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世界最险铁路——川藏铁路到底有多险

核心提示: 中国正在世界“第三极”建设第二条进入西藏的“天路”——川藏铁路,它将穿越地球上地质活动最为剧烈的青藏高原东南部,成为世界上风险最高也是连接众多美景的铁路。科学家正为这条铁路的规划设计、山地灾害防治出谋划策。

中国正在世界“第三极”建设第二条进入西藏的“天路”——川藏铁路,它将穿越地球上地质活动最为剧烈的青藏高原东南部,成为世界上风险最高也是连接众多美景的铁路。科学家正为这条铁路的规划设计、山地灾害防治出谋划策。

在很多旅行者眼中,国道318川藏线是最美的一条风景线,但是滑坡、崩塌、泥石流等危险却也在自驾途中一路随行。不过,几年之后,再要欣赏川藏线的美景,就多了一种更加安全的方式——铁路。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?

川藏铁路示意图

川藏铁路东起成都,西至拉萨,途径雅安、康定、昌都、林芝、山南,新建线路约1700公里,总投资约2500亿元。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(大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江、帕隆藏布江和尼洋河等)、21座4000米以上的雪山(折多山、高尔寺山、海子山、色季拉山等),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。

古滑坡体暗藏危机 川藏铁路选线难

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。

泥石流频发 川藏铁路“巧妙”穿越

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。

科学家指出,川藏铁路沿线的山地灾害类型主要包括:滑坡、泥石流、雪害、冰害等。其中,滑坡主要分布于横断山及藏东南的高山峡谷路段。而川藏铁路西藏境内沿线是中国泥石流灾害分布最集中、活动十分频繁、暴发规模最大、危害严重的重点灾害区域,有各种类型的大中型泥石流沟谷341条。

此外,中科院成都山地所副所长陈晓清介绍,川藏铁路所经的藏东南和川西地区属于海洋性冰川区,冰雪活动对全球变化响应敏感。气候变暖使得冰雪消融加剧,促使冰湖溃决,形成超常规模的冰湖溃决泥石流,容易对河谷线路造成毁灭性破坏。

例如,1988年7月西藏波密县米堆沟暴发冰湖溃决泥石流,溃决洪水卷走了沟内的米堆村,堵塞帕隆藏布,冲毁川藏公路,波及波密县城,断道半年之久。

2000年4月9日,波密县易贡扎木弄巴发生巨型滑坡泥石流堵塞易贡藏布,堰塞坝发生溃决后,水位涨幅达55米,使下游沿岸40多年来陆续建成的各种桥梁、道路、通信设施等毁于一旦,直接经济损失达3亿元,间接经济损失达10亿元。

中科院成都山地所科研人员使用激光山地扫描仪对西藏波密易贡滑坡灾害点开展调查。

“史诗级”铁路80%以上穿隧道

被称为“史诗级”的川藏铁路属国家“十三五”规划的重点项目,从四川盆地攀上“世界屋脊”,最高海拔4400米左右,经过的地形高差达3000米以上。

中科院山地所与中铁二院的专家在讨论川藏铁路线路方案

中铁二院高级工程师、川藏铁路副总体设计负责人夏烈说:“川藏铁路八起八伏,80%以上将以隧道和桥梁的方式建设,累计爬升高度达16000多米,相当于征服了两座珠穆朗玛峰的高度。沿线地质条件复杂,如同在艰险的高山峡谷当中修建‘巨型过山车’,是人类铁路建设史上难度最大的超级工程。”

科学家为川藏交通廊道防灾献策

游勇说,不论从大型铁路工程安全还是公共安全角度看,都迫切需要了解川藏铁路沿线泥石流、滑坡等山地灾害的区域分布规律,灾害活动对铁路工程的影响有多大,如何科学划分铁路山地灾害的危险、安全区,如何预知、预防和防治灾害以减少对铁路工程的影响。因此,开展川藏铁路山地灾害分布规律、风险分析与防治试验示范是国家重大工程安全和区域减灾的急切需求。

据介绍,中科院于2015年启动了“川藏铁路山地灾害分布规律、风险分析与防治试验示范”项目,通过与中铁二院等单位的联合攻关,目前已经基本摸清川藏铁路沿线山地灾害的分布规律和活动特征,初步建成山地灾害数据库及信息平台。

中科院成都山地所开展堰塞坝漫顶溃决实验

中科院成都山地所的科研人员完成了川藏铁路康定-林芝段山地灾害多尺度危险性及风险分析,并在此基础上提出选线对策;建立了冰川泥石流流量等系列关键参数的计算方法;提出了康定-林芝段山地灾害系统的防治对策及方法技术。

截至目前,科研人员已提交技术咨询报告10份,并获采纳,为川藏铁路康定至林芝段规划选线工作提供了全面技术支撑。

据介绍,除川藏铁路外,中国还计划建设川藏高速公路,形成包括川藏公路、川藏铁路、川藏高速公路、输油管线、电力设施等重要线型基础设施的川藏交通廊道。科学家山地灾害防治的科研成果将服务于川藏交通廊道的建设。

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关键词: 铁路 世界
责任编辑:徐艺谦

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