摘要：通過對川藏鐵路沿線水文地質、地熱地質調查，基本查明川藏鐵路沿線地熱帶與地熱異常區分佈情況，初步預測了沿線隧道巖溫與隧道熱害威脅，基本查明川藏鐵路沿線區域岩溶水文地質特徵，重點查明瞭巴塘至白玉段隧道湧水突泥威脅，為鐵路選線、規避隧道高溫熱害和湧水突泥風險提供了基礎依據和支撐。
1.項目概況
“全國大地熱流值測量與靶區優選”項目，歸屬於“京津冀地熱資源調查評價與綜合開發示範”工程，由自然資源部中國地質調查局所屬中國地質科學院水文地質環境地質研究所承擔。工作週期為2019—2021年。2019年起開展川藏鐵路沿線地熱地質與水文地質調查工作，在大地熱流值測量的基礎上初步分析鐵路沿線地熱地質與水文地質條件，支撐川藏鐵路建設，探索實現地質調查項目與國家重點工程的有機結合。
2.成果簡介
（1）基本查明川藏鐵路沿線地熱異常區分佈特徵和可溶岩層分佈，為川藏鐵路優化選線提供有效服務。川藏鐵路沿線地下熱水明顯受斷裂帶控制，溫泉多發育於斷裂帶沿線和斷裂帶交匯處。按照不同的控熱構造及溫泉分佈，可將鐵路沿線劃分為6個地熱帶：鮮水河地熱帶、甘孜—理塘地熱帶、金沙江地熱帶、瀾滄江地熱帶、怒江—八宿地熱帶和嘉黎－察隅地熱帶，以25~40℃、40~60℃、大於60℃為溫度分區範圍，劃定了鐵路沿線的地熱異常區（圖1）。川藏鐵路全線可溶性巖自理塘至波密均有出露，川藏鐵路方案穿越金沙江東岸區段、昌都區段和夏裡-波密區段三大岩溶地層區段，並歸納出三大區段主要岩溶地層分佈面積和鐵路穿越里程：金沙江東岸區段鐵路里程58.36km，涉及隧道主要為茶洛隧道、莫西隧道、格聶山隧道；昌都區段可溶岩段鐵路穿越里程為23.18km，涉及隧道包括昌都隧道、邦達隧道；夏裡-波密區段可溶岩段鐵路穿越里程為9.571km，涉及典型隧道為康玉隧道；各區段內隧道的湧水突泥風險較大。
圖1 川藏鐵路沿線地熱帶及地熱異常區分佈
（2）建立數值模型，模擬研究了重點隧道地熱異常，初步預測川藏鐵路沿線隧道熱害與湧水突泥威脅。根據各地熱異常區與鐵路的接觸關係、擬建隧道分佈及其周邊地熱地質條件，對川藏鐵路沿線所有隧道增溫模式進行分類，並初步預測6個地熱帶及非地熱異常區內的隧道巖溫，評估了隧道熱害威脅（圖2）。川藏鐵路雅安至林芝段擬建的69條隧道，平均巖溫大於40℃的有18條，局部區段巖溫高達60℃以上的有5條，分別位於鮮水河地熱帶、金沙江地熱帶、怒江—八宿地熱帶和嘉黎—察隅地熱帶中。
圖2 野外地熱地質調查工作
a—高原野外地熱地質調查遠景；b—金沙江支流河邊溫泉調查點
川藏鐵路隧道多為洞身深埋於地下水位以下的深埋隧道，地下水水頭高，隧道里程長，構造極為發育，巖體破碎疏鬆，水量較為豐富。鐵路隧道湧突水類型主要有斷裂帶型、斷裂-岩溶型和不整合接觸型等。初步分析表明，在天全—新都橋、理塘禾尼鄉—巴塘茶洛鄉、貢覺－邦達機場、仲果—林芝4個區段的24個隧道湧水突泥風險較大。
（3）基本查明川藏鐵路巴塘至白玉段水文地質特徵，提供了避害方向。隧道湧水是鐵路施工過程中的易發災害之一， 尤其是在水資源豐富的川藏地區，發生隧道湧水的可能性較大。根據前期勘查，對隧道湧水威脅較大的川藏鐵路巴塘至白玉段進行了綜合評價，編寫《川藏鐵路巴塘至白玉段水文地質特徵分析報告》，提交至中國國家鐵路集團有限公司，報告中的選線建議受到採納。如圖3所示，巴塘至白玉段鐵路共設計兩套方案，即南線的宗嘎隆方案與北線的沙馬方案。水文地質調查顯示：宗嘎隆方案穿越本區域最富水的地區，隧道湧水威脅較大，而沙馬方案穿越位置富水性較差，隧道湧水威脅相對較小，因此報告提出從隧道地下水影響等方面考慮，沙馬方案優於宗嘎隆方案。
圖3 川藏鐵路巴塘至白玉段鐵路選線示意圖
3.成果意義
川藏鐵路是人類歷史上迄今為止最具挑戰性的鐵路建設工程，其穿越多個地熱帶及可溶岩分佈區，隧道熱害與湧水突泥風險較大，嚴重影響鐵路施工進度。通過項目開展，初步查明瞭川藏鐵路沿線地熱地質和水文地質條件，預測了川藏鐵路沿線隧道熱害與湧水突泥威脅，查明巴塘至白玉段重點區水文地質特徵，為鐵路選線提供了理論指導與技術支撐。
（中國地質科學院水文地質環境地質研究所 劉峰 馬劍飛 魏帥超供稿）
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