基于構(gòu)造地貌學(xué)的山區(qū)孕災(zāi)環(huán)境分析及線路工程減災(zāi)策略.pdf

1、中國鐵路工程經(jīng)過上百年的發(fā)展，意識到只有在方案比選階段重視區(qū)域地質(zhì)環(huán)境，才是確保工程安全、節(jié)省投資的最終途徑。這就需要在幾百乃至上千公里地域上高效、低成本地獲取區(qū)域性的特征信息、評價區(qū)域地質(zhì)環(huán)境。構(gòu)造地貌學(xué)是研究地球內(nèi)動力作用形成的或直接受地球內(nèi)力作用控制的外力作用所形成的地表形態(tài)特征及其發(fā)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)和分布規(guī)律的科學(xué)，可以在大型和中型的地貌尺度上研究地貌的輪廓、形成機(jī)理和區(qū)域分異，這正是一種與鐵路選線廊道選擇方案階段研究尺度相匹配的

2、學(xué)科。因此，在大面積選線和線路原則方案比選時引入構(gòu)造地貌學(xué)理論與方法是鐵路勘察設(shè)計(jì)的技術(shù)發(fā)展方向之一。本文即在構(gòu)造地貌學(xué)的時空尺度上，配合航衛(wèi)片、遙感解譯與ArcGIS等技術(shù)，通過案例性的研究，分析區(qū)域孕災(zāi)環(huán)境、進(jìn)行災(zāi)勢預(yù)測、提出減災(zāi)選線策略。主要內(nèi)容分為以下幾個部分:
　　(1)首先從構(gòu)造運(yùn)動的角度介紹了構(gòu)造地貌的形成過程及中國的地貌格局，其中來自印度板塊的作用力是中國大陸及中亞新生代構(gòu)造變形的主要動力來源，內(nèi)動力是系統(tǒng)的，穩(wěn)定

3、的，而外動力則是隨機(jī)的。地球內(nèi)動力作用在地表山體中產(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)是結(jié)構(gòu)應(yīng)力釋放和結(jié)構(gòu)松弛，與外動力作用的剝蝕，搬運(yùn)和沉積的作用方式是相互促進(jìn)的、相互耦合的。我國主要山地災(zāi)害的區(qū)域分異總體上與構(gòu)造活躍性一致，西強(qiáng)東弱。在不同的氣候區(qū)劃區(qū)則強(qiáng)化了特定災(zāi)種的嚴(yán)重性，內(nèi)動力對災(zāi)害分布有控制作用。
　　(2)基于地貌循環(huán)理論，論證了在一個地貌發(fā)育循環(huán)周期內(nèi)，流域谷坡將經(jīng)歷向臨界坡發(fā)展、到達(dá)臨界坡、偏離臨界坡的演變階段，在降雨、地震等觸發(fā)條件

4、具備時，山地災(zāi)害相應(yīng)地呈現(xiàn)從發(fā)展到旺盛再到衰退的規(guī)律，這就是根據(jù)流域演化發(fā)育階段預(yù)測地震觸發(fā)崩塌滑坡危險性的原理。針對地貌循環(huán)理論假定整個流域同時發(fā)育的缺陷，提出了根據(jù)河床坡降指數(shù)（SL指數(shù)）的突變點(diǎn)劃分流域地貌單元的理念，從而解決了地貌侵蝕循環(huán)理論應(yīng)用于復(fù)雜大流域的適用性問題。文中分別論述了通過地貌循環(huán)理論和河谷縱剖面指標(biāo)法求得谷坡狀態(tài)的理論和方法，實(shí)震資料證明兩種方法均是正確的，只是精度不同?；诘孛惭h(huán)理論可以建立起一種與原則選線

5、階段精度要求相匹配的區(qū)域性地震觸發(fā)崩塌滑坡危險性預(yù)測方法，而河谷縱剖面指標(biāo)法只適合定性的粗略判定。上述方法亦可為其它誘因的區(qū)域性山地災(zāi)害危險性預(yù)測提供借鑒。
　　(3)優(yōu)化了區(qū)域地應(yīng)力狀態(tài)評估方法，并將構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)用到了崩塌滑坡優(yōu)勢方向的評估中?；诂F(xiàn)有的地應(yīng)力評估模型，通過增加一個自變量（地震活動性參數(shù):b值）修正，修正后的模型在地震活動比較強(qiáng)烈的地區(qū)地應(yīng)力評估精度得到明顯提高。基于蘆山地震的實(shí)震資料，提出自然坡體的優(yōu)勢方向是

6、決定崩塌滑坡方向的首要因素，但需考慮不對稱地形造成的坡向分異現(xiàn)象;基于對抗性原理，提出新構(gòu)造應(yīng)力場也是崩塌滑坡方向的全局性影響因素;地表最大累計(jì)加速度方向（可由地震臺站記錄獲得）也是其代表區(qū)域內(nèi)崩塌滑坡方向的影響因素。本文有關(guān)上述三因素對地震觸發(fā)崩塌滑坡方向的控制效應(yīng)的認(rèn)識，對于盲斷層型地震，可能是具有普適性意義的規(guī)律。
　　(4)冰川泥石流的形成是內(nèi)動力和外動力作用的共同結(jié)果，隆升速度控制了泥石流地形的發(fā)育程度。在強(qiáng)隆升區(qū)的邊緣

7、地區(qū)，河流強(qiáng)烈下切，原來的U型冰川槽谷正在向V型谷轉(zhuǎn)換，上游為U型谷，寬緩平坦，為泥石流的物源提供匯集的場所;下游為V型河谷，窄深陡峭，為泥石流提供流通區(qū)，是泥石流爆發(fā)的理想地形。地殼的隆升速度決定了U型谷是否向V型谷轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化的速度。年隆升速率＜2mm時，U型谷得到很好保存，不向V型谷轉(zhuǎn)化;年隆升速率＞2mm時，會向V型谷轉(zhuǎn)化，且隆升速率越大，轉(zhuǎn)化速率越大，冰川泥石流溝發(fā)育時間更短。原有的冰斗地形，成為天然的大面積匯水區(qū)域，也大大的加

8、速了大型泥石流地形條件形成的進(jìn)程。基于地殼隆升后對泥石流溝的地形改造、冰期旋回對泥石流物源的影響、冰斗的陰陽坡效應(yīng)對泥石流危險性的影響，提出了冰川泥石流孕災(zāi)環(huán)境的評定標(biāo)準(zhǔn)。研究為冰川泥石流形成過程的認(rèn)識提供了新的視角，并為冰川泥石流的發(fā)展趨勢預(yù)測提供新方法。
　　(5)針對冰川泥石流、冰湖潰決、雪崩這三類典型的冰雪災(zāi)害，提出了海洋性冰川覆蓋區(qū)減災(zāi)選線策略。在冰川泥石流嚴(yán)重地段，線路最好布設(shè)在陰坡;若遇到大型泥石流溝，需考慮堵河風(fēng)險

9、。針對冰湖潰決引發(fā)主河突發(fā)洪水風(fēng)險，應(yīng)盡量采用高線位。在雪崩分布的地段，線路易布設(shè)在陽坡;可以通過明洞或者防雪柵欄防護(hù)。針對雪崩拋程對線路危險性的重要意義，本文基于山體崩塌和雪崩之間的異同點(diǎn)，以雪崩形成區(qū)面積、雪崩最大高差進(jìn)行雪崩拋程預(yù)測。通過統(tǒng)計(jì)帕隆藏布江然烏-通麥段典型的溝槽式中等濕雪雪崩36處，認(rèn)為等價摩擦系數(shù)與對數(shù)面積之間存在良好的線性關(guān)系，關(guān)系式為:Hmax=Lmax/0.1586 ln(S)+0.66454（相關(guān)系數(shù)為R2=