高铁复杂岩溶“空天地”一体化综合勘察技术

研究目的:为提高复杂岩溶区高速铁路的勘察效率和精细度,本文通过分析总结岩溶区"空""天""地"类勘察技术的适用条件、常规勘察技术优缺点以及新型勘察技术应用特点,从而提出各类岩溶区以及各勘察阶段岩溶综合勘察技术组合原则,进而构建复杂岩溶区高速铁路工程"空天地"一体化综合勘察成套技术体系。研究结论:(1)"空""天""地"三大类勘察技术各有其技术特征及适用范围;(2)我国岩溶区分为高原岩溶区、过渡带岩溶区和岩溶化平原区三大类型,应根据所在岩溶区的地质特征和主要岩溶问题,针对具体的工程型式选择相应的勘察技术手段加以组合,开展综合勘察;(3)铁路工程地质各勘察阶段应根据不同工程类型分别组合勘察技术,形成综合勘察模式;(4)构建的"空天地"一体化综合勘察成套技术体系可解决艰险山区复杂岩溶勘察难度大、效率低、精细度差等难题,广泛应用于各类复杂岩溶区高速铁路的综合勘察过程中。     

艰险山区铁路“天空地井”综合勘察技术

研究目的:西部艰险山区受地形、气候及复杂地质情况的影响,制约了铁路勘察精度,以往的研究仅仅是天空地技术的简单组合,对于方法的综合应用论述不够,本研究基于西部山区铁路勘察的关键问题与实际需求,提出融合地质体时空演化过程识别的四维勘察体系,旨在为西部山区铁路勘察领域的科学研究和勘察工作提供参考。研究结论:(1)构建了一套“天空地井”的四维勘察体系,将传统的现状勘察提升为地质体灾变演化勘察;(2)详细阐述了不同地质问题下“天空地井”技术组合原则;(3)采用“天空地井”融合勘察技术将大大提高西部山区岩性、构造、地质灾害、深部地质特征的勘察精度,该技术可广泛应用于复杂艰险山区铁路勘察中。     

煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术研究

研究目的:在高速铁路、客运专线和铁路路网配套建设中,线路经过地段往往难以绕避一些时间久远、分布无规律且地面痕迹不明显的小煤窑等古老采空区。此类采空区对铁路建筑物的危害极大,如何准确地查明其空间位置、塌落、回填和充水情况、残留的有害气体成分和分布情况等,一直是困扰铁路工程地质勘察的一大难题。本文以赣龙复线铁路小密隧道出口段为工程实例,采用综合勘察技术查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数,为采空区加固处理设计提供可靠依据。研究结论:(1)采用地质调绘、综合物探、结合必要的地质钻探、综合测试,并通过综合分析、研究等综合勘察技术可准确查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数;(2)小密隧道施工已近四年,经施工验证,采空区地质勘察成果与实际地质条件相当吻合;(3)提出了铁路工程采空区综合勘察存在的问题和相关建议;(4)本研究结论可为类似采空区工程地质勘察提供一定的指导和参考。     

从空间本体论与工程控制论看智能铁路技术

研究目的:当前铁路行业推广BIM建模与应用方兴未艾,智能铁路概念又强势来袭,铁路行业亟需数字工程的空间观与工程控制论的组织原则来提供技术理论支撑,客观地辨识智能铁路、数字工程与铁路BIM的关系,科学合理地为有关技术决策者提供智能铁路顶层技术路线的技术支撑。研究结论:(1)构建数字铁路工程是开展智能化铁路工程的前提与载体;(2)从空间本体论与工程控制论角度出发,指出了铁路BIM构建数字铁路工程难以逾越的三大问题,即空间统一、高效构模及体系化系统性组织问题;(3)铁路行业内给予BIM的地位远远大于其在数字工程体系中应有的地位,建筑行业BIM"拿来主义"模糊了铁路数字工程前行的视线;(4)三维数字铁路产品回归空间本体与系统工程组织,沿袭"数字地球→数字城市→数字工程"一脉相承的技术理念,以3D GIS的技术手段与空间观出发,通过对铁路工程构件的自动建模研发,以空间数据库的组织形式提供了真正的全生命周期普适性应用价值,可为开展智能铁路应用创造实体条件与应用手段。     

高寒高海拔复杂艰险山区无人机勘察技术应用

研究目的:以川藏铁路为代表的西部铁路网规划建设项目多处于复杂艰险山区,区域自然环境恶劣、地形条件复杂,传统勘察手段难以保证地质资料的快速准确获取,不易满足设计要求。无人机性能灵活机动,本文就无人机技术如何满足现场勘察需求展开研究分析,以解决高寒高海拔复杂艰险山区的勘测资料获取难题。研究结论:(1)基于无人机勘察数据和成果,可实现地层岩性、地质构造、不良地质等地质要素的准确判识;(2)无人机倾斜摄影测量建立的斜坡三维模型,可实现岩体结构面等地质信息的定量提取;(3)对于具有不同地表发育特征的大范围、长线性勘测对象,应针对性地选择使用倾斜摄影、三维激光扫描技术;(4)应用无人机技术辅助勘察,提高了勘察效率和精度,可推广应用于复杂艰险山区工程勘察工作。     

基于遥感技术的中吉乌铁路地质构造分析

研究目的:针对中吉乌铁路工程勘察区域地质构造复杂,常规地质调查方法难以从宏观至微观对各个路线走廊带进行同等深度方案比选的实际问题,采用遥感地质技术对中吉乌铁路勘察区域的地质构造进行遥感地质解译与特征分析,科学、合理地确定中吉乌铁路路线方案。研究结论:(1)地质构造遥感勘察可有效识别地球表层的各类断裂、褶皱等地质构造,分析其分布规律及构造属性特征;(2)基于遥感技术的中吉乌铁路地质构造分析查明了中吉乌铁路的地质构造条件,为铁路路线走廊带的比选与优化提供了地质依据;(3)综合中吉乌铁路地质遥感勘察成果,推荐更为科学、合理、安全和经济的中吉乌铁路北部路线走廊带;(4)该研究成果可为其他类似工程的选址选线提供指导作用。     

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。     

山区铁路隧道超长定向钻探关键技术研究

研究目的:山区铁路地形地质条件极为复杂多变,工程地质问题突出且隐蔽性强,加之交通不便,人迹罕至,陡倾岩层分布范围广,生态环境脆弱,环境保护要求高,钻探是最直接、最准确、最有效的隧道工程勘察方法,传统的铁路隧道竖向钻探实施困难,导致隧道长大段落勘探资料空白,严重制约勘察设计工作,亟待开展铁路隧道超长定向钻探技术,特别是超千米水平孔绳索取心定向钻探关键技术研究。研究结论:(1)超长水平孔绳索取心定向钻探是一种不提升钻杆柱而由钻杆内捞取岩心的先进钻进方法,是复杂艰险山区长大深埋铁路隧道勘察的关键技术;(2)通过开展定向钻探方法与技术、装备及器具、绿色工程材料研究,构建了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探技术体系;(3)建立了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探方法及流程,创造了中国铁路勘察史上最长水平孔钻探纪录1 888.88 m;(4)本文研究的超长水平孔绳索取心定向钻探技术在新时代“西部大开发”、“交通强国”战略、“一带一路”建设中具有广阔的应用前景。     

构建复杂艰险山区铁路建设信息化管理平台的思考

复杂艰险山区铁路由于其特殊的外部环境,在建设过程中面临众多挑战,给建设管理提出更高要求.当前,我国铁路建设信息化水平不断提高,为复杂艰险山区铁路建设信息化管理提供了丰富的理论与实践基础.分析现有铁路工程管理平台对复杂艰险山区铁路建设信息化工作支撑的不足,提出平台升级优化策略,探索基于铁路工程管理平台的一体化管控模式.     

铁路采空区工程地质勘察及稳定性评价

研究目的:采空区已经成为影响铁路方案的重要不良地质因素,因其工程地质条件非常复杂而对铁路工程稳定性具有重要影响。当铁路穿越采空区时,通过采用综合工程地质勘察方法及运用铁路保护煤柱方法,评价其对铁路的影响,为铁路安全边界范围确定及采空区加固处理设计提供可靠的依据,进而满足铁路工程的沉降控制要求。研究结论:(1)铁路采空区勘察在充分利用煤矿采掘资料的基础上,通过采用物探及钻探的方法进行详细勘测,相互验证,相互补充,综合确定采空区的边界范围;(2)根据勘察揭露煤层埋藏深度,利用空间几何关系,得到煤层的产状;(3)通过综合勘察成果,采用铁路保护煤柱的设计方法评价铁路的稳定性及其安全边界范围,对采空区安全边界范围内采用注浆加固处理,能够满足铁路沉降控制要求;(4)本文可以为类似采空区工程地质勘察及稳定性评价提供一定的指导及参考。     

某高原铁路施工工期影响因素及控制措施研究

某高原铁路工程环境具有"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"六大工程环境特征,是中国乃至世界山区最为复杂艰险的铁路工程.结合某高原铁路工程特点、难点,系统分析了沿线地质条件、高原气候、生态环境、桥隧工程等因素对某高原铁路建设工期的影响,在调研国内类似...     

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。     

铁路工程勘察设计项目全寿命周期风险管理研究

研究目的:铁路工程勘察设计项目管理具有较强的动态性特征,项目实施过程中面临的风险常因环境的影响而发生变化。为降低风险造成的损失,基于铁路工程勘察设计工作的全寿命周期角度,应对项目中可能出现的风险进行全面管理。本文通过科学构建风险管理模型,以实现有效进行风险识别、风险分析以及风险控制的目的,确保项目目标的顺利实现。研究结论:(1)应从项目全寿命周期角度,将风险管理体系集成平台、风险因素分布与风险管理流程有机结合;(2)铁路工程勘察设计过程中的风险分布具有显著的波动性;(3)基于PDCA环构建循环闭合的铁路工程勘察设计项目风险管理环,可以提高风险管理流程之间协同工作的效率;(4)本研究成果对从事铁路工程勘察设计及相关工作的单位具有一定借鉴意义。     

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。     

铁路煤矿采空区综合物探技术研究

研究目的:结合我院近年来对采空区的勘察经验,对采空区综合物探方法进行系统的讨论和总结,提出铁路采空区综合物探工作模式,以有效指导今后的采空区勘察工作,优选适宜的综合物探技术,发挥其高效、经济等技术优势,提高地质勘查精度,为高风险采空地区铁路设计和施工安全提供重要支撑。研究结论:(1)工程物探现已成为解决采空区铁路工程地质问题的首选技术,在调查基础上,对疑似采空区路段物探工作,可用物探结果指导钻探布置;(2)通过研究总结,提出了综合考虑地形、采空区埋深及物探方法适宜性等条件下的采空区勘察综合物探模式;(3)勘察中优选适宜的综合物探技术,清晰揭示了采空区的不良地质体;(4)本研究成果可为采空区铁路、公路、工民建勘察设计提供借鉴。     

铁路工程铺轨基地选址与规模研究

研究目的:铺轨基地是铁路建设工程主要大型临时设施,铺轨基地勘察设计是施工组织设计的关键内容。铺轨基地的选址和确定规模是铁路工程项目可行性研究、初步设计工经专业设计负责人需重点关注和研究的问题,影响全局。勘察设计阶段铺轨基地的选址主要存在三个方面的问题:(1)遵循的原则;(2)铺轨基地进、出料岔线限制坡度;(3)选址的思路。选址选得好,铺轨基地方案才能成立,场地土石方的费用才能节省。选址确定下来后,就是确定规模,铺轨基地规模主要是分析确定基地内500 m长钢轨的存储量,它是影响整个铺轨基地投资的关键因素,存多了会增加长钢轨承轨台基础处理的投资,存少了又不能满足施工进度的需要,因此需要建立一套合理的理论计算公式。本研究旨在通过研究解决铁路工程铺轨基地勘察设计中存在的有关原则、计算方法、公式及参数问题,为《铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定》修编提供参考意见。研究结论:(1)铺轨基地选址原则是"有地方""接得上""少干扰""无倒运";(2)铺轨基地选址思路:结合铁路建设项目站、段、所、场的设置综合分析比较后确定;(3)铺轨地基规模主要取决于施工期间的补轨周期,当焊轨厂距离铺轨基地较远时,补轨周期受长钢轨运输时间控制;当焊轨厂距离铺轨基地较近或既有线运输能力富余时,补轨周期受焊轨厂供应能力控制;(4)不同项目根据长钢轨的供应计划及外业调查资料分析确定补轨周期。     

中浅埋隧道综合物探勘察模式研究

研究目的:国民经济的迅猛发展对铁路的运能及运行速度提出更高要求,铁路等级的不断提升造成线路桥隧比的增加,隧道尤其中浅埋隧道的勘察成为铁路勘察中的重点。浅地表物探勘察方法较多,不同地质要求及勘察条件所采用的方法多样、效果不一,亟待综合考虑工期、地表条件、噪声干扰情况、地质目的及精度要求并兼顾工程造价等开展中浅埋隧道综合物探勘察模式的研究。研究结论:(1) 0～50 m埋深隧道以地震折射波法、地震层析法沿隧道平面线位贯通勘察,直流电测深法补充、核查;(2) 50～100 m埋深隧道以直流电测深法(高密度电法、直流激电法)或瞬变电磁法沿隧道贯通,地震折射波法补充、核查,复杂地段开展孔内综合测井;(3) 100～200 m埋深隧道以高频(音频)大地电磁法沿隧道贯通,在隧道进出口及垭口地段布置地震折射波法,复杂地质段结合钻孔开展孔内综合测井;(4)中浅埋隧道勘察受地表地质条件影响较大,野外施测必须密切结合现场实际,选择适宜的物探方法,建立合理、规范的中浅埋隧道综合物探勘察模式;(5)本研究结论适用于地质勘探领域,中浅埋隧道物探勘察。     

“铁路工程工程量计算统一规定”研究

研究目的:铁路工程定额所正在组织制定"铁路工程工程量计算统一规定",作为该课题参与编制者之一,作者对铁路工程工程量现状问题进行归类分析,提出编制"铁路工程工程量计算统一规定"的建议。研究结论:(1)"铁路工程工程量计算统一规定"应包括"综合说明"和"铁路工程工程量计算统一规定明细表";(2)明细表应包括工程项目名称、计量单位、工程量、工程量计算规则、计算公式、计算参数、计算依据、备注等8项内容;(3)制定明细表时,要力求避免工程量目前存在的问题,以现行概预算定额及工程量计算规则、现行施工技术指南、施工工艺和典型工点施工组织设计为依据,设置工程量子目;(4)科学合理编制"铁路工程工程量计算统一规定"对提高铁路建设项目工程造价准确性具有重要意义。     

复杂山区铁路地质灾害工程分区研究

铁路工程的最大特点就是线状展布,山区铁路穿过多个地貌单元和多种复杂地质条件区域,对铁路穿过区域地质灾害进行与铁路工程相关的分区研究,有助于科学评价线路方案和铁路工程的适宜性。本文在对山区地质灾害分区评价方法进行综合分析的基础上,结合复杂山区铁路地质灾害的特点,建立了地质灾害工程分区的原则和标准。采用层次分析法建立地质灾害工程分区模型。     

基于知识工程的铁路工程信息化建设方案研究

研究目的:我国铁路事业虽取得巨大发展,但同时也出现一系列问题,例如多信息系统交叉,业务数据分散、共享不充分;数据不完整、质量不高,大数据治理体系不完善;数据量急速膨胀而数据思维能力缺乏,知识应用不足等。为深刻分析这些问题的根本原因,本文提出完整的一套铁路工程信息化建设方案,以解决当前遇到的问题,也为日后铁路工程信息化的发展提供有益探索。研究结论:(1)要明确"培养核心竞争力、保持战略一致性、以需求为导向、建设服务型平台"的建设思路;(2)要深入应用知识体系梳理、知识模板和知识库构建、隐性知识显性化、数据资源标准化等方法论;(3)要开展知识体系建设、知识推送应用等工作,并建立一整套的围绕铁路工程信息化的标准、规范和评价体系;(4)本研究成果可用于铁路工程施工的信息化建设。