圖6 毛埡壩亂石包滑坡Fig. 6 Maoyaba Luanshibao landslide

沿線滑坡具有分布廣、類型多，高位隱蔽性滑坡勘察、判識(shí)困難，高位遠(yuǎn)程的潛在滑坡高差大、能級(jí)高、破壞力強(qiáng)，高烈度地震區(qū)滑坡治理難度大，滑坡范圍的橋隧工程變形控制難度大，陡坡地段滑坡整治材料、設(shè)備運(yùn)輸困難，惡劣氣候環(huán)境下抗滑樁施工困難等難題。

通過遙感解譯、地質(zhì)調(diào)繪、InSAR數(shù)據(jù)分析、鉆探、專題研究等工作，沿線廊道內(nèi)共統(tǒng)計(jì)出滑坡2 693處，采用繞避或以隧道下穿的方式規(guī)避了99%的滑坡，對(duì)線路工程仍有潛在影響的滑坡18處。針對(duì)滑坡按分區(qū)、分級(jí)防治的原則，因地制宜采取截排水、抗滑支擋等綜合整治措施加以治理。

2.2 泥石流

沿線泥石流發(fā)育廣泛。受不同的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、氣候、冰川發(fā)育程度的條件限制，不同區(qū)域發(fā)育的泥石流類型及規(guī)模均有所不同。

川藏公路沿線和周邊地區(qū)共有27條泥石流溝暴發(fā)過泥石流。川藏公路沿線西藏境內(nèi)泥石流在1950—1970年代集中暴發(fā)，1970進(jìn)入相對(duì)平穩(wěn)期，1980—1992年沿線暴發(fā)了18次泥石流，2012—2018年四川省內(nèi)多條泥石流溝暴發(fā)。部分溝谷存在周期性暴發(fā)。

沿線區(qū)域雨洪型、冰雪融水型、冰湖潰決型、混合型等多種類型泥石流均有分布，泥石流成因復(fù)雜，既與流域內(nèi)地質(zhì)地貌條件有關(guān)，又與流域內(nèi)水文氣象、現(xiàn)代冰川活動(dòng)、區(qū)域性地震等諸多因素關(guān)系密切，是多種自然因素綜合作用的結(jié)果[20]；部分已進(jìn)入一個(gè)相對(duì)持續(xù)平靜期的泥石流，在特大地震影響下仍有再次暴發(fā)的可能性。

勘察設(shè)計(jì)階段查明沿線廊道分布1 581處泥石流，通過地質(zhì)選線，采取避繞或隧道下穿的方式規(guī)避了98%的泥石流，通過加深地質(zhì)工作及局部方案優(yōu)化，進(jìn)一步規(guī)避、細(xì)化評(píng)價(jià)泥石流風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)沿線對(duì)工程仍有影響的泥石流采取形成區(qū)固床護(hù)坡、流通區(qū)分級(jí)攔擋、堆積區(qū)排導(dǎo)和消能等綜合防治措施[21]。

以古鄉(xiāng)溝泥石流（圖7）為例，該泥石流成因十分復(fù)雜，既與流域內(nèi)地質(zhì)地貌條件有關(guān)，又與流域內(nèi)水文氣象、現(xiàn)代冰川活動(dòng)、區(qū)域性地震等諸多因素關(guān)系密切，是多種自然因素綜合作用的結(jié)果。在勘察設(shè)計(jì)階段，充分考慮了帕隆藏布兩岸特大型冰川泥石流對(duì)鐵路工程的影響，采用長(zhǎng)大靠山易貢隧道和通麥隧道穿越泥石流發(fā)育區(qū)，累計(jì)下穿泥石流溝谷15條，下穿深度遠(yuǎn)大于泥石流的沖刷深度，如易貢隧道穿越古鄉(xiāng)泥石流溝谷段埋深達(dá)240 m，在考慮時(shí)間效應(yīng)的條件下，能夠保障工程的安全。

圖7 古鄉(xiāng)溝泥石流3維影像圖Fig. 7 Three dimensional image of debris flow in Guxiang gully

2.3 冰湖潰決

過去幾十年暴發(fā)的冰湖災(zāi)害頻率有上升的趨勢(shì)，特別是在2000年后。根據(jù)20世紀(jì)以來西藏冰湖潰決災(zāi)害事件梳理及中國(guó)西藏地區(qū)冰湖潰決災(zāi)害等相關(guān)研究成果，整理了1931—2016年中國(guó)青藏高原地區(qū)34個(gè)冰湖及38次冰湖潰決事件。其中，1960—1970、1980—1990、1990—2000年為高發(fā)期；2000—2010年為極高發(fā)期，總計(jì)9次；2010年至今為高發(fā)期，目前記錄5次，整體上冰湖潰決出現(xiàn)了明顯增多的趨勢(shì)。冰湖潰決發(fā)生地高程主要在4 410～5 560 m，均集中在海拔較高人煙稀少區(qū)域。冰湖潰決原因主要是冰崩及冰滑坡，可以占到70%，但應(yīng)注意的是，2000年以來，冰崩5次，冰川退縮融水、強(qiáng)降雨引起總計(jì)6次，成為冰湖潰決的主要成因。冰湖潰決的成災(zāi)形式主要是洪水和泥石流。

據(jù)歷史冰湖潰決災(zāi)害事件分析，面積大于0.1 km2的冰湖往往會(huì)對(duì)下游產(chǎn)生明顯的破壞，川藏鐵路沿線冰湖分布較多，其中較大冰湖主要集中分布在波密至魯朗段，如帕隆藏布流域中，面積大于0.1 km2的冰湖有21個(gè)，均小于1 km2。沿線特別是帕隆藏布流域，海洋型冰川廣泛發(fā)育，冰湖數(shù)量也較多，受全球氣候變化和區(qū)域氣候的影響，導(dǎo)致該區(qū)域冰川以消融和后退為主，冰湖數(shù)量增加，冰湖水量也快速增加，冰湖潰決的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。

勘察設(shè)計(jì)階段充分考慮冰湖對(duì)工程的影響并進(jìn)行了繞避，共繞避99%的冰湖。目前對(duì)線路有一定危害的冰湖有11個(gè)?？紤]線路一定范圍內(nèi)的冰湖潰決后到達(dá)工程處表現(xiàn)的災(zāi)害形式為洪水，通過設(shè)置橋梁工程、增加跨度和凈空、預(yù)留泄洪通道、采用防護(hù)措施可確保工程的安全；同時(shí)，建立動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，可有效應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程的影響。

2.4 危巖落石

沿線危巖落石分布規(guī)律如表1所示。

基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及分析，將橋梁選擇在巖質(zhì)較堅(jiān)硬、岸坡穩(wěn)定地段通過，確保橋梁墩臺(tái)的安全。結(jié)合3維傾斜攝影、Lidar成果分析及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，部分隧道洞口上方存在的危巖落石，對(duì)線路的威脅較小，風(fēng)險(xiǎn)可控，采取適當(dāng)?shù)膿踝o(hù)措施，可以保證鐵路隧道洞口邊仰坡及橋梁墩臺(tái)的安全。目前，對(duì)工程有較大影響的危巖落石有41處，均采取了針對(duì)性的工程防護(hù)措施，同時(shí)需要加強(qiáng)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)期間監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。

表1 沿線危巖落石分布情況Tab. 1 Distribution of dangerous rocks and rockfalls along the line

2.5 溝谷山地災(zāi)害鏈

沿線在青藏高原隆升、氣候變化和強(qiáng)震活動(dòng)導(dǎo)致的高陡、高寒、高烈度和高地應(yīng)力條件下，大型滑坡堵江堰塞湖、大型冰川泥石流、冰湖潰決洪水等巨型災(zāi)害鏈頻發(fā)，這些鏈生山地災(zāi)害對(duì)明線地段工程設(shè)置及橋、隧工程安全影響巨大。為規(guī)避溝谷山地災(zāi)害鏈對(duì)工程的影響，對(duì)川藏鐵路沿線發(fā)生過堵江風(fēng)險(xiǎn)的大江大河進(jìn)行梳理，分析堵江后對(duì)線路工程的影響。

在川藏鐵路勘察設(shè)計(jì)中，對(duì)可能產(chǎn)生堵江風(fēng)險(xiǎn)的地段均開展了專題研究。整體而言，滑坡等堵江事件的發(fā)生位置距離鐵路較遠(yuǎn)，川藏線跨越大江大河多采用高跨橋通過，充分考慮了未來發(fā)生滑坡堵江及潰決洪水對(duì)鐵路安全運(yùn)營(yíng)的影響。研究表明：如古鄉(xiāng)溝發(fā)生相同規(guī)模泥石流產(chǎn)生的堵江匯水不會(huì)對(duì)波密車站產(chǎn)生影響；金沙江白格滑坡堵江形成堰塞湖使水位累計(jì)上漲57.44 m，金沙江沙馬橋位高出水面約350 m，上游3 km葉巴灘水電大壩具有顯著的控水作用，金沙江發(fā)生類似白格滑坡形成的堵江，對(duì)橋梁正線工程無影響。雅拉河、折多塘、巴塘站、麻曲河、降曲河、則巴站、色曲、夏里、康玉曲、洛隆車站、通全曲、瓤打曲、茶隆隆巴曲、易貢藏布、東久曲、臘玖溝等溝谷地段需要加強(qiáng)溝谷災(zāi)害鏈的監(jiān)測(cè)與預(yù)警工作。

3 隧道主要工程地質(zhì)問題

高原隆升具有顯著的地形地貌效應(yīng)、氣候效應(yīng)及地學(xué)效應(yīng)，擠壓構(gòu)造、巖性組合及地下水耦合衍生了高地應(yīng)力、高地溫、高壓突涌水、有害氣體等典型的地下重大不良地質(zhì)，對(duì)川藏鐵路建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

3.1 活動(dòng)斷裂及高烈度地震

沿線發(fā)育11條全新世活動(dòng)斷裂帶，存在錯(cuò)斷、震壞和地震次生災(zāi)害。地震動(dòng)峰值加速度超過0.4g的地區(qū)，測(cè)段主要為康定地區(qū)。隧道工程有8處穿越活動(dòng)斷裂，如表2所示，應(yīng)采取合理的工程措施。

表2 隧道穿經(jīng)活動(dòng)斷裂Tab. 2 Active fracture of tunnel traversing

由于川藏鐵路沿線活動(dòng)斷裂分布多，地震烈度高，對(duì)工程抗震應(yīng)以預(yù)防為主，使工程經(jīng)抗震設(shè)防后，“小震不壞、中震可修、大震不倒”。針對(duì)活動(dòng)斷裂問題，隧道工程應(yīng)采用預(yù)留補(bǔ)強(qiáng)空間、圓形大剛度抗震襯砌、加密變形縫等措施，路基工程應(yīng)采用加寬路基面、放緩路堤邊坡坡率等措施。

3.2 高地應(yīng)力巖爆與大變形

沿線活動(dòng)斷裂發(fā)育、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈、巖漿侵入體廣泛分布，存在大量構(gòu)造應(yīng)力高度集中的地質(zhì)環(huán)境，隧道可能遭遇高地應(yīng)力工程環(huán)境，硬脆圍巖可能發(fā)生巖爆，軟質(zhì)圍巖可能發(fā)生大變形。構(gòu)造強(qiáng)烈的區(qū)域，硬質(zhì)巖破碎帶也可能產(chǎn)生大變形[22]。

隧道巖爆及大變形與隧道所處地區(qū)的最大水平地應(yīng)力、隧道軸向與水平應(yīng)力之間的夾角、埋深等均有相關(guān)性。72座隧道埋深情況如表3所示。

表3 隧道埋深分布情況Tab. 3 Distribution of tunnel depth

雅安至林芝段共完成地應(yīng)力實(shí)測(cè)鉆孔434個(gè)，從實(shí)測(cè)鉆孔分析可知：從雅安至金沙江縫合帶，地應(yīng)力方向以北西為主；貢覺盆地至林芝段，地應(yīng)力方向以北東向?yàn)橹鳎粚?shí)測(cè)地應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方向與宏觀GPS實(shí)際觀測(cè)速度場(chǎng)吻合性較好，證明實(shí)測(cè)地應(yīng)力方向結(jié)果的可信度較好；地應(yīng)力在單孔范圍內(nèi)均呈現(xiàn)出隨深度增加而變大的規(guī)律，統(tǒng)計(jì)深孔側(cè)壓力系數(shù)（最大水平主應(yīng)力/自重應(yīng)力的比值）平均值約為1.47，8%的深孔側(cè)壓力系數(shù)達(dá)2倍以上，這些側(cè)壓力系數(shù)大于2的深孔測(cè)試深度為86～550 m，平均深度約為240 m。

定測(cè)階段根據(jù)大量實(shí)測(cè)地應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲取了較為準(zhǔn)確的地應(yīng)力預(yù)測(cè)結(jié)果，最大地應(yīng)力較可研階段變化幅度基本在5%以內(nèi)，總體變化不大。全線硬質(zhì)巖隧道實(shí)測(cè)最大地應(yīng)力53.06 MPa，推算全線硬質(zhì)巖隧道最大地應(yīng)力66 MPa，預(yù)測(cè)27座隧道不同等級(jí)的巖爆總長(zhǎng)占比約15.3%。全線軟巖實(shí)測(cè)最大地應(yīng)力為44.3 MPa，推算沿線軟巖最大地應(yīng)力為54.8 MPa，預(yù)測(cè)43座隧道不同等級(jí)的大變形總長(zhǎng)占比約17.8%。

針對(duì)高地應(yīng)力巖爆問題，設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和巖爆微震監(jiān)測(cè)；采用主動(dòng)釋放圍巖內(nèi)積聚的應(yīng)變能，降低巖爆等級(jí)；優(yōu)化開挖工法和加強(qiáng)光面爆破，綜合采用超前加固、預(yù)應(yīng)力錨桿、消能防護(hù)網(wǎng)、鋼架、鋼筋排等聯(lián)合支護(hù)措施，控制巖爆風(fēng)險(xiǎn)，以保證工程順利推進(jìn)。

針對(duì)高地應(yīng)力軟巖大變形問題，工程選線時(shí)應(yīng)充分考慮高地應(yīng)力問題，采用傍山、拔高線路標(biāo)高等方式盡量減小隧道埋深，線路方向盡量與最大主應(yīng)力方向平行或小角度相交；同時(shí)，選擇巖體完整性好、強(qiáng)度較高的地段通過；合理設(shè)置線間距，降低隧道兩洞相互不利影響。施工中以超前鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果采取相應(yīng)的工程措施[23]。輕微及中等大變形，采用橢圓形輪廓；嚴(yán)重大變形，采用近圓形輪廓。支護(hù)措施采用主動(dòng)控制圍巖變形的支護(hù)理念，即合理預(yù)留變形量、早高強(qiáng)鋼纖維噴混凝土、長(zhǎng)短錨桿結(jié)合、加強(qiáng)鋼架、注漿修復(fù)圍巖、大斷面快速施工。

3.3 高地溫及高溫?zé)崴?/h3>

沿線高地溫類型可劃分為由地溫梯度因埋深引起高巖溫，以及水熱活動(dòng)形成的高溫?zé)崴ㄆ┡c高巖溫，其形成模式如圖8所示。

青藏高原水熱活動(dòng)嚴(yán)格受深大斷裂和次級(jí)斷裂控制，斷裂除作為地質(zhì)體控制地溫外，地下水滲入并向深部循環(huán)，被正常地溫或潛伏的熱源體加熱后，沿上述斷裂上升，隱伏于地下或出露于地表，形成了一系列的溫泉及高溫異常區(qū)，其排列方向同構(gòu)造一致，呈現(xiàn)“南北呈帶、東西呈條”的特點(diǎn)。

圖8 高溫?zé)崴透邘r溫形成模式[24]Fig. 8 Formation mode of high temperature hot water and high rock temperature[24]

沿線溫泉分布主要沿活動(dòng)斷裂帶及侵入巖體邊緣圍巖接觸帶分布，呈現(xiàn)高度的相關(guān)性。雅安至昌都段溫泉分布眾多，與線路關(guān)系較大的分布于斷裂帶的溫泉有67處；昌都至林芝段測(cè)區(qū)共分布溫泉115處，與線路關(guān)系較大的分布于斷裂帶的溫泉有8處。川藏鐵路沿線地溫異常區(qū)可以劃分為17段，分布如圖9及表4所示。

圖9 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造與熱水分布Fig. 9 Distribution of regional geological structure and hot water

經(jīng)過定測(cè)階段的勘察工作，進(jìn)一步細(xì)化了高地溫等級(jí)劃分。預(yù)測(cè)26座隧道存在程度不等的高地溫，大部分隧道高地溫由埋深、地溫梯度引起?？刀ㄒ惶?hào)、康定二號(hào)、德達(dá)、拉月4座隧道存在高溫?zé)崴L(fēng)險(xiǎn)，預(yù)測(cè)最高地溫出現(xiàn)在拉月隧道，洞身溫度最高可超過60 ℃。

針對(duì)高地溫問題，設(shè)計(jì)中需要針對(duì)高地溫隧道段采取洞內(nèi)綜合施工降溫、封堵或引排地下熱水、增強(qiáng)襯砌抗裂性、選用耐熱建材及設(shè)備、加強(qiáng)人員高溫防護(hù)等綜合防治措施，以有效解決高地溫問題，確保工程可行、風(fēng)險(xiǎn)可控。

表4 川藏線鐵路沿線地溫異常區(qū)分布Tab. 4 Distribution of geothermal anomaly areas along Sichuan—Tibet Railway

3.4 高原巖溶與突涌水

3.4.1 巖溶突涌水

巖溶形態(tài)形成過程漫長(zhǎng)，青藏高原巖溶在區(qū)域抬升相對(duì)停滯期，具備巖溶系統(tǒng)演化的長(zhǎng)時(shí)段條件，因此巖溶呈現(xiàn)明顯的垂向分帶特征，同時(shí)受青藏高原隆升擠壓，構(gòu)造跡線切割控制地層展布，也形成巖溶發(fā)育的優(yōu)勢(shì)方向。

沿線多套地層巖組含有碳酸鹽巖，其中雅安至金沙江段、芒康山越嶺段等受主干斷裂構(gòu)造控制，分布有近南北向可溶巖條帶，昌都至林芝與構(gòu)造跡線均呈北西向條帶；全線巖溶分布最為廣泛地段屬金沙江東岸格聶山越嶺，格聶山一帶5 000～5 500 m發(fā)育冰蝕溶蝕復(fù)合型地貌，4 000 m以下出露較多巖溶泉，巖溶水動(dòng)力條件強(qiáng)烈，巖溶發(fā)育及富水性受斷裂、褶皺構(gòu)造控制明顯，部分段落的隧道涌水量大、水壓高，突涌水風(fēng)險(xiǎn)大，控制線路方案選擇。

全線共17座隧道穿越可溶巖，總長(zhǎng)約58.0 km，主要集中分布在郭達(dá)山、德達(dá)、格聶山、康玉、多吉等隧道中，長(zhǎng)約37.8 km，其中水平循環(huán)帶段落長(zhǎng)約30.4 km。

穿經(jīng)可溶巖段、豐水期涌水量大于50 000 m3/d的隧道為德達(dá)、格聶山、孜拉山、東達(dá)山、昌都、康玉、多吉等。突涌水高–極風(fēng)險(xiǎn)隧道主要有郭達(dá)山隧道、格聶山隧道、孜拉山隧道、東達(dá)山隧道、紅拉山隧道、芒康山隧道、昌都隧道、康玉隧道等8座。

3.4.2 深大斷裂帶突涌水

沿線富水帶的形成，受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地形地貌等多因素控制。一般來說，斷裂密集帶的可溶巖、碎性巖展布區(qū)，易形成破碎的儲(chǔ)水空間及深部的循環(huán)通道。沿線主控構(gòu)造主要有鮮水河斷裂帶、金沙江斷裂帶、怒江斷裂帶、雅江縫合帶、嘉黎斷裂帶，與次級(jí)斷裂帶共同形成了沿線富水帶分布格局。

瀘定—新都橋段：完成的71孔中，測(cè)得水位與軌面距離大于500 m的鉆孔17個(gè)，集中分布于寶靈山隧道、郭達(dá)山隧道、康定一號(hào)隧道、康定二號(hào)隧道。估算隧道豐水期涌水量大于100 000 m3/d的隧道3座，分別為郭達(dá)山隧道、寶靈山隧道及康定二號(hào)隧道。

海子山—貢覺段：完成的53孔中，測(cè)得水位與軌面距離大于500 m的鉆孔10個(gè)，分布于德達(dá)隧道、茶洛隧道、格聶隧道、孜拉山隧道、紅拉山隧道、貢覺隧道。估算隧道豐水期涌水量大于100 000 m3/d的隧道4座，分別為德達(dá)隧道、格聶山隧道、孜拉山隧道、紅拉山隧道。

芒康山—八宿段：完成的57孔中，測(cè)得水位與軌面距離大于500 m的鉆孔8個(gè)，分布于貢覺隧道、芒康山隧道。估算隧道豐水期涌水量大于100 000 m3/d的隧道1座，為芒康山隧道。

波密—林芝段：根據(jù)深孔水位測(cè)試成果及預(yù)測(cè)的隧道涌水量，完成的101孔中，測(cè)得水位與軌面距離大于500 m的鉆孔24個(gè)，集中分布于易貢隧道、通麥隧道、拉月隧道、魯朗隧道、色季拉山隧道。估算隧道豐水期涌水量大于100 000 m3/d的隧道3座，分別為易貢隧道、拉月隧道、色季拉山隧道。

根據(jù)勘察成果，雅安至林芝段隧道共發(fā)育227條區(qū)域性斷裂，影響總寬度約28 080 m，其中，穿越可溶巖區(qū)域斷層共計(jì)33條，影響寬度近6 000 m。

針對(duì)隧道涌突水問題，勘察設(shè)計(jì)階段針對(duì)康定二號(hào)、伯舒拉嶺等越嶺隧道采取抬標(biāo)高、降低埋深等措施；針對(duì)格聶山、康玉等巖溶隧道采取傍山選線，盡量走行于水平徑流帶之上等措施，最大限度降低了突涌水風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)中盡量采取順坡排水，有效降低排水難度。施工中以超前鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)預(yù)測(cè)及預(yù)報(bào)結(jié)果對(duì)圍巖進(jìn)行預(yù)加固處理，對(duì)高壓富水段落采取超前排水泄壓措施，以及排堵結(jié)合、以排為主的方式可有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 有害氣體

沿線經(jīng)過區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖均有分布，經(jīng)多期次構(gòu)造及巖漿巖侵入，深大斷裂眾多，局部地段經(jīng)過含煤地層，在深部地段，瓦斯等有害氣體成因及分布極其復(fù)雜，氣體類型主要為煤層瓦斯、天然氣瓦斯和其他有害氣體三大類，既存在有機(jī)成因的，也有無機(jī)成因的。瓦斯氣體成分主要為CH4、CO2、H2S、CO、SO2和NH3等。從來源來看，主要有煤系地層、油系地層、含炭質(zhì)有機(jī)質(zhì)地層、地?zé)崃黧w伴生、變質(zhì)作用產(chǎn)生及深源成因氣體。

經(jīng)鉆探孔內(nèi)有害氣體實(shí)測(cè)，全線有3座高瓦斯隧道、6座低瓦斯隧道、8座非煤瓦斯隧道，另有20座隧道鉆孔檢出H2S、CO、CO2、SO2等有害氣體。

針對(duì)有害氣體的問題，設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)加強(qiáng)瓦斯等有害氣體的監(jiān)測(cè)，建立完善的有害氣體超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探測(cè)體系；采取超前綜合防突措施先行、工作面綜合防突措施補(bǔ)充的防突措施；施工中，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)，稀釋瓦斯等有害氣體濃度；對(duì)隧道結(jié)構(gòu)采取可靠的瓦斯封閉隔離層等措施，以確保工程施工、運(yùn)營(yíng)安全。

4 地質(zhì)選線建議、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)期關(guān)注重點(diǎn)

4.1 地質(zhì)選線建議

1）線路宜繞避活動(dòng)斷層、高烈度地震區(qū)。繞避困難時(shí)，宜大角度短距離通過，特殊困難段落應(yīng)綜合比選或進(jìn)行專項(xiàng)論證。并行活動(dòng)斷裂帶段落線路應(yīng)綜合考慮活動(dòng)斷裂特征及未來地震活動(dòng)的影響，通過合理的工程形式及抗震措施降低活動(dòng)斷裂對(duì)工程產(chǎn)生的不利影響。

2）選線應(yīng)充分考慮沿線表生地質(zhì)災(zāi)害的鏈生性、群生性特點(diǎn)，線路應(yīng)繞避大型和性質(zhì)復(fù)雜的滑坡、巖堆、崩塌、錯(cuò)落、危巖落石，以及大型暴雨型、冰川型及冰湖潰決型泥石流等不良地質(zhì)體及集中發(fā)育地段，繞避困難時(shí)，應(yīng)采用適宜的工程類型從合理的位置通過。

3）隧道通過高地應(yīng)力區(qū)時(shí)宜降低埋深、減小長(zhǎng)度，隧道軸向宜與區(qū)域最大主應(yīng)力方向平行或以小角度相交。

4）線路應(yīng)繞避可能出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)岷Φ母叩販貐^(qū)，應(yīng)選擇低溫走廊通過，宜采用明線工程或埋深較淺的傍山、靠河隧道工程。

5）高原巖溶地區(qū)隧道工程設(shè)置應(yīng)考慮巖溶發(fā)育特征，宜避開水平徑流區(qū)及可溶巖與非可溶巖接觸帶。

4.2 建設(shè)與運(yùn)營(yíng)期關(guān)注重點(diǎn)

1）構(gòu)建青藏高原東南緣深部地質(zhì)大剖面。

通過施工期的地質(zhì)素描、3維點(diǎn)云掃描、洞內(nèi)巖石標(biāo)本采集等工作，并和勘察期間數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，制定高精度地理地質(zhì)信息集成表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，形成青藏高原東南緣深部地質(zhì)大剖面。

2）探索青藏高原與鄰區(qū)的區(qū)域地球動(dòng)力學(xué)特征。

勘察階段有大量深孔采用水壓致裂法獲取的地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；在施工開挖后，再采用其他地應(yīng)力測(cè)試方法，結(jié)合地應(yīng)力常觀數(shù)據(jù)，分析不同深度地應(yīng)力的分布特征與變化規(guī)律，得出青藏高原與鄰區(qū)的區(qū)域地球動(dòng)力學(xué)特征。

3）建立多災(zāi)種的早期識(shí)別與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，形成完善的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。

研究高原高海拔山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害空天地一體化智能監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)與裝備、活動(dòng)斷裂帶地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)、地震破壞快速評(píng)估技術(shù)及應(yīng)急處置技術(shù)與裝備，形成完善的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。

4）研究活動(dòng)斷裂帶深部場(chǎng)地工程效應(yīng)特征。

研究川藏鐵路隧址區(qū)活動(dòng)斷裂帶活動(dòng)特性及場(chǎng)地地震效應(yīng)，揭示活動(dòng)斷裂帶蠕滑錯(cuò)動(dòng)和強(qiáng)震耦合作用下隧道結(jié)構(gòu)變形機(jī)理及損傷特性等。

5）加強(qiáng)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新。

研發(fā)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)新技術(shù)、新方法、新裝備，將勘察地質(zhì)數(shù)據(jù)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，運(yùn)用智能化超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，為安全施工做好保障。

5 結(jié) 論

1）川藏鐵路雅安至林芝段具有顯著的地形高差、強(qiáng)烈的板塊活動(dòng)、頻發(fā)的山地災(zāi)害、敏感的生態(tài)環(huán)境、惡劣的氣侯條件、薄弱的基礎(chǔ)設(shè)施等六大工程環(huán)境特征，也是面臨的六大挑戰(zhàn)。具有工程建設(shè)環(huán)境極其惡劣、鐵路長(zhǎng)大坡度前所未有、超長(zhǎng)深埋隧道最為集中、山地災(zāi)害防范任務(wù)艱巨、生態(tài)環(huán)境保護(hù)責(zé)任重大五大工程建設(shè)難題。具有高原高山峽谷區(qū)地理數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確獲取難、地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別評(píng)估難、超級(jí)工程與物流保障難、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大、重大工程建設(shè)及防控風(fēng)險(xiǎn)大等“三難兩大”風(fēng)險(xiǎn)。

2）采用“空天地”綜合勘察手段，查明了沿線工程地質(zhì)環(huán)境與主要工程地質(zhì)問題，研究區(qū)域?qū)俅笮突?、冰川泥石流、冰湖潰決等山地災(zāi)害的集中區(qū)和易發(fā)區(qū)，并且各類災(zāi)害在復(fù)雜的環(huán)境條件下易形成鏈生性災(zāi)害；研究區(qū)域內(nèi)的活動(dòng)斷裂與高烈度地震、高地應(yīng)力巖爆與大變形，以及高地溫、高壓涌突水、有害氣體等多場(chǎng)耦合下的深埋隧道重大不良地質(zhì)發(fā)育，影響和制約鐵路工程選線及工程建設(shè)。

3）針對(duì)研究區(qū)的主要工程地質(zhì)問題，通過采用隧道穿越方式繞避大型復(fù)雜的淺表地質(zhì)災(zāi)害；采用減少埋深、縮短長(zhǎng)度、傍山靠河、走行于相對(duì)低溫廊道、避開長(zhǎng)大水平徑流區(qū)等針對(duì)性工程措施，可有效應(yīng)對(duì)淺表層及隧道不良地質(zhì)問題。

4）提出減災(zāi)選線原則，同時(shí)建設(shè)期和運(yùn)營(yíng)期重點(diǎn)關(guān)注構(gòu)建青藏高原東南緣深部地質(zhì)大剖面、探索青藏高原與鄰區(qū)的區(qū)域地球動(dòng)力學(xué)特征、建立多災(zāi)種的早期識(shí)別與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)并形成完善的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系、研究活動(dòng)斷裂帶深部場(chǎng)地工程效應(yīng)特征，以及加強(qiáng)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新等5個(gè)方面。

5）結(jié)論可用于指導(dǎo)川藏鐵路勘察設(shè)計(jì)及建設(shè)施工運(yùn)營(yíng)，也可為滇藏、中尼等鐵路的勘察設(shè)計(jì)及建設(shè)施工提供參考。

6）施工期間的地質(zhì)工作除揭示工程地質(zhì)條件作用外，對(duì)于區(qū)域地質(zhì)、地球動(dòng)力學(xué)特征等基礎(chǔ)地質(zhì)科學(xué)等方面的研究也將起到重要的推動(dòng)作用，通過川藏鐵路的修建，將極大推動(dòng)基礎(chǔ)地質(zhì)、工程地質(zhì)、工程建造等各方面的研究水平。