滑坡危险区铁路选线技术初探

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在中国所有地质灾害类型中,滑坡所占的比例是最大的。它具有分布广频率高、危害大等特点,其危害已经影响到国民经济和人民生活的各个领域。其中铁路是遭受滑坡危害最频繁、最严重的领域之一。铁路滑坡经常会导致线路中断,严重时甚至会造成人身伤亡和行车事故。在滑坡危险区进行铁路选线技术初探,提出滑坡危险区的选线设计原则并建立选线设计的作业技术框架与作业程式,可以从源头上尽量绕避滑坡,使铁路受滑坡的灾害影响最小。本文的研究内容和结论主要有:1.首先,分别从气候条件、地形地貌、地震活动、地层岩性四个方面分析并结合中国滑坡区分布图,概括中国滑坡的分布规律。其次,重点分析全国主要铁路滑坡灾害的特点,并着重论述发生在铁路上的大型滑坡、崩塌的产生原因和防治措施。最后,从铁路滑坡灾害的成灾机理入手,分析铁路在施工阶段和运营阶段铁路滑坡成灾类型与应当采取的防治模式。2.本文通过统计和分析建国以来的成功和失败案例,在总结前人研究的基础上增加新的内容来构成完整的滑坡危险区铁路选线技术体系。在滑坡危险区主要有以下选线原则:首先是地质选线原则,因为复杂艰险山区的地质条件十分复杂,地质条件越好、地质灾害越少、线路越安全;而地质条件越差、地质灾害越多、线路越危险。所以地质选线原则应得到足够的重视并在所有选线原则上占据首位。其次在山区铁路选线设计时,起讫点之间可能有多条线路方案,但无论选择哪条线路方案,整体上采用较高的高程线位通过原则都会在源头上大量减少滑坡等地质灾害。具体原则包括:(1)河谷地区走高线位原则、存在巨型滑坡堵江风险时线位高程选择原则;(2)越岭地区通过长隧减少展线地段滑坡危害的原则;(3)滑坡地区线路遇到水渠时处治原则。在滑坡危险区进行局部选线设计时,对大型滑坡或滑坡群以绕避为主,绕避的具体方式包括:(1)隧道绕避方式;(2)桥梁跨河绕避方式;(3)桥梁跨越滑坡方式;(4)线路外移绕避方式。在滑坡危险区对线路通过一些具体的中、小滑坡工点进行设计,通过的具体方式包括:(1)滑坡前缘通过方式;(2)滑坡后缘通过方式;(3)滑坡任意部位通过方式;(4)桥梁通过方式。在上述工作基础上,总结了滑坡区铁路选线的作业技术框架和作业程式。3.本文分析比较了各种GIS软件的优越性,并选择ArcGIS软件作为开发平台,选择C#语言作为开发工具来编写滑坡区铁路选线斜坡稳定性的快速判别方法的程序。首先,使用ArcGIS的水文分析工具将具有一定精度的栅格形式的滑坡危险区地形图划分成边坡单元,并将各栅格点坐标、坡度、坡向等数据导出到Excel表格上。其次,通过编写程序求出各个边坡单元的总体坡度、坡向,使用Monte—Carlo法随机搜索其最危险滑动面,并在此基础上结合经典三维力学模型,求出滑动面内各栅格柱体单元的抗滑力和下滑力,得到各个边坡的安全系数,制出斜坡稳定性危险度区划图。最后,根据以上的滑坡危险区铁路选线斜坡稳定性快速判别方法来进行空间概略定线。根据本文研究得出以下成果:(1)分析铁路滑坡的成灾类型,概括工程防治模式;(2)增加新内容构成滑坡危险区的铁路选线设计原则与作业技术框架和作业程式的完整体系;(3)编写完成滑坡危险区铁路选线斜坡稳定性快速判别方法的程序:(4)得到易对线路造成影响的边坡图、斜坡稳定性危险度区划图、区域性崩塌危险区划图。
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