2021年  29卷  第2期

“川藏铁路地质问题与工程对策”专题
摘要:
软岩长期以来都是工程建设中重点关注的对象,在具有高地应力、高温、高水压等复杂环境特点的川藏铁路廊道更是不可忽视的难题,但目前区域软岩的发育分布特征及其工程效应还未有深入的研究。本文在铁路廊道及邻区地质填图成果的基础上,结合岩体结构调查、岩石回弹测试以及微观分析,发现缝合带对软岩发育有着明显的控制效应。取得如下认识:(1)铁路廊道发育金沙江、澜沧江、怒江及雅鲁藏布江等板块缝合带,受缝合带特殊的构造活动形式与温压条件等影响,泥岩、片岩、板岩等软弱岩石及糜棱岩、碎裂岩和损伤岩带等构造软岩主要分布在缝合带内部及其边界断裂两侧;(2)板块碰撞运动控制了区域岩石建造特征,并造成岩石变形变质和构造损伤,使得岩石力学性质劣化,导致区域内软岩广泛发育;(3)川藏铁路廊道软岩工程地质问题主要有受缝合带控制的软弱岩石区段隧道工程大变形风险较高,隧道工程穿越缝合带活动性边界断裂构造软岩时易出现突水突泥灾害,软岩发育且外动力作用强烈的区段频发的山地灾害将严重威胁地表线路及临辅工程。本研究成果可为川藏铁路廊道软岩工程地质问题的预测及防治提供科学依据,也能为板块碰撞挤压作用下软岩的变形机制和工程防控技术等方面研究奠定基础。 软岩长期以来都是工程建设中重点关注的对象,在具有高地应力、高温、高水压等复杂环境特点的川藏铁路廊道更是不可忽视的难题,但目前区域软岩的发育分布特征及其工程效应还未有深入的研究。本文在铁路廊道及邻区地质填图成果的基础上,结合岩体结构调查、岩石回弹测试以及微观分析,发现缝合带对软岩发育有着明显的控制效应。取得如下认识:(1)铁路廊道发育金沙江、澜沧江、怒江及雅鲁藏布江等板块缝合带,受缝合带特殊的构造活动形式与温压条件等影响,泥岩、片岩、板岩等软弱岩石及糜棱岩、碎裂岩和损伤岩带等构造软岩主要分布在缝合带内部及其边界断裂两侧;(2)板块碰撞运动控制了区域岩石建造特征,并造成岩石变形变质和构造损伤,使得岩石力学性质劣化,导致区域内软岩广泛发育;(3)川藏铁路廊道软岩工程地质问题主要有受缝合带控制的软弱岩石区段隧道工程大变形风险较高,隧道工程穿越缝合带活动性边界断裂构造软岩时易出现突水突泥灾害,软岩发育且外动力作用强烈的区段频发的山地灾害将严重威胁地表线路及临辅工程。本研究成果可为川藏铁路廊道软岩工程地质问题的预测及防治提供科学依据,也能为板块碰撞挤压作用下软岩的变形机制和工程防控技术等方面研究奠定基础。
摘要:
活动断裂带强烈复杂的构造运动会对地壳岩体产生不同程度的损伤,这些损伤能够显著影响地震破裂、地貌演化和地质灾害等地质过程,并对工程岩体稳定有较大影响,但目前鲜见对大型活动断裂地壳岩体构造损伤的深入研究。本文首次提出地壳岩体构造损伤的科学概念,揭示其具有不可逆性、累积性、非均匀性与愈合性。通过对青藏高原东缘鲜水河断裂带等6条主要活动断裂带大范围岩体露头的实测分析,采用构造结构面面密度作为表征构造损伤的定量指标,将断裂带地壳岩体划分为损伤带与围岩,测得最宽损伤带达3100 m。分析了地壳岩体损伤分布特征、变形破裂特征和损伤分布影响因素,取得如下认识:(1)损伤带主要沿活动性较强的主断裂分布,其内部具有高、低损伤区交替的分区损伤特征;(2)损伤带与围岩岩体分别表现为高应变速率与低应变速率状态下脆性损伤特征,损伤带的形成与断裂近期区域应力场密切相关;(3)表征断层发展阶段的累积位移量控制损伤带的总体规模,而其局部变化主要受控于断裂的几何展布与岩石性质;(4)提出了典型活动断裂带地壳岩体构造损伤模式。研究成果可为地震动力学、构造地貌、地质灾害和大型工程建设等提供约束地壳岩体结构的科学证据,有助于深化对活动断裂带地壳岩体力学环境的认识和理解。 活动断裂带强烈复杂的构造运动会对地壳岩体产生不同程度的损伤,这些损伤能够显著影响地震破裂、地貌演化和地质灾害等地质过程,并对工程岩体稳定有较大影响,但目前鲜见对大型活动断裂地壳岩体构造损伤的深入研究。本文首次提出地壳岩体构造损伤的科学概念,揭示其具有不可逆性、累积性、非均匀性与愈合性。通过对青藏高原东缘鲜水河断裂带等6条主要活动断裂带大范围岩体露头的实测分析,采用构造结构面面密度作为表征构造损伤的定量指标,将断裂带地壳岩体划分为损伤带与围岩,测得最宽损伤带达3100 m。分析了地壳岩体损伤分布特征、变形破裂特征和损伤分布影响因素,取得如下认识:(1)损伤带主要沿活动性较强的主断裂分布,其内部具有高、低损伤区交替的分区损伤特征;(2)损伤带与围岩岩体分别表现为高应变速率与低应变速率状态下脆性损伤特征,损伤带的形成与断裂近期区域应力场密切相关;(3)表征断层发展阶段的累积位移量控制损伤带的总体规模,而其局部变化主要受控于断裂的几何展布与岩石性质;(4)提出了典型活动断裂带地壳岩体构造损伤模式。研究成果可为地震动力学、构造地貌、地质灾害和大型工程建设等提供约束地壳岩体结构的科学证据,有助于深化对活动断裂带地壳岩体力学环境的认识和理解。
摘要:
随着西部大开发的推进,雅安至林芝地区的交通工程将会陆续规划建设。作为现今世界上地形地貌最复杂、构造活动最强烈的地区之一,规划的川藏铁路交通廊道将跨七江穿八山、地形高差十分显著。分析研究表明,在高海拔、大高差、构造运动强烈、地壳快速隆起、河流急速下切的特殊地质背景下。交通廊道研究区呈现三高两强的地质特征:高烈度地震、高地应力、高地温及强烈发育深大活动断裂和强烈发育多样化地质灾害。在内外动力地质作用下形成了高位崩塌滑坡、冰川泥石流、岩屑坡、岩堆、冰湖溃决及链生灾害等地表地质问题;在内动力地质作用下形成深大活动断裂、高烈度地震、高地温、高地应力岩爆和软岩大变形等深部地质问题。针对不同的工程地质问题,有必要研究分析其工程危害程度,通过规划设计前期的地质选线、合理的工程设置绕避或降低工程风险。同时,建议施工运营阶段,加强地质风险的超前探测、预报和监测预警,采用科学合理工程措施确保地质风险可控,为交通廊道线状工程的规划建设提供科学支撑。 随着西部大开发的推进,雅安至林芝地区的交通工程将会陆续规划建设。作为现今世界上地形地貌最复杂、构造活动最强烈的地区之一,规划的川藏铁路交通廊道将跨七江穿八山、地形高差十分显著。分析研究表明,在高海拔、大高差、构造运动强烈、地壳快速隆起、河流急速下切的特殊地质背景下。交通廊道研究区呈现三高两强的地质特征:高烈度地震、高地应力、高地温及强烈发育深大活动断裂和强烈发育多样化地质灾害。在内外动力地质作用下形成了高位崩塌滑坡、冰川泥石流、岩屑坡、岩堆、冰湖溃决及链生灾害等地表地质问题;在内动力地质作用下形成深大活动断裂、高烈度地震、高地温、高地应力岩爆和软岩大变形等深部地质问题。针对不同的工程地质问题,有必要研究分析其工程危害程度,通过规划设计前期的地质选线、合理的工程设置绕避或降低工程风险。同时,建议施工运营阶段,加强地质风险的超前探测、预报和监测预警,采用科学合理工程措施确保地质风险可控,为交通廊道线状工程的规划建设提供科学支撑。
摘要:
川藏铁路作为史上修建难度最大的铁路,沿线具有显著的地形高差、强烈的板块活动、密集的深大断裂、频发的山地灾害等恶劣地质环境特点,工程建设面临着复杂多变的地表和地下重大地质安全风险挑战。为深入综合分析川藏铁路可研阶段沿线地质风险,定量评价其对工程的影响,基于川藏铁路沿线翔实的时空数据集及资料,采用三维结构建模、数值统计建模、动力建模、时空建模等方法,进行了地表、地下重大工程地质灾害综合定量风险分析。地表工程地质灾害综合风险分析结果表明:在宏观上,川藏铁路沿线存在3个地表地质灾害高风险区,分别是鲜水河断裂带、金沙江断裂带和东构造结地区。由于川藏铁路采用以隧道为主的设计方案,地表地质灾害的风险大大降低。分别建立了活动断裂、岩爆和大变形等风险评估的普适性模型及综合风险分析模型,以易贡隧道为例,对典型重要隧道全线不同段落断裂活动性、岩爆、大变形等典型地下工程地质风险以及综合风险进行了定量评价。结果表明:川藏铁路沿线的地质灾害、断裂活动、岩爆和大变形等重大工程地质灾害的总体风险等级较高,影响工程安全;定量评估结果可以进一步指导后续的设计与施工的优化和深化。本研究为川藏铁路可行性研究提供了有力的科学支撑,同时也为国内外类似线性工程地质灾害风险分析提供参考。 川藏铁路作为史上修建难度最大的铁路,沿线具有显著的地形高差、强烈的板块活动、密集的深大断裂、频发的山地灾害等恶劣地质环境特点,工程建设面临着复杂多变的地表和地下重大地质安全风险挑战。为深入综合分析川藏铁路可研阶段沿线地质风险,定量评价其对工程的影响,基于川藏铁路沿线翔实的时空数据集及资料,采用三维结构建模、数值统计建模、动力建模、时空建模等方法,进行了地表、地下重大工程地质灾害综合定量风险分析。地表工程地质灾害综合风险分析结果表明:在宏观上,川藏铁路沿线存在3个地表地质灾害高风险区,分别是鲜水河断裂带、金沙江断裂带和东构造结地区。由于川藏铁路采用以隧道为主的设计方案,地表地质灾害的风险大大降低。分别建立了活动断裂、岩爆和大变形等风险评估的普适性模型及综合风险分析模型,以易贡隧道为例,对典型重要隧道全线不同段落断裂活动性、岩爆、大变形等典型地下工程地质风险以及综合风险进行了定量评价。结果表明:川藏铁路沿线的地质灾害、断裂活动、岩爆和大变形等重大工程地质灾害的总体风险等级较高,影响工程安全;定量评估结果可以进一步指导后续的设计与施工的优化和深化。本研究为川藏铁路可行性研究提供了有力的科学支撑,同时也为国内外类似线性工程地质灾害风险分析提供参考。
摘要:
工程作用和气候转暖影响加剧了工程下部多年冻土的退化,导致冻土工程稳定性发生显著变化。本文从气候转暖和工程活动下多年冻土变化和冻融灾害的视角探讨了气候转暖与工程稳定性的关系,给出了青藏高原气候转暖下活动层厚度、冻土温度等变化和青藏公路和青藏铁路工程下部多年冻土上限、冻土温度和路基变形等特征。同时,系统梳理了青藏高原冻土工程防治冻土融化的工程技术措施,讨论了未来气候变暖下青藏高原多年冻土的变化特征及其对冻土工程服役性的影响。青藏高原多年冻土在过去数十年来发生了不同程度的退化,工程作用加速了工程下部多年冻土退化,严重影响工程稳定性。青藏铁路采取了冷却路基、降低多年冻土温度的技术措施,但冻土工程仅能适应气候变暖1 ℃的情况。未来气候变暖1.5 ℃,青藏铁路冻土工程的补强措施需尽早谋划。 工程作用和气候转暖影响加剧了工程下部多年冻土的退化,导致冻土工程稳定性发生显著变化。本文从气候转暖和工程活动下多年冻土变化和冻融灾害的视角探讨了气候转暖与工程稳定性的关系,给出了青藏高原气候转暖下活动层厚度、冻土温度等变化和青藏公路和青藏铁路工程下部多年冻土上限、冻土温度和路基变形等特征。同时,系统梳理了青藏高原冻土工程防治冻土融化的工程技术措施,讨论了未来气候变暖下青藏高原多年冻土的变化特征及其对冻土工程服役性的影响。青藏高原多年冻土在过去数十年来发生了不同程度的退化,工程作用加速了工程下部多年冻土退化,严重影响工程稳定性。青藏铁路采取了冷却路基、降低多年冻土温度的技术措施,但冻土工程仅能适应气候变暖1 ℃的情况。未来气候变暖1.5 ℃,青藏铁路冻土工程的补强措施需尽早谋划。
摘要:
拟建川藏铁路洛隆车站布设在察达大型堆积体上,该堆积体从上到下分布三级平台,以漂石、块石碎石土为特征,尤其是整个斜坡表面广布粗大漂石,而对其成因来源众说不一。本文通过现场调查、地质钻探、无人机三维倾斜摄影和遥感影像查明了该堆积体的空间分布特征及物质组成(颗粒、成分),采用14C测年法测定了堆积体河谷段下伏黑色淤泥质土体年龄。初步分析认为:该堆积体3780 m高程以上(第二、第三台阶)斜坡段下伏土体属于早期冰碛成因;3780 m高程以下河谷段下伏土体属于冲积成因;整个堆积体表部普遍分布的粗大漂石推测为高位崩塌产物。而位于第二台阶前缘表部的碎块石应该属于后期较低高程左侧山体崩塌成因。根据堆积体现状地貌特点,初步分析察达大型堆积体形成的5个阶段。分析结果为堆积体的稳定性评价提供依据。 拟建川藏铁路洛隆车站布设在察达大型堆积体上,该堆积体从上到下分布三级平台,以漂石、块石碎石土为特征,尤其是整个斜坡表面广布粗大漂石,而对其成因来源众说不一。本文通过现场调查、地质钻探、无人机三维倾斜摄影和遥感影像查明了该堆积体的空间分布特征及物质组成(颗粒、成分),采用14C测年法测定了堆积体河谷段下伏黑色淤泥质土体年龄。初步分析认为:该堆积体3780 m高程以上(第二、第三台阶)斜坡段下伏土体属于早期冰碛成因;3780 m高程以下河谷段下伏土体属于冲积成因;整个堆积体表部普遍分布的粗大漂石推测为高位崩塌产物。而位于第二台阶前缘表部的碎块石应该属于后期较低高程左侧山体崩塌成因。根据堆积体现状地貌特点,初步分析察达大型堆积体形成的5个阶段。分析结果为堆积体的稳定性评价提供依据。
摘要:
川藏铁路沿线岩体受地质构造、风化作用以及酸雨作用的影响,广泛发育有深厚的碎裂带,工程开挖常形成长大碎裂岩质边坡。该类边坡除坡面碎块石的崩落外,还存在整体失稳风险,常规主动网难以有效加固。基于此,提出锚墩式主动网新型组合结构,以预应力锚索代替主动网中的短锚杆,约束碎裂岩质边坡坡面岩块位移的同时进行边坡的深层加固。设计了1 ︰ 10大比例尺室内模型试验,探究强降雨条件下锚墩式主动网在碎裂岩质边坡加固中的应力-应变特征,探索其协同受力机理及设计方法。试验结果表明,强降雨条件下,锚墩式主动网组合结构可协同受力,且主动网受力对预应力锚索的工作状态有显著影响,会形成明显的二次张拉,设计时应充分考虑。 川藏铁路沿线岩体受地质构造、风化作用以及酸雨作用的影响,广泛发育有深厚的碎裂带,工程开挖常形成长大碎裂岩质边坡。该类边坡除坡面碎块石的崩落外,还存在整体失稳风险,常规主动网难以有效加固。基于此,提出锚墩式主动网新型组合结构,以预应力锚索代替主动网中的短锚杆,约束碎裂岩质边坡坡面岩块位移的同时进行边坡的深层加固。设计了1 ︰ 10大比例尺室内模型试验,探究强降雨条件下锚墩式主动网在碎裂岩质边坡加固中的应力-应变特征,探索其协同受力机理及设计方法。试验结果表明,强降雨条件下,锚墩式主动网组合结构可协同受力,且主动网受力对预应力锚索的工作状态有显著影响,会形成明显的二次张拉,设计时应充分考虑。
摘要:
随着我国铁路向青藏高原等西部山区延伸,长大深埋隧道越来越多,高地应力已成为对线路方案起控制作用的一类复杂地质状况,对其风险以在选线阶段就着手调控最为主动,但前提是能够对隧址区地应力状态定量评估。川藏铁路拉林段地应力实测数据表明,地应力结构以逆断型和走滑型为主;最大主应力方向分布于N19°W~N30°E之间。地应力随埋深分布最重要的规律为:地应力状态转换深度约为500 m,小于该深度时,最大水平应力随埋深变化紊乱,但最大值不超过极高应力量级;大于该深度后,最大水平应力可用海姆公式估算。据此提出:对于埋深小于转换深度的隧道,宜采用施工期动态调整支护结构和施工方法的手段,控制高地应力风险;对于埋深大于转换深度的超深埋隧道,利用隧址区地应力可用海姆公式估计的认识,宜运用选线手段,通过方案经济技术比较择优确定线位。最后建立了高地应力风险调控选线作业程式。研究为破解铁路方案比选阶段缺乏地应力定量评估方法的难题开拓了思路。 随着我国铁路向青藏高原等西部山区延伸,长大深埋隧道越来越多,高地应力已成为对线路方案起控制作用的一类复杂地质状况,对其风险以在选线阶段就着手调控最为主动,但前提是能够对隧址区地应力状态定量评估。川藏铁路拉林段地应力实测数据表明,地应力结构以逆断型和走滑型为主;最大主应力方向分布于N19°W~N30°E之间。地应力随埋深分布最重要的规律为:地应力状态转换深度约为500 m,小于该深度时,最大水平应力随埋深变化紊乱,但最大值不超过极高应力量级;大于该深度后,最大水平应力可用海姆公式估算。据此提出:对于埋深小于转换深度的隧道,宜采用施工期动态调整支护结构和施工方法的手段,控制高地应力风险;对于埋深大于转换深度的超深埋隧道,利用隧址区地应力可用海姆公式估计的认识,宜运用选线手段,通过方案经济技术比较择优确定线位。最后建立了高地应力风险调控选线作业程式。研究为破解铁路方案比选阶段缺乏地应力定量评估方法的难题开拓了思路。
摘要:
岩溶型地热是地热系统的重要类型,岩溶介质的特殊性使得其形成过程中易与浅循环水系统发生更多的相互作用,而有别于其他介质地热系统。本文以四川盆地边缘的铜锣山背斜岩溶地下热水系统为研究对象,通过野外调查、水文地球化学、环境同位素等方法和手段,结合区内地热地质和岩溶地质条件,系统探讨了岩溶地热系统热水出露过程中的冷、热水混合作用,揭示了冷热混合作用对岩溶地热系统形成模式的遮蔽性,并建立了铜锣山岩溶地下热水成因模式。结果表明,铜锣山岩溶地下热水出露过程中冷热水混合作用极为强烈,冷水混入比高达73% ~89%;冷热水混合会破坏热水携带的地热系统信息,使得补给高程和热储温度分别被低估约78%和45%。铜锣山背斜岩溶地下热水形成模式为大气降水在北部2100~2400 m高程的岩溶裸露山区渗入地下,在深循环过程中被地温增温加热,岩溶热储层温度为128~172 ℃,热水受岩溶和构造控制由北东向南西径流,并沿裂隙和岩溶通道向上径流,在此过程中与岩溶槽谷背斜局部浅循环冷水大量混合,混合后的热水以38~62 ℃的温度自然出露于深切河谷地段或被人工揭露。 岩溶型地热是地热系统的重要类型,岩溶介质的特殊性使得其形成过程中易与浅循环水系统发生更多的相互作用,而有别于其他介质地热系统。本文以四川盆地边缘的铜锣山背斜岩溶地下热水系统为研究对象,通过野外调查、水文地球化学、环境同位素等方法和手段,结合区内地热地质和岩溶地质条件,系统探讨了岩溶地热系统热水出露过程中的冷、热水混合作用,揭示了冷热混合作用对岩溶地热系统形成模式的遮蔽性,并建立了铜锣山岩溶地下热水成因模式。结果表明,铜锣山岩溶地下热水出露过程中冷热水混合作用极为强烈,冷水混入比高达73% ~89%;冷热水混合会破坏热水携带的地热系统信息,使得补给高程和热储温度分别被低估约78%和45%。铜锣山背斜岩溶地下热水形成模式为大气降水在北部2100~2400 m高程的岩溶裸露山区渗入地下,在深循环过程中被地温增温加热,岩溶热储层温度为128~172 ℃,热水受岩溶和构造控制由北东向南西径流,并沿裂隙和岩溶通道向上径流,在此过程中与岩溶槽谷背斜局部浅循环冷水大量混合,混合后的热水以38~62 ℃的温度自然出露于深切河谷地段或被人工揭露。
摘要:
色季拉山因临近喜马拉雅东构造结核心区域,受块体隆升和挤压作用,构造应力水平较高,初始地应力场背景复杂,该区域的科学研究和工程实践工作相对较少。为了研究交通廊道区现今地应力场特征,进行了深孔地应力测量、数据统计、回归分析等研究工作。共布设12个深孔,采用水压致裂法获取了108段地应力实测数据,最大测试深度1410.2 m。对测量结果分析得出结论:色季拉山交通廊道区的最大水平主应力方向和大小与区域地应力背景值基本一致;优势方位为NE-NEE向;最大水平主应力梯度系数略高于地区背景值,为2.5~4.3 MPa/100 m;场区三向主应力值的关系为:最大水平主应力>最小水平主应力>垂直主应力;对地应力数值进行统计、分析,找到了3个不同地应力特征区段,远离东构造结核心区域,向西南方向构造应力呈减弱趋势;采用最小二乘法的回归分析方法,拟合获得不同区段特征深度以下最大水平主应力随深度变化的线性公式,据此可估算测量深度级范围附近的地应力值大小。通过地应力测量和研究得出的色季拉山交通廊道现今地应力场特征对于该地区工程选线和勘察设计具有重要意义,采用的深孔地应力测量、区域构造成因分析、地应力场分段、线性分布特征深度划分等初始地应力场研究方法可为后续类似越岭山区地应力研究工作提供重要参考。 色季拉山因临近喜马拉雅东构造结核心区域,受块体隆升和挤压作用,构造应力水平较高,初始地应力场背景复杂,该区域的科学研究和工程实践工作相对较少。为了研究交通廊道区现今地应力场特征,进行了深孔地应力测量、数据统计、回归分析等研究工作。共布设12个深孔,采用水压致裂法获取了108段地应力实测数据,最大测试深度1410.2 m。对测量结果分析得出结论:色季拉山交通廊道区的最大水平主应力方向和大小与区域地应力背景值基本一致;优势方位为NE-NEE向;最大水平主应力梯度系数略高于地区背景值,为2.5~4.3 MPa/100 m;场区三向主应力值的关系为:最大水平主应力>最小水平主应力>垂直主应力;对地应力数值进行统计、分析,找到了3个不同地应力特征区段,远离东构造结核心区域,向西南方向构造应力呈减弱趋势;采用最小二乘法的回归分析方法,拟合获得不同区段特征深度以下最大水平主应力随深度变化的线性公式,据此可估算测量深度级范围附近的地应力值大小。通过地应力测量和研究得出的色季拉山交通廊道现今地应力场特征对于该地区工程选线和勘察设计具有重要意义,采用的深孔地应力测量、区域构造成因分析、地应力场分段、线性分布特征深度划分等初始地应力场研究方法可为后续类似越岭山区地应力研究工作提供重要参考。
摘要:
雪崩灾害是青藏高原广泛分布的一类灾害,通过对雪崩的关键影响因素分析,构建雪崩灾害易发性评价体系,可为布局在青藏高原的川藏铁路等重大工程建设的防灾减灾工作提供科学支撑。本文以藏东南帕隆藏布流域为例,基于遥感解译和野外调查,识别出381个崩至林线以下的沟槽型雪崩范围,综合选取了18个雪崩影响因子,运用主成分分析法(PCA)对影响因子进行分析,获得了帕隆藏布流域雪崩发育的关键影响因素,并赋予各影响因素权重,通过加权信息量(PCA-Ⅰ)和加权确定性系数(PCA-CF)进行雪崩易发性区划,采用ROC曲线进行精度检验。结果表明,帕隆藏布流域内雪崩活动的关键影响因素可归纳为气候气象、宏观地形、微观地形和抑制作用成分4类主成分因素,其中气候气象解释了30.61%的数据变异,地形地貌解释了21.23%的数据变异;PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性区划指数在[-2.41,1.365]区间内,PCA-CF得到雪崩易发性区划指数在[-0.549,0.424]区间内,两者ROC曲线的AUC均大于0.70;但PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性结果在帕隆藏布下游通麦段的河谷区呈现明显的异常区,相对而言,PCA-CF模型计算的雪崩易发性区划指数更合理,且其ROC曲线的AUC评价精度高达0.913。整体结果表明雪崩高易发区域主要分布于帕隆藏布上游窄谷段(然乌至玉普段)、中下游(玉普至通麦段)两岸山岭的山脊部位和各支流窄谷段。 雪崩灾害是青藏高原广泛分布的一类灾害,通过对雪崩的关键影响因素分析,构建雪崩灾害易发性评价体系,可为布局在青藏高原的川藏铁路等重大工程建设的防灾减灾工作提供科学支撑。本文以藏东南帕隆藏布流域为例,基于遥感解译和野外调查,识别出381个崩至林线以下的沟槽型雪崩范围,综合选取了18个雪崩影响因子,运用主成分分析法(PCA)对影响因子进行分析,获得了帕隆藏布流域雪崩发育的关键影响因素,并赋予各影响因素权重,通过加权信息量(PCA-Ⅰ)和加权确定性系数(PCA-CF)进行雪崩易发性区划,采用ROC曲线进行精度检验。结果表明,帕隆藏布流域内雪崩活动的关键影响因素可归纳为气候气象、宏观地形、微观地形和抑制作用成分4类主成分因素,其中气候气象解释了30.61%的数据变异,地形地貌解释了21.23%的数据变异;PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性区划指数在[-2.41,1.365]区间内,PCA-CF得到雪崩易发性区划指数在[-0.549,0.424]区间内,两者ROC曲线的AUC均大于0.70;但PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性结果在帕隆藏布下游通麦段的河谷区呈现明显的异常区,相对而言,PCA-CF模型计算的雪崩易发性区划指数更合理,且其ROC曲线的AUC评价精度高达0.913。整体结果表明雪崩高易发区域主要分布于帕隆藏布上游窄谷段(然乌至玉普段)、中下游(玉普至通麦段)两岸山岭的山脊部位和各支流窄谷段。
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藏东南某铁路隧道,长度为42.3 km,位于青藏高原东南部,沿线海拔高、相对高差大,山顶冰川密布,自然环境恶劣,极端气候频发,常规物探方法及设备无法满足隧道勘察的精度和效率要求。为解决地形条件限制下长段落隧道无物探资料覆盖的难题,本文基于航空瞬变电磁(VTEM)、航空大地电磁(ZTEM)及航空磁法,利用直升机搭载空中物探测量系统,首次在青藏高原极端恶劣的气候条件下实现了长大隧道的物探资料全覆盖,并将隧道相关航空物探成果与地面物探、深孔钻探实际揭示进行了融合对比分析。结果表明:(1)航空物探在藏东南某铁路隧道的应用可填补高原艰险山区隧道工程无勘察资料可用的空白,能够高效地为高原艰险山区线状工程选线、设计、施工提供依据;(2)通过对航空电法、磁法所得电阻率、磁化率的空间分布的解译,可实现隧道沿线地层岩性、构造、节理密集带的全面分析与解释;(3)航空电磁法可较好地反映地层界线、断裂构造、节理密集带等低阻异常区和电阻率变化带,其成果与地面物探、深孔钻探吻合度较好,航空电磁法的探测解译成果可靠性较高,探测效果及能力对于长大隧道勘察是有效的;(4)通过多源物探融合对比解译,可进一步提高航空物探成果的解译精度,并将其应用于隧道勘察设计中。 藏东南某铁路隧道,长度为42.3 km,位于青藏高原东南部,沿线海拔高、相对高差大,山顶冰川密布,自然环境恶劣,极端气候频发,常规物探方法及设备无法满足隧道勘察的精度和效率要求。为解决地形条件限制下长段落隧道无物探资料覆盖的难题,本文基于航空瞬变电磁(VTEM)、航空大地电磁(ZTEM)及航空磁法,利用直升机搭载空中物探测量系统,首次在青藏高原极端恶劣的气候条件下实现了长大隧道的物探资料全覆盖,并将隧道相关航空物探成果与地面物探、深孔钻探实际揭示进行了融合对比分析。结果表明:(1)航空物探在藏东南某铁路隧道的应用可填补高原艰险山区隧道工程无勘察资料可用的空白,能够高效地为高原艰险山区线状工程选线、设计、施工提供依据;(2)通过对航空电法、磁法所得电阻率、磁化率的空间分布的解译,可实现隧道沿线地层岩性、构造、节理密集带的全面分析与解释;(3)航空电磁法可较好地反映地层界线、断裂构造、节理密集带等低阻异常区和电阻率变化带,其成果与地面物探、深孔钻探吻合度较好,航空电磁法的探测解译成果可靠性较高,探测效果及能力对于长大隧道勘察是有效的;(4)通过多源物探融合对比解译,可进一步提高航空物探成果的解译精度,并将其应用于隧道勘察设计中。
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藏东南地区频发的山地灾害是川藏铁路规划建设需面临的重难点问题,川藏铁路以桥梁工程在沟口附近跨越了该地区的茶隆隆巴曲。为评价茶隆隆巴曲沟谷山地灾害对桥梁工程的影响,本文首先通过现场调查、高精度遥感解译、多光谱遥感地表位移监测、堆积物地质年代学分析、工程类比等综合技术方法,研究了茶隆隆巴曲沟谷内泥石流、冰崩、滑坡、崩塌等山地灾害的规模-频率、潜在发展趋势及灾害表现形式,总体上认为冰崩、岩崩和滑坡等山地灾害的主要影响是为后续的泥石流提供物源,而茶隆隆巴曲沟谷内泥石流等山地灾害相对不活跃。其次考虑极端情况下茶隆隆巴曲上游1号冰川675×104m3物源发生高位冰崩碎屑流,应用Massflow对冰崩碎屑流进行了全过程精细化模拟,冰崩碎屑流经过沿途铲刮、碰撞和摩擦等运动消耗能量,到达茶隆隆巴曲大桥附近的流速为34 m ·s-1,流深为24m,低于桥梁净空43.5m,在此基础上评价了高位冰崩碎屑流对桥梁工作的致灾风险,为茶隆隆巴曲大桥工程设置及防护措施提供了依据。 藏东南地区频发的山地灾害是川藏铁路规划建设需面临的重难点问题,川藏铁路以桥梁工程在沟口附近跨越了该地区的茶隆隆巴曲。为评价茶隆隆巴曲沟谷山地灾害对桥梁工程的影响,本文首先通过现场调查、高精度遥感解译、多光谱遥感地表位移监测、堆积物地质年代学分析、工程类比等综合技术方法,研究了茶隆隆巴曲沟谷内泥石流、冰崩、滑坡、崩塌等山地灾害的规模-频率、潜在发展趋势及灾害表现形式,总体上认为冰崩、岩崩和滑坡等山地灾害的主要影响是为后续的泥石流提供物源,而茶隆隆巴曲沟谷内泥石流等山地灾害相对不活跃。其次考虑极端情况下茶隆隆巴曲上游1号冰川675×104m3物源发生高位冰崩碎屑流,应用Massflow对冰崩碎屑流进行了全过程精细化模拟,冰崩碎屑流经过沿途铲刮、碰撞和摩擦等运动消耗能量,到达茶隆隆巴曲大桥附近的流速为34 m ·s-1,流深为24m,低于桥梁净空43.5m,在此基础上评价了高位冰崩碎屑流对桥梁工作的致灾风险,为茶隆隆巴曲大桥工程设置及防护措施提供了依据。
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遥感技术为岩性识别提供了新的视角和重要途径。川藏铁路康玉隧道地处藏东南横断山怒江峡谷拥巴地区,全长20.235 km,最大埋深1314m。针对该区地形起伏大,环境恶劣,人员难以到达,基础地质资料薄弱的现状,综合运用高分辨率、多光谱和高光谱遥感数据进行地层岩性的综合解译。在高分辨率遥感影像目视解译的基础上,运用波谱角度匹配(SAM)、最小噪声分离变换(MNF)、典型波段组合等有效提取岩性信息的多光谱、高光谱遥感数据综合处理方案,并结合GF-5号高光谱数据丰富的波段信息,进行遥感信息的有效增强、提取及自动分类。在详细野外验证的基础上,新识别并划分出一套北西向展布的中侏罗统桑卡拉佣组(J2s)碳酸盐岩地层,细化了古近系宗白群(E2z)等多个地层单位边界,修订原地层界线10余处,并形成了适合高原地貌起伏区快速识别及有效获取岩性、地层界线的遥感解译技术方案。该研究可为铁路规划、选线和设计提供重要的基础资料,同时亦有助于遥感岩性解译工作的推广应用。 遥感技术为岩性识别提供了新的视角和重要途径。川藏铁路康玉隧道地处藏东南横断山怒江峡谷拥巴地区,全长20.235 km,最大埋深1314m。针对该区地形起伏大,环境恶劣,人员难以到达,基础地质资料薄弱的现状,综合运用高分辨率、多光谱和高光谱遥感数据进行地层岩性的综合解译。在高分辨率遥感影像目视解译的基础上,运用波谱角度匹配(SAM)、最小噪声分离变换(MNF)、典型波段组合等有效提取岩性信息的多光谱、高光谱遥感数据综合处理方案,并结合GF-5号高光谱数据丰富的波段信息,进行遥感信息的有效增强、提取及自动分类。在详细野外验证的基础上,新识别并划分出一套北西向展布的中侏罗统桑卡拉佣组(J2s)碳酸盐岩地层,细化了古近系宗白群(E2z)等多个地层单位边界,修订原地层界线10余处,并形成了适合高原地貌起伏区快速识别及有效获取岩性、地层界线的遥感解译技术方案。该研究可为铁路规划、选线和设计提供重要的基础资料,同时亦有助于遥感岩性解译工作的推广应用。
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察达沟谷位于藏东南洛隆县腊久乡冻措曲下游段,为一典型的冰蚀“U”型谷,两岸高陡岸坡发育,其中察达1号高位斜坡位于某拟建线路车站东南侧,高程3700~5328 m,坡体及坡脚堆积大量块石、碎石、角砾等松散物。斜坡顶部为宗白群砾岩岩壁,高300~500m,距拟建铁路车站水平距离约2.6km。由于斜坡地质条件复杂,堆积体成因不明,开展高位斜坡风险评估对于工程适宜性评判至关重要。本文采用遥感分析、无人机航测、钻探、物探、现场调查等方法,查明了坡体结构,依据地形及结构特征将斜坡划分为顶部岩质斜坡陡壁、上部平缓堆积体及下部台阶状堆积体三段。在此基础上解译了潜在危岩体,计算分析了危岩体及斜坡堆积体的稳定性,模拟了崩塌落石运动特征。结果表明:顶部岩壁大规模危岩体稳定性较好,小规模危岩在极端条件下部分块体稳定性降低乃至失稳;上、下部堆积体在各种工况下均整体稳定,浅表层可能在降雨、地震等条件下局部蠕变。高位危岩落石运动仅停留在上部堆积体平台上,表层孤石运动最远处距离线路440m,均未到达线路位置,察达1号高位斜坡潜在地质灾害对拟建铁路车站影响较小,风险可控。 察达沟谷位于藏东南洛隆县腊久乡冻措曲下游段,为一典型的冰蚀“U”型谷,两岸高陡岸坡发育,其中察达1号高位斜坡位于某拟建线路车站东南侧,高程3700~5328 m,坡体及坡脚堆积大量块石、碎石、角砾等松散物。斜坡顶部为宗白群砾岩岩壁,高300~500m,距拟建铁路车站水平距离约2.6km。由于斜坡地质条件复杂,堆积体成因不明,开展高位斜坡风险评估对于工程适宜性评判至关重要。本文采用遥感分析、无人机航测、钻探、物探、现场调查等方法,查明了坡体结构,依据地形及结构特征将斜坡划分为顶部岩质斜坡陡壁、上部平缓堆积体及下部台阶状堆积体三段。在此基础上解译了潜在危岩体,计算分析了危岩体及斜坡堆积体的稳定性,模拟了崩塌落石运动特征。结果表明:顶部岩壁大规模危岩体稳定性较好,小规模危岩在极端条件下部分块体稳定性降低乃至失稳;上、下部堆积体在各种工况下均整体稳定,浅表层可能在降雨、地震等条件下局部蠕变。高位危岩落石运动仅停留在上部堆积体平台上,表层孤石运动最远处距离线路440m,均未到达线路位置,察达1号高位斜坡潜在地质灾害对拟建铁路车站影响较小,风险可控。
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川藏铁路康定过境段线路穿越了鲜水河活动构造带,存在高烈度地震与活动断裂、高位崩滑流、高陡岸坡失稳、高地应力岩爆和大变形、高地温、高压突涌水等系列重大工程地质问题,是全线地震和地质风险最大的一段,现有的选线经验借鉴困难,定线难度大。该段选线过程历时数十年,在不断摸索中选取了地质风险相对可控的三道桥设站-折多塘露头-折多山垭口越岭的可实施方案。本文通过系统梳理鲜水河构造带地质选线成果,总结出在构造活跃区地质选线应遵循区域稳定性选线-明线工程地质灾害选线-地下工程“极难处理”工程地质问题选线-不良地质综合选线-地质横断面选线等5个阶段逐渐深入的顺序。在遵守基本选线原则的同时,各阶段应充分考虑“构造、岩性、地下水”等3大地质基本要素,针对深大断裂构造应遵循“优先避让,其次正穿”、针对岩性应遵循“优先避开工程性质极差的特殊岩性(可溶岩、蚀变岩、构造软岩等),其次选择强度和完整性适中的岩性,并坚持走硬不走软”、针对地下水应遵循“岩溶水发育区应尽量减短水平循环带长度,地下水发育区尽量靠边走高实现顺坡排,地热异常区应走在低温廊道”的原则。该研究成果可为川藏铁路金沙江缝合带、嘉黎构造带以及规划中的滇藏铁路选线提供借鉴。 川藏铁路康定过境段线路穿越了鲜水河活动构造带,存在高烈度地震与活动断裂、高位崩滑流、高陡岸坡失稳、高地应力岩爆和大变形、高地温、高压突涌水等系列重大工程地质问题,是全线地震和地质风险最大的一段,现有的选线经验借鉴困难,定线难度大。该段选线过程历时数十年,在不断摸索中选取了地质风险相对可控的三道桥设站-折多塘露头-折多山垭口越岭的可实施方案。本文通过系统梳理鲜水河构造带地质选线成果,总结出在构造活跃区地质选线应遵循区域稳定性选线-明线工程地质灾害选线-地下工程“极难处理”工程地质问题选线-不良地质综合选线-地质横断面选线等5个阶段逐渐深入的顺序。在遵守基本选线原则的同时,各阶段应充分考虑“构造、岩性、地下水”等3大地质基本要素,针对深大断裂构造应遵循“优先避让,其次正穿”、针对岩性应遵循“优先避开工程性质极差的特殊岩性(可溶岩、蚀变岩、构造软岩等),其次选择强度和完整性适中的岩性,并坚持走硬不走软”、针对地下水应遵循“岩溶水发育区应尽量减短水平循环带长度,地下水发育区尽量靠边走高实现顺坡排,地热异常区应走在低温廊道”的原则。该研究成果可为川藏铁路金沙江缝合带、嘉黎构造带以及规划中的滇藏铁路选线提供借鉴。
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泥石流灾害是青藏高原地区最为发育的灾害类型之一,因其暴发突然、运动过程剧烈和破坏性强的特点而对川藏铁路工程建设和生命财产安全构成一定的威胁。地质灾害危险性评估是防灾减灾管理和防治环节中的有效措施之一,为合理量化线路沿程泥石流灾害危险性空间分布特征,研究以林芝市波密县境内的川藏铁路孜热—波密段为试验区,应用基于贝叶斯优化算法的随机森林和梯度提升树模型对该线路段的泥石流危险性进行定量化计算和危险性区划的判定。模型的输入信息包括172个历史泥石流点和11个特征参数,输出信息为每个预测单元泥石流暴发的危险性概率。最后,利用ROC-AUC方法对两种预测模型进行评估结果的检验。计算结果显示,在TBOR与TBOG模型中,川藏铁路孜然—波密线路段总体的泥石流危险性水平较高,两种模型在较高-高危险性区间内的危险分区比例分别达56.439%和66.580%,对应的灾害点密度分别为最高的12.577处/(102 km2)和12.940处/(102km2)。相比于TBOG模型的ROC-AUC值,TBOR模型的计算结果为0.89,高于TBOR的0.83。因此,TBOR模型具有更好的预测精度。本文的研究成果可为川藏铁路沿线防灾减灾防护工程建设和其他线路段危险性评价提供必要的参考。 泥石流灾害是青藏高原地区最为发育的灾害类型之一,因其暴发突然、运动过程剧烈和破坏性强的特点而对川藏铁路工程建设和生命财产安全构成一定的威胁。地质灾害危险性评估是防灾减灾管理和防治环节中的有效措施之一,为合理量化线路沿程泥石流灾害危险性空间分布特征,研究以林芝市波密县境内的川藏铁路孜热—波密段为试验区,应用基于贝叶斯优化算法的随机森林和梯度提升树模型对该线路段的泥石流危险性进行定量化计算和危险性区划的判定。模型的输入信息包括172个历史泥石流点和11个特征参数,输出信息为每个预测单元泥石流暴发的危险性概率。最后,利用ROC-AUC方法对两种预测模型进行评估结果的检验。计算结果显示,在TBOR与TBOG模型中,川藏铁路孜然—波密线路段总体的泥石流危险性水平较高,两种模型在较高-高危险性区间内的危险分区比例分别达56.439%和66.580%,对应的灾害点密度分别为最高的12.577处/(102 km2)和12.940处/(102km2)。相比于TBOG模型的ROC-AUC值,TBOR模型的计算结果为0.89,高于TBOR的0.83。因此,TBOR模型具有更好的预测精度。本文的研究成果可为川藏铁路沿线防灾减灾防护工程建设和其他线路段危险性评价提供必要的参考。
摘要:
青藏高原南缘某拟建机场场区发育第四系深厚覆盖层,对该工程建设具有较大的制约作用。钻孔资料显示,该深厚覆盖层普遍分布于整个场区,厚度均在30m以上,最大孔深105m仍未揭穿。纵向上深厚覆盖层由上而下可划分为4层:全新世泥石流堆积层(Q4sef)、全新世冲洪积堆积层(Q4al+pl)、全新世湖相堆积层(Q4l)和晚更新世冲洪积堆积层(Q3al+pl)。其中:泥石流主要由角砾和碎石组成,最大厚度约13m,分布于研究场区西侧;全新世冲洪积层组成物质复杂,以粉细砂和圆砾居多,无明显分层规律,最大厚度约7m;湖相沉积粉质黏土呈可塑-流塑状,局部夹含砂,最大厚度约43m;晚更新世冲洪积层以细砂和中粗砂为主,局部夹有卵砾石,厚度大于42m。分析表明,深层覆盖层成因与晚更新世以来喜马拉雅快速隆升及间冰期气候密切相关,而表层覆盖层与全新世以来青藏高原气候回暖及短期冷暖交替气候密切相关。试验揭示深厚覆盖层物理力学性质差异明显,研究场区存在不均匀沉降、渗漏破坏、边坡稳定性及冻融诱发地基破坏等主要工程地质问题。 青藏高原南缘某拟建机场场区发育第四系深厚覆盖层,对该工程建设具有较大的制约作用。钻孔资料显示,该深厚覆盖层普遍分布于整个场区,厚度均在30m以上,最大孔深105m仍未揭穿。纵向上深厚覆盖层由上而下可划分为4层:全新世泥石流堆积层(Q4sef)、全新世冲洪积堆积层(Q4al+pl)、全新世湖相堆积层(Q4l)和晚更新世冲洪积堆积层(Q3al+pl)。其中:泥石流主要由角砾和碎石组成,最大厚度约13m,分布于研究场区西侧;全新世冲洪积层组成物质复杂,以粉细砂和圆砾居多,无明显分层规律,最大厚度约7m;湖相沉积粉质黏土呈可塑-流塑状,局部夹含砂,最大厚度约43m;晚更新世冲洪积层以细砂和中粗砂为主,局部夹有卵砾石,厚度大于42m。分析表明,深层覆盖层成因与晚更新世以来喜马拉雅快速隆升及间冰期气候密切相关,而表层覆盖层与全新世以来青藏高原气候回暖及短期冷暖交替气候密切相关。试验揭示深厚覆盖层物理力学性质差异明显,研究场区存在不均匀沉降、渗漏破坏、边坡稳定性及冻融诱发地基破坏等主要工程地质问题。
摘要:
喀努纳危岩体发育于青藏铁路、G109国道和京藏高速公路的交汇路段,对交通工程施工建设和安全运营造成极大威胁。为了评价喀努纳危岩体的稳定程度,同时查明潜在崩塌的失稳条件和主控因素,深入系统地分析了危岩体的地质背景、发育特征及潜在变形破坏机理。利用块体理论和离散元方法,分别研究了自重条件和地震荷载作用下危岩体的稳定性及动力响应。研究表明,危岩体纵向上可以分为上部坡顶整体崩塌源、中部基岩裂隙带和下部块石堆积区,出露有4组优势结构面。通过计算得出,在自重条件下,危岩块体处于基本稳定状态;在地震荷载作用下,危岩体将会以剪切滑动、断裂坠落方式失稳;短时强震加剧了喀努纳危岩体内部损伤的累积。最后,文章给出了针对性防治和监测预警的建议。 喀努纳危岩体发育于青藏铁路、G109国道和京藏高速公路的交汇路段,对交通工程施工建设和安全运营造成极大威胁。为了评价喀努纳危岩体的稳定程度,同时查明潜在崩塌的失稳条件和主控因素,深入系统地分析了危岩体的地质背景、发育特征及潜在变形破坏机理。利用块体理论和离散元方法,分别研究了自重条件和地震荷载作用下危岩体的稳定性及动力响应。研究表明,危岩体纵向上可以分为上部坡顶整体崩塌源、中部基岩裂隙带和下部块石堆积区,出露有4组优势结构面。通过计算得出,在自重条件下,危岩块体处于基本稳定状态;在地震荷载作用下,危岩体将会以剪切滑动、断裂坠落方式失稳;短时强震加剧了喀努纳危岩体内部损伤的累积。最后,文章给出了针对性防治和监测预警的建议。
摘要:
基于温度、循环次数对花岗岩试样内部结构损伤的考虑,通过高温处理后的花岗岩单轴压缩试验和声发射监测试验,研究了循环高温-快速冷却后花岗岩力学性质和声发射响应特征。研究结果表明:随着对花岗岩施加温度和循环次数的升高,花岗岩单轴抗压强度不断降低,而单轴抗压强度对应的峰值应变随之增大,花岗岩岩样的塑性特征愈发明显。常温下与高温处理后花岗岩的声发射信号剧烈程度、分布特征存在明显区别。随着对花岗岩施加温度的升高,声发射计数率最大值和声发射累计振铃计数先增大后减小;随着对花岗岩冷热循环次数的升高,声发射计数率最大值和声发射累计振铃计数大致呈现减小的趋势,而声发射信号密集程度均呈现增大的趋势。 基于温度、循环次数对花岗岩试样内部结构损伤的考虑,通过高温处理后的花岗岩单轴压缩试验和声发射监测试验,研究了循环高温-快速冷却后花岗岩力学性质和声发射响应特征。研究结果表明:随着对花岗岩施加温度和循环次数的升高,花岗岩单轴抗压强度不断降低,而单轴抗压强度对应的峰值应变随之增大,花岗岩岩样的塑性特征愈发明显。常温下与高温处理后花岗岩的声发射信号剧烈程度、分布特征存在明显区别。随着对花岗岩施加温度的升高,声发射计数率最大值和声发射累计振铃计数先增大后减小;随着对花岗岩冷热循环次数的升高,声发射计数率最大值和声发射累计振铃计数大致呈现减小的趋势,而声发射信号密集程度均呈现增大的趋势。
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以西安地铁6号线区间隧道浅埋暗挖施工穿越地裂缝场地为研究工程背景,考虑地裂缝场地的特殊性构建了基于传统CRD工法的施工优化工法,并对传统CRD工法和优化CRD工法施工开挖过程进行了三维动态的有限元数值模拟,结合现场监测试验数据,对比分析了两种工法下地裂缝场地地表沉降变形规律和地铁隧道受力变形特征。结果表明:两种CRD工法下地表沉降变形均呈反S型,大致可分为开挖前微小变形、开挖时急剧下沉变形及开挖后平稳变形等3个阶段;与掌子面距离越近,地面沉降速率越大;与传统CRD工法相比,优化CRD工法通过适当增加锁脚、锁腰锚杆数量,提高初支喷混强度,达到简化临时支护、扩大下台阶施工面、方便临时支护施作拆除和提升初支闭合、临时中隔壁拆除速度的目的,整体施工速度提升1.37倍,地表最大沉降量降低52.96%,影响范围减少22.17%,隧道拱顶最大沉降量降低54.53%;优化CRD工法具有施工速度快、影响范围小以及地表与结构沉降控制好等优点,不仅可以提高工程效益,而且可以保障施工安全性和隧道建成使用的可靠性。研究结果可为西安市及其他地裂缝发育区地裂缝场地地铁隧道暗挖施工提供科学参考和借鉴。 以西安地铁6号线区间隧道浅埋暗挖施工穿越地裂缝场地为研究工程背景,考虑地裂缝场地的特殊性构建了基于传统CRD工法的施工优化工法,并对传统CRD工法和优化CRD工法施工开挖过程进行了三维动态的有限元数值模拟,结合现场监测试验数据,对比分析了两种工法下地裂缝场地地表沉降变形规律和地铁隧道受力变形特征。结果表明:两种CRD工法下地表沉降变形均呈反S型,大致可分为开挖前微小变形、开挖时急剧下沉变形及开挖后平稳变形等3个阶段;与掌子面距离越近,地面沉降速率越大;与传统CRD工法相比,优化CRD工法通过适当增加锁脚、锁腰锚杆数量,提高初支喷混强度,达到简化临时支护、扩大下台阶施工面、方便临时支护施作拆除和提升初支闭合、临时中隔壁拆除速度的目的,整体施工速度提升1.37倍,地表最大沉降量降低52.96%,影响范围减少22.17%,隧道拱顶最大沉降量降低54.53%;优化CRD工法具有施工速度快、影响范围小以及地表与结构沉降控制好等优点,不仅可以提高工程效益,而且可以保障施工安全性和隧道建成使用的可靠性。研究结果可为西安市及其他地裂缝发育区地裂缝场地地铁隧道暗挖施工提供科学参考和借鉴。
摘要:
2017年8月8日九寨沟MS7.0地震诱发了数以千计的崩滑体,产生的大量松散固体碎屑在降雨作用下极易启动转化为新的滑坡或泥石流形成次生灾害,因此对九寨沟景区进行滑坡易发性评价尤为必要。基于震前、震后高精度遥感影像对比分析结合现场调查,共获取1047处滑坡,总面积为3.88 km2。在分析滑坡发育分布与影响因素关系的基础上,本文选取了构造因子、地形因子、地质因子及其他因子等9个指标,采用确定性系数(CF)模型、逻辑回归(Logistic)模型以及两种模型耦合分析进行滑坡易发性评价。研究结果表明,坡度、坡向、高程和地层岩性是影响滑坡分布的主要因子;研究区被划分为低易发区(60.72%)、中度易发区(24.18%)、高易发区(9.89%)和极高易发区(5.21%),高-极高易发区基本沿沟谷分布,面积为99 km2,其中熊猫海、老虎海周边均为滑坡极高易发区;采用耦合模型比单一模型评价结果更加合理,其结果可作为景区滑坡防治和分段分时开放的参考依据。 2017年8月8日九寨沟MS7.0地震诱发了数以千计的崩滑体,产生的大量松散固体碎屑在降雨作用下极易启动转化为新的滑坡或泥石流形成次生灾害,因此对九寨沟景区进行滑坡易发性评价尤为必要。基于震前、震后高精度遥感影像对比分析结合现场调查,共获取1047处滑坡,总面积为3.88 km2。在分析滑坡发育分布与影响因素关系的基础上,本文选取了构造因子、地形因子、地质因子及其他因子等9个指标,采用确定性系数(CF)模型、逻辑回归(Logistic)模型以及两种模型耦合分析进行滑坡易发性评价。研究结果表明,坡度、坡向、高程和地层岩性是影响滑坡分布的主要因子;研究区被划分为低易发区(60.72%)、中度易发区(24.18%)、高易发区(9.89%)和极高易发区(5.21%),高-极高易发区基本沿沟谷分布,面积为99 km2,其中熊猫海、老虎海周边均为滑坡极高易发区;采用耦合模型比单一模型评价结果更加合理,其结果可作为景区滑坡防治和分段分时开放的参考依据。
摘要:
岩溶地面塌陷是多种因素共同作用的结果,具有隐蔽性和突发性的特点。为了快速、准确地对岩溶地面塌陷进行预测,提出了一种在因子分析的基础上利用遗传算法(GA)优化的极限学习机(ELM)岩溶地面塌陷预测模型。选取8个岩溶地面塌陷影响因素,利用因子分析提取5个公因子,然后输入GA-ELM模型进行预测。利用20组实例作为样本进行学习预测,以其中12组作为训练集,另外8组作为测试集。结果表明:进行因子分析后,不仅使ELM模型网络结构进一步简化,还提高了在相同隐含层神经元节点数情况下的预测正确率;在样本数较少的情况下,可以通过提高隐含层神经元节点数的方法来提高ELM模型预测正确率;GA-ELM模型相对于ELM模型的预测正确率明显提高,其具有更强的学习、预测能力;基于因子分析的GA-ELM岩溶地面塌陷预测是一种简单、准确、高效的方法。 岩溶地面塌陷是多种因素共同作用的结果,具有隐蔽性和突发性的特点。为了快速、准确地对岩溶地面塌陷进行预测,提出了一种在因子分析的基础上利用遗传算法(GA)优化的极限学习机(ELM)岩溶地面塌陷预测模型。选取8个岩溶地面塌陷影响因素,利用因子分析提取5个公因子,然后输入GA-ELM模型进行预测。利用20组实例作为样本进行学习预测,以其中12组作为训练集,另外8组作为测试集。结果表明:进行因子分析后,不仅使ELM模型网络结构进一步简化,还提高了在相同隐含层神经元节点数情况下的预测正确率;在样本数较少的情况下,可以通过提高隐含层神经元节点数的方法来提高ELM模型预测正确率;GA-ELM模型相对于ELM模型的预测正确率明显提高,其具有更强的学习、预测能力;基于因子分析的GA-ELM岩溶地面塌陷预测是一种简单、准确、高效的方法。
摘要:
根据红砂岩在冲击荷载作用下应力曲线表现出的明显的分段特征,以朱王唐本构模型为基础进行改进,建立了一种非线性体、Maxwell体和基于Weibull分布的损伤体并联的本构模型;根据红砂岩动态力学特性,对朱王唐本构模型进行简化,并基于Lemaitre等效应变假设推导出一种率型损伤本构方程。对两种新建本构方程进行试验验证,讨论其适用性并对比分析各参数对试验数据拟合结果的影响,结果表明,基于Weibull分布的非线性黏弹性损伤本构方程能很好地对常温及冻结状态下红砂岩峰前以及整个应力曲线的动态力学性能进行表征,而基于Lemaitre等效应变假设的损伤本构方程只可对红砂岩峰前应力部分进行解答,对整个应力曲线的表征存在一定的局限性。 根据红砂岩在冲击荷载作用下应力曲线表现出的明显的分段特征,以朱王唐本构模型为基础进行改进,建立了一种非线性体、Maxwell体和基于Weibull分布的损伤体并联的本构模型;根据红砂岩动态力学特性,对朱王唐本构模型进行简化,并基于Lemaitre等效应变假设推导出一种率型损伤本构方程。对两种新建本构方程进行试验验证,讨论其适用性并对比分析各参数对试验数据拟合结果的影响,结果表明,基于Weibull分布的非线性黏弹性损伤本构方程能很好地对常温及冻结状态下红砂岩峰前以及整个应力曲线的动态力学性能进行表征,而基于Lemaitre等效应变假设的损伤本构方程只可对红砂岩峰前应力部分进行解答,对整个应力曲线的表征存在一定的局限性。
摘要:
滚石灾害是山区常见的地质灾害类型,研究滚石的运动特征对地质灾害调查及危险性评估有着重要意义。通过对尼泊尔某项目滚石灾害后现场进行工程地质调查,分析其灾害成因机制,查明事故原因。调查结果表明:9 ·15灾害非人类活动的影响,属自然地质灾害,造成事故的主要原因为超高位岩体崩塌,而滚石的范围又超过前期预测的危险区。通过现场痕迹分析,推测出滚石的运动路径。根据调查出的撞击点位置、物质组成及几何特征,作者提出运用运动学原理还原滚石运动轨迹,并利用rocfall软件对超高位危岩体崩落后的运动轨迹进行随机模拟分析,推算出超高位危岩体崩落后能量大小的变化,为防护措施方案提供可靠的依据。张口式帘式网韧性强,防护能级高,对高陡边坡滚石灾害能起到很好的效果。本文可为类似高陡边坡的危岩治理防护提供参考。 滚石灾害是山区常见的地质灾害类型,研究滚石的运动特征对地质灾害调查及危险性评估有着重要意义。通过对尼泊尔某项目滚石灾害后现场进行工程地质调查,分析其灾害成因机制,查明事故原因。调查结果表明:9 ·15灾害非人类活动的影响,属自然地质灾害,造成事故的主要原因为超高位岩体崩塌,而滚石的范围又超过前期预测的危险区。通过现场痕迹分析,推测出滚石的运动路径。根据调查出的撞击点位置、物质组成及几何特征,作者提出运用运动学原理还原滚石运动轨迹,并利用rocfall软件对超高位危岩体崩落后的运动轨迹进行随机模拟分析,推算出超高位危岩体崩落后能量大小的变化,为防护措施方案提供可靠的依据。张口式帘式网韧性强,防护能级高,对高陡边坡滚石灾害能起到很好的效果。本文可为类似高陡边坡的危岩治理防护提供参考。
摘要:
煤矿开采后采空区上覆岩层变形是一个长期过程,往往严重影响后期穿越采空区隧道的施工建设和长期运营。新建桑掌隧道是穿越采空区的典型案例,准确预测采空区残余变形对隧道的影响是保障工程安全的关键。本文采用玻兹曼函数对等价变采厚概率积分法进行优化,并引入时间函数,提出一种改进的变采厚概率积分法。采用该方法对山西省阳泉二矿4个停采时间不同的采空区在2020年之后的残余变形量进行了预测,并分析了采空区残余变形对桑掌隧道的影响。研究结果表明,新建桑掌隧道线路上的最大残余沉降量为325 mm,出现在隧道中段;最大残余侧向位移为168 mm,出现在隧道起点附近。由于隧道轴线与其中3个工作面的长轴方向小角度相交,隧道呈现出侧向移动、竖向下沉与轴向扭转的复合变形趋势。本文的计算结果可为桑掌隧道施工和变形处治提供科学依据,计算方法可为穿越采空区隧道建设提供理论支撑。 煤矿开采后采空区上覆岩层变形是一个长期过程,往往严重影响后期穿越采空区隧道的施工建设和长期运营。新建桑掌隧道是穿越采空区的典型案例,准确预测采空区残余变形对隧道的影响是保障工程安全的关键。本文采用玻兹曼函数对等价变采厚概率积分法进行优化,并引入时间函数,提出一种改进的变采厚概率积分法。采用该方法对山西省阳泉二矿4个停采时间不同的采空区在2020年之后的残余变形量进行了预测,并分析了采空区残余变形对桑掌隧道的影响。研究结果表明,新建桑掌隧道线路上的最大残余沉降量为325 mm,出现在隧道中段;最大残余侧向位移为168 mm,出现在隧道起点附近。由于隧道轴线与其中3个工作面的长轴方向小角度相交,隧道呈现出侧向移动、竖向下沉与轴向扭转的复合变形趋势。本文的计算结果可为桑掌隧道施工和变形处治提供科学依据,计算方法可为穿越采空区隧道建设提供理论支撑。