金沙江特大桥综合勘察与分析

研究目的:丽(江)香(格里拉)线金沙江特大桥为国内首座重载铁路悬索桥,桥址位于高山峡谷区,岩体卸荷松弛,断层发育,地震活动频繁,岩堆、危岩落石等不良地质发育。根据大桥地质环境和基础的受力特点,选取适宜的综合勘察方法,分析场地稳定性及岸坡稳定性,查明地基强度,为桥梁的基础设置及计算分析提供科学依据。研究结论:选取了平硐、垂直钻探、工程物探、地质调绘、现场及室内试验等勘察方法,综合分析得出如下结论:(1)桥址处无全新世活动断裂通过,次生地质灾害较轻,场地较稳定;(2)基础持力层为片理化玄武岩,属硬质岩,地基强度高;(3)岸坡卸荷带较厚,局部发育岩堆、危岩落石、不利结构面,但岸坡整体稳定,采取加固措施后方案可行;(4)本研究成果对高烈度深切峡谷区桥梁工程的地质勘察具有借鉴意义。     

徐盐客运专线穿越郯庐断裂带工程对策研究

研究目的:郯庐断裂带是一条现今仍在活动的巨型强震构造带,为确保徐盐客运专线穿越活动断裂带铁路工程的安全性,通过对郯庐断裂带稳定性分区和评价、工程地质选线、试验与研究,提出修建路基、桥梁、站场等结构工程对策与措施。研究结论:(1)铁路穿越活动性断裂带,工程地质选线应优先绕避活动断裂或尽量从断裂较窄、活动较弱处通过的走向方案;(2)全新世活动断裂F5断裂破碎带对铁路工程影响最大,不应设置桥梁工程,应采用路基方式通过;(3)晚更新世活动断裂F3断裂破碎带对铁路工程有一定的影响,原则上不应设置特殊结构、高墩、大跨桥梁;(4)大阻尼双曲面减隔震桥梁支座的减隔震效果显著,满足强震作用下桥梁抗震设计要求;(5)通长式加筋路堤在跨断裂带区域具有更好的整体性和更加安全的沉降稳定性;(6)管桩复合地基具有更好的抗震性能;(7)本研究成果对以后类似条件地区的铁路工程建设具有指导意义。     

虎跳峡金沙江大桥方案研究

研究目的:虎跳峡金沙江大桥为丽香铁路的重点控制性工程。大桥桥址位于环境敏感区、高烈度地震区及断裂发育带,需要综合线路走线、环保、地形、地质情况及金沙江中游水电开发规划的影响,选择虎跳峡金沙江大桥的合理桥位及桥式方案。研究结论:(1)虎跳峡金沙江大桥的8号桥位416 m上承式钢桁拱桥是最优的工程方案,27号桥位(98+660+98)m钢桁梁悬索桥可以为规划中的水电开发预留条件,整体上经济、社会效应更好;(2)上承式钢桁拱桥承载能力高、刚度大、造型优美,适用于高山峡谷地形,但其拱肋位于结构下方,影响桥下蓄水及通航;(3)钢桁梁悬索桥抗震性能好,结构刚度能满足铁路列车的行车要求;(4)研究成果对于高山峡谷区大跨度铁路桥梁的桥位桥式比选有较好的借鉴意义。     

包银铁路断裂构造遥感勘察与地质选线

研究目的:新建包头至银川铁路甘德尔山区域地貌破碎,陡崖遍布,地质调绘工作困难重重。山前发育隐伏及活动断裂构造,加大了地质选线的难度。为查明区域断裂构造分布特征,研究采用高分辨率遥感、多光谱遥感和三维遥感相结合的综合判释方法,开展区域断裂构造判释工作,从而为地质选线提供基础资料。研究结论:(1)采用多光谱和高分辨率结合的三维遥感判释方法能够有效判释断裂构造信息,并提高了判释准确度;(2)查明了影响线位的本井-磴口隐伏大断裂位置,以及甘德尔山西缘断裂的分布特征,得到该区断裂构造54条,其中甘德尔山西缘断裂构造17条;(3)借助自主开发的外业验证终端及信息综合管理系统,实现了现场验证数据一体化采集、录入及综合管理;(4)通过对甘德尔山越岭方案进行综合比选,东侧方案绕避了活动断裂和采空区,且围岩状况相对较好,整体要优于中间方案和西侧方案;(5)本研究结果可广泛应用于山区铁路断裂构造勘察和地质选线工作。     

金沙江特大桥岩体结构特征及地质力学分析

研究目的:丽(江)香(格里拉)线金沙江特大桥为国内首座重载铁路悬索桥,桥址区岸坡高陡,构造发育,地震活动频繁,河谷地质结构复杂。通过地质调绘,平硐、垂直钻探,工程物探等勘察方法,查明岩体的结构特征,并对岩体进行地质力学分类,确定岩体的宏观力学参数,为锚碇建基面的选择和锚碇围岩稳定性分析提供科学依据。研究结论:(1)桥址区岩体经历强烈的构造作用、表生改造作用,形成了片理化带、卸荷带、风化带相互叠加的三重地质结构;(2)锚碇区域的岩体可分为(1)～(3)区,(1)、(2)区属于Ⅳ类不良岩体,不能承受较大的拉应力及剪切应力,(3)区属于Ⅲ类一般岩体,完整性较好,可以作为锚碇的持力层;(3)基于Hoek-Browm准则获得的岩体力学参数是合理的、可靠的,可用于可研、初步阶段桥梁方案的论证及锚碇围岩稳定性分析;(4)本研究结论对高山峡谷区桥梁工程的勘察设计具有指导意义。     

川藏铁路成康段活动断裂工程效应及地质选线

研究目的:川藏铁路成都至康定段位于我国西部著名的"Y"字型构造楔合部位,区域构造复杂,新构造运动活跃,分布有龙门山断裂、鲜水河断裂和玉农希断裂三条全新世活动断裂,断裂活动对该区铁路选线所造成重大影响。本文通过研究三条活动断裂的粘滑位错、蠕滑变形特征,强震破坏特征以及活动断裂导致的热害、次生灾害分布情况,来探讨在此类地质条件复杂区域的地质选线原则,从而降低活动断裂对铁路工程的破坏。研究结论:(1)川藏铁路成康段穿越的三条断裂均发生过强烈地震,断裂活动性强,对铁路选线影响较大,需通过合理选线降低风险;(2)活动断裂导致的工程效应有地表破裂导致工程破坏,地震波导致震动破坏,断裂控制区地热异常导致工程施工难度加大或工程方案不可行,断裂活动形成的次生灾害如滑坡、泥石流、崩塌等对工程造成破坏;(3)活动断裂区地质选线应充分考虑活动断裂的活动特征以及其导致的主要工程问题;(4)本研究成果主要应用于川藏铁路成康段地质选线工作。     

大理至丽江铁路软土发育区综合选线研究

研究目的:大丽铁路必经洱海、鹤庆、丽江盆地及盆地之间的低中山区封闭洼地、沟谷,这些地区软土分布广、层次多、厚度大。大理、鹤庆、丽江及其走廊带,环境极为独特、敏感,地质复杂,深大活动断裂发育,地震频繁、震级大、烈度高。本文对软土地质、环境复杂山区铁路综合选线进行研究,寻求选择绕避软土广、深、厚发育带并有利于建设资源节约、环境友好型铁路方案。研究结论:(1)区域地质构造、新构造运动控制盆地及其软土发育分布,构成盆地轮廓或者边缘的断裂构造带对软土发育分布有重要的控制作用,盆地内靠近主要断裂一侧软土厚度大、性状差,影响选线结果;(2)综合研究推荐选择软土地质条件相对较好的洱海东岸、鹤庆盆地东线、丽江盆地东侧靠山及短距离通过小洼地的方案,绕避软土长度大于76.162 km,符合建设资源节约、环境友好型铁路的要求;(3)本文研究成果对软土地质、环境复杂山区工程勘察选址和选线具有借鉴价值。     

渭南地区区域稳定性评价

研究目的:通过对渭南地区的地形地貌、地层岩性、基本构造特征、主要活动断裂、地震活动及区内不良地质、特殊岩土分布的分析,提出了稳定性分区,为今后渭南地区铁路、公路工程的地质选线提供参考依据。研究结论:(1)本文根据场地地质情况将渭南地区区域稳定性划为稳定区、基本稳定区、较不稳定区、不稳定区四级。(2)不稳定区为渭河南岸断裂(F3)、渭南塬前断裂(F4)、秦岭山前断裂(F5)、交斜-渭南断裂(F8)所围界的三角区域。渭南地区新建铁路、公路工程应绕避该不稳定区,通过较不稳定区时,应避开活动性较强的塬前断裂,通过其他隐伏活动断裂应大角度通过;(3)通过基本稳定区需考虑抗震设防,要充分考虑边坡稳定性、黄土湿陷性、砂土液化等问题。(4)渭南地区区域稳定性的划分填补了渭南地区区域稳定性评价的空白,为今后渭南地区的铁路、公路等工程的方案比选具有一定的指导意义。     

中尼铁路沿线活动断裂对地质选线的影响浅析

拟建中尼铁路沿线分布的5条活动断裂对铁路工程影响极大,因此研究断裂的活动特征,总结活动断裂分布区的选线原则意义重大。通过分析国内外研究成果,采用现场调查和遥感判释等技术手段,研究活动断裂特征及其对铁路的影响。结果表明,沿线活动断裂对铁路的影响主要为蠕变和错段、诱发地灾、诱发地震和温泉热害4个方面; 3条Ⅰ级发震断裂。因此线路的总体选线原则为:线位服从桥位,桥位服从地质;线位服从隧道洞口位置,隧道洞口位置服从地质;线位服从车站,车站服从地质。地质选线原则为:穿越3条Ⅰ级发震断裂的隧道,应加强监测;避免顺活断层展线;尽量避免通过断裂交汇区;佩枯错至加德满都段尽量行走于峡谷东岸;无法绕避的地热发育地段,采取降温措施。     

综合勘察与分析法在某特大桥中的应用研究

研究目的:某特大桥位于构造缝合带,断裂发育、地震烈度高、地质条件极为复杂,岸坡稳定性、危岩、崩塌、落石等重大地质问题突出。“地”类勘察方法具有直观性强、精度高的特点,但受场区气候恶劣、海拔高、高差大、地势陡峭等因素影响,在某特大桥艰险地段实施难度大、安全风险高;两岸临江侧地形陡峭,无法开展地面勘察。针对桥址区环境特点及地质条件,需要引进新技术与地面手段相结合形成新型综合勘察与分析技术,以查明桥址区工程地质及水文地质条件,尤其是岸坡稳定性分析所需的岩体结构面、边坡卸荷带特征。研究结论:(1)采用“天空地”一体化的综合勘察方法解决了某特大桥现场众多勘察难题;(2)“天”类、“空”类、“地”类勘察成果吻合性好;(3)综合勘察与分析方法可以提高复杂地形、地质条件下的勘察精度和准确度;(4)综合勘察与分析方法在某特大桥中得到了应用与验证,可以在类似桥梁工程中推广应用。     

近断层地震动作用下隔震曲线桥地震反应分析

研究目的:近年来在多次地震中近断层区域曲线桥遭受到严重破坏,甚至倒塌;与此同时,为提高桥梁的抗震性能,隔震技术逐步应用于桥梁工程中,并表现出良好的隔震效果,因而有必要研究近断层地震动作用下隔震曲线桥梁的地震反应。本文对采用摩擦摆支座的隔震曲线桥进行近断层地震动作用下的地震反应分析,研究近断层地震动对隔震曲线桥地震反应的影响,以期为近断层区域隔震曲线桥梁的设计提供参考。研究结论:(1)近断层脉冲型地震动作用下摩擦摆支座的位移和剪力显著增大,易造成支座破坏,甚至产生落梁;(2)近断层脉冲型地震动作用下桥墩的内力和位移均显著增大,易造成桥墩破坏;(3)在进行隔震曲线桥设计时,应对支座采取限位措施,并提高桥墩的抗震能力;(4)本研究成果可为近断层区域隔震曲线桥的设计提供参考。     

走滑型断裂破坏模式及隧道工程对策

研究目的:2022年1月8日青海省门源县发生6.9级地震,地震烈度达9度,地震造成兰新高铁大梁隧道和硫磺沟大桥等严重损坏。本文通过震害调查及监测分析,对地震变形破坏情况进行总结,并深入分析变形规律和震害整治方法。研究结论:(1)门源地震对大梁隧道造成了不同程度的破坏,在F₅断裂带附近隧道错断、扭转,结构损毁,往两端洞口衰减,以衬砌裂损、剥落掉块和环向裂缝(纹)为主;(2)根据损害程度可将隧道分为错断段、强影响段及震损段,在损害严重地段需拆除重建,需采用类圆形断面形式、初期支护与二次衬砌间铺设减震消能层、节段间设置宽2～3 cm变形缝等原则;(3)按隧道与断层的相对关系,分为穿越活动断裂和临近活动断裂两类,采用不同的设计方法,为断层附近隧道设计建造提供依据;(4)本文研究对我国高烈度地震及活动断裂隧道震害机理、抗震设计及减隔震技术研究等具有借鉴意义。     

汶川地震对道路工程选线的影响

研究目的:研究如何在工程建设的源头--选线阶段通过合理的选线,从而达到科学地减震防灾的目的.研究结论:(1) 在高烈度震区特别是断裂带附近选线时,当以路基通过时应尽量平行通过且不能位于断裂带内,当需要跨越断裂带时尽量垂直通过,隧道洞门边仰坡不应垂直断裂带布置;(2) 选线应尽量绕避危岩落石分布广泛的地段;(3) 线路宜避开断裂带,难以绕避时,应在断裂带较窄处以简易工程垂直通过,可以低矮路基、短桥矮桥等工程通过;(4) 线路通过峡谷时应考虑堰塞湖、不稳定斜坡体、滑坡、岩堆、泥石流等潜在不利因素的影响,合理选择线位标高;(5) 当工程毗邻的自然坡体稳定性较差,影响到工程安全时,应进行加固和绕避不稳定体的方案比选;(6) 线路通过高烈度震区时尽量多设隧道,少做桥、路结构物;(7) 不设或少设陡坡傍山桥、路结构物,不设或少设小半径曲线,特别是不良地质重灾群发区域.     

拉日铁路主要地质问题及成因分析

研究目的:拉日铁路位于雅鲁藏布江缝合带,地质条件复杂,尤其是雅江峡谷区,地形陡峻,垂直通过当雄-羊八井-尼木-多庆错地热活动带,断裂构造发育;地热、危岩落石与风沙是沿线的主要地质问题。通过对地热、危岩落石与风沙的成因、分布范围研究,为线路方案合理选择及工程设计提供依据。研究结论:(1)拉日铁路雅江峡谷段垂直通过当雄-羊八井-尼木-多庆错地热活动带,地热异常明显,隧道洞身范围内地热以低温-中高温带为主,雅江峡谷区地表下约6~8 km分布的岩浆熔融体是峡谷区地热形成的热源,深大断裂为地热的形成提供了良好的储存、运移空间;(2)峡谷区两岸危岩落石发育,地质构造与新构造运动、地层岩性及地形地貌是其发育的主要地质因素,气象条件、卸荷与风化作用是其发育的外部因素;(3)风沙主要分布于拉萨河宽谷区、雅鲁藏布江宽谷区及吉琼垭口越岭段,风沙类型主要有活动沙丘、半固定沙丘、新月型沙丘、沙垄、半固定沙地、流动沙地等,其形成、分布与沿线特殊的气候、环境及人类活动密切相关;(4)本研究成果可用于拉日铁路的地质选线及工程设计中,对类似工程有参考和借鉴意义。     

贵广铁路东平水道特大桥抗震设计研究

东平水道特大桥主桥双线铁路(85.75+286+85.75)m钢桁架拱桥,为国内首座该类型铁路桥梁。桥位处抗震设防烈度为7度,主桥的地震设防为设计关键。建立主桥三维有限元抗震模型,详细研究在33号活动墩墩顶不设置或设置液体黏滞阻尼器装置对主桥的抗震影响效果,采用反应谱和时程两种分析方法,对抗震分析结果进行比较。结果表明:(1)地震反应不控制钢桁架拱桥和桥墩身结构设计,仅控制桩基础设计;(2)33号活动墩墩梁间设置纵向减隔震液体黏滞阻尼器,对32号固定墩纵向抗震响应影响不大,效果不明显;(3)给出的最小配筋率均能满足各桥墩桩基础抗震验算及预期的抗震要求。     

云南国际铁路通道活动性断裂特征与地质选线

云南国际铁路通道位于川滇菱形断块的东南端，地质构造复杂，新构造运动强烈，是我国火陆现今地壳构造运动最为强烈的地区，以活动断层规模人，分布密集，地震活动频繁，震级大，地震破裂带长，位错量火为主要特征。各个线路方案不同程度地穿越了这一区域的主要发震构造，如峨山-曲江断裂带、石屏-建水断裂带、小江断裂带等，对线路方案比选具控制意义。本文详细论述了几条活动性断裂的新活动特征及未来百年发震概率，希望有助于云南国际铁路通道的选线。     

织毕铁路架盖河大桥桥位岸坡稳定性评价

研究目的:近年来,随着大量山区铁路的修建,高山峡谷区的岸坡稳定性评价对线路方案的确定具有越来越重要的作用,本文意在通过分析织毕铁路架盖河大桥的区域工程地质条件、桥位的岸坡稳定性及岸坡稳定角,以确定合理、经济的桥梁跨度,为桥梁跨度设计提供依据。研究结论:通过对架盖河桥位工程地质条件综合分析,得出以下结论:(1)从第四道卸荷裂隙至河岸边区域为不稳定区,该区域不能放置桥墩;(2)架盖河北岸岸坡稳定,南岸有卸荷裂隙分布,岸坡稳定坡角为65°;(3)桥梁主跨度采用192 m跨度,对卸荷裂隙进行注浆封闭处理;(4)峡谷区线路选线应选择在地形开阔、山体稳定、岩体完整的地方通过,峡谷岸坡应进行稳定性评价分析,确定岸坡角,墩台基础应置于稳定岸坡线以下一定深度内;(5)本文可作为高山峡谷区桥位选址、岸坡稳定性评价的参考。     

滇藏铁路三江并流区工程地质减灾选线研究

研究目的:滇藏铁路三江并流区以高海拔大高差的地貌特征、软弱破碎的地层岩性、活跃的地质构造运动、高水平构造应力场等复杂的地质条件为地质背景,具有三江活跃构造集束区区域稳定性、强烈浅表生改造的斜坡稳定性、内动力地质作用围岩稳定性及热液地质作用等重大工程地质问题。在拟建滇藏铁路三江段,本文在对其工程地质环境特征和地质灾害分布发育特性等分析的基础上,从地质防灾减灾的角度,研究区段地质选线原则。研究结论:(1)滇藏铁路三江并流区因其高海拔大高差的地貌、活跃的地质构造、软弱破碎的地层岩性及复杂的水文地质等地质因素,为区段山地灾害的分布发育提供了强有力的内外动力地质作用;(2)针对三江段区域稳定性问题,铁路选线应遵循断裂带下盘展线、简易修复工程过活动构造、绕避对地震波具放大效应部位的防灾减灾原则;(3)针对内外动力地质作用下的山地灾害,铁路选线应遵循绕避为先、内移设隧、早进晚出等防灾减灾原则;(4)针对内动力地质作用围岩稳定性问题及热液地质作用问题,铁路选线应遵循或绕避或短距离快速穿越的防治减灾原则;(5)本研究结论对类似工程地质条件下的川藏、川青、滇藏等铁路和公路等线状工程地质减灾选线具有借鉴意义。     

岷江上游河谷重大重力地质灾害分布规律研究

研究目的:通过对岷江上游河谷自然地理特征、区域地质特征的研究,结合河谷两岸重力地质灾害的调查分析,总结岷江上游河谷的重力地质灾害分布规律,为拟建成都至兰州高速公路二期工程汶川-川主寺段的选线提供依据。研究结论:(1)岷江上游汶川-松潘段河谷区为高山峡谷区。山高坡陡、河谷深切,活动性断裂发育,构造背景复杂,地表破碎,坡面稳定性差;(2)调查河谷两岸240余处重大重力地质灾害,其分布特征为:类型多样、规模巨大、密度大、具有成群成带分布性、衍生性(次生性)灾害长期存在,主要沿岷江河谷线状分布,如果岸坡较陡以崩塌岩堆为主,如果岸坡缓堆积物易堆积形成滑坡;(3)本研究结论对西南高山峡谷区的地质灾害分布规律研究以及高山峡谷区线性工程选线具有借鉴意义。     

跨断裂地铁隧道地震动力响应特征研究

研究目的:活动断裂在我国分布较广,然而在长距离工程选线及设计中,线路往往会穿越或邻近活动断裂带。断裂粘滑作用常造成地震发生,加之地震动力作用下地铁隧道的地震响应和受力变形问题又是隧道设计的重点和难点,因此本文对地铁隧道跨越活动断裂进行地震荷载时程分析,从定量角度研究跨断裂地铁隧道地震动力响应特征。研究结论:(1)地表断裂位置处PGA放大系数最大,向两侧逐渐减小,具有典型的上盘效应;(2)地震作用改变了断裂附近隧道结构接触压力,在地震过程中,拱顶最大接触压力在上盘增大下盘减小,而拱底最大接触压力在上盘减小下盘增大,接触压力的主要变化范围在上盘40 m和下盘30 m范围内;(3)地震荷载下断裂附近隧道结构拱顶轴力在上盘增大下盘减小,而拱底轴力在上盘减小下盘增大,此外,在断裂位置处隧道结构弯矩和剪应力数值明显增大;(4)基于地震作用下跨断裂地铁隧道内力显著变化范围,给出了地震动力作用下跨断裂地铁隧道的纵向设防长度建议值为上盘40 m、下盘30 m,在此区域内应采取设置减震层、加固围岩和采用柔性接头等抗震设防措施;(5)本研究成果可为跨断裂地铁隧道抗震设防提供科学参考和理论依据。