CN111695180B - 一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法 - Google Patents

Abstract

一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，以使隧道整体位于岩溶涌水突泥风险较低的区段通过，有效降低岩溶山区铁路工程风险，大幅度降低选线成本和节省了勘察工期。包括如下步骤：垂直河流走向沿岩溶斜坡布置岩溶水动力剖面；确定最高地下水位线；确定最低地下水位线；划分岩溶垂直渗流带、岩溶季节变动带和岩溶水平流动带；通过空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整的协调配合，使铁路隧道从中低风险的岩溶垂直渗流带通过，绕避高度风险的季节变动带和极高风险的水平流动带，或者在预设隧道内形成人字形坡面。

Description

一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法

技术领域

本发明涉及岩溶山区铁路工程减灾选线方法，特别涉及一种基于岩溶水危险性分区的确定铁路隧道工程空间线位的方法。

背景技术

减灾选线是自然灾害对线路工程全寿命周期作用不确定条件下的一种风险决策过程。复杂岩溶区铁路减灾选线是岩溶灾害对铁路工程全寿命周期作用不确定条件下的线路方案与工程设置风险决策过程。

目前，岩溶山区铁路工程减灾选线主要以实际工程经验为基础，从岩溶地貌的平面分布、空间展布及其与铁路工程的关系对线路方案进行选线研究，从岩溶致灾特征、风险理论角度研究岩溶山区铁路减灾选线理论和方法较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，以使隧道整体位于岩溶涌水突泥风险较低的区段通过，有效降低岩溶山区铁路工程风险，大幅度降低选线成本和节省了勘察工期。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，包括如下步骤：

①垂直河流走向沿岩溶斜坡布置岩溶水动力剖面；

②根据河流区域的排泄基准面和岩溶斜坡地面最外侧的季节性流水沟槽确定最高地下水位线；

③根据枯水期潜水面或暗河河床底部，结合岩溶水水力坡度确定最低地下水位线；

④将岩溶斜坡地面以下、最高地下水位线以上划分为垂直渗流带，最高地下水位线以下、最低地下水位线以上划分为季节变动带，最低地下水位线以下划分为水平流动带；

⑤通过空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整的协调配合，使铁路隧道从中低风险的岩溶垂直渗流带通过，绕避高度风险的季节变动带和极高风险的水平流动带，或者在预设隧道内形成人字形坡面。。

本发明的有益效果是，从铁路工程减灾选线的角度出发，将岩溶水动力剖面划分为垂直渗流带、季节变动带、水平流动带“三带”，并将隧道涌水突泥风险分为“三级”，即岩溶垂直渗流带为中低风险、岩溶季节变动带为高度风险，岩溶水平流动带为极高风险；通过空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整的协调配合，采用“抬高程、傍河边、人字坡”方法，最大程度降低岩溶山区铁路隧道涌水突泥危害，避免岩溶隧道施工大量突发性涌水灾害造成重大人员伤亡、生命财产损失、次生灾害发生、生态环境破坏的问题；大幅度降低了选线成本和节省了勘察工期，确保了复杂岩溶山区隧道从涌水突泥风险较低的区段通过，最大程度实现了工程的经济性及合理性。

附图说明

本说明书包括如下两幅附图：

图1是岩溶水动力剖面和河流位置关系图；

图2是岩溶水动力剖面和隧道位置关系图。

图中示出部位名称及所对应的标记：河流1、岩溶斜坡地面2、排泄基准面3、最高地下水位线4、最低地下水位线5、垂直渗流带6、季节变动带7、水平流动带8、预设隧道9、预设隧道A、调整隧道B、岩溶水动力剖面C。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1和图2，本发明的一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，包括如下步骤：

①垂直河流1走向沿岩溶斜坡布置岩溶水动力剖面C；

②根据河流区域的排泄基准面3和岩溶斜坡地面2最外侧的季节性流水沟槽确定最高地下水位线4；

③根据枯水期潜水面或暗河河床底部，结合岩溶水水力坡度确定最低地下水位线5；

④将岩溶斜坡地面2以下、最高地下水位线4以上划分为垂直渗流带6，最高地下水位线4以下、最低地下水位线5以上划分为季节变动带7，最低地下水位线5以下划分为水平流动带8；

⑤通过空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整的协调配合，使铁路隧道从中低风险的垂直渗流带6通过，绕避高度风险的季节变动带7和极高风险的水平流动带8，或者在预设隧道A内形成人字形坡面。

在岩溶山区斜坡地带，岩溶水的动力剖面具有垂直分带性，各带所处的相对部位不同，岩溶水和岩溶洞穴发育的特征亦有区别。垂直渗流带6为临时性地下水运动带，以垂直运动为主，常不具静水压力且不连续，对隧道工程的危害小，一般不会发生涌水突泥等灾害，风险小，是铁路隧道选线通过的最佳位置。季节变动带7，地下水运动随季节变化，呈周期性交替，旱季时地下水位降低，雨季时地下水升高，地下水主要为水平运动。水平流动带8，为地下水最低水位以下的地带，地下水向着下切入可溶性岩石中的河谷方向流动，岩溶发育强烈，常形成复杂的大型溶洞、暗河等。可见，在季节变动带和水平流动带修建隧道工程，容易发生涌水突泥、地面塌陷、地表失水、破坏生态环境等灾害，风险大。

本发明从铁路工程减灾选线的角度出发，将岩溶水动力剖面划分为垂直渗流带6、季节变动带7、水平流动带8“三带”，并将隧道涌水突泥风险分为“三级”，即岩溶垂直渗流带为中低风险、岩溶季节变动带为高度风险，岩溶水平流动带为极高风险。通过空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整的协调配合，采用“抬高程、傍河边、人字坡”方法，最大程度降低岩溶山区铁路隧道涌水突泥危害，且大幅度降低选线成本和节省勘察工期。

参照图2，所述步骤⑤中，当空间线位平面位置调受限时，通过断面抬高预设隧道A的高程，将其位移至从垂直渗流带6内通过的调整隧道B位置；当空间线位纵断面位置调整受限时，通过平面移动预设隧道A的位置，将其位移至从垂直渗流带6内通过的调整隧道B位置；当空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整均受限，调整隧道B无法实现从垂直渗流带6内通过时，预设隧道A内形成人字形坡面，实现隧道顺坡排水，降低隧道施工涌水突泥风险。

实施例：

以渝利铁路沙子关～凉雾段、排花洞隧道铁路空间线位的确定为例。

渝利铁路沙子关～凉雾段线路穿越齐耀山山脉，控制该段线路方案的主要地质问题是齐耀山背斜段的岩溶和岩溶水。线路通过区域背斜核部的可溶岩地层与北西翼非可溶岩地层构成的隔水边界，组成了一个完整的岩溶水文地质单元。由于凉雾属岩溶洼地，高程较低，线路受坡度限制必须尽可能地降低隧道高程。由于排泄条件的差异，背斜两翼的岩溶水排泄点标高相差近200m(北西翼以高程1412m的马槽洞暗河为代表，南东翼以高程1216.7m的清江源暗河为代表)。低线长隧方案隧道中部位于齐耀山背斜北西翼岩溶槽谷以下，较马槽洞暗河低约70m，隧道施工时将揭露岩溶管道及暗河，出现较大的岩溶涌突水，施工风险较大，同时将造成齐耀山背斜北西翼岩溶槽谷段地下水位下降，地表泉点及暗河被疏干等环境问题；高线短隧以路基通过该岩溶槽谷，较马槽洞暗河高约12m，隧道主要位于岩溶水垂直渗流带内，对岩溶槽谷范围内的环境影响较小，施工风险小，故采用高线短隧方案。

渝利铁路穿越明月峡背斜的排花洞隧道，可溶岩地段较长，紧闭的背斜核部被两翼隔水层封闭形成富水区，地下暗河、槽谷、溶蚀洼地、落水洞、溶洞等强烈发育，水文地质条件复杂，隧道施工易产生突水、突泥及环境破坏等问题。为降低施工及环境风险，岩溶地质选线作为控制线路方案的重点，对穿越明月峡背斜的3个隧道方案作了大量地质工作，最后选择了靠近御临河，高于排花洞暗河出口高程，走行在岩溶水垂直渗流带相对安全区的线路方案通过。

Claims (4)

1.一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，包括如下步骤：

①垂直河流(1)走向沿岩溶斜坡布置岩溶水动力剖面(C)；

②根据河流区域的排泄基准面(3)和岩溶斜坡地面(2)最外侧的季节性流水沟槽确定最高地下水位线(4)；

③根据枯水期潜水面或暗河河床底部，结合岩溶水水力坡度确定最低地下水位线(5)；

④将岩溶斜坡地面(2)以下、最高地下水位线(4)以上划分为垂直渗流带(6)，最高地下水位线(4)以下、最低地下水位线(5)以上划分为季节变动带(7)，最低地下水位线(5)以下划分为水平流动带(8)；

⑤通过空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整的协调配合，使铁路隧道从中低风险的垂直渗流带(6)通过，绕避高度风险的季节变动带(7)和极高风险的水平流动带(8)，或者在预设隧道(A)内形成人字形坡面。

2.如权利要求1所述的一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，其特征是所述步骤⑤中，当空间线位平面位置调受限时，通过断面抬高预设隧道(A)的高程，将其位移至从垂直渗流带(6)内通过的调整隧道(B)位置。

3.如权利要求1所述的一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，其特征是所述步骤⑤中，当空间线位纵断面位置调整受限时，通过平面移动预设隧道(A)的位置，将其位移至从垂直渗流带(6)内通过的调整隧道(B)位置。

4.如权利要求1所述的一种确定岩溶山区铁路空间线位的方法，其特征是所述步骤⑤中，当空间线位平面位置调整、空间线位纵断面位置调整均受限，调整隧道(B)无法实现从垂直渗流带(6)内通过时，预设隧道(A)内形成人字形坡面，实现隧道顺坡排水。

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