三维遥感铁路工程地质勘察技术应用研究

复杂山区铁路工程地质勘察中,存在地质调查困难、成本高、周期长的问题.提出了三维遥感铁路工程地质勘察技术,集成DEM、多空间分辨率卫星影像、GPS、区域地质图、工勘资料多维空间数据,建立的三维可视化工程地质遥感模型,实现了遥感解译高精度、高效率、大比例及解译成果制图一体化;结合向莆铁路高盖山隧道工程,阐述了三维遥感工程地质调查工作方法和流程.     

三维遥感可视化技术在高盖山隧道工程地质调查中的应用研究

基于遥感、地理信息系统平台研制的工程地质三维遥感可视化技术，可以实现三维空间信息反演、地形分析、勘察资料编辑管理、制定专题图层及线路漫游功能，客观真实再现地形地物、地貌地质状况，为线路地质选线、工程地质条件评价和分析提供一体化的信息平台。以新建向莆铁路高盖山隧道工程为例，重点论述运用三维遥感可视化技术进行隧址地质构造、不良地质的调查研究情况。     

三维遥感铁路工程地质勘察系统研究

工程地质选线和地质调查是山区铁路勘察工作的基础和核心。受现场地形、交通、植被条件影响,存在地质外业劳动强度大、周期长、质量难以控制的现状。基于Google earth数字地球平台,二次开发了三维可视化遥感勘察系统(GERIS),该系统可以直观展示铁路方案沿线的地形、地貌、岩石景观,并可叠加地质图、遥感图像、线位、勘探点等多源勘察资料,实现了线路方案三维浏览和勘探图件的展示,可辅助地质人员进行宏观区域地质选线、微观地质调查路线设计以及勘探点布置等。可有效提高选线、调查的质量和效率,达到减轻现场劳动强度和节约勘察成本的目的。     

向莆铁路戴云山越岭隧道群工程地质选线

向莆铁路戴云山脉越岭隧道群沿线不良地质发育、地质构造复杂,线位选择的优劣对工程成败影响巨大,推荐地质条件最优的戴云山脉越岭隧道群线位是向莆铁路地质勘察工作的重点和难点。以三维可视化高分辨率遥感解译、大面积地质调绘、高频大地电磁测深等技术为核心的工程地质综合选线贯穿于越岭隧道群工程地质勘察过程的不同阶段,持续不断的比选和优化越岭隧道群线位和隧址。推荐的戴云山越岭隧道群线位和隧址进出口,成功绕避了洞身各种不利构造和洞口不良地质体,隧道群工程地质条件整体良好,合理规避了各类工程风险,施工进展顺利、铁路运营状况良好,社会、环境、技术、经济效益显著。     

多源遥感技术在艰险山区铁路地质勘察中应用

研究目的:随着我国铁路建设重心向中西部转移,艰险山区铁路明显增多。针对某山区铁路工程地质勘察需求,研究采用多光谱遥感、热红外遥感、雷达遥感、高分辨率遥感和三维遥感相结合的综合判释方法,开展沿线断层、高地温、滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡、岩屑坡、冰川融蚀等地质问题的解译工作。研究结论:(1)利用多光谱遥感、雷达遥感相结合的方法,解译沿线断层500余条,基本查明了构造分布特征;利用高分三维遥感技术,解译各类不良地质150余处,为重要工点方案比选提供了参考;(2)分析了该线断层、崩塌、滑坡、泥石流等不良地质,以及冰川融蚀、岩屑坡等冰缘地貌的遥感解译标志特征,并提出了需要进一步开展的遥感工作内容;(3)本研究成果可应用于艰险山区铁路工程地质勘察及设计选线。     

遥感技术在库格铁路阿尔金山区地质选线中的应用

阿尔金山地区山高坡陡、地质构造复杂、不良地质多且规模大,这些都为库尔勒至格尔木铁路地质选线带来较大的困难。因此,充分发挥遥感技术的优势,收集遥感图像及地形、地质图,进行遥感图像处理与提取地学信息,并相互叠加,根据图像反映的各类影像特征,综合野外调查,建立该区域的解译标志,开展中、大比例尺的遥感地质判释。综合应用遥感解译和地质调查手段,查明了测区地质构造和重大不良地质的分布特征,为大面积工程地质选线、优化线路方案提供了重要依据,为工程地质测绘勘探布置提供了指导性意见。     

基于多源数据的伊阿铁路工程地质遥感解译及选线

新建伊宁至阿克苏铁路位于南天山地区,极高山区遍布常年积雪和冰川,自然环境恶劣、交通不便,地面调查难以开展,给方案研究带来很大困难。为了快速准确地获取铁路选线所需的各类工程地质信息,采用基于遥感数据、地质资料、地形资料等多源数据的工程地质遥感解译方法,通过建立统一坐标系的工程地质遥感解译平台,对控制线路方案的地形地貌、地质构造和不良地质进行解译,并总结西北高寒山区典型的流水地貌、风蚀地貌、冰川地貌,以及区内地质构造和不良地质的遥感解译标志,给出伊阿铁路选线工程地质遥感评价意见。研究表明,采用基于多源数据的工程地质遥感解译方法,可以快速获取选线所需的各类工程地质信息,有效提高遥感解译的工作效率和准确率,为方案研究提供可靠的地质依据。     

长大深埋隧道工程地质综合勘察技术应用研究

研究目的:高速铁路、客运专线等长大干线经过的地域广、地形地质条件十分复杂,勘察中仅采用地质调绘、钻探等勘察手段,难以在短时间内查清山区铁路一系列长大、深埋隧道的工程地质、水文地质条件,为线路方案比选、工程设计等提供详细的工程地质资料。通过采用综合勘察技术可解决上述问题。研究结论:实践证明,山区铁路长大、深埋隧道采用综合勘察技术,以遥感结果为指导,大面积地质调绘、水文地质调查等为基础,利用综合物探解译成果、结合必要的地质钻探、综合测试,并通过综合分析、研究,可以缩短工期、减少勘探量,取得显著的技术、经济和社会效益。     

铁路工程地质遥感调查中的图像解译质量分析

铁路工程地质遥感调查中,由于地质现象的特殊性和解译环境的复杂性,常造成工程地质特征信息多具不确定性和多解性,影响了遥感图像解译质量。重点研究了遥感图像解译质量影响因素,分析了图像分辨率、成图比例尺和解译精度的相互关系。最终得出以下结论:在给定成图比例尺可以计算出最适合分辨率的遥感图像;图像地面分辨率是评价图像质量的关键指标,是定量分析工程地质特征解译精度、成图比例尺的可靠依据;采用多源遥感与地学空间数据整合方法,有利于解译质量的提高。     

铁路遥感地质勘察技术体系研究

研究目的:铁路工程地质勘察过程中存在人工调查范围窄、外业劳动强度大、工作进度缓慢、质量难以保证的问题,遥感技术可以弥补地面调查的不足,辅助地质调绘和勘探布置,作用显著。但实际应用中由于遥感手段单一、目视解译精度有限而造成后期勘察阶段应用不深的现状,需要建立遥感勘察技术体系,达到精细指导地质测绘,提高铁路选线质量,减少外业工作量的目的。研究结论:(1)铁路遥感地质勘察技术体系由遥感图像选取、多源资料管理、图像解译、遥感评价和综合勘察等九大模块组成,形成了以遥感调查为主的新型工程地质勘察模式;(2)借助现代遥感多尺度对地观测技术和大比例尺解译技术,能够准确获取具有现势性的地质灾害、地表变化、人工活动等有效信息,补充了区域地质资料的不足;(3)铁路遥感地质勘察技术体系具有信息化、标准化和系统化的特点,可形成行业技术标准和作业程序;(4)本文的研究成果可适用于铁路选线、工程地质调查和勘探布置工作。     

郑西客运专线渑池至灵宝段地质综合勘察技术

研究目的:郑西客专线为中国第一批建设的无砟轨道客运专线,其中渑池至灵宝段为越岭段,地形起伏大,沿线分布煤矿采空区、滑坡等不良地质;分布人工弃土、深厚湿陷性黄土层等特殊岩土。对彻底查清沿线地质条件,取得合理岩土参数对客运专线建设具重要作用。研究方法:本段地质勘察过程以系统论和控制论的方法为基础,制定合理的勘察方案;合理选择勘探测试方法,对重要对象采用多种方法对比勘察。本文总结了本段地质勘察采用的方法及综合运用技术。研究结果:本段地质勘察工作已于2005年结束,勘察成果通过了相关审查鉴定。研究结论:郑西客专线开工建设至今已近二年,经施工验证,地质勘察成果与实际地质条件相当吻合。     

重庆枢纽无砟轨道综合试验段地质勘察与体会

研究目的：在无既有经验可循的条件下,如何有效和充分地利用各种勘探手段,查明地基地质条件,为设计提供切实的地质参数。研究方法：根据实验段各段地质情况,针对性的综合利用各种勘探手段,彻底查清各段地质情况。研究结果：通过认真分析研究同类地勘资料,参考国内外相关规范、标准和科研成果,边摸索边尝试边总结,综合运用多种地质勘察方法,相互补充,相互验证,综合分析,资料做到了详实、准确可靠,满足设计,达到预期的目的。研究结论：为满足无砟轨道对沉降控制的严格要求,其地质勘察的精细度和深细度都必须符合并超越现有规范,才能达到和满足工程要求。     

TSP 203在隧道施工中的应用

研究目的:太行山隧道地形地质条件极为复杂,工期紧。为确保工期,加快施工速度,本文通过对隧道超前预测预报技术TSP 203的使用方法、工作内容、工作程序和数据分析方法的研究,以达到TSP 203能够迅速、准确地探明隧道前方的工程地质和水文地质情况的目的。研究结论:TSP 203能够准确地预测隧道前方100～150 m处围岩地质体的性质、位置和规模,特别是溶洞、断层和破碎带等不良地质。隧道施工通过TSP 203超前地质超前预测预报系统提前预知隧道前方围岩情况,可减少隧道施工的盲目性,避免隧道施工过程中可能的重大不良地质或灾害地质发生,进而有效地防止工程事故,加快施工进度。     

浅谈长大深埋隧道工程地质勘察中地质对物探的配合

研究目的:长大深埋隧道的出现向传统的工程地质勘察方法提出了新的挑战,以大地电磁类为主的深层物探方法给这一问题的解决提供了有利地支撑。地质资料是物探解释的基础,没有地质和物探的密切配合很难取得良好的物探效果。本文研究的目的通过人员配备建立一种工作机制以提高物探工作水平,进而提高长大隧道勘察质量。研究方法:结合工程实践,总结以往地质与物探不同配合模式的特点,以不同配合方式下物探成果的质量为标准,进而对长大复杂隧道的地质勘察推荐出一种地质人员全过程配合物探的工作模式。研究成果:总结了不同阶段地质配合物探的工作内容,并对地质人员全过程配合物探工作这一方式的工作方法和工作内容做了详细论述;结合工程地质勘察的阶段要求,提出了不同勘察阶段物探工作原则、工作深度和应采用的物探手段。研究结论:长大深埋隧道的工程地质勘察,只有在综合勘探中大力推广高水平的物探,再辅以专职地质专业人员的全过程密切配合,才能取得良好的效果。     

工程地质勘察信息资源研究与应用

研究目的:解决多专业一体化设计以及勘察数据信息化应用问题,达到对工程地质勘察信息高效利用的目的。研究方法:采用信息化理论和方法,制订了工程地质勘察资源信息化原则和标准,研究了工程地质勘察资源的数字化采集、信息化处理、系统化管理、自动化应用问题。研究结果:解决了工程地质勘察资源的信息化问题,实现了工程地质勘察信息在多专业软件间的顺畅流动。研究结论:工程地质勘察信息的快速采集、有序管理、综合分析、高度处理,将信息化数据用于工程设计中是必要的和可行的,是本行业发展趋势。     

综合超前地质预报在小坪子隧洞中的运用研究

研究目的：研究如何在施工过程中对隧洞掌子面前方的地质条件进行预报，减少地质灾害的发生。研究方法：在超前地质预报的宏观预报、长期预报、短期预报、临近警报等不同阶段，以地质理论为基础，综合运用地质方法、地球物理勘探方法、钻探方法，结合实践经验进行研究。研究结果：得出了地质预报的阶段性和不同阶段的预报方法，提出了地质超前预报体系各方法的相互关系，得出了实施超前地质预报应采用的步骤、方法及实施时应注意的问题。研究结论：深埋长大隧洞施工过程中的地质预报，只有采取地质理论的、地球物理的、钻探的等综合的方法，并且按宏观的、长期的、短期的、临近的思路进行才能取得好的效果。     

高速铁路测量建立独立坐标系的数学模型

研究目的：在高速铁路线路测量中,由于线路长,常常跨越多个投影带,在统一坐标系中投影变形大,不能满足高速铁路测量精度的要求.针对这一问题,必须采取有效的约束条件和措施,使得长度变形小于1/40 000,从而满足铁路测量精度要求. 研究方法：本文从解决铁路测量坐标系中存在的长度变形出发,首先分析了高斯投影长度变形,然后提出了建立分段独立坐标系的方法,使其投影长度变形不大于1/40 000. 研究结果：文中给出了高速铁路测量建立独立坐标系的4种数学模型,有效的解决了在投影过程中长度变形问题. 研究结论：利用模型可以很好的解决投影变形对工程建设的影响,容易满足高速铁路测量精度要求,方便了工程施工测量,对高速铁路的建设有很好的实用性.若在铁路测量中应用,可极大地提高勘测精度,有着广阔的应用前景.     

浙江苍岭隧道左线凝灰岩突水现象工程地质特征研究

研究目的：对发生在浙江苍岭隧道施工中发生在凝灰岩中的突水事故的成因、特点和主要控制因素进行研究，以便更好地对其进行预测和防治。研究方法：根据发生突水事故的浙江苍岭隧道的现场地质观测资料，具体分析其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件，从地质工程的角度，对突水发生地段隧道的岩石组成、地质构造、现代构造应力场以及地下水等工程地质特征进行探讨，进而发现其规律和防治预测的特点。研究结果：苍岭隧道施工中发生的突水事故受到地质构造和地下水活动特点的强烈控制，虽然凝灰岩本身不溶于水，但在现代构造应力场的作用下形成的特殊的构造，为地下水的运移和赋存提供了通道和场所，是造成突水的主要原因。并在此基础上，借助TSP-203^＋地质超前预报预报系统，建立了苍岭隧道突水灾害的超前预报识别标志，提出了“先疏导排水、后注浆封闭”的突水防治措施。研究结论：对于隧道出现的土水灾害，首先要进行其工程地质的研究，在此基础上再进行准确的预测和合理的防治是有效防治隧道灾害的正确方法和步骤。     

黔桂线改扩建工程几处典型的地质选线

研究目的:黔桂铁路改扩建工程地处西南山区,穿越贵州、广西两省区,沿线地形地质十分复杂,线路方案选择往往受到地质条件的严重制约,因此,在该线改扩建工程初测阶段大力开展区域地质选线工作对节约工程投资、减少地质灾害和工程病害、消除运营隐患是很有必要的。研究方法:在充分收集区域地质资料基础上,通过地质调绘、钻探、静力触探等综合勘探方法,查明选线段重大工程地质问题,从地质角度确定线路方案。研究结果:通过不同方案地质条件必选,最终确定了地质条件好的线路方案。研究结论:西南山区地形地质复杂,线路方案比选中应充分研究沿线地质条件,绕避复杂、严重地质不良地段。本文系统介绍了黔桂线改扩建工程初测阶段几处典型的、成功的地质选线,概括性地总结了地质选线应绕避的重大地质问题,其选线思路、比选条件及评价意见等可作为其它山区铁路勘察设计参考和借鉴。