“川藏铁路交通廊道关键地质问题研究”专辑评述

2018年10月10日,习近平总书记在中央财经委员会第三次会议上做出全面启动川藏铁路规划建设重大部署,并要求“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”。川藏铁路位于世界上地形地貌最复杂、构造活动最强烈的青藏高原,铁路规划建设面临青藏高原构造隆升及其环境效应、活动断裂与工程断错影响、特殊岩土体与不良工程地质特性、地质灾害与高陡边坡稳定、高地应力与深埋隧道围岩稳定、高压涌水突泥与高温热害等地质难题。科学认识川藏铁路沿线地质灾害与重大工程地质问题发育规律,对于高质量规划建设铁路具有重要意义。     

川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题

川藏铁路是中国正在规划建设的重点工程,穿越地形地貌和地质构造都极为复杂的青藏高原东部。铁路沿线活动断裂发育、地震频发,新建铁路雅安—林芝段直接穿越或近距离展布于龙门山断裂带、鲜水河断裂带等10条大型区域性活动断裂带,部分断裂活动速率值达10 mm/a,潜在强震危险性高。在内外动力耦合作用下,铁路沿线地质灾害极为发育,密集分布于大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江及其一级支流、活动断裂带和公路沿线,其中高位远程滑坡及链式灾害、深层蠕变-剧滑型滑坡、地震滑坡等灾害危害严重,成为了铁路建设的“拦路虎”。铁路沿线处于以水平构造应力为主导的高地应力环境,穿越华南主体应力区、龙门山—松潘应力区、川滇应力区、墨脱—昌都应力区和喜马拉雅应力区等5个大的一级构造应力区;雅安—康定段最大主应力方向为NWW—NW向,并向林芝方向呈现NNE向偏转,地应力在平面和垂向空间上表现为强烈局部差异性,如折多山某隧道地应力测试结果揭示了在垂向上存在应力释放区。在高地应力条件下,铁路沿线深埋隧道潜在围岩岩爆和大变形危害风险大。铁路建设应加强活动断裂安全避让、重大地质灾害早期识别和监测预警、深埋隧道地应力和岩爆大变形超前预测预报等工作,科学指导铁路选线与防灾减灾。     

川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题

川藏铁路位于大陆碰撞造山带,特殊的地质构造背景下,铁路沿线水文地质条件极为复杂,严重制约着川藏铁路规划建设和安全运营。为降低川藏铁路沿线重大工程水文地质灾害风险,从工程水文地质角度出发,结合基础地质和工程地质研究成果,阐述了川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题,并提出下一步研究建议。研究结果表明：川藏铁路雅安至林芝段可能遭遇隧道高水压及涌突水问题、隧道高温热害问题、隧道排水影响生态环境3个重大工程水文地质问题;沿线发育多条区域性断裂带,控制着地层展布、水热活动和成矿带分布以及地下水循环演化,导致穿越断裂带的深埋长大隧道高压涌突水、高温热害及高矿化水等问题较为突出。沿线重大工程水文地质问题下一步研究工作主要为：开展高精度、多尺度的水文地质调查,把握重大问题的发育规律和致灾机制,构建精细的预测评价体系和主、被动相结合的灾害防控体系。     

川藏铁路廊道关键水工环地质问题:现状与发展方向

川藏铁路是我国正在建设的世纪工程,复杂的地质演化史导致铁路廊道地质环境差异大,水文地质、工程地质和环境地质问题复杂多变,在工程施工及今后运营中值得高度关注。在简要回顾川藏铁路廊道以往地质工作的基础上,阐述了铁路建设面临的水工环地质问题,包括高原构造岩溶高压突涌水、断裂带基岩裂隙高压突水突泥、高温热水热害等水文地质问题,活动断裂断错与强震灾害、高地应力与深埋隧道岩爆和大变形、特殊岩土体的不良工程特性与灾害效应、高位远程滑坡灾害链等工程地质问题,含煤地层和热液矿床酸性水腐蚀性、湿地生态退化演替、铁路建设与敏感生态环境的互馈效应等环境地质问题。提出了今后值得深入研究的关键科学技术问题:水文地质方面包括高原岩溶发育层序规律与构造岩溶蓄水构造类型、深埋隧道突水突泥的孕灾致灾模式与预测方法、活动断裂控热机制与地下热水循环模式、高温热害风险识别及地热资源化技术等问题;工程地质与地质灾害方面包括活动断裂的精细特征与工程断错效应、复杂地质构造区深部构造应力场特征、构造混杂岩带工程地质特性与灾害效应、水-力-热多场耦合作用下深埋隧道围岩稳定性与灾害效应、内外动力耦合作用下的高位远程滑坡机理及风险防控技术等问题;环境地质方面包括高原多源水转化循环机制与生态脆弱区生态需水量控制技术、隧道建设的水文生态环境效应、生态地质环境监测评价与保护关键技术、全球气候变暖的地质生态环境效应等问题。从公益性地质调查和商业性工程勘察相结合的角度,提出了地质调查是基础、科技攻关是关键、灾害隐患监测与工程治理协调推进的应对策略,为国家重大工程规划区的水工环地质工作发展方向提供了参考建议。     

雅安至林芝交通廊道重大工程地质问题与对策研究

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...     

川藏铁路沿线及邻区环境工程地质问题概论

川藏铁路是我国正在规划建设的重要铁路干线之一,是西部大通道的重要组成部分。该铁路线横跨扬子板块、川滇地块、羌塘地块和拉萨地块等大地构造单元,在复杂的地质构造背景条件下,川藏铁路沿线活动断裂、地震和地质灾害极为发育,严重制约着川藏铁路的规划建设。在野外地质调查、钻探、地应力测量和室内测试分析的基础上,对川藏铁路规划建设中可能遇到的活动断裂、高地应力、高地温、岩爆和地质灾害等主要环境工程地质问题进行了论述分析,认为：川藏铁路沿线及邻区发育有54条区域活动断裂,其中对铁路有直接重要影响的全新世活动断裂有17条;研究区内地震活动频繁,约有50%的规划线路位于地震动峰值加速度>02 g地区,部分地段>04 g,潜在地震风险大;铁路沿线主要的地质灾害类型为崩塌、滑坡和泥石流,地质灾害受活动断裂影响强烈,部分地段发育有高速远程滑坡;川藏铁路沿线构造应力场和地热场复杂,深埋隧道工程建设时容易发生岩爆、软岩大变形和高温热害等工程地质问题。     

泊松比对川藏铁路嘉黎断裂附近地应力场的影响

川藏铁路在波密跨越嘉黎断裂,研究其周边地应力场对认识嘉黎断裂对川藏铁路廊道地应力场的影响至关重要.通过数值模型计算了通古地区及其邻近鲁朗、多康地区地应力场,通过对比3个模型的加载条件和力学参数差异,分析了沿嘉黎断裂带地应力场与周边区域地应力场的不同.结果表明:（1）总体来看,随深度变化的泊松比,能更好地拟合实测地应力数据;（2）地应力场区域差异明显,多康地区地应力较高,挤压明显,而鲁朗地区挤压程度仅为多康地区1/3左右,通古地区跨越嘉黎断裂带,应力场显示挤压很弱,可能应力已经释放;（3）基于实测数据和合适的地质力学参数,可以较为有效地预测地壳浅层的局部应力场,而预测地壳深部应力场则需要精确的泊松比上限值.      

川藏铁路廊道泸定段地质灾害孕育过程及成灾机制

川藏铁路建设面临脆弱地质环境的约束,沿线重大地质灾害的孕灾过程及成灾机理研究能为有效防灾提供技术支撑.基于详细的现场调查,揭示川藏铁路廊道泸定段发育3处大型滑坡及4条泥石流沟.区内大型滑坡的孕灾因素主要有以下3点: (1)康滇古隆起多期强烈东西向挤压,致使近南北向长大结构面发育且与河谷岸坡大致平行; (2)河谷走向与最大主应力方向垂直,谷坡岩体强烈卸荷; (3)鲜水河断裂活动产生震动作用,在三面临空的突出地形、坡折微地貌处地震波放大效应叠加背坡效应,导致地震波被放大3至6倍,使得顺坡向陡缓结构面控制的高位岩体发生大规模失稳,从而导致大型滑坡发生.区内构造破碎,且受强震震裂作用影响,支沟沟谷物源丰富,沟域形态利于汇水及物源启动,受汛期7~9月集中降雨影响,易激发群发性泥石流.泥石流活动影响施工营地安全,边坡地震动放大效应影响桥位区仰坡岩体稳定性.      

川藏交通廊道雅林段水文地质结构控制的水热循环及隧道热害特征

川西藏东地区水热体系空间分布与川藏交通廊道布局关系的特殊性,使得隧道难以回避复杂多样的水热灾害.为系统分析工程面临的热害问题,对控制水热循环的水文地质结构进行辨识,辅以地球化学特征、钻孔温深关系解析,分析隧道穿越地热系统时可能遭遇热害的类型及灾变特征.活动性深大断裂与大型褶皱为区内重要控热构造,结合次级断裂、岩石富水性、热水出露特征,梳理出7类控制水热循环的水文地质结构;结合隧道与上述结构的空间关系、水热特征影响要素归纳出两大类、13小类的热害类型.典型案例分析显示康定1#隧道出口段、拉月隧道中段分别穿越折多塘温泉、拉月温泉水热系统排泄区,两段可能遭遇高温高压、突发性涌突水灾害.      

生态地质调查工程进展与主要成果

为全面支撑山水林田湖草整体保护、系统修复和综合治理,中国地质调查局部署了“生态地质调查工程”。该工程自2019年以来,以地球系统科学理论为指导,重点开展了我国北方林草湿分布区1∶50万生态地质调查以及黄河源区、大凉山区等重点生态功能区1∶5万生态地质调查,采用“空-天-地”一体化调查技术,获取了不同尺度森林、草原、湿地等生态类型分布与变化,成土母岩、水文地质要素、土壤、地形地貌等生态地质条件,以及荒漠化、湖泊萎缩等生态问题分布数据,分析了生态-地质之间相互制约影响关系,剖析了主要生态问题的成因机理,划分了生态地质单元,建立了生态地质图谱,提出了基于地球系统科学的国土空间生态保护修复对策建议,为我国北方地区生态保护与系统修复工作提供了基础数据与技术支撑。     

生态地质研究进展与展望

生态地质学是研究生态系统与地质环境之间关系的一门交叉学科,对国土空间生态保护修复工作有重要理论支撑作用。我国生态地质研究工作虽然经过了多年的发展与积淀,但时至今日生态地质学仍然处于研究和探索阶段。鉴于此,基于前人的大量研究,总结了国内外生态地质研究进展: 国际上,俄罗斯建立了生态地质学研究体系,美国发起的地球关键带研究是与生态地质研究十分契合的主题; 在国内,生态地质研究主要着眼于”生态-地质”相互作用过程与机理以及地质环境影响下的系统性生态修复研究。在此基础上,提出了生态地质学涵义及其研究内容、方法技术创新及学科体系构建思路,以期为服务山水林田湖草沙整体保护、系统修复、综合治理和生态地质系统深化研究提供借鉴。     

海南省海洋地质调查主要进展与成果

在中央和地方的共同推动下,海南省海洋地质调查工作取得了长足的进步。为进一步提升海南省海洋地质工作效果,对近年来实施的海洋地质调查工作的主要进展进行了综述,其成果可分为4个方面,即海洋区域地质调查、海岸带与海湾地质环境综合调查与评价、海砂资源调查与评价和岛礁综合地质调查。其中: 1∶100万的海洋区域地质调查已实现了全覆盖,1∶25万的已开展3个图幅工作; 海岸带与海湾地质环境综合调查与评价工作已全面开展,基本查明了本岛沿岸20 m水深以浅的地质概况,重点岸段调查比例尺可达1∶5万,较系统地梳理了海岸带的地质资源与环境现状; 海砂资源调查与评价主要针对锆、钛砂矿和建筑用海砂开展,初步查明了海南岛周边陆架区沉积物类型和海砂潜力分布区,对成矿条件较好的海域开展了详细勘查,圈定了多个海砂开发矿产地; 岛礁综合地质调查工作主要查明了其基础地质条件和开发利用现状,对海岛的进一步开发和管理提出了建议,同时系统地开展了西沙群岛的海陆统筹地质调查工作,掌握了大比例尺的基础地质数据,并研究了其形成和演化过程,为三沙的海岛建设提供了依据。通过地质调查,获得了海南省基础海洋地质数据,查明了海洋资源和环境概况,为海南省的海洋经济发展提供了可靠的地质支撑。     

长江经济带地质环境综合调查工程进展与主要成果

为保护长江生态环境,近年来,中国地质调查局组织实施了"长江经济带地质环境综合调查工程".通过采用环境地质调查、评价、监测以及专题研究和综合研究相结合等方法,取得了一批重要成果和认识:①初步构建了长江经济带地质资源环境综合信息管理与服务平台,系统梳理了长江经济带与重点区域的资源环境条件和重大地质问题,提出相关建议;②创新地将"光纤技术"应用于地面沉降和地裂缝监测,相关成果引领了光纤监测技术发展;③编制了1:5万比例尺的环境地质调查技术标准和要求;④创新形成了3个层次环境地质调查合作机制,探索建立了3种尺度资源环境承载能力评价方法体系和大流域环境地质工作模式;⑤建立了江汉平原地球关键带监测网络,编制了平原区地球关键带调查技术方法指南;⑥提出了长江流域重大水利工程与生态地质环境多元响应研究思路,创新构建了一套多模态传感器调查系统,提出了重大水利工程对地质环境影响新判断;⑦建立了长江中下游不同沉积单元区第四纪地层多重划分对比序列,构建了重点地区第四系三维地质结构模型,提出了长江贯通时限和演化新认识;⑧编制了流域、经济区和城市系列地质调查报告和图集,成果转化与服务成效显著.该工程进展及成果提升了长江经济带地质调查工作水平,可为区域国土空间规划、绿色生态廊道打造、立体交通走廊建设、产业转型升级、新型城镇化建设以及脱贫攻坚工作等提供科技支撑.     

长江经济带地质环境综合调查工程进展与主要成果

为保护长江生态环境,近年来,中国地质调查局组织实施了“长江经济带地质环境综合调查工程”。通过采用环境地质调查、评价、监测以及专题研究和综合研究相结合等方法,取得了一批重要成果和认识: ①初步构建了长江经济带地质资源环境综合信息管理与服务平台,系统梳理了长江经济带与重点区域的资源环境条件和重大地质问题,提出相关建议; ②创新地将“光纤技术”应用于地面沉降和地裂缝监测,相关成果引领了光纤监测技术发展; ③编制了1:5万比例尺的环境地质调查技术标准和要求; ④创新形成了3个层次环境地质调查合作机制,探索建立了3种尺度资源环境承载能力评价方法体系和大流域环境地质工作模式; ⑤建立了江汉平原地球关键带监测网络,编制了平原区地球关键带调查技术方法指南; ⑥提出了长江流域重大水利工程与生态地质环境多元响应研究思路,创新构建了一套多模态传感器调查系统,提出了重大水利工程对地质环境影响新判断; ⑦建立了长江中下游不同沉积单元区第四纪地层多重划分对比序列,构建了重点地区第四系三维地质结构模型,提出了长江贯通时限和演化新认识; ⑧编制了流域、经济区和城市系列地质调查报告和图集,成果转化与服务成效显著。该工程进展及成果提升了长江经济带地质调查工作水平,可为区域国土空间规划、绿色生态廊道打造、立体交通走廊建设、产业转型升级、新型城镇化建设以及脱贫攻坚工作等提供科技支撑。     

基于空间与产业分解视角的川藏铁路沿线经济差异分析

以规划建设中的川藏铁路沿线地区为研究区域,使用2000―2015年人口、地区生产总值与构成等数据,采用Nich指数、Theil指数与Gini系数分别测度经济相对发展速度和空间、产业视角下的经济差异。结果表明：近15年川藏铁路沿线地区经济发展强劲,增速高于全国平均水平,但具有明显的阶段性变化特征,藏东地区外援型经济的特点使其2012年后的增速回落与川西地区相比更为和缓。空间视角下,2000―2015年沿线地区经济差异经历“增大―缩小―再增大―再缩小”过程,经济发展总体趋于协调。藏东、川西两地区内部差异是区域经济差异存在的根源,其对总差异的贡献率高于94%,且藏东地区内部经济差异大于川西地区。产业分解视角下,川藏铁路沿线地区经济差异呈“增大―减小―再增大”态势。三大产业的差异依次为第三产业>第二产业>第一产业,相应的对总差异的贡献率亦依次为第三产业>第二产业>第一产业,但第二、第三产业贡献率差距呈缩小趋势。产业集中效应主导区域经济差异的变化,第二和第三产业（尤其是第三产业）在区域上的集聚是区域经济差异扩大的决定性因素。     

三峡引水工程秦巴段的主要工程地质问题

为了研究三峡引水工程秦巴段的重大工程地质问题,在区域工程地质条件和线路工程地质调查分析的基础上,利用工程地质类比法,重点分析评价了秦巴山区与活动断裂、深埋隧道建设相关的重大工程地质问题。初步揭示：①秦巴山区14条区域规模的断裂带主体走向近于东西向,与引水隧道走向大致垂直,现今活动差异明显,其中活动性较强、规模较大的大巴山弧形断裂、宁陕-栗扎坪断裂、石泉-安康断裂、三花石-汉王城断裂位于引水工程的关键部位,需要注意其引起的隧道突水和大变形灾害;②秦巴山区与深埋隧道相关的岩爆、突水灾害比较严重,特别是秦岭主峰附近的强岩爆、大巴山附近的断裂与岩溶相关的大规模突水灾害值得高度注意。     

承德自然资源综合地质调查工程进展与主要成果

为积极探索地质调查支撑服务生态文明建设和自然资源管理的新举措、新机制,丰富地质调查工作转型升级的实践经验,2017年以来,中国地质调查局先后组织实施了"承德市生态文明示范区自然资源综合地质调查"项目和工程.通过需求对接、野外调查与勘察、室内评价与编图等系列工作,初步取得了一批重要成果和认识:①基本查清了承德市水、土、地质遗迹、生态等自然资源禀赋特征和环境本底条件,提出了矿山地质环境、林草湿地等地质问题及潜在风险;②从自然资源与历史文化综合调查评价、全域生态文化旅游新格局打造和林果业种植结构优化等方面,探索了自然资源综合调查的地质支撑服务模式;③基本查明了地质建造对农业和生态格局的控制关系,据此提出了耕地资源和植树造林的优选区域;④以双滦区为例,探索了地表基质层的分布特征,为宜林、宜耕、宜草提供了理论基础;⑤提出了基岩山区矿泉水成因模型和土地资源数量、质量、生态"三位一体"的调查评价工作方法.该工程取得的初步进展及成果为承德市国土空间规划和用途管制、生态保护与系统修复、生态文明建设和自然资源管理等提供了科技支撑.     

数字地质调查系统在以工程环境为重点的 区域地质调查中的应用

针对1：25万阿坝县幅区域地质调查修测中涉及的南水北调西线一期工程区的工程与环境地质调查问题．运用数字地质调查系统对该区域进行了数字填图。对数字地质调查系统运用的可行性、有效性及适用性进行了探讨．初步建立了适宜于以工程与环境为侧重点的数字区域地质调查工作的流程与方法。