基于Kriging估值法的非煤隧道瓦斯预测

在勘察设计阶段,基于一定精度的隧道瓦斯空间分布预测,对于瓦斯隧道安全施工具有十分重要的意义。论文在收集整理区域地质资料和兰渝铁路广元—合川段隧道钻孔瓦斯浓度检测资料的基础上,利用Kriging估值法理论,建立了川中油气区非煤隧道瓦斯空间分布规律的数学模型。利用同区域的巴中—广安高速公路6座隧道瓦斯资料,运用交叉验证的方法验证了模型的合理性。研究表明,该模型可以预测样本点周边4.1 km范围内,深度为32.3～215 m的非煤隧道瓦斯浓度空间分布值;估计方差可以为估计值可靠程度提供参考性;在待估点周边4.1 km范围内,增加样本点,可以提高预测精度;模型实际预测误差范围为3.04～11.71％,平均误差为6.35％。     

西南铁路地质灾害与勘察防治技术成就

我国西南地区处于青藏高原周边地带,位于印度板块与欧亚板块碰撞带东侧附近,地质构造十分复杂,地质灾害严重。结合宝成、贵昆、成昆、襄渝、南昆、内昆、渝怀等西南复杂地质艰险山区重要干线铁路的勘察设计、施工和运营,总结概括了西南铁路地质灾害的基本情况,并较系统地介绍了几种主要地质灾害的铁路地质勘察和工程防治技术经验。     

基于热红外遥感的川藏铁路昌都—林芝段地热异常区定量预测评价研究

识别川藏铁路沿线的地热异常区有助于工程的建设和后期的管理维护。以川藏铁路昌都—林芝段为研究区,基于Landsat 8热红外影像数据,反演地表温度并进行星地同步实验,得到校正后的地温值。围绕地热异常的成因与分布规律,选取地层组合熵、断层缓冲距、断层线密度、地表温度、水系缓冲距、地震动峰值加速度6个影响因子作为地热异常区评价指标并检验因子独立性。构建信息量模型进行定量预测,最终将识别结果划分为5个子区域。研究表明：高异常区和中异常区分别占研究区总面积的9.14%和28.57%,地热高温点的空间分布与地热异常区评价结果基本一致。研究结果可为川藏铁路的设计与施工提供参考依据。     

高寒小流域措普沟山洪风险分析

已有山洪泥石流灾害的风险评估主要针对暴雨或者冰川融水激发条件下的风险评估,而当高寒山区流域源头存在冰湖发育时,如何考虑冰湖对下游铁路、公路等线性工程影响的研究并不多见。以巴塘县措普沟及其支沟上游绒伊措冰湖为例,在分析冰湖孕灾环境背景的基础上,通过遥感解译和详细的野外调查,获得了绒伊措冰湖几何参数与沟道断面特征参数;结合坝体结构与物质组成特征,分析了坝体结构的稳定性;依据措普流域水文计算成果,评估了山洪对拟建铁路的影响。研究表明:绒伊措冰湖坝体由坚硬的花岗岩组成,坝体完整性好,在不考虑高烈度地震等极端条件下,绒伊措冰湖坝体稳定性较好,发生溃决的可能性较小,绒伊措冰湖对下游拟建铁路的影响小;在考虑P=1%设计频率暴雨与冰川融水情景下,措普流域山洪洪峰流量为448 m³/s,桥位所处断面的平均流速2.75 m/s,水深4.62 m,与铁路梁底的高差为53.89 m,对铁路线路安全不构成威胁。     

川藏铁路雅安至林芝段工程地质环境及主要工程地质问题（特约稿）

为全面掌握川藏铁路雅安至林芝段沿线区域工程地质环境,查清主要工程地质问题,为建设施工和通车运营提供科学依据,通过归纳总结各阶段勘察设计、科研专题研究成果,详细阐述了川藏铁路雅安至林芝段工程地质环境,系统分析了主要工程地质问题,提出铁路减灾选线原则,主要工程地质问题的工程对策建议,施工和运营阶段需要重点关注的重大工程地质问题及研究重点。研究结论表明：1）川藏铁路雅安至林芝段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、恶劣的气侯条件、薄弱的基础设施等六大工程环境特征,也是面临的六大挑战。具有工程建设环境极其恶劣、铁路长大坡度前所未有、超长深埋隧道最为集中、山地灾害防范任务艰巨、生态环境保护责任重大五大工程建设难题。具有高原高山峡谷区地理数据快速准确获取难、地质灾害早期识别评估难、超级工程与物流保障难、生态环境风险大、重大工程建设及防控风险大等“三难两大”风险。2）研究区域属大型滑坡、冰川泥石流、冰湖溃决等山地灾害的集中区和易发区,并且各类灾害在复杂的环境条件下易形成链生性灾害;研究区域内的活动断裂与高烈度地震、高地应力、高地温、高压涌突水等多场耦合下的深埋隧道重大不良地质发育,影响和制约铁路工程选线及工程建设;3）采用“空天地”综合勘察手段,查明研究区的主要工程地质问题,通过采用隧道穿越方式绕避大型复杂的浅表地质灾害、采用减少埋深、缩短长度、傍山靠河、走行于相对低温廊道、避开长大水平径流区等针对性工程措施,可有效应对浅表层及隧道不良地质问题。4）本研究成果可指导川藏铁路建设施工运营,也可为滇藏、中尼等铁路的勘察设计及建设施工提供参考。     

深埋硬岩隧道卸荷热–力效应及岩爆趋势分析

 在高地应力和高地温的联合作用下,深埋高地温隧道围岩的变形破坏机制将更加复杂。开展不同温度环境下花岗岩加卸载三轴试验,详细分析试样的应力–应变全过程曲线、力学参数变化特征和宏观破坏类型等随温度的变化规律。试验表明：存在60 ℃～100 ℃的温度门槛值,当温度未超过此范围门槛值时,随着温度的增加,岩石峰后变形由延性向脆性转换,温度增强了硬岩的脆性破坏;当温度升高时,主要表现为剪切破坏,出现贯穿试件的剪切破坏。在试验基础之上,开展基于有限差分的热–力耦合分析,利用脆性力学模型和能量指标分析隧道的温度作用效应,进行不同地温下隧道开挖后的力学响应,定量对比不同地温条件下隧道塑性区、应力和能量指标,计算结果表明,隧道地温增加将使岩体岩爆烈度增加。计算结果与试验数据相一致,深埋硬岩隧道卸荷的热–力耦合研究对于深埋高地温隧道的设计和施工具有指导意义。     

川藏铁路山地灾害信息化管理平台及其应用

以川藏铁路沿线泥石流、滑坡、崩塌、溜砂坡等山地灾害的调查结果为基础,分析孕灾环境条件及山地灾害特征,开展面向服务的山地灾害综合数据库及信息平台开发方法研究。结合地理信息系统、遥感和数据库技术,构建川藏铁路山地灾害成灾环境数据库与灾害专题数据库,成功实现多源多维山地灾害信息的统一标准与有效管理。利用面向服务的COM组件式独立开发方法,建立基于ArcEngine的川藏铁路山地灾害数据管理系统,实现山地灾害的数据采集与质量控制、动态更新与空间检索、灾害评估与专题制图等,生成灾害数据开发产品,为铁路工程线路选定线设计以及制定减灾规划提供山地灾害基础信息支持,也为进一步建立交通干线工程数字减灾系统提供科学参考。     

褶皱构造体中深埋隧道岩爆机制与隧道断面适宜性研究

地质构造对岩爆具有重要的影响。以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为工程实例,在野外地质调查、岩石力学测试分析、地应力测试分析等研究基础上,采用ANSYS大型有限元数值软件模拟分析在现今构造应力场中,在褶皱构造带岩体中开挖隧道所引起的隧道围岩应力重分布特征,对不同工况组合条件下深埋隧道的岩爆特征进行深入分析和研究,并就可能发生岩爆的部位和岩爆强度进行预测。研究表明,岩爆发生强度与隧道所在地质构造体中的不同部位和隧道形状具有较大关系:当马蹄形隧道位于向斜核部、圆拱直墙形隧道位于背斜核部和褶皱翼部且隧道轴线与褶皱轴线相平行时发生岩爆的可能性最大,而当隧道轴线与褶皱轴线相垂直时发生岩爆的可能性较低。隧道规划建设宜选择在隧道轴线与褶皱轴线相垂直等部位,或当隧道轴线平行于褶皱轴线时选择适宜性较好的隧道断面,以减弱岩爆对隧道工程的影响。     

复杂干扰环境下的地震映像法基底隐伏岩溶探测图像特征分析

铁路路基、隧道基底隐伏岩溶的存在对列车的运行存在安全隐患,为了确保运营期间的行车安全,需要对路基、隧道基底隐伏岩溶进行排查。在探测现场施工干扰大、个别地段已经施做了整体道床、铺轨的情况下,通过野外数据采集期间增加观测覆盖次数有效地提高了复杂干扰环境下的数据采集抗干扰能力。同时采用多偏移距地震映像法抽道处理提取了不同偏移距的地震映像剖面资料,在地震映像法探测发现异常的段落,还同步提取了对应位置的面波信息。通过不同偏移距的地震映像资料和面波资料图像特征的对比分析,最终取得了好的探测效果,为该铁路的顺利开通运营奠定了基础。通过对本次地震映像法探测图像的特征进行分析研究,对其他类似项目具有积极的指导意义。     

大理至丽江铁路软土特性及软基处理措施

滇西北盆地软土十分发育,山间低洼地、河谷也有软土发育.大理至丽江铁路经过软土区,软土地基工程地质问题突出.通过对大丽铁路软土工程地质特性及软基处理措施的深入研究,得出以下主要结论:新构造运动是影响大丽铁路软土发育和分布特点的根本原因;4个地貌单元分布软土23.518 km,成因以湖积为主,次为冲洪积,少量为坡洪积,偶有坡积残积土因积水浸泡为软土;软土工程地质分层多,呈现出集中连片与多点零星、层状与透镜状交替,空间变化快、变化大的分布特点;软土物理化学活性强,具有天然含水量高、天然孔隙比高、压缩性高、塑性指数高、强度低、固结系数低、渗透系数低的特点.提出的软土地基处理措施建议经施工和多年运营验证,经济合理、安全可靠.