拉日铁路雅江峡谷地质特征及选线原则

2014-09-18雷俊峰

地下水 2014年1期

雷俊峰

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043)

1 概况

拉萨至日喀则铁路位于西藏西南部，线路长度约253km，起点位于拉萨，穿越了西藏境内拉萨河、雅鲁藏布江，连接西南部日喀则市及其他县城，其经济意义极为重要;本线色麦镇(AK84+500)至大竹卡镇(AK176+500)段为雅江高山峡谷区，长约92 km。该段地形、工程地质、水文地质条件复杂，工程极为艰巨。

2 工程地质特征

2.1 地形地貌

雅江峡谷区河谷两岸，岸坡较陡，山坡突兀，局部悬崖绝壁，沟谷呈现“V”型沟槽，雅江江面宽度约为100～200 m，本段江底海拔为3 640～3 700 m，水流湍急。除局部色麦站—尼木站和卡如站—宗嘎站段河谷极其狭窄，河流阶地不发育外，其他地段两岸发育有多级阶地地貌，以一、二级阶地为主，阶面高度15～40 m。

2.2 气象特征

线路沿线为高原温带干旱气候，空气稀薄、温度低，年温差小、日温差大、干湿分明、气候类型复杂、垂直变化大等特征。沿线自东向西气温逐渐降低。

2.3 地层岩性

2.3.1 第四系(Q)

该套地层分布于河谷、山间及山前地带，地层成因为冲洪积、坡积，以卵石土、碎石土为主，含有少量细颗粒土;洪积扇和高阶地以漂石土为主。大竹卡站一带雅江局部分布风积沙。风化严重的山体，分布崩积物，堆积物成分杂乱，多见大型块石土。

2.3.2 三叠系上统(T3)

广泛分布于雅江南岸地区(雅江断层以南)，曲水站至色麦站之间在雅江北侧山体出露，岩性为灰色砂岩、灰岩夹板岩等。

2.3.3 岩浆岩

沿线分布的最主要岩性，以燕山期的岩浆岩为主，局部分布喜山期侵入岩体。岩体岩性较为复杂，以闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩为主。喜山期岩浆岩岩性以花岗岩、花岗闪长岩为主。受构造影响严重的岩浆岩类较为破碎。完整的岩体岩质坚硬，节理较发育－发育，多为陡峻地貌，表层受温差影响风化较为严重。

2.3.4 构造岩

分布于构造破碎带内，主要为压碎岩、糜棱岩、断层泥及断层片理带等。

1)区域地质构造特征

区域大地构造单元的划分及其基本特征依据板块学说理论，青藏高原是欧亚板块与印度板块北移拼合作用产生，新生代和中生代数次挤压拼贴作用，产生了诸多缝合带和板片(板片作为造山带结构中的Ⅰ级陆壳型亲缘地体，由陆壳或过渡壳岩石单元组成。板片之间的构造单元称缝合带，其建造由洋壳型岩石单元组成)。

沿线涉及到的的一级构造单元有冈底斯一念青唐古拉板片(南缘)、喜马拉雅板片(北缘)和两者之间的雅江缝合带，均呈近东西向展布。这些构造单元间接控制着该地区沉积作用、火山作用、岩浆侵入、变质活动及断层和断裂构造作用，导致沿线岩性和主要断烈主要以东西向延伸。

2)断层构造特征

区内断层构造在南北向构造应力的长期活动下，分布的主要断层构造为东西向、北东向、北西向及南北向四组断裂。

东西向断裂，其伸展距离长、深度大、断层带宽且具多次活动性，为沿线的主要断裂骨架，以雅江深大断裂为代表，两侧发育着较多近乎平行的次一级断裂。这组断裂特点为:走向近东西向，倾向南(局部分支断裂有北倾)，倾角50°～70°，沿产状方向都具波状的特点，很多弯折处多为北东向和北西向断裂的结合部位，根据勘察文件一些超基性岩体多沿结合部位侵入。

北东和北西向断裂为两个共轭剪切性质断层，主要发生于雅江大断裂以北，这两组共轭剪切性断层形成时间早，自形成至今，多次构造活动的作用，多数在原断层构造的基础上继续活动，多次复活，同时形成了规模大、切割深的大断裂，在本区个数较多，多成对发育，但延展长度比东西向断层短。它影响了沿线地层的分布、岩浆岩的侵入和现代水系网等。这两组断裂多清晰可见擦痕，结构面性质以扭压为主，局部兼有扭张。断层多有断层角砾、碎裂岩带及断层泥，断层含水。从形成的断层破碎带规模来看，北西向断层破碎带宽度较北东向断层破碎带宽。

南北向断层发生时间相对较晚，在沿线呈断续分布，规模与其他断层比较相对小，但在沿线断层破碎带宽度范围大，断层较为破碎，含有断层角砾岩，具棱角，无定向性，分布杂乱。具体主要断层性质见下表1。

表1 主要断层构造一览表

3)地震地质特征

沿线位于青藏高原两个板块缝合带，这两个板块均属于强烈活动的构造单元，缝合带附近往往是较大地震的发生带，分布有较多的大震和强震。根据有关资料记载，区内8级以上地震多发生在走滑分量较大的北东向和北西向断裂带上，如1951年发生于桑雄附近崩错8级地震，1914年当雄南8级地震。以倾滑为主的东西向断裂，最大震级7级左右，如1915年发生于雅鲁藏布江断裂泽当以东的桑日7级地震。南北向断裂以正倾滑为主，由于其规模不大，往往是6级地震发生的部位。

根据有关资料，测区主要位于喜马拉雅地震带，北邻藏中地震带，属于高震级段。自地震记载史以来共记录到M≥8级地震3次。7.0～7.9级地震23次，6～6.9级地震83次(包括部分印度地震)。

4)不良地质特征

拉日铁路通过的雅江峡谷区，岩性主要为闪长岩、花岗岩类，构造极为发育，沿雅江峡谷东西向构造为主构造，各向断层相互交织;由于强烈的构造活动，造成岩体较为破碎，形成大型的岩层破碎带，再加之高震级地震，造成滑坡、错落、崩塌、危岩落石极为发育;高原植被稀疏，破碎的岩体在沟内堆积又极易形成泥石流，峡谷区几乎所有沟谷均为泥石流沟;深大断裂也为地下的热量提供上移的通道，沿线温泉发育，钻探测温局部地段地温高达65度以上，存在高地温现象。

5)水文地质特征

(1)地表水

沿线所经河流主要为雅鲁藏布江及其两大支流拉萨河与年楚河，均属于雅鲁藏布江水系。雅鲁藏布江为本段最大河流，线路通过区域干流长度大约为140 km，其中80 km左右为河谷下切强烈区，两岸山坡陡峻，河谷狭窄，一般河谷宽100～150 m，最窄处约60 m。大约60 km左右为宽谷区，河谷开阔，台地发育，平均河床纵坡0.5‰～1‰，沿江两岸植被发育，居民区集中。拉萨河为雅鲁藏布江左岸的一级支流，线路范围通过长度约50公里，为摆动性宽河，河谷宽达1～3 km，河床纵坡约2‰，由北东流向南西方向，在曲水一带向雅鲁藏布江上游方向汇入。年楚河为雅鲁藏布江右岸一级支流，线路通过长度约30 km，平均河床纵坡1‰～4‰，由南东流向北西方向，于日喀则市附近向雅鲁藏布江上游方向汇入。各河流水源主要是由雨水、冰雪融水和地下水三种，流量丰富，含沙量少，水质良好，水温低，属于藏北内、外流水系。雅鲁藏布江为该地区的最低侵蚀面。

(2)地下水

线路主要通过的雅鲁藏布江峡谷区，经历了不同的构造体系及众多的地貌单元，水文地质条件复杂，地下水的赋存条件受地貌、地层岩性、地质构造等因素影响较为明显。地下水类型可分为松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙潜水、构造裂隙水三大类，现分述如下:

①松散岩类孔隙潜水。主要分布于拉萨河河谷平原、雅鲁藏布江及年楚河宽谷区，含水层主要为第四系冲洪积卵砾石及砂层，厚30～40 m，水量丰富。其中在河漫滩及一级、二级阶地，以及山前大型冲洪积扇或扇裙，单井产水量在1 000～3 000 m3/d，地下水位埋深在河谷平原区较浅，一般2～10 m，洪积扇区较深，一般30～40 m。地下水水化学类型属HCO3－Ca、HCO3－Ca·Na、HCO3·SO4一 Ca型水，矿化度小于 1.0 g/L，水质良好。主要接受大气降水、上游河水的的补给，向河流下游排泄，径流条件良好。可做为大中型供水水源。

②基岩裂隙潜水。区域内构造作用强烈，岩浆侵入活动频繁，岩石风化裂隙及构造裂隙发育，基岩裂隙水分布较为广泛。泉水流量一般在0.1～1.0 L/S，地下水化学类型属 HCO3－Ca、HCO3－Ca·Na型水，矿化度小于1.0 g/L，水质良好。可做为小型供水水源。沿江方案中卡热乡～大竹卡为雅鲁藏布江峡谷区，线路长约80 km，谷地基岩裸露，闪长岩、石英闪长岩及石英二长闪长岩原生、次生节理及风化节理发育，储存一定量地下水，与其接触的三叠系砂岩、灰岩及板岩地层中含水条件较好，其中灰岩地层中亦存在灰岩溶洞水。主要接受大气降水及高山冰雪融化补给，向沟谷及雅江或其支流排泄，径流条件良好。

③构造裂隙水。分布于沿线各大断裂破碎带内，其赋存条件受构造性质决定，后期显张性的断裂带，水量较大，而显压性的断裂带，水量则较少。补给来源主要为基岩裂隙水。多以泉水的形式排泄，径流条件差异较大。

3 雅江峡谷区的选线原则

1)断层选线原则［2］:测区断裂构造发育，断层破碎带普遍较宽，特别是近东西向、北西向和近南北向，这些断层破碎带多由断层泥砾、断层角砾、碎裂岩和挤压破碎带等组成，作为隧道围岩，其自稳能力差，施工时容易发生围岩失稳现象、突然涌水现象;线路应大角度通过各断层，尽量缩短通过断带的距离，尽量避免通过断层交汇区和顺断层带选线。

2)滑坡、错落选线原则［3］:测区滑坡(错落)主要有两类，一类为堆积层滑坡(错落)，由于河谷下切较快，将堆积层前缘切割，形成高陡临空面，在地下水的长期作用下，产生滑动或错动。另一类为断层破碎带产生的滑坡(错落)，由于断裂构造发育，断层破碎带较宽，且破碎，存在着各种软弱面，容易产生滑动或错动，在雅鲁藏布江河谷或两侧支沟中多形成规模不等的滑坡和错落。测区滑坡(错落)一般规模大、滑体厚，斜坡稳定性差，滑坡整治困难，又处于高烈度地震区。因此，在本区选线时对大型滑坡、错落及滑坡(错落)群应予绕避;当滑坡(错落)规模小，边界条件清楚，整治技术方案可行、经济合理时，线路可选择有利于滑坡(错落)稳定的安全部位通过。

3)崩塌、落石选线原则:测区多为燕山期闪长岩体，岩质坚硬、性脆，受地质构造影响严重，节理、裂隙发育，在强烈物理风化作用作用下，导致表层岩体破碎，裂隙张开，边坡稳定性很差，多分布有危岩，在风化、降雨及自身重应力、地震作用下，危岩与母岩分离而产生崩塌、落石，危岩发育、落石巨大。在本区选择线路方案时，要尽量避开崩塌、落石发育地段，避免选择顺河桥，因巨大的落石难以防护，对规模小避让困难需通过时应进一步加强地质调查工作，并采取必要的措施保证线路安全。选择隧道洞口时应注意边、仰坡的岩体稳定问题。

4)泥石流选线原则:峡谷区多为现代及新近发育的泥石流沟，上游具有丰富的物源，沟床纵坡较陡，前缘多具有新近堆积的洪积扇，前缘伸入江中，无相对稳定的陡坎，洪积扇面积有大有小，无稳定的沟槽，沟槽多发生弯曲，发生泥石流规模小时，沿相对稳定的沟槽冲出，当发生泥石流规模大时，直接以最短径流冲出，呈漫流，无稳定的洪积扇，扇面多无居民居住。对于该类泥石流沟，选线时应给予足够重视，对于大型泥石流尽量于流通区通过。如沟中上游有粒径较大的漂石，在布置孔跨时，不宜在沟中心设墩，以确保桥墩的安全。

5)高地温选线原则［4］:应详细查明高地温范围及温度值，为选线提供依据，线路应绕避温度过高地段，当温度高且线路难以绕避的情况下，应将线路选至傍山靠河一侧，首先傍山靠河一侧地温值低于山内侧，其次一旦地温或隧道环境温度过高，影响衬砌安全或导致工人无法正常施工，方便采用较短的斜井或横洞进行通风降温。