11、移动冰丘及灾害隐患 - 中国地质调查局.pdf

11 移动冰丘及灾害隐患 通过多年连续在冬季和夏季进行对比观测 发现青藏高原北部常年冻土地区部分断裂破 碎带发育移动冰丘 吴珍汉等 2003 2005 Wu et al 2004 2005 青藏铁路沿线典型移 动冰丘包括不冻泉活动断裂诱发移动冰丘 乌丽活动断裂诱发 86 道班移动冰丘 二道沟盆 南断裂破碎带桥梁施工诱发雅玛尔河移动冰丘 断裂破碎带桥基施工诱发 83 道班移动冰丘 和乌丽盆北断裂破碎带 DK1202 668 大桥中部桥墩施工诱发 85 道班移动冰丘 图 16 移 动冰丘的形成演化与活动断裂 地下水运动 气温变化存在动力学成因联系 是青藏高原北 部常年冻土地区内动力和外营力相互耦合的标志和产物 移动冰丘能够穿刺公路路基 拱曲 破坏涵洞结构 导致桥梁墩台破裂及输油管道拱曲变形 产生显著的灾害效应 成为高寒环 境地质灾害的重要类型 采用适当的工程措施 通过疏导 排放地下泉水 能够有效地防治 移动冰丘及灾害效应 相关资料和防灾建议为青藏铁路沿线地质灾害防治提供了重要依据 图 16 青藏铁路沿线移动冰丘及灾害效应 不冻泉移动冰丘发育于北东向断陷谷地北部 沿北东向隐伏断裂破碎带分布 隐伏断裂 在不冻泉谷地东北侧控制并切割泉华台地 在不冻泉谷地西南侧切割中晚更新世砂砾石层 在不冻泉谷地西南部控制不冻泉低温温泉的空间分布 但大部分被全新世松散冲洪积物覆 盖 现今断裂活动性比较微弱 吴珍汉等 2005 2006 2000 2001 年冬季 在青藏公路东部边缘形成小型椎状移动冰丘 直径约 1 5m 高约 80cm 2001 2002 年冬季 在青藏公路西侧形成长条状冰幔 中心部位冰层厚度达 0 8 1 0m 2003 2004 年冬季 在青藏公路东侧 沿不冻泉断裂破碎带发育串珠状斜列分布的移动冰丘 群 单个冰丘形态呈椭圆形 轴向北东 长 16 20m 宽 6 9m 高 1 2 2 5m 部分冰丘高达 4 6m 图 17 在冰丘群西侧 青藏公路柏油路面还发生显著变形 形成北东走向 长百余 米 宽 10 25cm 的路面裂缝 属不冻泉断裂活动诱发不均匀冻胀产物 不冻泉移动冰丘对 青藏公路产生了比较显著的灾害效应 2001 年 3 月移动冰丘穿刺公路路基 导致局部路基 拱曲变形 2004 年 3 月移动冰丘拱曲变形 导致公路西侧涵洞破裂 涵洞顶板向上隆起 12 15cm 产生一定的灾害效应 图 17 图 17 不冻泉移动冰丘及灾害效应 在青藏公路 83 道班东侧 青藏铁路以大桥通过二道盆南活动断裂 部分桥墩设置在断 裂破碎带 桥基施工诱发上涌泉水 冬季产生厚层冰幔和移动冰丘 命名为 83 道班移动冰 丘 在 2002 年 1 2 月铁路大桥施工前 青藏公路 83 道班东侧沿二道盆南活动断裂虽然发育 冲沟 溪流 冰丘和冰幔 但冰幔和冰丘的规模较小 在设计铁路大桥附近不存在厚大冰层 和较大冰丘 图 18 在 2002 2003 年铁路大桥建设期间 部分桥墩建于二道盆南断裂破碎 带 桥墩地下基础工程施工深入地下 10 米深度 穿透断裂破碎带的富水构造和地下水通道 诱发大流量上涌泉水 冬季形成厚度 50cm 的大面积地表冰层 沿部分桥墩冬季形成高达 2 5m 的较大移动冰丘 吴珍汉等 2004 2005 2006 Wu et al 2005 2004 年 3 月 已 经部分消融的冰丘锥顶尚抵达路轨下方的横梁 图 18 冬季最寒冷时期的冰丘锥顶可能抵 达并顶托路轨 部分墩台由于地下冰层的冻胀和顶托作用 发生透入性横向破裂 影响墩台 的工程质量 铁道第一勘察设计院在收到地质力学研究所报送的相关资料与防灾建议后 采 取了有效的工程防治措施 消除了 83 道班移动冰丘及灾害隐患 确保了铁路大桥的工程安 全 图 18 图 18 断层破碎带桥基施工诱发 83 道班移动冰丘及工程防治效果 青藏铁路DK1202 668 大桥位于青藏公路 85 道班南侧 青藏公路西侧 设计桥长 120 米 横跨近东西走向的乌丽盆北活动断裂 胡海涛等 1982 图 19 在DK1202 668 大桥 东 西两侧 沿断层谷地夏季发育线性分布泉水 泉水含一定浓度的H2S 属来源深度大于 100m的低温温泉 冬季发育斜列冰丘群 在DK1202 668 大桥施工以前 断层谷地夏季温泉 和冬季冰丘均偏离设计桥墩 对桥梁安全影响不明显 但由于DK1202 668 铁路大桥中部桥 墩建于断裂破碎带 中部桥墩的桩基施工深度达 37m 打通了断裂破碎带低温温泉通道 2002 年冬季曾形成较大移动冰丘 2003 年 7 8 月 随桥基施工进展 在墩台下方诱发更大流量 上涌泉水 形成较大面积的泉坑和大量新泉眼 图 19 冬季冻结将形成严重灾害隐患 铁 道第一勘察设计院根据项目提交的DK1202 668 大桥灾害隐患报告 立即组织技术人员 通 过开挖地下排水通道 对断裂破碎带桥墩施工诱发泉水进行了有效疏导和地下排放 在墩台 和桩基接触部位铺设隔水层 防治冬季形成威胁桥梁安全的移动冰丘 收到良好的工程防灾 效果 图 19 图 19 乌丽 85 道班断层破碎带桥基施工诱发灾害隐患及工程治理效果 乌丽盆南发育近东西走向的活动断裂 切割错断晚更新世 全新世地层和现代水系 在 青藏公路 86 道班东 西两侧形成比较开阔的断层谷地 成为地下水运移 富集的良好场所 夏季形成构造融区和低温温泉 冬季形成不同规模的移动冰丘或冰丘群 图 20 命名为 86 道班移动冰丘 吴珍汉等 2003 2004 2005 2006 Wu et al 2004 2005 2001 年 3 月乌丽 86 道班东侧冰丘规模较小 高度小于 80cm 至 2002 年 1 2 月 由于 断裂活动和地下水运动 乌丽 86 道班东侧冰丘中心位置向南西迁移约 7m 移至公路涵洞东 约 4 8 米处 形成宽 8m 长 15m 高 2 2 5m 的较大移动冰丘 图 20 2002 年 86 道班移 动冰丘对格尔木 拉萨输油管道产生了显著破坏 导致长达 15 米的地下输油管道发生高约 1 5 2 0 米的拱曲变形 图 20 2002 年 8 月 管道管理部门派技术人员将弯曲变形的输油 管道拆除 用新的管道进行替换 并重新埋设于地下一定深度 通过在管道上方填埋了粗大 石块和砾石 良好地疏通了地下水 避免了上涌泉水在断裂破碎带的再次富集 冬季没有形 成新的冰丘 收到良好的防灾效果 为青藏高原常年冻土区断裂诱发移动冰丘的工程防治提 供了有益的经验 2003 2004 年冬季 在青藏公路东侧 2002 年 2 月冰丘的北东和南西两侧 各形成 1 个 新的移动冰