張曉宇 杜世回 孟祥連 杜慶者 楊宗佶 楊瑩輝

苗曉岐①② 羅 鋒①②

(①中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 西安 710043， 中國(guó))

(②陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院)， 西安 710043， 中國(guó))

(③中國(guó)科學(xué)院， 水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所， 成都 610041， 中國(guó))

(④地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))， 成都 610059， 中國(guó))

0 引 言

川藏鐵路波密至通麥段穿越藏東南橫斷山高山峽谷區(qū)，屬喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)段，受強(qiáng)烈氣候變化、復(fù)雜地質(zhì)地形條件、高烈度地震、高地應(yīng)力等影響，線路所經(jīng)過(guò)的帕隆藏布流域是滑坡、泥石流、冰湖潰決、高位巖崩冰崩等山地災(zāi)害的易發(fā)區(qū)和頻發(fā)區(qū)，該區(qū)的山地災(zāi)害常以災(zāi)害鏈的形式呈現(xiàn)，具有多災(zāi)種、復(fù)合型、多過(guò)程、時(shí)空拓展及突發(fā)性強(qiáng)等特征(唐得勝等， 2013； 戴興建等， 2019)。研究區(qū)2000年4月9日發(fā)生的易貢特大山體崩塌滑坡事件是我國(guó)歷史上規(guī)模罕見的崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害(許強(qiáng)等， 2007)。古鄉(xiāng)、培龍貢支、天魔溝等泥石流溝曾多次毀壞川藏公路。魯新安等(2006)研究了古鄉(xiāng)溝泥石流年際分布特點(diǎn)及暴發(fā)頻率，認(rèn)為古鄉(xiāng)泥石流溝2005年7～8月暴發(fā)的泥石流原因與1953年相似，均是由集中降雨和持續(xù)高溫共同作用的天氣所致。劉洋(2013)基于RS技術(shù)及GIS技術(shù)分析了帕隆藏布流域培龍溝、天摩溝、米堆溝冰崩-冰湖潰決等泥石流災(zāi)害鏈的發(fā)育特征。前人對(duì)于藏東南波密至通麥地區(qū)的山地災(zāi)害研究積累了大量的成果，對(duì)川藏鐵路的選線及工程設(shè)置具有一定的指導(dǎo)意義。

冰崩-巖崩碎屑流是一種由高位冰崩引發(fā)或在高位巖崩滑坡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鏟刮大量含冰碎屑物形成的特殊碎屑流(童立強(qiáng)等， 2020)。Salzmann et al.(2003)通過(guò)統(tǒng)計(jì)參數(shù)、遙感建模和GIS技術(shù)對(duì)阿爾卑斯山地區(qū)的潛在冰崩進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)路徑模擬及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。Schneider et al.(2011)根據(jù)物理模型試驗(yàn)和世界各處64個(gè)大型冰-巖碎屑流的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示了冰-巖碎屑流活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)因素，為相關(guān)情景建模及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的參數(shù)選取提供了經(jīng)驗(yàn)依據(jù)。鄭光等(2020)通過(guò)開展碎屑流滑槽試驗(yàn)，觀測(cè)了碎屑流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的粒徑分選過(guò)程，并重點(diǎn)研究了碎屑流堆積體的垂向和滑移方向?qū)有?，揭示出碎屑流堆積體內(nèi)部不僅在垂向上具有反粒序結(jié)構(gòu)，還在滑移方向上具有雙峰分布形態(tài)。楊情情等(2015)通過(guò)斜槽實(shí)驗(yàn)分析了2000年易貢扎木弄溝高位冰-巖碎屑流堵江潰決洪水災(zāi)害鏈的發(fā)育影響因素，認(rèn)為冰屑可能進(jìn)入碎屑流的內(nèi)部和底部，起到降低摩擦系數(shù)的作用。

冰巖崩碎屑流往往形成較大的地質(zhì)災(zāi)害。李俊等(2017)研究了2015年易貢扎木弄特大群發(fā)性泥石流的規(guī)模變化趨勢(shì)，認(rèn)為該溝存在大規(guī)模潛在冰巖崩塌體，未來(lái)仍可能暴發(fā)特大型泥石流災(zāi)害。童立強(qiáng)等(2018)、劉傳正等(2019)研究了2018年的色東普冰崩-巖崩-冰磧物滑坡-碎屑流-堵江-堰塞湖-潰決洪水災(zāi)害鏈，認(rèn)為其頻發(fā)多發(fā)態(tài)勢(shì)仍將長(zhǎng)期持續(xù)。鄭光等(2020)研究了2019年7月23日貴州水城縣雞場(chǎng)鎮(zhèn)滑坡-碎屑流，結(jié)果表明其發(fā)生前斜坡無(wú)明顯的變形跡象，表現(xiàn)出極強(qiáng)的隱蔽性和突發(fā)性，滑坡發(fā)生后碎屑流遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)了約1.3km，造成了巨大的危害。裴麗鑫(2019)分析了西藏阿汝錯(cuò)、然則日、色東普地區(qū)冰崩災(zāi)害的特征，將青藏高原冰崩災(zāi)害類型初步劃分為冰崩直接災(zāi)害、冰湖潰決災(zāi)害及堵潰鏈?zhǔn)綖?zāi)害。研究結(jié)果表明，青藏高原地區(qū)近年來(lái)冰崩巖崩災(zāi)害呈多發(fā)態(tài)勢(shì)，且具有規(guī)模大、危害巨大等特點(diǎn)。

根據(jù)大量前人研究，冰崩雪崩災(zāi)害具有在同一位置、同一冰川多次發(fā)生的特點(diǎn)，如近年來(lái)雅魯藏布江則隆弄冰川、色東普冰川活動(dòng)引發(fā)的冰崩碎屑流堵江、西藏阿汝錯(cuò)冰川冰崩事件等都出現(xiàn)了在同一位置多次發(fā)生的繼發(fā)性特點(diǎn)。1950年、1968年、1984年則隆弄冰川躍動(dòng)，引發(fā)直白溝多次發(fā)生冰崩沖入雅魯藏布江，堵江后造成水位壅高(張沛全等， 2008)。雅魯藏布江色東普段數(shù)十年來(lái)多次發(fā)生滑坡碎屑流堵江事件，其中2014年以來(lái)發(fā)生過(guò)8次滑坡碎屑流堵江事件， 2018 年堵江災(zāi)害發(fā)生前，該河段三分之二處于堰塞狀態(tài)(童立強(qiáng)等， 2018； 劉傳正等， 2020)。2016年西藏阿里地區(qū)阿汝錯(cuò)冰川在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)兩次發(fā)生規(guī)模巨大的冰崩災(zāi)害(裴麗鑫， 2019)。國(guó)際上2002年發(fā)生的Kolka冰崩是有歷史記錄以來(lái)規(guī)模最大的一次冰崩，該冰川在20世紀(jì)初期和70年代曾發(fā)生兩次類似的冰川活動(dòng)(Kotlyakov et al.，2004)。1984～2016年阿拉斯加國(guó)家冰川保護(hù)公園因多年凍土退化發(fā)生了多次冰崩-巖崩事件(Jeffrey et al.，2018)。因此，基于其繼發(fā)性特點(diǎn)，歷史上冰崩雪崩的發(fā)生頻率-規(guī)模特征對(duì)未來(lái)災(zāi)害的發(fā)生具有很好的指示作用。

川藏鐵路波密—通麥段所經(jīng)帕隆藏布流域高位冰崩、雪崩、巖崩碎屑流為泥石流的發(fā)展提供了大量物源，地質(zhì)災(zāi)害通常規(guī)模大、易發(fā)性強(qiáng)、危險(xiǎn)度高，鐵路選線時(shí)需充分考慮其對(duì)工程的影響。茶隆隆巴曲位于林芝市波密縣與通麥鎮(zhèn)之間，流域內(nèi)兩岸坡面陡峻，川藏鐵路擬以橋梁形式跨越茶隆隆巴曲，大橋全長(zhǎng)199m，主體工程為168m鋼桁拱橋，橋梁最大凈空43.5m，茶隆隆巴曲溝谷地質(zhì)災(zāi)害主要為泥石流，上游發(fā)育冰川，存在暴發(fā)冰崩碎屑流的風(fēng)險(xiǎn)。

本文以川藏鐵路跨越茶隆隆巴曲的工程為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、遙感解譯、遙感形變監(jiān)測(cè)分析、堆積物地質(zhì)年代學(xué)分析、工程類別分析了茶隆隆巴曲山地災(zāi)害的發(fā)育特征及規(guī)模-頻率，并通過(guò)Massflow全過(guò)程分析軟件對(duì)上游冰川可能形成的冰崩碎屑流災(zāi)害進(jìn)行全過(guò)程模擬，深化了對(duì)川藏鐵路交通廊道內(nèi)冰崩碎屑流運(yùn)動(dòng)特性的認(rèn)識(shí)，探討了其對(duì)鐵路工程的影響，為預(yù)防高位冰崩碎屑流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

茶隆隆巴曲屬于高中山峽谷地貌(圖1)，溝口海拔為2178m，最高峰海拔為5886m，流域最大高差達(dá)3708m，山谷平均坡度為34.7°，流域面積為53.38km2，主溝長(zhǎng)度為13.26km。線路在溝谷下游經(jīng)過(guò)，地形狹窄，縱坡降為28°～35°。根據(jù)茶隆隆巴曲海拔高程、地貌形態(tài)及物源分布特征，從源頭到溝口，可以將主溝劃分為3個(gè)階梯：

圖1 茶隆隆巴曲流域與川藏鐵路示意圖

第1階梯于流域上游源頭，海拔高程為4000～5886m，平均縱比降為678‰，該區(qū)由冰雪和基巖陡壁組成，發(fā)育4處小型冰川，皆位于流域東側(cè)支溝。該區(qū)段屬寒凍風(fēng)化強(qiáng)烈地帶，是冰崩、雪崩及巖崩的發(fā)育區(qū)(圖2、圖3)。

圖2 茶隆隆巴曲溝心縱平面示意圖

圖3 高分遙感影像不良地質(zhì)體解譯成果圖

第2階梯位于流域的上游，海拔高程為3200～4000m，平均縱比降為200‰，以固態(tài)降水為主，年降雨量大于2000mm。該區(qū)段主要為冰舌、風(fēng)化物的堆積區(qū)，是泥石流的主要物源區(qū)。

第3階梯位于流域的中下游，海拔低于3200m，平均縱比降為123‰，溝道順直，出山口略有彎曲，溝床比降漸趨平緩，溝口狹窄，呈V型谷地，該階梯植被長(zhǎng)勢(shì)極好，流域出口左側(cè)為一個(gè)平坦的冰磧臺(tái)地。

1.2 氣象水文

該區(qū)屬亞熱帶半濕潤(rùn)氣候，區(qū)內(nèi)年平均降水量為1276.0mm，年最大降水量為1514.7mm，位于藏東南舌狀多雨帶，日降雨最大可達(dá)100mm以上。區(qū)內(nèi)年均氣溫介于7.98～10.20℃，多年平均氣溫8.99℃。研究區(qū)氣溫呈顯著上升趨勢(shì)，降水量亦呈增加趨勢(shì)，水熱組合相對(duì)濕熱、濕冷的環(huán)境均為冰崩碎屑流及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害暴發(fā)提供了有利的外界因素。

1.3 地 震

茶隆隆巴曲位于波密—墨脫活動(dòng)構(gòu)造帶，屬青藏高原南部中強(qiáng)度地震區(qū)。區(qū)內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度為0.15～0.20g，地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期為0.45s。波密地區(qū)內(nèi)近50年來(lái)發(fā)生6級(jí)以上的強(qiáng)烈地震達(dá)9次之多， 4.7～5.9級(jí)地震約40余次，有感地震發(fā)生頻繁，頻率達(dá)3～5次/年。在氣候變化、地震活動(dòng)作用下，研究區(qū)內(nèi)冰崩碎屑流、泥石流等災(zāi)害有可能出現(xiàn)周期性暴發(fā)。

1.4 地質(zhì)條件

1.4.1 地層巖性

茶隆隆巴曲屬于岡底斯—念青唐古拉地層區(qū)，巖性復(fù)雜多變，中上游出露地層為石炭系諾錯(cuò)組(C1n)變細(xì)砂巖與板巖互層； 中下游出露地層為元古界念青唐古拉巖群(Pt1-2)各類片麻巖，以及燕山期侵入閃長(zhǎng)巖； 下游溝口兩岸分布有大量的第四系沖洪堆積層、殘坡積層、冰磧堆積體碎石類土等。該流域位于構(gòu)造混雜巖帶強(qiáng)變形區(qū)，出露嘉黎—察隅構(gòu)造混雜巖，主要為大理巖、鈣質(zhì)砂巖等，巖體極其破碎，工程性質(zhì)差。

1.4.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)一級(jí)構(gòu)造單元屬岡底斯-喜馬拉雅造山系，位于東構(gòu)造結(jié)北緣，發(fā)育嘉黎—易貢藏布斷裂與嘉黎—迫龍藏布斷裂，其中嘉黎—迫龍藏布斷裂為全新世活動(dòng)斷裂，區(qū)內(nèi)產(chǎn)狀為N60°W/55°N，斷裂帶及影響帶寬度為260～900m不等，該斷層為脆韌性逆沖剪切帶，構(gòu)造混雜巖及碎裂巖發(fā)育。

2 山地災(zāi)害類型及規(guī)模頻率分析

2.1 山地災(zāi)害活動(dòng)基本特征

2.1.1 不良地質(zhì)遙感解譯

茶隆隆巴曲溝內(nèi)流域面積53.38km2，根據(jù)高分2號(hào)及高清航片解譯成果，共發(fā)育31處不良地質(zhì)體(圖3)，主要集中在陰坡，其中滑坡3處，冰雪堆積體4處，危巖體22處，碎屑流2處。對(duì)線路影響較大的山地災(zāi)害類型有山洪泥石流、冰崩、滑坡及巖崩等。

2.1.2 山地災(zāi)害活動(dòng)分析

應(yīng)用歷史遙感影像、高清遙感影像以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查成果表明茶隆隆巴曲山地災(zāi)害相對(duì)并不活躍。

首先未在主溝內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量明顯的新鮮碎巖和碎屑，主溝道內(nèi)可見大量表面光滑的卵礫石。其次流域范圍內(nèi)森林植被非常發(fā)育，全流域生長(zhǎng)高大喬木， 2～3m以上胸徑的高山櫟在溝谷中下游連續(xù)分布。總體上看近200～500年來(lái)溝道內(nèi)未發(fā)生過(guò)大規(guī)模毀滅性地質(zhì)災(zāi)害(圖3、圖4)。

圖4 茶隆隆巴曲流域內(nèi)森林植被照片

2.1.3 堆積物地質(zhì)年代學(xué)分析

在河口左岸的湖相沉積剖面處采集2個(gè)14C年代測(cè)定樣品，在河口臺(tái)地采集2個(gè)光釋光(OSL)年代測(cè)定樣品。測(cè)試結(jié)果表明，茶隆隆巴曲溝口湖相沉積為4～7千年以前帕隆藏布下游堵河形成，近期未發(fā)生災(zāi)害堵河事件； 溝口臺(tái)地和下游冰磧物年代為1～1.6萬(wàn)年，說(shuō)明帕隆藏布流域早期存在堵江事件或者為末次冰期的產(chǎn)物。

2.2 主要山地災(zāi)害規(guī)模-頻率分析

2.2.1 山洪泥石流

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)合遙感解譯，茶隆隆巴曲溝口與主河垂直相交，未發(fā)現(xiàn)泥石流逼彎、堵塞主河的現(xiàn)象。溝口堆積物主要是古冰磧物和冰水堆積物，部分出露湖相沉積。在溝口也未發(fā)現(xiàn)有現(xiàn)代泥石流堆積物，可判斷茶隆隆巴泥石流性質(zhì)為低頻泥石流。茶隆隆巴曲泥石流流通堆積區(qū)的溝道兩側(cè)森林植被十分發(fā)育，許多區(qū)段溝道甚至被森林完全覆蓋，未發(fā)現(xiàn)明顯洪痕、泥位等災(zāi)害跡象，推測(cè)泥石流溝道在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)比較穩(wěn)定。

2.2.2 冰崩雪崩

從多期遙感影像和高清遙感影像發(fā)現(xiàn)1號(hào)冰川雪崩錐溝谷前緣和對(duì)岸的地表植被茂密(圖5)，主要為多年生高大喬木，揭示了近50年內(nèi)1號(hào)冰川發(fā)生的小規(guī)模冰崩雪崩都局限于冰崩錐和冰磧壟的范圍內(nèi)，未發(fā)生過(guò)大規(guī)模高速遠(yuǎn)程冰崩碎屑流災(zāi)害。因此，茶隆隆巴曲流域內(nèi)的冰崩雪崩以小規(guī)模的冰崩雪崩為主。常年冰雪崩的影響主要增加了流域內(nèi)的松散物源，并可能局部堵塞溝道。

圖5 高分遙感影像1號(hào)冰川解譯成果圖

2.2.3 滑坡崩塌

茶隆隆巴曲滑坡災(zāi)害主要有兩種類型，其中在流域中下游溝道兩側(cè)冰磧體上發(fā)育10余處土質(zhì)滑坡，推斷未來(lái)在降雨和溝道侵蝕聯(lián)合作用下，沿冰磧體兩岸的滑坡仍然會(huì)出現(xiàn)高頻高發(fā)的特征，但由于冰磧土結(jié)構(gòu)致密、膠結(jié)程度較好，土體強(qiáng)度較高，滑坡以淺層中小規(guī)?；聻橹鳌Ｔ诹饔蛑杏伟l(fā)育2處巖質(zhì)滑坡(圖6)，為大規(guī)模巖質(zhì)崩塌滑坡，該處溝道明顯彎曲，推測(cè)其在歷史上曾堵斷主溝。

圖6 高分遙感影響大型巖質(zhì)滑坡及堆積體解譯成果圖

2.3 典型災(zāi)害工程類比分析

類比帕隆藏布流域古鄉(xiāng)溝、培龍貢支等災(zāi)點(diǎn)(陳寧生等， 2002； 魯安新等， 2006)，古鄉(xiāng)溝和培龍貢支不管從冰川、冰崩以及泥石流規(guī)模都超過(guò)了茶隆隆巴曲，但是歷史上發(fā)生的冰崩巖崩災(zāi)害都近源堆積在溝道內(nèi)，沒(méi)有形成出溝的碎屑流。由于茶隆隆巴區(qū)主溝道較長(zhǎng)、溝谷彎曲，從工程類比角度分析，茶隆隆巴即使發(fā)生大規(guī)模冰崩巖崩災(zāi)害，其演化成超強(qiáng)流動(dòng)碎屑流出溝的可能性較低，冰崩、巖崩和滑坡等山地災(zāi)害的主要影響是為后續(xù)的泥石流提供松散物源。

3 冰崩碎屑流對(duì)橋梁致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)上文分析認(rèn)為，未來(lái)在川藏鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)階段，需要重點(diǎn)關(guān)注流域內(nèi)的大型崩滑、冰崩災(zāi)害為后續(xù)的泥石流提供松散物質(zhì)以及山洪泥石流對(duì)橋梁工程的影響。另外基于工程安全底線考慮，認(rèn)為上游冰川存在發(fā)生冰崩碎屑流的風(fēng)險(xiǎn)，本文采用數(shù)值模擬方法對(duì)高位冰崩碎屑流進(jìn)行了分析計(jì)算，并進(jìn)行了橋梁致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析。

3.1 數(shù)值模擬方法

本研究數(shù)值計(jì)算采用了Massflow計(jì)算軟件。Massflow是基于深度積分的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理和方法，利用改進(jìn)的Mac Cormack-TVD有限差分方法，采用Fortran和C#語(yǔ)言，結(jié)合MPICH和OpenMP并行處理技術(shù)建立的全過(guò)程數(shù)值模擬軟件，能夠考慮復(fù)雜地形地貌和溝床侵蝕等特征，具有二階精度和自適應(yīng)求解功能。Massflow與理論分析、模型試驗(yàn)吻合均較好(Ouyang et al.，2013； 段學(xué)良等， 2019)。

3.2 高位冰崩碎屑流模擬計(jì)算

為確定冰崩碎屑流的規(guī)模，應(yīng)用遙感影像獲取冰川分布特征和面積，結(jié)果表明上游左岸有4處小型冰川，最大的1號(hào)冰川面積約0.69km2； 其次根據(jù)三維高清航片冰面與下伏基巖的高差獲取冰川平均厚度為15m，體積約1035×104m3?；谶b感技術(shù)的地表位移監(jiān)測(cè)主要分為合成孔徑雷達(dá)干涉(InSAR)測(cè)量和光學(xué)影像子像素匹配兩種技術(shù)手段。馮文凱等(2020)利用 SBAS-InSAR 技術(shù)對(duì)金沙江流域沃達(dá)村滑坡進(jìn)行地表形變監(jiān)測(cè)，獲取了2017年 3 月30日至2019年 9 月28日內(nèi)的形變結(jié)果，分析了滑坡復(fù)活區(qū)整體和局部滑塌地表形變速率、累積位移變化趨勢(shì)和主裂縫形變情況。劉亞嵐等(2015)利用多光譜遙感影像對(duì)汶川地震重災(zāi)區(qū)的次生地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了研究。為確定冰川變形特征及演變趨勢(shì)，本次研究采用基于多光譜遙感數(shù)據(jù)匹配技術(shù)的地表位移監(jiān)測(cè)方法，選取3個(gè)時(shí)段哨兵2號(hào)多光譜數(shù)據(jù)，獲得了2020年初冰川形變監(jiān)測(cè)結(jié)果，該冰川上部總體穩(wěn)定，局部年份存在不均勻運(yùn)動(dòng)(圖7)。

圖7 1號(hào)冰川堆積體形變監(jiān)測(cè)結(jié)果(2020.04.13～05.28)

表1 多期遙感影像監(jiān)測(cè)冰川變形情況匯總表

表2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)取值表

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明3個(gè)時(shí)間段大于2m的變形面積為308532～452703m2，大于5m變形面積為47001～322834m2。以2020.4.13～2020.5.28期間1號(hào)冰川堆積體大于2m的冰川變形范圍及位置為基礎(chǔ)(圖7、表1)，結(jié)合歷史冰崩經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為該冰川一次性整體全部發(fā)生冰崩的可能性極小，研究考慮1號(hào)冰川上部極端情況下發(fā)生冰崩，總面積約0.45km2，總體積約675×104m3，根據(jù)該冰崩量來(lái)確定冰崩碎屑流災(zāi)害對(duì)茶隆隆巴曲橋梁的影響。正常工況在模擬過(guò)程中考慮溝道的植被、地層等實(shí)際情況取合理的計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)，采用RAMMS軟件推薦的數(shù)值，其中摩擦系數(shù)μ=0.14和紊流系數(shù)ξ=1000(Christen， et al.，2010)。

另外基于工程安全的底線意識(shí)，采用相關(guān)最不利參數(shù)，計(jì)算了1號(hào)冰川冰崩碎屑流發(fā)生超強(qiáng)流動(dòng)出溝的極端工況，從而評(píng)價(jià)其對(duì)川藏鐵路橋梁工程的影響。運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選取借鑒洪水摩擦系數(shù)，并結(jié)合DAN-3D軟件在易貢滑坡分析中最利于災(zāi)害運(yùn)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)反演參數(shù)，取值摩擦系數(shù)μ=0.05和紊流系數(shù)ξ=1000(戴興建等， 2019)(表2)。

3.3 正常工況下1號(hào)冰川冰崩碎屑流

正常工況下，考慮1號(hào)冰川675×104m3發(fā)生冰崩碎屑流，摩擦系數(shù)μ=0.14，紊流系數(shù)ξ=1000。

圖8 冰崩碎屑流最終堆積厚度云圖

3.4 極端工況下1號(hào)冰川冰崩碎屑流

極端工況下，考慮1號(hào)冰川675×104m3發(fā)生冰崩碎屑流，摩擦系數(shù)μ=0.05，紊流系數(shù)ξ=1000。

圖9 茶隆隆巴冰崩碎屑流動(dòng)力過(guò)程運(yùn)動(dòng)速度云圖

圖10 冰崩碎屑流演進(jìn)到橋位處堆積厚度云圖

600s后，冰崩碎屑流全部到達(dá)溝口，由于沿程鏟刮，此時(shí)體積增大為1030×104m3。

3.5 高位冰崩巖崩碎屑流災(zāi)害對(duì)工程的影響

茶隆隆巴曲上游冰崩碎屑流對(duì)川藏鐵路致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模擬結(jié)果表明，工況1模擬正常情況下， 1號(hào)冰川發(fā)生冰崩形成碎屑流，但并未到達(dá)橋位，碎屑流堆積在溝道內(nèi)。工況2模擬考慮冰崩碎屑流極端流動(dòng)條件下，冰崩碎屑流在橋位的最大流深為24m，茶隆隆巴曲大橋全長(zhǎng)199m，主體工程為168m鋼桁拱橋，橋梁凈空為43.5m(圖11)。綜合以上分析認(rèn)為川藏鐵路茶隆隆巴曲流域內(nèi)的潛在冰崩碎屑流災(zāi)害對(duì)川藏鐵路橋梁工程無(wú)直接影響，對(duì)橋址岸坡可能存在沖刷等，對(duì)于正線工程風(fēng)險(xiǎn)屬于可防可控范疇。

圖11 茶隆隆巴曲大橋冰崩碎屑流泥位線示意圖

4 工程措施建議

為最大限度地保障茶隆隆巴曲大橋的安全，保證在設(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)將高位冰崩碎屑流、泥石流對(duì)大橋造成的損失降到最低，針對(duì)性提出以下優(yōu)化防治工程設(shè)計(jì)方案：為防治泥石流及洪水的側(cè)蝕，建議疏通橋位上游200m及下游100m范圍內(nèi)溝道，增大過(guò)流面積，降低泥石流及洪水的影響高度。橋址處左側(cè)岸坡以強(qiáng)風(fēng)化巖體為主，為防治泥石流、洪水、冰崩碎屑流沖刷，建議對(duì)冰崩碎屑流影響范圍內(nèi)的邊坡進(jìn)行適當(dāng)加固。

5 結(jié)論及建議

(1)茶隆隆巴流域內(nèi)發(fā)育的山地災(zāi)害類型主要為冰崩雪崩災(zāi)害、高位崩塌落石、崩滑堆積體堵溝形成的堵潰災(zāi)害及泥石流災(zāi)害。

(2)綜合分析認(rèn)為，茶隆隆巴曲內(nèi)山地災(zāi)害相對(duì)并不活躍， 200～500年來(lái)未發(fā)生過(guò)大規(guī)模毀滅性地質(zhì)災(zāi)害，整體上溝內(nèi)泥石流活動(dòng)頻率較低，溝內(nèi)滑坡均處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，冰崩、巖崩和滑坡等山地災(zāi)害的主要影響是為后續(xù)的泥石流提供松散物源。

(4)為最大限度地保障茶隆隆巴曲大橋的安全，降低泥石流、冰崩碎屑流對(duì)大橋造成的影響，建議采用疏通河道、岸坡防護(hù)、邊坡加固等綜合治理措施。