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探访世界最险天路“川藏铁路”建设，破解山地灾害成关键
作者：admini
时间：2020-04-05
川藏铁路，是继青藏铁路之后我国又一条进藏“天路”，东起成都，西至拉萨，新建线路约1700公里，目前已纳入国家“十三五”规划并开工建设。现在，川藏铁路已经开工建设，这条被称为“世界最难建的铁路”究竟要挑战哪些重大难题呢？让我们来探访了这条建设中的世界最险“天路”。
古滑坡体暗藏危机
川藏铁路“巧妙”穿越
亚洲最大山地灾害模拟实验室
川藏铁路，是继青藏铁路之后我国又一条进藏“天路”，东起成都，西至拉萨，新建线路约1700公里，目前已纳入国家“十三五”规划并开工建设。然而，因其面临“显著的地形高差”、“强烈的板块活动”、“频发的山地灾害”和“脆弱的生态环境”四大极具挑战性的难题，川藏铁路也被称为“最难建的铁路”。
虽然川藏铁路的“两头”，即成都至雅安段，拉萨至林芝段分别于2014年底都已经开工建设，但是施工难度最大的雅安至林芝段，至今仍处于前期研究阶段，尚未全面开工。
按照初步的线路方案，川藏铁路要穿越横断山区及西藏东南部高原、高山峡谷地带，横跨14条大江大河、21座4000米以上的雪山，沿线山地灾害极为活跃。川藏铁路地质专业负责人、中铁二院高级工程师王栋介绍，以往铁路选线要尽量把山地灾害都规避掉，但是川藏铁路选址由于客观条件限制，没有办法把大型山地灾害全部规避，所以必须以减灾选线为主，避免这些巨型的山地灾害对铁路安全的影响。可以说，川藏铁路的建设是以往铁路建设工程中地质条件最复杂，全线选址最为严格的一条线路。
在面临的各种挑战中，频发的滑坡和泥石流等山地灾害是川藏铁路建设成功与否最为关键的因素之一。六年来，中科院成都山地所的科研团队和中铁二院一起联合攻关，为这条史上山地灾害风险最大的天路“把脉问诊”，让川藏铁路的线路选址和建设方案逐渐清晰明确。
滑坡是指在重力影响下岩石和土壤沿着一段山坡下滑的现象，按发生周期分为古滑坡、老滑坡和新滑坡体。古滑坡是指全新世（地质时代最新阶段，始于12000—10000年前并持续至今）以前发生的滑坡。
上万年前发生的古滑坡并不意味着一成不变，这其中也蕴藏危机。川藏铁路所要穿越的旺北村古滑坡，情况就非常复杂，它的最大宽度超过1公里，长约2公里，滑坡体堆积厚度约30-60米。除了无人机航拍、地质雷达、3d扫描等现场勘察手段外，科研团队还通过室内实验和数值模拟等结合的方式，将这一仍然存在潜在风险的古滑坡体详细解剖，并提供了针对性的建议方案。
中科院成都山地所副所长陈晓清介绍，最早的时候是铁路选线没有考虑这个滑坡的活动，方案是走滑坡前缘通过，后面提出滑坡的活动对它影响很大的时候，铁路选线方案改道是对岸，但是对岸有泥石流对铁路线的影响也是很大的，那么通过详细的勘查工作，最后的结论是旺北村古滑坡总体是稳定的，前缘是局部活动，通过工程措施滑坡前缘是可以通过的，这样的话解决了铁路安全通过的问题。
除了大型滑坡体外，川藏铁路还将穿越多种泥石流灾害的频发区域。川藏铁路泸定到康定段需要穿越的日地沟，历史上共发生过四次较大规模的泥石流，1952年的泥石流出沟时“龙头”高达7米，将一座长约10米、净高6米的“天仙桥”卷走，破坏力极强。日地沟上游山体陡峻，最高点海拔近6000米，沟口最低点海拔还不到1700米，短短的一段距离高差超过了4000米，川藏铁路必须穿越的这片区域，可谓是“危机四伏”。
中科院成都山地所研究员游勇介绍，从避灾的角度，当然是隧道穿越，但是隧道一定要出气，经过一定的距离以后一定要出去。这个桥的净空至少要多少？如果桥通过这个流量是多少？泥位是多少，它可能对沟床的冲刷深度是怎么样？它的冲击力有多大？对桥墩是否有影响？这就是研究团队工作要解决的问题。
根据最初的线路方案，日地沟铁路桥的净空高度为18米，桥梁近中心位置设置一个桥墩。不过，科研团队勘察研究的结果显示，百年一遇泥石流最大泥深为8.5米，两百年一遇最大泥深为13.8米，根据铁路桥梁设计标准，桥下净空不应小于20米。由于避免泥石流的强大冲击力和危岩崩塌的高风险，建议修建拱桥一孔跨过，并采用防护棚洞、柔性防护网、边坡支护等组合的新型防护方案。
相对于四川而言，川藏铁路西藏境内沿线泥石流灾害分布更加集中，活动也更加频繁，爆发规模也更大。西藏境内有大中型泥石流沟谷340多条，除了暴雨型泥石流外，还孕育了很多搬运力和破坏力更强的冰水型泥石流，给川藏铁路选线建设带来了巨大挑战。
无论是川藏铁路的选线，还是每一次滑坡泥石流灾害的现场救援，科研团队都需要及时给出最为科学的评估建议。除了现场勘察和数值模拟外，还有一个非常重要的环节，就是山地灾害模拟实验。
这个位于中科院成都山地所的山地灾害模拟实验室，包括泥石流动力学模拟、滑坡模拟和水土保持模拟三套大型设备。通过不同的参数设置和材料配比，科研人员不仅能够研究山地灾害的发生机理，而且能够模拟地震、暴雨等各种极端条件下山地灾害发生的情况。这个亚洲最大的山地灾害模拟实验室在汶川地震、舟曲特大泥石流、芦山地震以及前不久刚发生的茂县滑坡等重大灾害的监测预警中，都发挥了重要的作用。
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