地热隧道对拉日铁路选线的影响研究

通过对拉日铁路高地热分布特征、地热形成原因、高温隧道热害对工程的影响分析,利用地热研究理论,建立计算模型,采用数值模拟技术对隧道地温场进行模拟分析,揭示隧址区地热分布规律,提出可供线路通过的地温异常区相对低温通道,并以拉日铁路吉沃西嘎隧道高地热预测和线路方案选择为例予以说明。总结高海拔地热地区选线思路及原则,为类似地区工程的设计和建设提供借鉴。     

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。     

铁路工程地热勘察关键技术研究

拉日铁路在雅鲁藏布江峡谷区色麦至仁布段,近垂直地通过那曲—羊八井—尼木水热活动带。地热对于铁路工程,特别是对隧道工程有很大影响。结合拉日铁路地热勘察工作实际,对地热勘察技术进行总结和研究。在铁路工程地热勘察中,应首先针对地热发育特点制定详细的勘察大纲;其次在勘察过程中针对热储的特征开展地质调查工作,勘探方法主要以钻探和物探为主,同时开展地温测试、水质分析、岩矿分析、地温温标计算等方面的研究,确定地热特征参数;最后进行地温分级,制定施工预案。另外在施工阶段开展超前地质预报指导隧道施工;开展地热科研,以完善地热勘察方法。     

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。     

拉日铁路地热地区综合选线研究

研究目的:铁路综合选线设计是项目设计的重点和难点,直接关系到项目建设的可靠性及经济性。本文通过分析拉日铁路地热分布及地热对工程的危害影响,总结提出地热地区选线原则及设计理念,并总结提出地热综合处理措施,对今后地热异常区综合选线和工程建设具有推广应用价值。研究结论:(1)按热害对隧道施工和运营的影响程度,将拉日铁路隧道的地温划分为5级;(2)地热会对隧道工程的施工环境、施工效率、建筑材料选取、结构安全及运营养护维修等方面产生影响;(3)通过对地热工程方案总结分析,宜坚持"先明线、浅埋深、拔高位"的选线原则和理念;(4)线路通过地热地区,首先要在设计中充分考虑地热问题,其次在施工前组织好超前地质预报工作,同时要采取科学合理的工程措施;(5)通过对地热工程的综合研究,提出铁路选线的主要设计原则及设计理念,对于类似工程具有参考价值。     

地热勘察中地温测试关键技术分析

研究目的:拉日铁路在雅鲁藏布江峡谷区色麦至仁布段,近垂直地通过那曲—羊八井—尼木水热活动带,在铁路隧道的地热勘察中,采用钻孔内地温测试的方法对地温场进行评价,并对其地温测试关键技术进行总结和研究。研究结论:(1)拉日铁路地温测试的关键技术主要包括:地温测试元件选择、钻孔及孔内结构、测试时间以及数据处理;(2)地温元件选择热敏电阻,其精度高,操作简单,反复利用性强;(3)钻孔施工要注意孔斜控制,孔内要安装测温管以便地温测绳反复利用,地温测试时间在终孔后30 d为宜;(4)地温测试数据的处理主要包括:确定恒温带深度、大地热流值、隧道洞身温度推算等;(5)本文的研究成果可以为同类地区地热地温测试工作提供依据和借鉴,对地热勘察工作及地热研究有一定的参考意义。     

拉日铁路吉沃希嘎隧道地热影响分析及工程对策

吉沃希嘎隧道为拉日铁路控制性工程之一,地处青藏高原雅鲁藏布江峡谷区,全长3 985 m,洞身岩性主要为闪长岩,构造极为发育,为典型的地热隧道,洞身实测最高温度可达52.8℃。在查明隧道工程地质条件基础上,采用调查、钻孔、测温及物探等综合工程地质勘察方法,通过地温梯度计算及物探低阻分析,获得了隧道的地热分布及洞身温度,分析了隧道通过区地热的特征及产生的原因。在线路选线、工程地质勘察、施工超前预报、原材料选取及施工工艺控制等方面提出了对地热影响的工程对策,并在施工中得到验证。     

拉日铁路吉沃希嘎隧道地热异常特征与防治措施分析

地热是拉日铁路吉沃希嘎隧道施工中的主要工程地质问题,查明隧址区地热分布特征,并且制定高温热害防治措施非常重要。勘察中结合物探异常数据,布置钻孔实测地温,绘制测温曲线,揭示了隧址区地热分布规律;通过钻孔测温数据和地温梯度值对隧道地热异常区地温分级和预测。同时在分析区域地热地质背景的基础上,较为详细地评价了地热成因及高温热害对隧道建设的影响,并给出了相应的防治措施。     

瓦纳温泉发育特征及其对隧道工程影响分析

瓦纳温泉是当地有名的温泉之一,西南某新建铁路隧道距离该温泉约1. 5km,温泉对隧道工程带来的影响是勘察设计人员重点关注的问题。在收集相关资料与结合现场调查的基础上,分别从地热背景、水化学特征、同位素特征、热储温度、埋藏深度及地热水成因类型等方面进行分析,得出瓦纳温泉的发育特征。在该温泉是断裂型成因的结论上,重点结合隧址区构造发育特征,宏观上对隧道高地温风险进行初判。通过钻孔实测温度数据分析隧道热害等级,并进一步分析预测隧道高地温分布段落及其分布规律。针对隧道高地温段落提出相应的施工建议。     

拉日铁路地热隧道方案比选研究

研究目的:通过对拉日铁路地热隧道不同的地质、地热条件的分析,确定地热隧道线路方案的选线原则,并为地热隧道线路方案的选择和完善提供依据.研究结论:从选线来看,拉日铁路色麦至仁布段地热隧道具有典型的高原山区河谷地热铁路选线的特点.选线时,线路要尽量绕避雅江两岸的滑坡、错落、泥石流、岩堆、危岩落石、断层等不良地质现象,特别是要绕避地热发育地段;线路要尽量与地热分布带大角度相交,以最短距离通过.选出的线路应符合安全、可靠、合理、经济的的原则.     

成兰铁路主要地质灾害与地质选线

研究目的:成兰铁路位于印度板块与欧亚板块相互碰撞缝合带附近,"5.12"汶川8.0级强震导致地质灾害频发,地形地质条件呈现出典型的"四极三高"特征。通过认真分析区域地质灾害发育分布特征,结合高烈度地震山区铁路综合选线技术研究,开展地质选线研究,对拟建的地形地质条件相似的川藏、滇藏等铁路建设具有一定的借鉴意义。研究结论:成兰铁路地形地质条件极为复杂,活动断裂、高烈度地震、滑坡、崩塌、错落、岩堆、危岩落石、泥石流、采空区等构成控制线路方案的主要地质问题。地质选线定线原则为:线路应短距离、大角度以简单工程类型通过活动断裂,与活动断裂带傍行地段,应选择位于断层下盘(被动盘)并尽量远离断层;尽量绕避性质复杂、不易处理、集中分布的不良地质地段;应绕避大型采空区。选取了地质条件具有优势的西线方案、经雎水场方案、岷江左岸长隧方案。     

中尼跨境铁路工程地质环境特征及主要工程地质问题研究

中尼跨境铁路是首条穿越喜马拉雅山脉的铁路,位于印度板块与欧亚板块直接碰撞、拼合的作用带内,其地形、地质条件和自然环境极其复杂,是世界铁路建设史上难度及风险极大的铁路工程。通过分析总结工程地质环境特征,提出影响铁路建设的主要工程地质问题。研究表明:中尼跨境铁路工程地质环境特征呈典型的"六极四高"特征,存在极高地应力下的软岩大变形、硬岩岩爆问题,深大活动断裂的工程地质效应问题,高烈度地震问题,高地温热害问题,边坡稳定性问题,泥石流水毁问题及其他工程地质问题。建议采用"科学研究作先导,先进勘察技术为手段,常规调查与勘探是基础"的勘察设计理念,针对性开展中尼跨境铁路主要工程地质问题分布规律、对铁路工程影响、综合选线技术、工程措施等关键技术研究。     

中尼铁路夏木德至加德满都段主要工程地质问题及地质比选

拟建中尼铁路夏木德至加德满都段穿越喜马拉雅山脉,具有新构造运动及地震强烈、构造应力场强烈、岩浆活动强烈、水热活动强烈、重力夷平面下切强烈、物理风化强烈的特点。活跃的内外力地质作用导致该区工程地质条件极其复杂,边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬质岩岩爆、软岩大变形及深大活动断裂错断效应构成了控制线路方案的主要工程地质问题。研究认为:夏木德经吉隆至加德满都(AK)方案走行于吉隆藏布峡谷区,自然坡降相对较缓,有设口岸站条件,受地震影响较小,线路走向与主应力方向近乎平行。夏木德经聂拉木至加德满都(A1K)方案走行于波曲高山峡谷区,自然坡降相对较陡,设站条件困难,地层虽以硬质岩为主,但活跃的内外力作用,导致主要地质问题更为发育。从边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬岩岩爆及软岩大变形主要地质问题综合考虑,AK方案优于A1K方案。     

高地温隧道修建关键技术研究

随着我国交通基础设施的不断增多,高地温地区修建隧道逐渐成为工程界遇到的新难题。依托拉日铁路,提出高地温地区隧道选线原则和隧道施工降温除湿等系列技术;通过XRD衍射和SEM试验,探明特高地温隧道模拟养护条件下混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能低于标准养护的原因;通过高地温隧道温度场和结构影响规律研究,因地制宜提出高地温隧道合理有效的施工组织模式;制定合适的隧道支护体系、混凝土配合比及衬砌结构防裂措施,同时提出保温隔热层、衬砌内置冷却管、耐热型复合防水板及新型防水材料等隧道隔热防水措施。     

西南某新建铁路地热水特征浅析

研究目的:西南新建某铁路穿越横断山地区,地形地质条件极为复杂,隧道工程受地热影响显著。本文认真总结线路经过区域地热水的分布、地质、地貌特征,分析影响线路的11处地热泉点补给来源、径流和排泄特征,对线路走向进行探讨,为类似地质环境条件下的工程勘察提供参考。研究结论:本区地热泉点属于欧亚板块板内地热带,以断裂型为主;地热泉水易出露于断裂带、构造复合部位、岩脉侵入带与围岩蚀变带,与新构造运动关系密切;岩浆岩与变质岩中出露的泉点温度较高,出露于沉积岩与第四系松散堆积层中的则偏低;热储层主要为前震旦系、震旦系、三叠系的可溶岩及华力西期、印支期花岗岩;保温盖层为导水性、导热性较差变质岩、碎屑岩及松散沉积层;影响线路较大的11处地热泉水起源于大气降水,经断裂带循环、加温后,向河谷或沟谷排泄。目前推荐CIVK线路方案受地热影响小,但有值得进一步优化之处。     

川藏铁路主要地质灾害特征及地质选线探析

拟建川藏铁路横穿三山,跨越五水;沿线地形起伏大、构造活动强烈、地层岩性及气候复杂多变;大型崩滑体、高位危岩落石、泥石流、碎屑坡、水毁、雪崩、冰害及生长期高陡岩质边坡等山地灾害发育,其具有规模大、破坏力强、灾害发生频繁且难于治理等特点。在调查拟建川藏铁路沿线主要地质灾害及分析其特征的基础上,从地质角度研究其选线原则。研究认为:拟建川藏铁路高山峡谷地貌段选线首先应遵循线位服从桥位、桥位服从地质及线位服从车站、车站服从地质的两大总体选线原则;对于高山峡谷地貌段,铁路选线宜应先确定桥位,再以越岭的长隧方案或以傍山的长隧短打方案展线为宜,尽可能地绕避大型不良地质体;对于藏东南宽广的高山峡谷地貌段,铁路选线宜外移绕避大型滑坡、岩屑坡或展线于对岸避开泥石流,主要以路基或桥的方式、局部可辅以隧道绕避大型不良地质体通过为佳;而针对迫龙藏布峡谷段,铁路选线宜以傍山的长隧短打的方案通过为佳,尽可能减少线位露头以绕避地质灾害体。     

风火山隧道光面爆破盐水不耦合装药结构试验研究

研究目的:针对青藏铁路风火山冻土隧道特殊地质条件和气候条件,研究隧道内气温高容易引起隧道围岩融塌的问题。研究方法:理论分析引起隧道工作面温度升高的原因,针对盐水-空气复合不耦合装药结构,进行理论与模拟试验研究。研究结论:爆生气体是影响冻土热平衡的主要热源之一;盐水介质对爆生气体的降温效果十分显著,高达70%;采用NaCl盐水水炮泥封堵炮孔的技术措施,可达到降低工作面温度和有效降尘的目的;采用复合不耦合装药结构可以有效降低爆破对围岩的损伤。