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川藏铁路雅安至林芝段是国家“十三五”规划重点建设项目,新建正线长度1011 km,桥隧比例高达94.76%。线路穿越了鲜水河、玉龙希、理塘等11条复杂的活动断裂构造带,从位于第二阶梯的四川盆地急剧上升至第一阶梯的青藏高原,区域构造背景极为复杂,新构造运动极为活跃,工程地质条件极为恶劣,地形高差十分显著。隧道工程建设中会遇到活动断裂、岩爆和大变形、高温热水、高压突涌水等一系列重大工程地质问题,因此,川藏铁路建设的成败取决于隧道工程,隧道工程的成败取决于地质工作的精度和深度。本文以川藏铁路工程地质条件最为复杂的折多山越岭段线路方案为研究对象,在“空天地”一体化综合勘察成果的基础上,结合区域工程地质条件,提出了适用于本地区的地质选线原则,应用此原则并结合地质选线方法,对折多山隧道不同越岭方案进行比选,得到最优越岭方案。主要结论有以下5点:(1)折多山隧道地处鲜水河、龙门山以及安宁河三条深大活动断裂交汇的“Y”字形区域,折多山隧道穿越区山高谷深,地形高差巨大,构造运动强烈、地震活动频发、地热分布广泛、生态环境敏感。强烈的地质构造背景造就了复杂的工程地质条件,不良地质种类多且规模大,择优选择技术可行、投资省、风险可控的方案是川藏铁路规划阶段面临的一大挑战。(2)在铁路工程地质选线过程中,线路走向主要受控于地层岩性、地质构造、地下水以及各类不良地质现象。其中不良地质作用对工程投资和工程风险影响大,因此绕避或者减轻不良地质影响是地质选线的核心内容。通过大量的“空天地”一体化综合勘察手段,查明折多山越岭隧道的主要控制因素有:活动断裂及其它深大断层、高地温与高温热水、高地应力条件下的岩爆及大变形、深埋长大隧道突涌水问题、高烈度地震引发的“崩滑流”次生灾害链。(3)折多山隧道是典型复杂山区越岭隧道,工程地质条件极为复杂。根据本地区的控制性地质条件,借鉴以往山区铁路工程地质选线的经验和教训,提出针对本地区控制性地质问题的选线原则如下:(1)活动性断裂及其它深大断层:线路应尽量绕避活动断裂及深大断裂,必须跨越时,应选择稳定性相对较好地段或者硬质岩中通过。线路不宜在断层主动盘迂回展线,工程尽可能设置于被动盘。(2)高地温和高温热水:线路应绕避大范围地热异常区,选择低温廊道通过;线路宜以桥梁或路基形式通过高温地区,以隧道通过时宜采用傍山隧道并尽可能减少隧道埋深;无法绕避时,应选择高温热害段落最短、温度相对较低的分水岭、补给区通过,尽量拔高线路标高,大角度穿过水热活动构造。(3)高地应力条件下的岩爆及大变形:在高地应力区,应通过展线拔高线位或通过傍山隧道降低隧道埋深,线路走向尽量与区域最大主应力方向平行或呈小角度,以减小隧道洞室开挖后的切向应力;同时隧道应优先考虑走行于硬质岩地区,在软质岩地区应选择构造不发育或发育较弱、地下水不发育的地段通过,沿深切河谷隧道不宜行走于驼峰应力增高区域,尽量走在应力降低区或原岩应力区。(4)高烈度地震及其次生灾害:沿线滑坡、错落、崩塌、岩堆、危岩落石等重力不良地质发育,特别在深切峡谷地区和高陡岸坡地段,线路在这些地段不宜采用路基和桥梁傍山明线工程通过,宜采用隧道通过。隧道进出口应尽量规避超高位危岩落石发育段,绕避滑坡、错落、崩塌、岩堆等地质灾害;宽缓河谷地带,尽量绕避河谷两侧大型“崩滑流”地质灾害、厚层斜坡覆盖层边坡及风化卸荷强烈高陡边坡,工程选择以路基、结构简单易修复桥梁为主。(4)大角度穿越构造线是铁路地质选线的基本原则,但在折多山越岭方案应用时存在技术障碍,现有的工程技术尚不能解决深埋条件下巨型断裂突涌水、高地温及高地应力大变形的耦合作用,因此正穿构造线的取直方案存在极大的工程风险。本论文将大角度穿越构造线的选线理论进行了完善,即:选线时应优先避开现有工程技术不能解决的工程地质问题,在穿越主断裂带时仍大角度穿越,在远离断裂带一定安全距离后可根据地形条件傍主断裂行进,尽量降低隧道埋深,选择有辅助坑道条件的地段通过,从而使工期风险、工程风险可控。(5)依据以往高烈度地震次生灾害、高温热水、高地应力岩爆、高地应力大变形等四大世界性复杂难题的减灾选线经验,总结出同时遭遇上述四大难题地段的减灾选线原则。即:尽量以隧道工程穿越高烈度地震区有效规避地震次生灾害,避开驼峰应力区的同时以傍山隧道减小隧道埋深并降低地应力,以傍山或明线工程走在冷水补给区以降低高温热水风险,并坚持“走硬不走软”的总体原则。(6)传统的勘察方案在折多山地区面临数据获取难、时间跨度长、存在空白区等问题。因此在勘察中广泛引入“空天地”一体化综合勘察手段,在选线过程中依托物探三维反演技术、“空天地”多维勘察技术、BIM地质建模技术,实现了地质减灾选线技术从“地质平面选线”——“地质横断面选线”——“三维地质选线”的理论完善。(7)根据总结出的适用于折多山隧道的地质选线原则,比选了四组越岭方案的地质条件优缺点,最终确定以地质风险可控的折多塘短隧3750 m越岭方案为推荐方案。