【摘要】渝昆高鐵通過云貴高原斜坡過渡帶，由于受到多期次構造運動的影響，在強烈的地質(zhì)構造作用下，地質(zhì)條件復雜，具有“三極兩強”的特征（即高地殼應力、高烈度地震、地形起伏極為劇烈、地質(zhì)災害極為發(fā)育、水文地質(zhì)條件極為復雜），嚴重地制約了鐵路選線工作。通過對區(qū)內(nèi)制約鐵路選線的主要工程地質(zhì)問題進行分析，針對渝昆高鐵高原斜坡過渡帶的特點開展地質(zhì)選線研究，對區(qū)域內(nèi)擬建的攀昭畢、六威昭等鐵路具有一定的借鑒意義。渝昆高鐵高原斜坡段位于云貴高原東北邊緣峽谷區(qū)，由四川盆地邊緣爬升至云貴高原。地質(zhì)條件復雜，具有“三極兩強”的特征，控制鐵路方案的主要工程地質(zhì)問題為重力不良地質(zhì)災害、活動斷裂及高烈度地震、巖溶及巖溶水、有害氣體及采空區(qū)。在充分汲取西南鐵路地質(zhì)選線經(jīng)驗的基礎上，選取了地質(zhì)條件相對較好的筠連鹽津（黃草）方案（CK）。推薦方案繞避了活動斷裂及重力不良地質(zhì)災害集中發(fā)育地段，繞避了大型采空區(qū)，工程工期風險、運營安全風險相對較低。

【關鍵詞】渝昆高鐵； 高原斜坡過渡帶； 工程地質(zhì)問題； 地質(zhì)選線

【中圖分類號】U212.35【文獻標志碼】A

［定稿日期］2023-02-13

［作者簡介］劉觀龍（1990—），男，碩士， 工程師，主要從事鐵路行業(yè)勘察設計及項目管理工作。

1 工程概況

渝昆高鐵自重慶西站起，經(jīng)瀘州市、宜賓市、昭通市、威寧縣、曲靖市、昆明市，至昆明南站，設計時速350 km/h，全長約699 km。本文研究區(qū)位于云貴高原東北邊緣峽谷區(qū)，由四川盆地邊緣爬升至云貴高原的高原斜坡段（即高縣至昭通段）。研究區(qū)地跨揚子亞板塊之滇東拗褶帶和康滇古隆起。就構造體系而言，位于川黔東西向構造體系之鹽津～威信構造帶，此帶背斜開闊平緩，軸部及其兩翼斷裂發(fā)育，構造形態(tài)常被破壞而不完整；向斜窄，兩翼產(chǎn)狀陡立，軸部平緩近似對稱。測區(qū)由一系列大致平行呈“多”字型排列的不同規(guī)模的褶皺、壓扭斷裂和與其近直角相交的張性斷裂組成。由于受到多期次構造運動的影響，在強烈的地質(zhì)構造作用下，具有“三極兩高”的特征（即高地殼應力、高烈度地震、地形起伏極為劇烈、地質(zhì)災害極為發(fā)育、水文地質(zhì)條件極為復雜），嚴重的制約了鐵路選線工作。本文通過對渝昆高鐵高原斜坡過渡帶的詳細勘察，并結(jié)合相關專題研究成果，對該過渡帶內(nèi)影響鐵路選線的主要工程地質(zhì)問題進行分析，根據(jù)西南山區(qū)選線原則，開展綜合選線工作。

2 地理及地質(zhì)特征

2.1 地理特征

研究區(qū)位于云貴高原東北部，通過烏蒙山脈，跨過金沙江南岸支流橫江上游的關河、洛澤河、灑漁河、白水江等，河谷深切，地形陡峻，起伏大，山坡陡立，屬峽谷中低—中山地形。地形北東低、南西高，海拔450～2 740 m，高差最多在2 000 m以上（圖1）。研究區(qū)氣候垂直變化顯著，夏無酷暑，冬天干燥而寒冷，常有勁風的特點，屬于由亞熱帶季風氣候向高原季風氣候的過渡帶。

2.2 地質(zhì)特征

研究區(qū)地處印度板塊與歐亞板塊碰撞縫合帶附近之揚子亞板塊，處于川滇經(jīng)向構造體系東緣與滇東“多”字型構造體系的結(jié)合部位，以北東、南北向構造最為明顯，為主干構造，兩者以明顯的聯(lián)合、復合關系交織在一起，北西向構造以小型斷裂為主。此外尚有少量川黔東西向構造、沾益“山”字型構造、“入”字型構造及規(guī)模不大的旋扭構造等。區(qū)內(nèi)多次應力作用所引起的構造形變，除各自保留著本單元之特征外，還相互干擾、穿插、利用或改造，形成各種不同形式的聯(lián)合與復合現(xiàn)象，使研究區(qū)構造形態(tài)變得更加復雜（圖2）。

3 主要地質(zhì)災害

研究區(qū)主要地質(zhì)災害有：重力不良地質(zhì)災害（危巖落石、滑坡、巖堆、崩塌、錯落等），活動斷裂及高烈度地震，巖溶及巖溶水，有害氣體及采空區(qū)等［1］。

3.1 重力不良地質(zhì)災害

研究區(qū)由四川盆地急劇爬升到云貴高原，在150 km內(nèi)海拔升高約1 500～2 000 m，地形地貌變化劇烈，河流溝谷下切強烈，受構造影響嚴重，高陡斜坡眾多。研究區(qū)重力不良地質(zhì)災害分布眾多，是控制鐵路方案的重要地質(zhì)災害。區(qū)內(nèi)重力不良地質(zhì)普遍具有高差大、分布廣、規(guī)模大、治理難等特征。區(qū)內(nèi)滑坡及巖堆主要分布區(qū)有：①河流溝谷地帶，如關河、白水江、洛澤河及其支流兩側(cè)；②構造強烈影響帶，如活動斷裂影響區(qū)等。區(qū)內(nèi)典型滑坡有鹽津黃草滑坡、彝良寨子1#滑坡、大園滑坡等；區(qū)內(nèi)典型巖堆有鹽津金魚堂巖堆、長溝巖堆、大沙灣巖堆，彝良北巖堆、申家溝巖堆等。區(qū)內(nèi)崩塌、危巖落石主要分為兩類：①深切峽谷區(qū)，如關河、白水江、洛澤河岸坡的危巖；②硬質(zhì)巖節(jié)理發(fā)育區(qū)，主要為硬質(zhì)巖出露區(qū)，受原生節(jié)理或構造影響，巖體破碎，易形成崩塌、錯落及危巖落石。內(nèi)昆鐵路自動工以來，每年均有不同程度的重力不良地質(zhì)病害發(fā)生；運營期間，對重力不良地質(zhì)災害的處理持續(xù)至今，雨季因危巖落石、滑坡、巖堆、崩塌等重力不良地質(zhì)災害造成斷道的情況時有發(fā)生。

3.2 活動斷裂及高烈度地震

研究區(qū)跨越華南地塊和大涼山次級塊體及川滇菱形塊體交匯區(qū)。其中川滇菱形塊體和大涼山次級塊體內(nèi)發(fā)育眾多規(guī)模大、活動強烈的全新世活動斷裂。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有4條活動斷裂，分別為馬邊—鹽津斷裂、蓮峰斷裂、昭通—魯?shù)閿嗔选伞土紨嗔?，各活動斷裂特征如?所示。

研究區(qū)域跨越長江中游地震帶、右江地震帶和鮮水河—滇東地震帶。區(qū)內(nèi)地震具有震中分布極不均勻、集群性特征顯著，但活動強度非常大、頻度高的特點。受地震影響較嚴重。據(jù)歷史統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)發(fā)生過6級以上地震6次，7級以上地震4次。研究區(qū)歷史地震情況詳見圖3。

3.3 巖溶及巖溶水

高縣至昭通段分布大量碳酸鹽巖地層，主要發(fā)育于三疊系（T）—石炭系（C）中。段內(nèi)影響鐵路工程巖溶形態(tài)眾多，諸如溶洞、落水洞、溶蝕洼地、隱伏溶洞、暗河等大量發(fā)育。

3.4 有害氣體及采空區(qū)

3.4.1 有害氣體

研究區(qū)通過多套煤系地層，主要為上第三系（N）、三疊系（T）、二疊系（P）、石炭系（C）地層。其中須家河組（T3x）、樂平組/龍?zhí)督M/宣威組（P2l/ P2l/ P2x）、大塘階舊司段（C1dj）含煤豐富，煤質(zhì)較好，是主要可采煤層；上第三系（N）含褐煤，埋藏淺，是昭通地區(qū)主要可采煤層。瓦斯可燃性、爆炸性及其導致的窒息性和毒性直接威脅隧道施工和運營安全。

3.4.2 采空區(qū)

研究區(qū)礦產(chǎn)資源主要以煤為主，具有開采歷史悠久，礦區(qū)交叉重疊、采空區(qū)普遍分布，面積廣、開采深、規(guī)模大等特點。根據(jù)收集資料及現(xiàn)場調(diào)查訪問，沿線大中型礦主要集中在筠連—鹽津、大關—昭通，多以采煤為主。根據(jù)調(diào)查，研究區(qū)調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)有效的煤礦礦權為73個，老窯、老窯采空區(qū)調(diào)查點53個，金屬礦礦權8個。

4 地質(zhì)選線研究

研究區(qū)從四川盆地爬升至云貴高原，區(qū)域內(nèi)河谷深切，山坡陡立，渝昆高鐵的地質(zhì)選線受到復雜的地質(zhì)環(huán)境的影響，重大工程的設置受到了極大的限制。遵循西南山區(qū)鐵路綜合選線原則，通過詳細勘察及相關地質(zhì)問題的專題研究，開展了渝昆高鐵高原斜坡地帶的綜合地質(zhì)選線研究［2-9］。

4.1 選線原則

（1）重力不良地質(zhì)選線根據(jù)各類災害對工程的危害及程度采取不同的措施。危巖落石對鐵路工程的影響主要表現(xiàn)為沖擊破壞工程結(jié)構，線路應繞避大型危巖區(qū)，選擇在危害程度較小的段落通過；宜沿山脊線行進，且盡量抬高線路。線路應繞避巨型滑坡、巖堆及成群發(fā)育的滑坡或巖堆；宜繞避大、中型滑坡或巖堆，無法繞避時，應對其進行工程處理。

（2）線路宜繞避活動斷裂帶，尤其是多個斷裂交匯帶或密集帶。無法繞避時，應選擇以簡單易修復工程大角度通過，明線工程宜設置在地勢開闊、遠離高陡斜坡地帶。線路應盡量繞避高烈度地震區(qū)，無法繞避時，應減少線路通過高烈度區(qū)斷裂的段落；工程設置宜選擇在地形簡單、基底穩(wěn)固區(qū)域，保證與活動斷裂的安全距離，且按相應的烈度設防。

（3）線路宜繞避巖溶及巖溶水強烈發(fā)育區(qū)或減小通過的長度；宜傍山布置隧道工程，并拔高線路標高，選擇在垂直滲流帶通過，減少水平徑流帶段落，并保證順坡施工條件。

（4）線路應繞避大面積采空區(qū)或無法查明的老窯；無法繞避時，應選擇規(guī)模小、影響有限的段落通過，或以下穿隧道形式通過；無法以隧道下穿時，對于淺部開采的小型采空區(qū)，可采取工程加固處理。線路應繞避大面積有害氣體富集區(qū)或選擇在濃度和壓力低的地段以最短距離通過，隧道宜設置在非瓦斯或微瓦斯段。

4.2 方案比選

結(jié)合沿線不良地質(zhì)發(fā)育情況，進行綜合選線，研究了經(jīng)筠連鹽津（黃草）方案（CK）、經(jīng)鹽津彝良取直方案（C3K）、經(jīng)鹽津大關（縣城）方案（C5K）、經(jīng)鹽津大關（天星）方案（C7K）、經(jīng)筠連鹽津組合方案（C9K）等五個線路走向方案（圖4）。

4.2.1 經(jīng)筠連鹽津（黃草）方案（CK）

該方案線路長151.935 km，上跨白水江和洛澤河，繞避了活動斷裂、采空區(qū)；以6座長隧通過多套可溶巖地層，涌水、突泥風險較大；鹽津南站、彝良北站受滑坡、危巖落石影響較大；昭通隧道CK390+700～CK394+650 m段3.95 km通過第三系上新統(tǒng)（N2）膨脹土夾褐煤，對隧道工程影響較大。該方案工程地質(zhì)條件較復雜，工程風險較大。

4.2.2 經(jīng)鹽津彝良取直方案（C3K）

該方案線路長度150.127 km，該方案兩跨關河，一跨洛澤河，繞避了活動斷裂、大部分采空區(qū)及重力不良地質(zhì)發(fā)育地段；其中C3K311～C3K313段受斷裂影響，圍巖破碎；以隧道工程連接關河至錢家河溝，隧道長度30 km，其中C3K328～C3K338段10 km順茅口組（P1m）灰?guī)r行進，巖溶及巖溶水風險極大；C3K291+970.6大橋小里程端危巖落石較嚴重；隧道C3K305～C3K306段受鹽津縣大隊煤礦影響較大；昭通隧道出口段長距離通過第三系上新統(tǒng)（N2）膨脹土夾褐煤，與經(jīng)筠連鹽津（黃草）方案（CK）相似，對隧道工程影響較大。該方案工程地質(zhì)條件極復雜，工程風險極大。

4.2.3 經(jīng)鹽津大關（縣城）方案（C5K）

該方案兩跨關河，一跨洛澤河，繞避了活動斷裂，但受重力不良地質(zhì)災害、巖溶及巖溶水及采空區(qū)影響較大。該方案以長隧（L-20.6 km）繞避鹽津酸棗樹煤礦采空區(qū)；在大關縣城附近，線路沿大關河右岸行進，岸坡陡峻，危巖落石、滑坡、巖堆等重力不良地質(zhì)災害對工程影響極大；大關縣城至昭通段以隧道通過兩個特大巖溶泉（2 160 L/s、2 363 L/s）的徑流區(qū)，隧道施工易引起泉水漏失；隧道C5K384+700～C5K386+800 m段受昭通市昭陽區(qū)盛豐煤礦影響較大。該方案工程地質(zhì)條件極復雜，工程風險極大。

4.2.4 經(jīng)鹽津大關（天星）方案（C7K）

該方案線路長161.3 km，兩跨關河，一跨洛澤河，繞避了活動斷裂，但受重力不良地質(zhì)、巖溶及巖溶水影響較大，采空區(qū)對其有一定影響。該方案以長隧（L-20.6 km）繞避鹽津酸棗樹煤礦采空區(qū)；線路沿橫江峽谷行進，隧道洞口及橋梁岸坡受危巖落石、巖堆、滑坡等重力不良地質(zhì)災害影響大，其中對線路有影響的巖堆3處、危巖落石2處；鹽津北站至豆沙關為20 km長隧道，穿過背斜、向斜、斷層各2條，并穿過多套可溶巖地層，水文地質(zhì)條件復雜；線路以隧道下穿大關縣沿河煤礦，最小垂直凈距250 m。該方案工程地質(zhì)條件復雜，工程風險大。

4.2.5 經(jīng)筠連鹽津組合方案（C9K）

該方案兩跨關河，一跨洛澤河，繞避了活動斷裂、采空區(qū)，但受長段落順層偏壓、巖溶及巖溶水影響較大。線路經(jīng)諸多采空區(qū)邊緣，筠連至鹽津為19 km長隧道，順巖層走向，沿可溶巖與非可溶巖接觸帶行進，左側(cè)順層偏壓，接觸帶圍巖破碎、軟弱，工程地質(zhì)條件較差，洞身段約4 km位于茅口組（P1m）灰?guī)r內(nèi)，水文地質(zhì)條件較復雜；以長隧連接關河至錢家河溝，長段落順茅口組（P1m）灰?guī)r行進，與經(jīng)鹽津彝良取直方案（C3K）相似，巖溶及巖溶水風險極大；昭通隧道出口段長距離通過第三系上新統(tǒng)（N2）膨脹土夾褐煤，與經(jīng)筠連鹽津（黃草）方案（CK）相似，對隧道工程影響較大。該方案工程地質(zhì)條件極復雜，工程風險極大。

4.2.6 線路方案比選意見

經(jīng)比選，筠連鹽津（黃草）方案（CK）的工程地質(zhì)條件相對簡單，工程工期風險、運營安全風險相對較低。該方案繞避了活動斷裂及重力不良地質(zhì)災害集中發(fā)育地段；通過可溶巖地層相對較短，順坡排水基本有條件實現(xiàn)，巖溶及巖溶水風險相對較低；繞避了大型采空區(qū)與煤系地層大角度相交，減少穿過煤系地層長度。綜合比選，推薦筠連鹽津（黃草）方案（CK）。

5 結(jié)論

渝昆高鐵高原斜坡段位于云貴高原東北邊緣峽谷區(qū)，由四川盆地邊緣爬升至云貴高原。地質(zhì)條件復雜，具有“三極兩強”的特征，控制鐵路方案的主要工程地質(zhì)問題為重力不良地質(zhì)災害、巖溶及巖溶水、活動斷裂及高烈度地震、有害氣體及采空區(qū)。在充分汲取西南鐵路地質(zhì)選線經(jīng)驗的基礎上，選取了地質(zhì)條件相對較好的筠連鹽津（黃草）方案（CK）。推薦方案繞避了活動斷裂及重力不良地質(zhì)災害集中發(fā)育地段，繞避了大型采空區(qū)，工程工期風險、運營安全風險相對較低。

參考文獻

［1］ 陳明浩，任金龍，劉觀龍，等.新建重慶至昆明高速鐵路工程地質(zhì)報告［R］.成都：中鐵二院工程集團有限責任公司，2019.

［2］ 鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程： TB 10027-2012［S］.

［3］ 張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京：地質(zhì)出版社，1993.

［4］ 鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程地質(zhì)手冊［M］.北京：中國鐵道出版社，1999.

［5］ 韓毅，李雋蓬.鐵路工程地質(zhì)［M］北京：中國鐵道出版設，1988.

［6］ 朱穎.復雜艱險山區(qū)鐵路選線與總體設計論文集［M］.北京：中國鐵道出版社，2010.

［7］ 杜宇本，袁傳保，王彥東，等.成蘭鐵路主要地質(zhì)災害與地質(zhì)選線［J］.鐵道工程學報，2012（ 8） ： 11-15.

［8］ 杜宇本，蔣良文.大瑞鐵路大寶段主要工程地質(zhì)問題及地質(zhì)選線［J］.鐵道工程學報，2010（4） ： 23-28.

［9］ 陳明浩，張廣澤，付開隆.重慶至昆明高速鐵路減災選線研究［J］.高速鐵路技術，2020，11（1）：79-84.