許 模 ，蔣良文 ，李 瀟 ，漆繼紅 ，張 強(qiáng) ，李 曉

（1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；2.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

規(guī)劃建設(shè)中的川藏鐵路東起四川成都，經(jīng)雅安、康定、昌都、林芝、山南一路西行，最終抵達(dá)西藏拉薩。其間橫跨三江流域，貫穿橫斷山脈，爾后經(jīng)喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)，延伸至青藏高原腹地。在地形高差和地貌格局制約下，川藏鐵路主要以隧道形式穿越高山峽谷區(qū)，其中雅安至林芝段長度大于20 km的深埋長大隧道16座，最大隧道埋深約2 100 m。川藏鐵路由我國第二階梯過渡至第一階梯，東段連接成都樞紐，可通往西南及中東部地區(qū)，西段經(jīng)既有的青藏鐵路和規(guī)劃的新藏鐵路，可通往西北地區(qū)，是繼青藏鐵路后又一進(jìn)出青藏高原的天路工程。長期以來，惡劣的氣候條件和復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境造成青藏高原地區(qū)交通十分不便、經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，因此川藏鐵路建設(shè)不僅是破解藏區(qū)交通瓶頸的重要舉措，也是促進(jìn)藏區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求，更是藏區(qū)長治久安的國防通道，對(duì)于國家政治、經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略部署意義重大而深遠(yuǎn)[1-3]。

由于特提斯構(gòu)造演化以及青藏高原隆升，川藏鐵路是全球地質(zhì)構(gòu)造最復(fù)雜、施工條件最艱險(xiǎn)的鐵路工程[4]。沿線地質(zhì)環(huán)境極為惡劣，集氣候差異大、地形地貌多變、新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、中強(qiáng)地震頻發(fā)、各尺度斷裂交錯(cuò)于一體，孕育了高寒、高陡、高地震烈度、高地應(yīng)力、高地溫、高水壓和大規(guī)模涌突水等復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件，無疑為鐵路工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和后期安全運(yùn)營帶來巨大挑戰(zhàn)和科學(xué)難題。

迄今為止，針對(duì)川藏鐵路沿線關(guān)鍵地質(zhì)問題，國內(nèi)學(xué)者分別從內(nèi)、外動(dòng)力作用效應(yīng)兩方面，對(duì)沿線崩塌、滑坡、泥石流等淺表層地質(zhì)災(zāi)害和高地應(yīng)力、高地溫、軟巖大變形、巖爆、活動(dòng)斷層等地球深部重大災(zāi)害開展了大量調(diào)查研究工作[1,5-8]。現(xiàn)有成果從不同角度對(duì)沿線主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行了闡述，但關(guān)于高溫?zé)崴?、巖溶涌突水等水文地質(zhì)問題仍缺乏系統(tǒng)、全面地認(rèn)識(shí)。本文基于已有研究成果，結(jié)合2018—2020年多次現(xiàn)場調(diào)查和室內(nèi)分析，進(jìn)一步深入、系統(tǒng)地研究和探索川藏鐵路雅安至林芝段工程沿線主要水文地質(zhì)問題并提出合理的研究建議。本文旨在全面地認(rèn)識(shí)川藏鐵路沿線主要水文地質(zhì)問題，為川藏鐵路工程規(guī)劃、線路優(yōu)化以及安全施工、安全運(yùn)營提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地形地貌

歐亞板塊和印度板塊的持續(xù)碰撞塑造了青藏高原及周緣復(fù)雜的地形地貌特征，其后期演化受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、區(qū)域氣候和巖體特征等因素制約，造就了由四川盆地躍升至拉薩盆地獨(dú)特的地形地貌格局[9]。

川藏鐵路沿線總體地勢西高東低，具有高海拔、大高差的特點(diǎn)。沿線涉及四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、藏東南橫斷山高山峽谷等5個(gè)地貌單元，穿越沙魯里山、芒康山、伯舒拉嶺、色季拉山等8座高山，跨越大渡河、金沙江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等7條大江大河。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

川藏鐵路位于板塊碰撞造山帶，是世界上構(gòu)造格局最復(fù)雜、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最活躍的地區(qū)。沿線橫跨三江造山系、喜馬拉雅—岡底斯造山系等4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元以及金沙江縫合帶、雅魯藏布江縫合帶等4大板塊縫合帶[10]；大角度穿越7條蛇綠混雜巖帶或俯沖增生雜巖帶，同時(shí)還穿越第四紀(jì)以來具有明顯活動(dòng)性的數(shù)十條深大活動(dòng)斷裂及其伴生的次級(jí)斷裂。

1.3 地層巖性

川藏鐵路沿線及鄰區(qū)地層發(fā)育齊全，除寒武系外，第四系至震旦系均有分布。區(qū)域內(nèi)沉積巖分布最廣，喜山期和燕山期巖漿巖侵入其中。地層展布受地質(zhì)構(gòu)造控制作用明顯，其走向與區(qū)域性深大斷裂走向大體一致。

第四系至古近系地層主要分布于斷陷盆地、河流階地內(nèi)，巖性以沖洪積、冰磧物、湖相為主。白堊系至三疊系地層呈長條狀或片狀出露于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)以東。其余沉積巖類地層主要分布于東構(gòu)造結(jié)以西。變質(zhì)巖以板巖、片麻巖和大理巖為主，分布于元古宇地層中?；◢弾r、閃長巖等巖漿巖主要出露于康定、理塘至巴塘以及昌都以西地區(qū)。

1.4 水文地質(zhì)條件

川藏鐵路沿線含水巖組類型多樣，大致劃分為第四系松散堆積層含水巖組，泥巖、砂巖、灰?guī)r等沉積巖類含水巖組，板巖、千枚巖、片麻巖等變質(zhì)巖類含水巖組；花崗巖、閃長巖等巖漿巖類含水巖組。各含水巖組富水性差異較大，其中灰?guī)r和白云巖含水巖組富水性中等-強(qiáng)，花崗巖含水巖組富水性強(qiáng)弱取決于長大裂隙的發(fā)育程度。

川藏鐵路沿線所涉及的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，根據(jù)沿線地層巖性和構(gòu)造，將其劃分為4類：第四系松散堆積層含水結(jié)構(gòu)、巖溶含水結(jié)構(gòu)、硬質(zhì)巖類裂隙含水結(jié)構(gòu)以及斷裂帶含水結(jié)構(gòu)。特別地，區(qū)域性深大斷裂與不同巖性的含水結(jié)構(gòu)組合，形成以斷裂-巖溶和斷裂-硬質(zhì)巖類為主的特殊斷裂帶含水結(jié)構(gòu)。

不同含水結(jié)構(gòu)類型具有各自的地下水流動(dòng)特征，從而形成多個(gè)地下水系統(tǒng)。川藏鐵路沿線的典型地下水系統(tǒng)包括淺表地下水系統(tǒng)和區(qū)域性熱水系統(tǒng)。補(bǔ)給來源以大氣降水為主，加之高海拔地區(qū)的融雪水和冰蝕湖水通過斷裂或溶蝕裂隙下滲補(bǔ)給，構(gòu)成“冰-水”雙源補(bǔ)給；徑流特征受含水結(jié)構(gòu)控制，淺表地下水系統(tǒng)大多表現(xiàn)為就近補(bǔ)給、就近排泄，區(qū)域性熱水系統(tǒng)則表現(xiàn)為深循環(huán)、長距離徑流排泄；排泄方式主要以泉的形式集中出露于地勢低洼處或分散排泄于河流溪溝中。

2 重大工程水文地質(zhì)問題

在區(qū)域大地構(gòu)造背景下，鐵路沿線顯著起伏的地形，加之混雜的地層巖性和強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)，致使沿線水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜，深埋長大隧道高水壓、巖溶涌突水、高溫?zé)岷?、隧道排水?duì)生態(tài)環(huán)境影響等問題十分突出，威脅著川藏鐵路的規(guī)劃建設(shè)和安全運(yùn)營。

2.1 隧道高水壓及涌突水問題

在隧道深埋條件下，特殊的儲(chǔ)水構(gòu)造如斷裂帶儲(chǔ)水構(gòu)造、中—緩傾角單斜地層儲(chǔ)水構(gòu)造以及向斜儲(chǔ)水構(gòu)造，易于造成較嚴(yán)重的隧道高壓突水突泥、襯砌滲漏水等事故，從而影響隧道施工運(yùn)營安全。例如，位于高海拔地區(qū)的新疆精伊鐵路北天山隧道，最大涌水量達(dá)0.46 m3/s，水壓達(dá)到3 MPa[11]；雅礱江錦屏二級(jí)水電站一平硐涌水量達(dá)0.61 m3/s，水壓高達(dá)5 MPa[12]。

鉆孔資料顯示，川藏鐵路寶靈山隧道、康定隧道、折多山隧道、莫西隧道、色季拉山隧道中有12個(gè)鉆孔具有承壓性質(zhì)。同時(shí)，G318理塘隧道和康定過境段公路工程的鉆孔也揭示了承壓水（圖1）。由此可見，川藏鐵路深埋長大隧道高水壓問題不容小覷。鐵路沿線山高澗深，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，深埋長大隧道在穿越上述儲(chǔ)水構(gòu)造時(shí)，尤其是在區(qū)域性深大斷裂與富水性強(qiáng)的可溶巖、花崗巖等含水巖組相結(jié)合部位，無疑將面臨較大的涌突水風(fēng)險(xiǎn)，且具有涌水量大、水頭壓力高的特點(diǎn)。根據(jù)川藏鐵路雅安至林芝段水文地質(zhì)條件，結(jié)合隧道高水壓問題的影響因素，對(duì)沿線深埋長大隧道的高水壓形成條件和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行梳理和判斷，其結(jié)果見表1。

表1 川藏鐵路雅安—林芝段深埋長大隧道高水壓形成條件及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分Table 1 Formation conditions of high-water pressure in deep and long tunnels of the Ya’an-Linzhi section of the Sichuan-Tibet Railway and classification of risk grade

圖1 川藏鐵路沿線典型鉆孔自流現(xiàn)象Fig.1 Typical artesian borehole along the Sichuan-Tibet Railway

川藏鐵路沿線各尺度斷裂發(fā)育，且存在多個(gè)可溶巖分布區(qū)，因此斷裂帶與可溶巖組合地區(qū)的構(gòu)造巖溶高壓涌突水問題是川藏鐵路修建過程中最常見的重大水文地質(zhì)災(zāi)害之一。

根據(jù)川藏鐵路雅安—林芝段水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，識(shí)別出雅安—康定段、理塘—巴塘段（金沙江東岸段）、貢覺—昌都段（瀾滄江東岸段）、昌都—洛隆段以及洛隆—波密段5大巖溶分布區(qū)（圖2）。沿線可溶巖地層走向與控制性斷裂走向一致，呈條帶狀展布，主要出露震旦系、志留系、泥盆系、石炭系和三疊系可溶巖地層。其中，金沙江東岸巴塘—理塘可溶巖分布最廣，巖溶泉數(shù)量最多，且沿線大于100 L/s的巖溶大泉多集中于此。

圖2 川藏鐵路雅安—林芝段可溶巖地層及巖溶泉點(diǎn)分布圖Fig.2 Spatial distribution of karstified strata and karst spring along the Ya’an-Linzhi section of the Sichuan-Tibet Railway

在印度板塊持續(xù)擠壓作用下，不僅引起青藏高原的大幅度隆升，而且導(dǎo)致同一緯度空間及時(shí)間上的氣候變化。川藏鐵路穿越我國地形起伏變化最大的梯度帶以及亞熱帶、溫帶、寒帶3個(gè)生態(tài)環(huán)境氣候帶。在高原隆升和寒冷氣候影響下，青藏高原現(xiàn)代巖溶發(fā)育較弱，并且各巖溶分布區(qū)的巖溶發(fā)育程度和地表巖溶形態(tài)差異明顯。

川藏鐵路穿越的深切峽谷區(qū)，巖溶發(fā)育速率落后于高原隆升和河流切割速率，導(dǎo)致巖溶發(fā)育具有垂向分帶性[13]。在冰川改造作用下，海拔5 000 m以上的剝夷面，常見長大豎向溶蝕裂隙發(fā)育的殘余峰叢和冰蝕洼地等類巖溶地貌，見圖3（a），為巖溶水提供了良好的補(bǔ)給條件，融雪水或冰蝕湖水與大氣降水構(gòu)成冰-水雙源補(bǔ)給。沿豎向溶蝕裂隙，可見溶溝、溶隙、溶孔，局部發(fā)育規(guī)模不大的溶洞。隨著河流下切和高原隆升，山體內(nèi)部巖溶發(fā)育滯后且垂向發(fā)育深度受限，因側(cè)向卸荷作用，山體邊坡張性裂隙發(fā)育，后期逐漸擴(kuò)展為溶隙。深切河谷底部為應(yīng)力約束區(qū)，巖體較為完整，巖溶發(fā)育較弱。因此，常見巖溶泉點(diǎn)出露于半山腰處。在斷層破碎帶附近，溶隙發(fā)育程度加劇，形成較通暢的溶蝕管道，有利于地下水賦存和運(yùn)移，發(fā)育巖溶大泉，如康定清泉村巖溶大泉和巴塘降曲西岸一系列巖溶大泉以及芒康山索奔大泉。

理塘毛埡壩地區(qū)和貢覺熱曲河一帶位于高原夷平面上，為典型的淺切寬谷區(qū)，二者巖溶發(fā)育程度和特征略有差異。毛埡壩地區(qū)可溶巖地層為三疊系上統(tǒng)圖姆溝組（T3t），碳酸鹽巖與碎屑巖互層，因地處高寒的區(qū)域分水嶺地帶，巖溶發(fā)育程度較弱，主要為構(gòu)造裂隙和層面裂隙基礎(chǔ)上的溶蝕加寬作用，見圖3（b），大多數(shù)巖溶水分散排泄于低洼處，個(gè)別泉點(diǎn)流量較大。貢覺熱曲河一帶可溶巖地層為石炭系中統(tǒng)敖曲組（C2a），巖性較純，該地區(qū)具有水熱同季的氣候特征，導(dǎo)致巖溶發(fā)育較強(qiáng)，不同拔河高度可見若干規(guī)模不一的溶洞，巖溶泉點(diǎn)主要出露于河谷邊緣。

圖3 川藏鐵路沿線典型巖溶發(fā)育特征Fig.3 Typical characteristics of karst development along the Sichuan-Tibet Railway

位于深切峽谷區(qū)的深埋長大隧道，在冰-水雙源補(bǔ)給和構(gòu)造巖溶作用下，隧道施工過程中可能出現(xiàn)大規(guī)模的高壓涌突水現(xiàn)象，尤其是在穿越斷裂破碎帶附近。隧道穿越淺切寬谷區(qū)時(shí)，埋深相對(duì)較小，發(fā)生高壓涌突水的風(fēng)險(xiǎn)較小，但由于隧道高程接近河谷排泄基準(zhǔn)面，巖溶較發(fā)育，隧道將面臨水頭壓力不高但流量較大的巖溶涌突水問題。表2為川藏鐵路雅安—林芝段巖溶隧道涌突水災(zāi)害特征。

表2 川藏鐵路雅安至林芝段巖溶隧道涌突水災(zāi)害特征Table 2 Characteristics of karst tunnel water inrush disasters along the Ya’an-Linzhi section of the Sichuan-Tibet Railway

2.2 隧道高溫?zé)岷栴}

伴隨著印度板塊和歐亞板塊的陸陸碰撞，青藏高原地區(qū)新生代巖漿活動(dòng)和水熱活動(dòng)異?；钴S，造成了區(qū)域性熱流異常背景，形成著名的喜馬拉雅地?zé)釒14]。該地區(qū)平均熱流值約90 mW/m2，遠(yuǎn)高于我國大陸地區(qū)平均熱流值（61.5±13.9 mW/m2）[15]。青藏高原偕同周緣地區(qū)溫泉、熱泉、沸泉甚至間歇噴泉以及噴氣孔等地?zé)犸@示，沿?cái)嗔褬?gòu)造或分布于皚皚雪山之下，或分布于巨壑深谷中（圖4），為窺探地球內(nèi)熱的最佳窗口[16]。

圖4 川藏鐵路沿線典型高溫?zé)崴瓼ig.4 Typical high-temperature geothermal springs along the Sichuan-Tibet Railway

青藏高原地殼深部熱結(jié)構(gòu)與地表高溫水熱活動(dòng)密切相關(guān)。地震波數(shù)據(jù)和大地電磁剖面資料顯示，青藏高原地區(qū)中上地殼普遍存在不連續(xù)的低速高導(dǎo)層，為深部巖漿向上侵位以及地殼加厚產(chǎn)生熱能導(dǎo)致的部分熔融[17-19]。該部分熔融體為地?zé)崃黧w的主要熱源，輔以構(gòu)造變形產(chǎn)熱和花崗巖放射性元素生熱，驅(qū)動(dòng)并維系著喜馬拉雅地?zé)釒?qiáng)烈的水熱活動(dòng)（圖5）。

圖5 喜馬拉雅地?zé)釒崴梢蚰Ｊ紽ig.5 Formation model of geothermal water in the Himalayan Geothermal Belt

川藏鐵路雅安—林芝段穿越多個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)，熱水分布嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，同時(shí)空間上與地震活動(dòng)大體相對(duì)應(yīng)（圖6）。沿線水熱活動(dòng)區(qū)自東向西依次為川西高原水熱活動(dòng)區(qū)、藏東“三江”北段水熱活動(dòng)區(qū)和藏南雅魯藏布江大拐彎水熱活動(dòng)區(qū)。按受控?cái)嗔褬?gòu)造及熱水溫度，可進(jìn)一步劃分為鮮水河斷裂帶中高溫水熱活動(dòng)區(qū)、甘孜—理塘斷裂帶中高溫水熱活動(dòng)區(qū)、金沙江斷裂帶中高溫水熱活動(dòng)區(qū)、字嘎寺—德欽斷裂中低溫水熱活動(dòng)區(qū)、瀾滄江中高溫水熱活動(dòng)區(qū)、怒江中高溫水熱活動(dòng)區(qū)、雅魯藏布江縫合帶中高溫水熱活動(dòng)區(qū)。深埋長大隧道穿越上述水熱活動(dòng)區(qū)時(shí)可能遭遇高壓熱水、涌突熱水、熱水腐蝕、高溫巖體等熱害問題。

圖6 川藏鐵路雅安至林芝段熱水及地震分布圖Fig.6 Distribution of geothermal springs and earthquakes along the Ya’an-Linzhi section of the Sichuan-Tibet Railway

沿線熱水主要沿?cái)嗔鸦蛄严睹芗瘞С雎?，在巖性、地形等因素的共同作用下，形成多個(gè)熱水系統(tǒng)。隧道高溫?zé)岷︻愋图疤卣饕蛩淼来┰綗崴到y(tǒng)循環(huán)部位不同而存在差異（表3），且同一隧道可能穿越同一熱水系統(tǒng)甚至多個(gè)熱水系統(tǒng)的不同部位，導(dǎo)致高溫?zé)岷栴}更為復(fù)雜。譬如，位于鮮水河斷裂帶中高溫水熱活動(dòng)區(qū)的康定1#隧道和雅魯藏布江縫合帶中高溫水熱活動(dòng)區(qū)的拉月隧道[20]，在深部熱水上升排泄的優(yōu)勢部位，鉆孔揭示中高溫?zé)崴?，推測隧道穿越該部位時(shí)存在一定程度的中高溫?zé)岷栴}，其余部位熱害問題不突出。

表3 川藏鐵路雅安—林芝段隧道穿越不同熱水系統(tǒng)部位的高溫?zé)岷μ卣鱐able 3 Characteristics of high-temperature heat-damage of tunnel at different parts of hot spring systems along the Ya’an-Linzhi section of the Sichuan-Tibet Railway

2.3 隧道排水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

青藏高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境具有敏感性和脆弱性，川藏鐵路雅安—林芝段穿越原始森林、高原草甸、高原凍土、高原濕地等多種生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致川藏鐵路建設(shè)面臨重大挑戰(zhàn)。

隧道工程作為新的地下水集中匯集場所或排泄通道，長期排放地下水將打破隧址區(qū)及周邊多年來形成的水環(huán)境平衡，從而帶來一系列生態(tài)環(huán)境問題及效應(yīng)[21-22]。隧道排水不僅引起地下水流場變動(dòng)，同時(shí)排放的異常水體如高溫水、高礦化水等，進(jìn)入環(huán)境中也會(huì)產(chǎn)生污染問題。

隧道開挖破壞了含水層結(jié)構(gòu)和圍巖力學(xué)平衡，從而改變地下水動(dòng)力條件，以隧道為中心形成勢匯，地下水不斷滲入。地下水滲流場因隧道排水而不斷變化，地下水位持續(xù)下降，降落漏斗范圍內(nèi)大量靜儲(chǔ)量被疏排，尤其是在隧道穿越可溶巖地層斷裂帶、花崗巖長大裂隙等導(dǎo)水且富水部位，大量的地下水順著導(dǎo)水通道涌入隧道，地下水位或?qū)⒔档椭了淼理敯?。其結(jié)果為隧道排水影響范圍內(nèi)的泉點(diǎn)及地表溪溝流量銳減甚至斷流，從而造成植被、動(dòng)物以及人類賴以生存的水源地?cái)?shù)量減少（圖7）。

圖7 隧道排水對(duì)地下水滲流場的影響Fig.7 Effect of tunnel drainage on the groundwater seepage field

青藏高原是全球最典型的大陸碰撞造山帶，伴隨碰撞造山作用而發(fā)生大量的成礦作用[23]。川藏鐵路雅安—林芝段穿越的東緣構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶，即為其中重要成礦構(gòu)造單元之一。沿線涉及多個(gè)油氣區(qū)、煤層瓦斯浸染區(qū)和礦區(qū)，在貢覺—昌都一帶，線路以北分布有著名的特大型斑巖類銅礦。

成礦帶地下水在循環(huán)演化過程中，水-巖作用使得礦體中高含量元素遷移至地下水，從而形成高礦化地下水，尤其是區(qū)域性深循環(huán)的熱水，一般具有較高的溶解性總固體。例如羌北—滇西鹽類成礦域，大量的鹽泉、咸泉出露，且部分泉點(diǎn)攜帶一定的溫度[24-25]。鐵路沿線成礦帶的展布受斷裂構(gòu)造控制明顯，在康定、理塘、巴塘、昌都、貢覺、八宿以及波密等地區(qū)，深埋長大隧道穿越斷裂帶部位可能揭示高礦化或高礦化高溫地下水，經(jīng)隧道疏排匯入地表溪溝、河流等受納水體后，將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大影響。

3 重大工程水文地質(zhì)問題研究對(duì)策展望

川藏鐵路雅安—林芝段，途經(jīng)橫斷山脈和喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)，在高原隆升、復(fù)雜構(gòu)造演化、氣候變化作用下，沿線水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特性和復(fù)雜性，高水壓、高溫?zé)崴?、高礦化水、大規(guī)模巖溶涌突水等重大工程水文地質(zhì)問題，威脅著川藏鐵路工程安全。因此，在研究川藏鐵路沿線工程水文地質(zhì)問題時(shí)，應(yīng)從基礎(chǔ)地質(zhì)出發(fā)，查明水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)及特征，識(shí)別重大工程水文地質(zhì)問題，揭示其發(fā)育規(guī)律和機(jī)制，劃分重點(diǎn)段落并預(yù)測評(píng)價(jià)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控提出切實(shí)有效的應(yīng)對(duì)措施。

3.1 重大問題發(fā)育規(guī)律和致災(zāi)機(jī)制研究對(duì)策展望

川藏鐵路沿線環(huán)境條件復(fù)雜艱險(xiǎn)，既有水文地質(zhì)基礎(chǔ)研究薄弱，對(duì)沿線重大工程水文地質(zhì)問題的識(shí)別和思考造成巨大困難。因此，全線更精細(xì)的大比例尺水文地質(zhì)調(diào)查工作十分必要。在調(diào)查人員無法到達(dá)的地區(qū)需利用遙感技術(shù)、航空物探、無人機(jī)三維技術(shù)、定向鉆探等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“空天地一體化”的綜合調(diào)查方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)造應(yīng)力場、活動(dòng)斷裂、縫合帶、地震等基礎(chǔ)地質(zhì)研究成果，展開系統(tǒng)深入的多尺度水文地質(zhì)調(diào)查研究。同時(shí)輔以理論分析、室內(nèi)物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬著重刻畫沿線活動(dòng)斷裂帶、成礦帶、巖溶發(fā)育區(qū)、高溫水熱活動(dòng)區(qū)等重點(diǎn)區(qū)段天然條件下及不同工況下的滲流場、地溫場特征。從而加深對(duì)沿線水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、多級(jí)次地下水系統(tǒng)以及工程擾動(dòng)下地下水流場變化的認(rèn)知，分析關(guān)鍵致災(zāi)因素，并進(jìn)一步掌握沿線重大工程水文地質(zhì)問題的發(fā)育規(guī)律和致災(zāi)機(jī)制。

3.2 重大問題超前預(yù)測評(píng)價(jià)技術(shù)研究對(duì)策展望

基于重大工程水文地質(zhì)問題發(fā)育規(guī)律和機(jī)制分析，對(duì)沿線隧道工程的重大水文地質(zhì)問題進(jìn)行初步定性評(píng)估，劃分各類工程水文地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)區(qū)段，然后根據(jù)鉆探、物探結(jié)果以及地表顯示，精準(zhǔn)識(shí)別具體隧道的具體災(zāi)害類型及特征。同時(shí)引入當(dāng)前學(xué)科前言科學(xué)理論，基于川藏鐵路沿線特殊的水文地質(zhì)條件以及西南山區(qū)巖溶隧道涌突水災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)系統(tǒng)（THK）與高壓水災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測評(píng)價(jià)方法等已有技術(shù)[26-27]，明確契合川藏鐵路工程特征的各重大工程水文地質(zhì)問題評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提取相應(yīng)的關(guān)鍵評(píng)價(jià)因子和指標(biāo)，賦予科學(xué)、合理的權(quán)重，建立適用于川藏鐵路重大工程水文地質(zhì)問題的超前預(yù)測評(píng)價(jià)體系。此外，結(jié)合先期開工隧道并借鑒青藏高原地區(qū)其它大型工程建設(shè)如青藏鐵路、大瑞鐵路、錦屏二級(jí)水電站、拉日鐵路等勘察設(shè)計(jì)階段與施工過程中揭示的典型水文地質(zhì)問題相關(guān)成果，不斷完善和修正預(yù)測評(píng)價(jià)體系。在此基礎(chǔ)上，對(duì)重點(diǎn)隧道的高水壓、涌突水、高地溫等災(zāi)害開展定量分析評(píng)價(jià)，做到有效識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)段落、超前預(yù)測災(zāi)害等級(jí)，從而選取更優(yōu)的綜合探測手段與預(yù)報(bào)技術(shù)，為地質(zhì)綜合選線、安全施工和運(yùn)營提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 災(zāi)害防控措施研究對(duì)策展望

目前，針對(duì)重大工程水文地質(zhì)問題的災(zāi)害防控措施研究主要從線路設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面進(jìn)行。根據(jù)重大問題的致災(zāi)機(jī)制，提出各災(zāi)害類型防控關(guān)鍵因素和關(guān)鍵參數(shù)，重點(diǎn)針對(duì)先期開工隧道和風(fēng)險(xiǎn)較高的深埋長大隧道開展水文地質(zhì)災(zāi)害防控精細(xì)化探究，指導(dǎo)線路方案優(yōu)化及施工方案調(diào)整。綜合性超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)建主動(dòng)災(zāi)害防控體系，尤其是在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)高的段落，加深前期預(yù)報(bào)和預(yù)警工作，確保能夠及時(shí)反饋、及時(shí)處理。同時(shí)從川藏鐵路工程實(shí)際出發(fā)，研發(fā)新型防排水材料、防腐蝕性材料、隔熱材料等防控材料，提出隧道排水處理方案，革新隧道施工工藝，從而建立主、被動(dòng)相結(jié)合的災(zāi)害防控體系，做到全面防控重大工程水文地質(zhì)問題。

4 結(jié)論

（1）川藏鐵路沿線獨(dú)特的地質(zhì)環(huán)境塑造了極為復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，孕育了高水壓、高溫?zé)崴?、高礦化水、大規(guī)模巖溶涌突水等重大工程水文地質(zhì)問題。

（2）川藏鐵路雅安—林芝段途經(jīng)5大巖溶分布區(qū)，涉及3類特殊的儲(chǔ)水構(gòu)造。寒冷氣候限制了現(xiàn)代巖溶發(fā)育程度，僅貢覺熱曲河一帶因水熱同季的氣候因素，導(dǎo)致巖溶較為發(fā)育。金沙江東岸具有典型的構(gòu)造巖溶特征，巖溶大泉發(fā)育，深埋長大隧道揭示斷裂帶儲(chǔ)水構(gòu)造時(shí)高壓巖溶涌突水問題最為顯著。

（3）水熱活動(dòng)分布明顯受控于深大斷裂，沿線涉及6個(gè)中高溫水熱活動(dòng)區(qū)和1個(gè)中低溫水熱活動(dòng)區(qū)。穿越熱水上溢區(qū)的隧道，高溫?zé)岷栴}較為突出，尤其是在穿越控制熱水出露的斷層或裂隙密集帶處，極易誘發(fā)高壓熱水、高巖溫以及熱水腐蝕性問題。

（4）川藏鐵路雅安—林芝段穿越多個(gè)敏感且脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，隧道排水不僅引起地下水流場變動(dòng)，同時(shí)隧道穿越成礦帶時(shí)排放的高礦化水甚至高溫高礦化水，將引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問題及效應(yīng)。