基于風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控原理的高地震烈度山區(qū)選線設(shè)計(jì)研究.pdf

1、“5.12”汶川大地震對(duì)山區(qū)鐵路公路造成巨大的破壞作用，不僅嚴(yán)重阻礙了搶險(xiǎn)救援隊(duì)伍的進(jìn)入，而且嚴(yán)重滯后地震災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建。目前線路工程的抗震設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)物抗震設(shè)計(jì)方面，但通過(guò)選線源頭規(guī)避與線路工程全壽命周期統(tǒng)籌防控風(fēng)險(xiǎn)，才是最先進(jìn)有效的抗震減災(zāi)模式。因此高地震烈度山區(qū)鐵路減災(zāi)選線，應(yīng)是以鐵路定線為主體，同時(shí)考慮線路工程全壽命周期統(tǒng)籌防控風(fēng)險(xiǎn)的一種總體設(shè)計(jì)。
　　論文在汶川地震、蘆山地震大量實(shí)震資料調(diào)查的基礎(chǔ)上，以大地震風(fēng)險(xiǎn)調(diào)

2、控為指導(dǎo)思想，開(kāi)展了高烈度地震區(qū)新建線路從廊道選擇、空間定線到個(gè)體工程設(shè)計(jì)的選線技術(shù)研究，并針對(duì)震后成災(zāi)環(huán)境巨變，次生山地災(zāi)害頻發(fā)的特殊情況，研究有關(guān)震后線路工程修復(fù)與重建技術(shù)。主要工作及研究結(jié)論如下:
　　通過(guò)對(duì)實(shí)震現(xiàn)象的調(diào)查分析，總結(jié)了路基工程震害特征，提出減輕山區(qū)線路震害的根本措施:路基工程破壞并不嚴(yán)重，而且易于搶通;山地災(zāi)害是造成線路工程破壞的最主要因素，山地災(zāi)害對(duì)線路工程的影響遠(yuǎn)大于工程直接震害;邊坡防護(hù)工程能有效減輕山

3、地災(zāi)害對(duì)線路的影響，但地震觸發(fā)山地災(zāi)害的發(fā)生往往是始于山脊線附近的，對(duì)線路造成巨大損失的山地災(zāi)害發(fā)生在路域以外;對(duì)山地災(zāi)害的預(yù)防（防治）不能單純依靠工程措施，應(yīng)該在線路設(shè)計(jì)的源頭——選線階段從減災(zāi)的角度來(lái)考慮;線路通過(guò)發(fā)震斷裂，任何加強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)物抗震能力的措施都難以抵抗大地變形問(wèn)題，應(yīng)通過(guò)選線階段的策略來(lái)減輕震害損失。
　　針對(duì)選線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的廊道方案選擇，運(yùn)用構(gòu)造地貌理論，對(duì)活動(dòng)斷裂塑造的地貌格局和強(qiáng)震災(zāi)害效應(yīng)的綜合分析，得出廊

4、道方案原則:斷裂構(gòu)造盆地在地形陡峭的山區(qū)往往形成一系列寬谷或線狀分布的開(kāi)闊地形，即是自然演化的經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)和交通廊道，也是選線應(yīng)利用的有利地形，還能有效減輕鐵路服務(wù)期內(nèi)的山地災(zāi)害;逆斷層下盤撓曲盆地、正斷層上盤斷陷盆地、走滑斷層斷陷盆地和拉分盆地，均是鐵路廊道方案可利用的地貌單元;綜合考慮地震風(fēng)險(xiǎn)和地形條件，對(duì)逆斷層，線位可選擇在下盤的盆山過(guò)渡區(qū)域;對(duì)正斷層，由于該類斷層震級(jí)不大，鐵路可沿正斷層上盤斷陷盆地布線，并采用工程抗震設(shè)計(jì)抵御地震風(fēng)

5、險(xiǎn);對(duì)走滑斷層，一般有平直地形可利用，可實(shí)現(xiàn)以簡(jiǎn)易工程通過(guò)走滑斷裂帶的減災(zāi)策略。
　　針對(duì)選線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的空間定線，根據(jù)波動(dòng)理論與實(shí)震資料，研究了地震波在三維空間傳播的地形效應(yīng)，以線路在地震動(dòng)作用相對(duì)較弱的部位通過(guò)為原則，提出高地震烈度山區(qū)空間定線要點(diǎn):區(qū)域性地震動(dòng)的強(qiáng)弱程度與高程并無(wú)密切的關(guān)系，寬厚山體或大地勢(shì)臺(tái)階也不存在明顯的地震動(dòng)沿高程遞增的規(guī)律性，在選線確定大段落線路高程時(shí)，可不考慮高程放大效應(yīng);體波的直射和反射使背坡面易

6、于產(chǎn)生順坡向的裂隙，因此易在背坡面產(chǎn)生大規(guī)模的崩塌災(zāi)害，迎坡面更易于形成面波，且面波不易于傳出迎坡面，因此在迎坡面產(chǎn)生表層塌滑災(zāi)害，當(dāng)坡體兩岸條件相同時(shí)，在體波占地震波主要能量的近場(chǎng)區(qū)，線路應(yīng)選擇迎坡向，在面波占地震波主要能量的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，線路應(yīng)選擇背坡向;峽谷地形在空間上能有效阻斷高頻成分Rayleigh波的傳播，地震波在峽谷入射一側(cè)振動(dòng)強(qiáng)烈，在另一側(cè)減弱，選線通過(guò)峽谷地形時(shí)，根據(jù)活動(dòng)斷層與峽谷之間的相對(duì)位置，應(yīng)避免選擇峽谷入射方向的一側(cè)

7、。
　　針對(duì)選線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的個(gè)體工程布設(shè)，在風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控的設(shè)計(jì)思想下，提出高地震烈度區(qū)采用新建工程造價(jià)低、損毀后宜修復(fù)的路堤、淺路塹、短隧、低橋等簡(jiǎn)單易修復(fù)的工程減輕大震風(fēng)險(xiǎn)的減災(zāi)策略。對(duì)大地形變導(dǎo)致斷層兩側(cè)線路發(fā)生錯(cuò)斷的特殊災(zāi)害，研究了相應(yīng)的線路減災(zāi)設(shè)計(jì)方案，為使線路恢復(fù)的工程量最小，線路宜以大曲線半徑通過(guò)斷層，地震后可通過(guò)減小曲線半徑的措施恢復(fù)線型要求;若不降低原線路設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，曲線外移變形一側(cè)需預(yù)留一段直線段;不宜以

8、直線段通過(guò)斷層，若以直線段通過(guò)斷層，也應(yīng)在斷層附近設(shè)一曲線。對(duì)于斷層蠕滑問(wèn)題，認(rèn)為在線路空間定線時(shí)不構(gòu)成控制性問(wèn)題，可放在工程布設(shè)和工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)予以考慮。
　　災(zāi)害彈性是目前國(guó)際上應(yīng)對(duì)大災(zāi)所提出的最新理念，建設(shè)災(zāi)害彈性道路體系，也是我國(guó)的發(fā)展方向，而鐵路公路搶險(xiǎn)修復(fù)技術(shù)，則是彈性道路體系實(shí)現(xiàn)迅速恢復(fù)正常功能的重要保障。在汶川地震路基工程震害調(diào)查的基礎(chǔ)上，總結(jié)路基工程搶險(xiǎn)保通工程措施;對(duì)震后受損的路基支擋工程，研究其震損機(jī)理、震后損

9、傷評(píng)估及震后修復(fù)加固技術(shù)。另外，在汶川地震震后線路工程案例分析的基礎(chǔ)上，對(duì)峽谷地區(qū)重建線路和震后新建線路，提出選線設(shè)計(jì)的原則。震后線路搶險(xiǎn)保通的基本原則是對(duì)線路通行有較大影響的變形過(guò)大或局部破壞結(jié)構(gòu)，采取簡(jiǎn)單有效的臨時(shí)加固措施，維持道路通行，提高線路通行能力。對(duì)路基擋墻主要采用加固坡腳，對(duì)地基不穩(wěn)定工點(diǎn)，需治理滑坡。擋墻震損主要有傾斜變形和滑移變形兩種模式。傾斜變形擋墻震后仍為擋土墻工點(diǎn)，采用橫向加固措施可有效地控制變形發(fā)展，并能將擋墻