有害气体区高速铁路减灾选线技术研究

有害气体(煤成气、油型天然气、其他有害气体)不良地质区高速铁路建设中常发生爆炸、燃烧、气体突涌、中毒窒息的现象或灾害事故,已成为建设中常见灾害类型,造成了人员伤亡与财产损失。因此,有必要从灾害角度研究高速铁路有害气体区减灾选线技术方法,以规避或降低建设和运营中的灾害风险。通过收集分析工程案例,总结有害气体具有分散性、不确定性和突发性特征;并针对高速铁路选线要求,结合有害气体灾害发生成因机理,运用灾害学等基础理论,提出其致灾成因分类,建立其致灾因子与高铁选线的关系,构建控制高速铁路选线的有害气体致灾因子体系;制定有害气体区高速铁路选线应遵循的指导方针,凝练提出“绕避、短过、浅埋、短隧、抬高、决策”十二字选线指导原则。研究提出的有害气体区高速铁路减灾选线评价技术方法,为有害气体区高速铁路选线评价及建设规避灾害风险,实现减灾防灾目标提供了方法及技术支撑。

沿江高铁宜昌至涪陵段岩溶发育区地质选线研究

岩溶及岩溶水等不良地质是控制线路方案的主要工程地质问题。阐述沿江高铁宜昌至涪陵段主要工程地质问题及岩溶发育区对高速铁路工程的影响,并结合宜万铁路岩溶区经验教训,通过该项目岩溶发育区段地质选线案例,总结出山高壁陡的岩溶发育区高速铁路地质选线主要对策与措施。

基于高原隆升裂点理论的中尼铁路泥石流特征及减灾选线要点

拟建中尼铁路始于我国西藏日喀则市,途经雅江、朋曲、吉隆3个流域到达尼泊尔加德满都,长约600 km,其中约2/3长度的线路位于雅江、朋曲两个流域,泥石流沟数量较多,是对线路方案具有控制性作用的灾害类型。首先,基于青藏高原隆升的河流裂点理论,判定中尼铁路行经的雅江流域段已处于前期地貌回春阶段,朋曲河段仍处于老年期地貌阶段。然后,基于朋曲流域夷平面占比远大于雅江的现象,分析得到夷平面的存在将影响地表汇流时间以及使泥石流流域连通性下降等规律,据此提出雅江流域泥石流运动条件优于朋曲的推论。最后,结合雅江流域铁路行经河流,河床将持续上涨、朋曲流域山前存在广阔的洪积砾石斜缓地带的特点,提出雅江流域需整体提高线路设计高程、朋曲流域宜采取同岸外移绕避的减灾选线要点。研究成果可为中尼铁路线路方案优化提供科学依据,有关将高原隆升的宏观理论推进到工程应用层面的工作可望产生范例性作用。

减灾选线技术在成昆铁路扩能工程峨米段的应用

峨眉至米易段是成昆铁路扩能工程实施的最后一段,也是地形和地质条件最为复杂的一段。本文结合沿线的地形和地质条件,参考既有铁路地质灾害发生、发育及危害程度等,应用减灾选线的理论和方法,对沿线各类不良地质分类总结并确定相应的选线措施。研究成果可为复杂地质条件下的艰险山区铁路选线提供借鉴。

浅谈复杂艰险山区的选线理论在贵兴铁路的实践

贵兴铁路位于贵州省境内,起于贵阳市,经黔南州、安顺市,终止于黔西南州兴义市;线路依次跨越红纳河、白水河、北盘江、马岭河等珠江水系;沿线不良地质主要为岩溶、危岩落石、顺层、煤层瓦斯和采空区、人工弃渣堆等;为确保铁路工程安全可靠,经济合理;通过对区域地形、地质特征及地区规划的研究,合理确定了铁路线路在复杂艰险山区的宏观走向以及两端枢纽引入方案,并从地质选线及减灾选线的理念出发,在局部方案中规避了不良地质,在微观上选择了更适合的工程位置,在行经环境敏感区域,充分应用了环保选线理念,降低工程对环境影响,最大限度保护生态环境;在北盘江特大桥桥位选址上,充分体现重大工程优选选址原则,确保了桥位方案的合理可行;从宏观到微观,从整体在细部,逐步呈现铁路规划选址的理论运用,确保了铁路工程的经济合理,安全可靠。

基于层次分析法的铁路减灾自动选线方法

常规的铁路减灾自动选线方法无法根据铁路工程的实际地质环境进行自动化选线。该方法对环境分析不充分,造成选线存在安全隐患。为此,本文设计了一种基于层次分析法的铁路减灾自动选线方法。首先,通过量化铁路减灾自动选线指标特征,根据铁路工程的实际地质环境识别灾害信息,构建减灾自动选线模型;其次,对各层次分析的选线指标输入模型进行训练(只有满足一致性比例的选线指标才能被投入使用),以实现铁路的安全选线;最后,采用实例分析的方式进行验证。验证结果表明,该方法的选线质量更佳,能够应用于实际生活。

川藏铁路雅安至林芝段工程地质环境及主要工程地质问题

为全面掌握川藏铁路雅安至林芝段沿线区域工程地质环境,查清主要工程地质问题,为建设施工和通车运营提供科学依据,通过归纳总结各阶段勘察设计、科研专题研究成果,详细阐述了川藏铁路雅安至林芝段工程地质环境,系统分析了主要工程地质问题,提出铁路减灾选线原则,以及主要工程地质问题的工程对策建议、施工和运营阶段需要重点关注的重大工程地质问题及研究重点。结论表明:1)川藏铁路雅安至林芝段具有显著的地形高差、强烈的板块活动、频发的山地灾害、敏感的生态环境、恶劣的气候条件、薄弱的基础设施等六大工程环境特征,也是工程建设面临的六大挑战;具有工程建设环境极其恶劣、铁路长大坡度前所未有、超长深埋隧道最为集中、山地灾害防范任务艰巨、生态环境保护责任重大五大工程建设难题;具有高原高山峡谷区地理数据快速准确获取难、地质灾害早期识别评估难、超级工程与物流保障难、生态环境风险大、重大工程建设及防控风险大等"三难两大"风险。2)研究区域属大型滑坡、冰川泥石流、冰湖溃决等山地灾害的集中区和易发区,并且各类灾害在复杂的环境条件下易形成链生性灾害;研究区域内的活动断裂与高烈度地震、高地应力、高地温、高压涌突水等多场耦合下的深埋隧道重大不良地质发育,影响和制约铁路工程选线及工程建设。3)采用"空天地"综合勘察手段,查明研究区的主要工程地质问题,采用隧道穿越方式绕避大型复杂的浅表地质灾害;采用减少埋深、缩短长度、傍山靠河、走行于相对低温廊道、避开长大水平径流区等针对性工程措施,可有效应对浅表层及隧道不良地质问题。4)研究成果对川藏铁路的建设施工运营有一定的指导意义,也可为滇藏、中尼等铁路的勘察设计及建设施工提供参考。

成渝中线高铁主要工程地质问题及减灾选线

研究目的:成渝中线高铁位于四川盆地内,是继川藏铁路后推动时速400公里级高速铁路关键技术研究的新纪元工程,沿线工程地质和水文地质条件较为复杂,需要详细查明主要工程地质问题,开展减灾选线研究,从源头规避地质灾害风险,以期为成渝中线高铁防灾减灾服务。研究结论:(1)成渝中线高铁建设主要面临煤矿及锶矿采空区、岩溶及岩溶水、缓倾软质岩层、有害气体、高温热水等工程地质问题;(2)针对本线对地基变形控制、结构可靠度、安全风险防控等要求极为严格,创新提出了各类主要工程地质问题立体空间绕避或通过的地质选线原则;(3)根据地质选线原则,选择了工程地质条件相对较优、工程风险可控的铜梁取直和经大足、铜梁方案;(4)本研究成果对类似工程地质条件的高速铁路建设具有借鉴意义。

CZ铁路隧道重难点地质问题及减灾防治对策

研究目的:CZ铁路因其穿越青藏高原中东部的横断山区,内外动力地质作用强烈,不良地质发育,隧道建设规模和技术难度极大;本文基于沿线地形地貌、地层岩性、地质构造、不良地质、气候及环保等因素分析CZ隧道工程特征,研究内外动力地质作用下沿线隧道重难点工程地质问题对隧道建设的影响,并探讨其减灾防治对策,以期为CZ铁路隧道工程建设服务。研究结论:(1)CZ铁路隧道建设具有规模大、占比高、长度长、埋深大、地质条件差、工程环保要求高等特征;(2)内动力地质作用下工程地质问题如高烈度地震、深大活动构造、高地应力、高温热害、涌水突泥、有害气体等主要影响隧道洞内工程建设,应树立前期减灾选线与后期强化减灾防治措施并举的理念;(3)外动力地质作用下的工程地质问题如高位远程崩滑、泥石流、岩屑坡等主要影响隧道进出口段工程,应树立前期防灾减灾选线与后期强化支防护工程和监测并举的理念;(4)弃渣场选址应考虑沿线城镇分布、投资经济性、安全等因素,遵循防灾减灾与生态环保并举的理念,注重弃渣场的稳定性和适宜性评价,强化渣体的支挡防护工程;(5)本研究成果对类似工程地质条件下的滇藏线和西南山区其他铁路公路线隧道工程选线和建设具有借鉴意义。

复杂艰险山区地质灾害识别与铁路减灾选线

复杂艰险山区铁路规划设计必须重视以规避、防范地质灾害风险为根本的减灾选线;地质灾害识别是减灾选线的基础,必须重视地质灾害的识别与评估。从铁路减灾选线工作出发,分析地质灾害识别与铁路减灾选线的相互关系,研究地质灾害识别的途径、方法,以及地质灾害识别的内容、程式,提出基于铁路减灾选线的地质灾害识别工作重点、要点。指出:灾害类型识别、灾害机理识别、灾害风险识别是地质灾害识别三大基本任务,地质灾害识别工作要结合铁路减灾选线工作来开展,应做好区域系统识别、沿线全面识别、区段详细识别。复杂艰险山区地质灾害识别的工作重点是:宏观把握区域重大地质灾害类型、分布与特征,做好线路径路方案选择;识别铁路沿线突出地质灾害,做好线路与工程方案的比选;查明铁路区段地质灾害,做好工程防灾减灾设计。

岩溶区铁路勘察防治技术研究现状及发展趋势

文章针对岩溶灾害的特性及危害形式,对岩溶区减灾选线、勘察技术、灾害风险评估及防治技术的国内外研究现状及发展趋势进行了详细的述评。得出:(1)由于高速铁路大曲线半径、高速度目标值及高轨道平顺度等技术特点,线路选线完全绕避岩溶区极为困难;(2)目前针对深埋长大隧道及厚覆盖型岩溶桥路典型岩溶地质问题研究较少,需进一步深化现代深部岩溶及其系统划分和分区的理论研究;(3)目前运用工程经济学、动力学及工程经验等选线的理论和方法较多,但基于岩溶灾害学、环境学及现代数理理论等减灾选线原则及方法的研究鲜有报道;(4)在传统勘察技术优缺点对比分析、新技术引进并消化的基础上,创建适合铁路各类工程的综合勘察模式及体系;(5)重点关注风险源致灾因子识别、指标量化及权重确定的研究,构建岩溶区灾害风险评估模型及体系。在此基础上,加强岩溶灾害防治技术的研究和应用。

面向铁路减灾选线的复杂艰险山区地质灾害广域高效识别

我国西南及邻近的复杂艰险山区,具有地形高差显著、地质复杂多变、构造活动强烈等环境特征,地质灾害广泛发育,地质灾害问题十分突出。开展地质灾害识别是减灾选线的前提,面向基于风险管理、全寿命周期、系统工程的铁路减灾选线,必须重视地质灾害广域高效识别理论与技术的研究。本文研究表明:地质灾害识别可划分为区域宏观识别、沿线系统识别、区段详细识别“三阶段”,综合应用天域卫星平台、空域航空平台、地域地面平台“三维度”识别技术,分阶段开展灾害特征、演化机理、灾害风险“三层次”识别,由此创建“三阶段、三维度、三层次”地质灾害广域高效识别模式与方法,形成复杂艰险山区地质灾害广域高效识别技术体系,能够显著提高山区铁路地质灾害识别的效率、质量和水平,在山区铁路建设中具有广阔的应用前景。

复杂艰险山区铁路减灾选线

山区铁路选线经历了由"地形选线""地质选线"到"减灾选线"的三大发展阶段。减灾选线,从系统工程出发,更加关注铁路全寿命周期的工程与运营安全,更加关注影响铁路工程与运营安全的灾害风险的识别与防控,更加强调从工程建设源头——工程设计环节,做好风险规避、风险防控工作。减灾选线三大技术工作,包括:灾害识别、智慧选线、防灾减灾总体设计。灾害识别是减灾选线的基础;智慧选线是减灾选线的关键;做好铁路防灾减灾总体设计是减灾选线的根本目标。

重庆至昆明高速铁路减灾选线研究

重庆至昆明高速铁路跨四川盆地、云贵高原及高原斜坡过渡段,穿小江活动断裂带,地形地质条件极为复杂,崩塌、滑坡、泥石流、高烈度地震及活动断裂、岩溶及岩溶水、采空区及煤层瓦斯构成了控制线路方案的主要工程地质问题。本文在现场地质勘察及相关地质专题研究工作的基础上,提出了高速铁路大高差上高原面减灾选线、活动断裂带减灾选线、岩溶区减灾选线、崩滑泥区减灾选线、采空区减灾选线、特殊岩土区减灾选线原则。合理确定了高县至昭通、会泽至寻甸等8段线路方案,最大程度降低了小江活动断裂带、岩溶及岩溶水、东川泥石流等对铁路工程的影响。地质选线效果显著,对在类似地质条件下新建高速铁路的减灾选线具有重要参考价值。

复杂艰险山区铁路地质灾害风险与减灾选线策略

复杂艰险山区,因为地形艰险、地质复杂,潜在地质灾害风险,如何准确识别地质灾害,采取相应的地质灾害防范措施,避免或减轻地质灾害,是复杂艰险山区铁路选线更为重要的工作内容和工作目标。在分析"崩滑流"区、岩溶山区、地震山区以及链式灾害区潜在的地质灾害风险,及其对铁路的突出危害的基础上,提出以规避重大地质灾害风险为目标的复杂艰险山区铁路减灾选线6大基本准则。

基于虚拟现实技术的川藏铁路地质灾害易发区减灾选线优化:以洛隆车站为例

铁路沿线频发的滑坡泥石流灾害,对山区铁路建设与安全运营造成重大影响。在山区铁路选线过程中,如何科学规划铁路线位和工程方案,真正把铁路地质灾害问题解决在成灾之前,实现科学防灾减灾,已成为国内外学者关注的焦点问题。提出一种基于虚拟现实技术(VR)的铁路地质灾害易发区减灾选线场景仿真系统,利用CAD、Sketch Up等软件制作三维地形环境模型,进行铁路沿线滑坡泥石流灾变演化仿真分析;基于Unity3D平台,应用3Ds Max、Photoshop等软件完成研究区的虚拟铁路场景模型搭建,通过网页版的UI交互设计,实现虚拟铁路场景的三维可视化体验;以新建川藏铁路洛隆车站为例,采用该方法建立了多种线路方案优化。结果表明:所建立的虚拟现实场景系统具有很好的可视性和较为流畅的交互性,可充分展示研究区铁路建设及运营安全的可行性。

复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计研究

复杂艰险山区地质灾害问题十分突出,工程建设条件差,高速铁路线型标准高,适应地形及绕避不良地质的灵活性差。对于长达数百至上千公里的复杂艰险山区高速铁路带状工程,众多的地质灾害绕无可绕、避无可避时,只能避大就小,海量筛选技术可行、经济合理、风险可控的线路和工程方案。高效识别“长线路、宽廊道”范围地质灾害,量化百年服役期铁路工程安全风险,科学确定“宏观走向”“空间线位”“工程设置”等多层次风险调控举措,实现以“减灾”为核心的方案群多目标智能优化,是复杂艰险山区高速铁路成功修建与安全运营的关键。本文简介了复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计成套技术,该技术以“一套减灾选线理论与方法”+“三大减灾选线支撑技术”为核心,成功突破了复杂艰险山区修建高速铁路的技术瓶颈,支撑了6300 km复杂艰险山区高速铁路的工程建设,指导了1.3万km高速铁路的勘察设计,并被其他陆地交通项目借鉴利用,在服务“交通强国”战略、“一带一路”建设中具有重大意义并具有广阔应用前景。

云桂铁路典型减灾选线的探讨

云桂铁路沿线地形地质条件极为复杂,岩溶、膨胀土等不良地质分布广泛,地震活动强烈。本文通过对云桂铁路岩溶、膨胀(岩)土、活动断裂带三种典型地质灾害减灾选线实例进行深入探讨,结合建设运营实践,得出以下结论:(1)查清地质情况是减灾选线和工程设计的基础及核心,不同类型地质灾害的重大应对原则必须坚持,并在选线设计中贯彻;(2)岩溶发育区应着重查清水平循环带高程,抬高线路标高,使越岭隧道穿行于相对安全的岩溶水垂直渗流带内,并尽可能设计为人字坡;(3)膨胀土地区高速铁路选线应\尽量减少原地表扰动;(4)活动断裂带的发展变形是不可避免的,铁路线路在必须穿越活动断裂的情况下,选择简单易修复的工程十分必要。

风沙地区铁路减灾选线及防沙工程设计原则研究

风沙危害是影响沙区铁路建设运营的主要因素,风沙铁路减灾选线及防护工程科学设计能有效地减少线路风沙灾害。为进一步丰富完善风沙地区铁路选线与防沙工程设计的理论方法,通过分析风沙地区的地理环境属性和铁路沙害特征,将风沙区域划分为流沙环境、戈壁大风环境和高寒风沙环境;研究不同环境下选线设计的控制因素,基于灾害学理论和综合选线方法,提出了各环境中减灾选线及防沙工程设计的基本原则。以风沙地区和若铁路、格库铁路和青藏铁路为例,通过系统分析风沙危害、环境影响和工程投资等,实现了线路减灾选线设计,并根据铁路沙害防治要求给出了不同地区风沙防护工程的基本设置模式,可为今后风沙铁路减灾选线及防沙工程设计提供一定的指导和参考。

基于虚拟仿真技术的“灾害地质学”课程教学模式改革研究

随着科学技术的快速发展,虚拟仿真技术得到广泛关注,且具有巨大的社会需求,已成为高等学校教学改革的重要工具。结合目前高等学校地质工程专业“灾害地质学”课程教学存在的问题与不足,本文开发了一套基于虚拟仿真技术的地质灾害减灾选线实验教学系统,通过将教学系统与“灾害地质学”课程有机融合,突破时间和空间的限制,让学生在虚拟环境中进行身临其境的交互学习,以弥补课堂教学过程中的不足,这样既能提高教学质量,又能使学生获取新知识和技能,达到知行合一的效果。