摘要：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。年主要完成铁路沿线1:5万区域地质调查km2、1:5万地质灾害调查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: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m深的水平孔地应力测量突破等。该工程通过年调查研究,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。
0引言
川藏铁路位于我国乃至全球地形陡度最大、内外动力地质作用最强烈、地质灾害极端频发的青藏高原,铁路东起四川成都,向西经雅安、康定、昌都、波密、林芝至拉萨,全长约km,川藏铁路采用分段规划建设的方式,其中成都—雅安段已于年12月建成通车,拉萨—林芝段于年开工,计划于年建成,新建川藏铁路雅安—林芝段正线长km[1],新建车站24个(不含雅安站、林芝站),桥隧总长.74km,桥隧比95.8%[2],并于年11月8日先期开工建设康定2号隧道、色季拉山隧道和大渡河大桥[3]。
川藏铁路是我国正在规划建设的重点工程,习近平总书记在中央财经委员会第三次会议上指出“规划建设川藏铁路,对国家长治久安和西藏经济社会发展具有重大而深远的意义”,要求“科学规划、技术支撑、保护生态、安全可靠”“一定把这件大事办成办好”。为更好地支撑服务川藏铁路规划建设,自然资源部中国地质调查局自年10月起,组织地质力学所、成都地质调查中心、探矿工艺研究所、航空物探遥感中心、水文地质环境地质调查中心、水文地质环境地质研究所、中国地质环境监测院等局属相关单位,开展川藏铁路沿线地质调查研究和集中攻关研究,先后完成铁路沿线地质灾害情况分析报告、推荐线路地质咨询报告等。年度聚焦川藏铁路泸定—雅江、巴塘—贡觉、波密—鲁朗3个重点地段,完成1:5万区域地质调查5幅、1:5万地质灾害调查km2,新建设36处GPS高精度测站、6口大地热流地质参数井、8个地温监测站、4个滑坡监测站,编制完成川藏铁路雅安—林芝段1:25万地质图、活动断裂分布图和水文地质图等区域性图件,向铁路规划设计部门提交11份地质调查专报,针对大桥、隧道和路基段发现的地质安全隐患提出线路优化和防灾减灾建议被采纳应用。此外,在大比例尺航空物探技术、千米级超长水平钻孔定向取心钻进技术、水平孔地应力测量技术方法方面取得创新性进展,精准支撑服务了川藏铁路规划建设。中国地质调查局于年3月设立了“川藏铁路交通廊道地质调查工程”,围绕制约川藏铁路规划建设的基础地质、活动断裂、地质灾害、地应力、水文地质、地热地质等关键地质问题开展调查研究。
1研究区地质背景
1.1地形地貌
川藏铁路从位于第二阶梯的四川盆地台阶式上升至第一阶梯的青藏高原(图1),地貌形态以高原盆地和深切峡谷为主,铁路横跨大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等16条大江大河,穿越横断山脉、念青唐古拉山脉等21座雪山高峰,被形象地称为“世界上技术难度最大的巨型过山车”。
图1川藏铁路沿线地形地貌(铁路线引自文献[4],为示意图,非实际线路,下同)
1.2区域地质构造
川藏铁路从东而西穿越扬子地块、川滇块体、甘青块体、西藏块体和喜马拉雅块体[4]。
第四纪以来,印度板块向欧亚板块俯冲与挤压,致使青藏高原以9.5mm/a的速度快速隆升[5],形成强烈的现代地壳活动和高地应力场[5,6,7,8,9],在地壳运动不均匀部位形成不同方向的活动断裂带,如龙门山断裂带、鲜水河断裂带、理塘—德巫断裂带、澜沧江断裂带、金沙江断裂带、怒江断裂带、嘉黎—察隅断裂带等。
1.3地层岩性
川藏铁路沿线及邻区地层发育齐全,地质构造对地层分布有显著的控制作用,地层走向与区域控制性断裂走向基本一致(图2)。铁路沿线除寒武系外,从震旦系至第四系均有分布,并以沉积岩为主。工程地质岩组主要为坚硬—较坚硬的中厚层状砂岩夹砾岩、泥岩、板岩岩组,软硬相间的中厚层状砂岩、泥岩夹灰岩及互层岩组,较弱—较坚硬的薄—中厚层状千枚岩、片岩夹灰岩及砂岩岩组,坚硬块状花岗岩、安山岩、闪长岩岩组,以及断裂带软弱岩体等。
图2川藏铁路沿线地层岩性纲要
1.第四系冲洪积、冰碛物等;2.陆相碎屑岩为主,海相碎屑岩及火山岩;3.陆相碎屑岩为主,藏南海相沉积(砂页岩夹泥灰岩);4.海相砂板岩夹灰岩、砂页岩、砾岩及火山岩;5.中生界并层;6.冈瓦纳相(灰岩、砂板岩夹玄武岩、千枚岩);7.并层;8.冈瓦纳相(砂页岩、大理岩、灰岩);9.中—上统为磨拉石;10.上古生界并层;11.前泥盆系变质砂板岩、片麻岩、大理岩;12.灰岩夹千枚岩、大理岩夹基性火山岩;13.并层;14.碎屑岩及火山岩;15.下古生界并层;16.元古宇;17.太古宇;18.中生代杂岩;19.喜山期花岗岩;20.燕山晚期—喜山期花岗岩;21.燕山期花岗岩;22.华力西期—燕山期花岗岩;23.元古宙花岗岩;24.闪长岩类;25.超铁镁质岩类;26.碱性岩类;27.水系;28.断裂;29.已建铁路;30.在建铁路;31.拟建铁路方案示意图
1.4地质灾害
川藏铁路沿线山高谷深,地形切割破碎强烈,多为陡峻的V型谷,近直立的岸坡或陡崖常见,成为崩塌、滑坡和泥石流等外动力地质灾害的高易发区[10,11]。在内外动力耦合作用下形成的崩塌、滑坡和泥石流等浅表层地质灾害具有发育范围广、规模大、危害大、复发频繁和形成机理复杂等特点,并发育四川理塘乱石包高位远程滑坡[12,13,14]、西藏江达白格滑坡—堵江—溃坝灾害链[15,16,17,18,19]、西藏易贡高位远程滑坡[20,21,22,23]、加查拉岗村高位远程滑坡[24]等巨型灾害,制约着川藏铁路选线规划。
2工程总体目标与主要任务
围绕川藏铁路规划建设的地质需求,开展川藏铁路全线1:5万专题区域地质调查,开展活动断裂、地质灾害与高边坡、地应力深埋隧道岩爆和大变形、水文地质与高压涌水突泥、高温热害等专项地质调查,全力提升铁路沿线地质调查程度与精度;开展铁路沿线地质基础理论与孕灾机理、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研究,提升地质灾害(链)风险早期识别和监测预警能力;建设地球科学野外观测研究基地,加强川藏铁路全生命周期地质信息监测研究(图3),
图3川藏铁路交通廊道地质调查工程调查研究主要内容
培养特色鲜明、优势突出的科技创新团队;协同推进“中国地质调查局支撑服务川藏铁路规划建设地质调查与科技攻坚(—年)”。
3主要进展与成果
3.1提升了川藏铁路沿线地质调查的程度与精度
3.1.1川藏铁路沿线基础地质调查研究进展
(1)编制完成川藏铁路雅安—林芝段1:25万地质图。年中国地质调查局成都地质调查中心充分利用已有的1:25万地质资料及综合集成研究成果[25,26,27]和近年来完成的地质调查成果,编制完成“川藏铁路交通廊带雅安—林芝段1:25万地质图”及说明书。该地质图以铁路线南北各50km作为编图范围,突出表达了岩石组合(岩性)、特殊岩性层(煤、石膏、石灰岩等)、劈理、断裂及新构造,简化沉积相、生物地层、年代地层等地质内容,提出了川藏铁路规划、工程施工等过程中需要特别