铁路地质灾害防控面临的挑战与对策

特别策划·铁路地质灾害防治铁路地质灾害防控面临的
挑战与对策
曾宪海
（中国国家铁路集团有限公司工电部，北京100844）
摘要：铁路地质灾害防控是铁路安全保障工作的重中之重。

在深入分析铁路地质灾害防控主
要影响因素的基础上，总结铁路地质灾害防控面临的四大挑战：高海拔高山峡谷区地质勘察难
度大、地质灾害准确识别评估难度大、地质灾害精准监测预警难度大、复杂大型地质灾害防治
难度大，提出强化地质勘察深度、开展地质灾害识别评估、积极应用监测预警新技术、不断创
新地质灾害防治技术、加强地质灾害风险管控等5项防控对策，并分析铁路地质灾害防治的发
展方向，为确保铁路行车安全、推动铁路高质量发展奠定坚实基础。

关键词：铁路；地质灾害；识别评估；监测预警；防治技术
中图分类号：U212.2；P642.2；P694 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2024）01-0007-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.11.09.001
0 引言
铁路地质灾害防控是铁路安全保障工作的重中之重。

在系统总结20世纪50年代宝成、60年代成昆、70年代太焦、90年代南昆等复杂山区铁路建设和运营的地质灾害防治经验基础上，近10年来，铁路部门聚焦铁路地质灾害防控难题，逐步构建“人防、物防、技防”三位一体的防控体系，推动铁路地质灾害防控由被动整治逐步向主动防范转变，为确保铁路行车安全奠定了坚实的基础［1-2］。

截至2022年底，全国铁路运营总里程已达15.5万km，其中高铁4.2万km。

我国铁路穿越的地质环境复杂，遇到的地质灾害突出，灾害防控面临着巨大挑战，铁路工作者采取了有效防控对策，成效显著，但地质灾害防控水平仍需进一步提升。

1 铁路地质灾害防控的主要影响因素
由于地质环境的制约和多重不利因素的叠加，铁路地质灾害防控错综复杂。

通过对大量铁路地质灾害案例进行深入剖析，总结影响地质灾害防控的主要因素为：地质环境复杂、极端气候多发、地震活动频发、周边环境变化加剧、早期铁路建设标准低［3-4］。

作者简介：曾宪海（1965—），男，正高级工程师，国铁集团工电部主任。

1.1　地质环境复杂　
我国陆地受到印度板块、欧亚板块、太平洋板块的碰撞、挤压、拉伸、隆升的影响（见图1），形成了三级阶梯及其过渡带（见图2），构成了特有的复杂地质环境。

其主要特征为：地貌单元多样，地形起伏剧烈；岩性组合复杂，软硬分布不均；构造作用强烈，断裂分布广泛；水文地质复杂，区域差异明显。

大量铁路纵横穿越三级阶梯及其过渡带，复杂的地质环境极易造成铁路地质灾害［5-6］。

1.2　极端气候多发　
随着全球气候变暖趋势持续，我国极端气候异常突出，降雨时空分布不均，北方部分地区屡次发生突破历史纪录、颠覆传统认知的极端天气事件，导致地质灾害极其严重。

例如，2021年7月20日郑州地区遭遇特大暴雨，小时降雨量202 mm，单日降雨量553 mm，突破60年历史纪录。

受此影响，10余条铁路发生严重地质灾害，某干线铁路40 km范围内发生路堤坍塌滑坡（见图3）、堑坡溜坍、路基沉陷等地质灾害157处。

2023年7月29日—8月2日，台风“杜苏芮”北上，残余环流造成京津冀地区历史罕见极端强降雨，北京市平均过程降雨量277 mm，最大降雨量745 mm，为140年以来有仪器测量记录之最。

受此影响，某山区铁路受灾严重，67 km范围内发生影响行车的泥石流（见图4）、崩塌落石、路堤坍塌滑坡（见图5）等地质灾害58处。

1.3　地震活动频发　
我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震断裂带十分活跃，地震活动频次高、强度大、分布广，特别是中强地震活跃次数偏多。

我国大陆每年平均发生20次5级以上、3.8次6级以上及0.6次7级以上地震，地震造成的次生地质灾害十分严重。

例如，2008年汶川地震的次生地质灾害造成中国铁路成都局、西安局、昆明局集团有限公司直接经济损失达10亿元以上，其中某山区铁路K109隧道洞口崩塌（见图6）
，造成的损失超过1.2亿元。

图2　三级阶梯示意图
图1　三大板块挤压示意图
图3　2021年路堤坍塌滑坡
1.4　周边环境变化加剧　
近年来，周边环境变化成为汛期诱发地质灾害、威胁铁路行车安全的重要因素。

城镇开发、工程建设、采砂采矿以及各类农耕等人为活动，改变了部分铁路沿线周边排水径路、河道行洪，扰动了岩土斜坡稳定，诱发滑坡、崩塌落石、泥石流、采空塌陷等地质灾害。

例如，2022年6月2日，某山区铁路K1158隧道仰坡受修建公路改变排水径路的影响，引发坡面泥石流（见图7），掩埋线路，中断行车7 h 。

1.5　早期铁路建设标准低　
修建年代较早的部分铁路，受当时经济、技术条件的制约，建设标准低，地质灾害防治措施薄弱。

例如，宝成、成昆、鹰厦、丰沙等山区铁路，线路依山傍水，高堤深堑，崩塌落石、泥石流、滑坡等地质灾
害时有发生，构成行车安全隐患。

2 铁路地质灾害防控面临的挑战
以上主要因素叠合作用，使铁路地质灾害防控面临四大挑战：高海拔高山峡谷区地质勘察难度大、地质灾害准确识别评估难度大、地质灾害精准监测预警难度大、复杂大型地质灾害防治难度大。

2.1　高海拔高山峡谷区地质勘察难度大　
根据《新时代交通强国铁路先行规划纲要》，
2035年全国铁路网运营里程将达到20万km ，其中高铁7万km ，建设以川藏铁路、西部陆海新通道、沿边铁路为重点的中西部铁路。

铁路不断向西部复杂山区延
伸，穿越高原高山峡谷区，面临地质复杂、地形险峻、气候恶劣、生态脆弱等特殊困难环境，而基础地质资料匮乏，认知水平有限，特别是在人力和机械难以企
及的地区，现场作业困难，地质勘察挑战大。

图6　2008年汶川地震某山区铁路K109
隧道洞口崩塌
图4　2023
年泥石流
图5　2023年路堤坍塌滑坡
2.2　地质灾害准确识别评估难度大　
我国地质灾害点多面广，不确定因素多，时空分布规律性差，识别评估难。

据自然资源部门统计，人工排查共发现地质灾害隐患点近30万处，但近年来约70%的重大地质灾害却未发生在上述隐患点内。

铁路地质灾害隐患识别率虽高于全国平均水平且逐年提升，但仍有不少地质灾害隐患尚未得到准确识别。

例如，2020年8月30日，西南山区某铁路K295处发生特大型泥石流，冲垮桥梁（见图8），虽经过隐患排查评估，
但因不确定因素多、隐蔽性强，未能准确预判。

2.3　地质灾害精准监测预警难度大　
根据不同的灾害类型、致灾环境、灾变过程和成灾后果，地质灾害监测可分为主动监测和被动监测。

主动监测主要通过监测降雨量、地下水位、位移、结构受力等物理量参数，实时监测致灾环境和灾变过程；被动监测主要采用激光雷达、视频监控、光纤光栅等仪器设备，实时监测防范区域侵限异物。

铁路地质灾害成灾条件复杂，过程多变，时空分布随机，灾害后果严重。

目前，主动监测对象和范围有限，大面积布设监测设备困难，被动监测受环境影响大、误报率偏高，监测预警技术还难以满足精准性和时效性的要求。

2.4　复杂大型地质灾害防治难度大　
长期以来，铁路部门积累了丰富的地质灾害防治
经验，形成了整套具有铁路特色的防治体系，但仍存在以下难题：大型巨型滑坡滑面深、推力大，传统支挡结构抗滑能力不足；高位高陡崩塌危岩体原位加固困难，传统拦挡技术抗冲击能力不足；部分高势能泥石流疏导条件差，常规拦挡高度、抗冲击能力不足。

例如，2020年8月，西南山区某铁路K279+350处1 500 m 3的危岩体从高于铁路258 m 处崩塌，一块36 m 3岩体冲破8道被动网后上道（见图9）。

3 铁路地质灾害防控对策
面对地质环境复杂、规模庞大的铁路网，切实做
好地质灾害风险管控绝非易事。

为此，铁路部门采取了以下防控对策：强化地质勘察深度、开展地质灾害识别评估、积极应用监测预警新技术、不断创新地质
图
7　某山区铁路K1158隧道坡面泥石流
图8　西南山区某铁路K295处泥石流冲垮桥梁
灾害防治技术、加强地质灾害风险管控。

3.1　强化地质勘察深度　
针对高海拔高山峡谷区地质勘测难题，积极采用卫星平台（北斗卫星定位勘测、高分卫星遥感、INSAR
变形监测等）和航空平台（机载激光雷达、航空遥感等）探测技术宏观判识区域地质灾害，利用地面平台（钻探、物探等）勘察技术精准验证地质灾害点，构成“天空地”一体化综合勘察技术体系（见图10）。

3.2　开展地质灾害识别评估　
针对复杂地质环境条件下铁路地质灾害识别评估难题，推动以科技创新为支撑的地质灾害隐患排查和风险评估，实现建设和运维期地质灾害风险防控的闭环管理。

在铁路建设期间，通过在西成高铁等线路开展地质灾害专项风险评估，指导地质灾害防治，建立地质灾害风险评估方法与技术体系，形成《山区铁路不良地质灾害风险评估技术指南》，铁路地质灾害风险防控
取得了良好效果。

图9　西南山区某铁路K279+350
处大型崩塌落石
图10　“天空地”一体化综合勘察技术体系
在铁路运营期间，针对地质灾害识别评估“看不到”“认不出”“拿不准”等突出问题，推行隐患全面排查与风险专项评估相结合的模式。

运营单位充分运用卫星地图、无人机航拍等技术，结合人工多轮“上山下河”地面检查，开展“天空地”一体化排查，专业单位采用灾变全过程数值模拟等技术，对重点地质灾害风险项点开展专项定量评估，合理确定风险等级与防控对策，显著提升地质灾害隐患识别风险评估能力。

3.3　积极应用监测预警新技术　
对短期内难以整治的大型滑坡、泥石流及高陡危岩体等地质灾害，采用主被动监测技术进行精准有效
监测预警。

在主动监测方面，创新超深孔位移监测新技术（见图11），实现大深度（>400 m ）、高精度（±3 mm ）、小变形（毫米级）超深滑面精准监测，研发大型危岩体整体稳定性监测新技术，建立铁路滑坡毫米级变形监测预警方法和标准；在被动监测方面，研发基于分布式光纤轨道突变监测预警新技术，开发基于多维传感技术的异物侵限监测系统。

此外，研发线路安全环境管控平台，接入全路高铁沿线视频，具备视频自动轮巡、监控预警、应急处置、协调指挥等功能，实现对沿线重要、关键风险隐患处所进行监控，强化险情监控预警能力和应急处置水平。

3.4　不断创新地质灾害防治技术　
滑坡防治方面，基于“抑水+改性+调力”相结合的防治理念，创新发展新型防治技术［7-8］。

其中，深埋低锚新型抗滑桩技术在西南某铁路车站滑坡（见图12）整治工程中成功应用，竖向及斜向分段控制注浆钢花（锚）
管低扰动抗滑技术在陇海、侯月、太焦等山区铁路滑坡整治中成功应用。

高陡危岩体防治方面，创新发展主动加固和被动拦截新技术。

其中，双锚固段新型锚索、预应力钢锚
图11　超深孔位移监测新技术
图12　西南某铁路车站滑坡全貌
管锚索2项新技术结合，原位整治西南山区某铁路K158处高达340 m 大型陡崖崩塌危岩体（见图13）；超高大能级柔性拦挡新技术，在西南山区某铁路高位崩塌落石危岩群防治中成功应用（见图14），实现了拦截高度28 m 、抗冲击能级15 000 kJ 。

3.5　加强地质灾害风险管控　
在以上对策的基础上，进一步健全“人防、物防、技防”三位一体的安全保障体系，强化地质灾害风险处所汛期安全行车措施。

实行24 h 专人值班值守、“观云追雨识水盯图”，及时预报预警。

风险处所严格执行三级雨量警戒和网格化巡查看守，落实汛期和灾害天气风险地段客车主动停运、绕行、限速等避险措施，加大地质灾害风险管控力度，切实保障行车安全。

4 展望
综上，铁路地质灾害防控下一步应重点聚焦以下方面：
（1）提升地质灾害隐患排查与风险评估能力，逐步健全地质灾害风险评估标准。

加强对地质灾害隐患排查人员培训，全方位提高一线排查人员辨识地质灾害水平和能力；及时总结专项风险评估经验，深化风险评估方法和指标研究，健全地质灾害风险评估标准，全方位提升地质灾害隐患排查与风险评估能力。

（2）进一步提升地质灾害精准监测预警能力。

瞄准地质灾害监测预警前沿技术，围绕铁路地质灾害防控需求，加大科技研发力度，不断研发主被动监测预警新技术，拓展线路安全环境管控平台功能，研发应用视频智能识别分析技术，实现异物上道等自动识别，大幅提升地质灾害精准监测预警能力和风险防范技术
水平。

（3）深化铁路地质灾害防治新技术研究。

深化大型滑坡强支挡新技术研究，开发系列高陡危岩体超高大能级拦挡、高韧性大能级遮挡新技术，研发高势能泥石流多级拦挡防治新技术。

（4）推动相关部门信息共享联动，构建全寿命铁路地质灾害数字平台。

推动铁路部门与气象、地震、自然资源、应急管理等相关部门信息共享联动，建立铁路地质灾害典型案例库，构建多源数据全生命铁路地质灾害数字平台，支撑铁路地质灾害科学防治。

5 结束语
我国铁路穿越的地质环境复杂，地质灾害突出，区域差异明显，地质灾害防控面临巨大挑战。

必须持续总结、不断探索地质灾害防治经验，通过强化地质勘察深度、开展地质灾害识别评估、积极应用监测预警新技术、创新地质灾害防治技术、加强地质灾害风险管控，努力构建“人防、物防、技防”三位一体的防控体系，推动铁路地质灾害防控由被动整治逐步向主动防范转变，为确保铁路行车安全奠定坚实基础。

参考文献
［1］ 张玉芳. 崩滑灾害防治理论与实践［M ］. 北京：
人
图14
　西南山区某铁路超高大能级拦挡网
图13　西南山区某铁路高陡危岩体原位整治
民交通出版社股份有限公司，2023.
［2］张玉芳，范家玮，袁坤.重大滑坡灾变机制与防治新技术研究［J］.岩石力学与工程学报，2023，
42（8）：1 910-1 928.
［3］张玉芳，魏少伟，李健，等.道路边坡灾害整治新技术及应用：2018世界交通运输大会论文集［C］.北
京，2018.
［4］张玉芳.边坡病害及治理工程效果评价［M］.北京：科学出版社，2009.
［5］许强.对地质灾害隐患早期识别相关问题的认识与思考［J］.武汉大学学报信息科学版，2020，45（11）： 1 651-1 658.［6］邓建辉，戴福初，文宝萍，等.青藏高原重大滑坡动力灾变与风险防控关键技术研究［J］.工程科学与
技术，2019，51（5）：1-8.
［7］张玉芳，袁坤，张彩亮，等.多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚固机制研究［J］.岩石力学与工程
学报，2020，39（7）：1 297-1 310.
［8］袁坤，张玉芳.双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用［J］.地下空间与工程学报，2020，16（2）：
201-210，273.
责任编辑李凤玲
收稿日期 2023-11-09
Challenges and Countermeasures for Prevention and Control of Railway
Geological Disasters
ZENG Xianhai
(Department ofTrack, Communication&Signaling and Power Supply, China State Railway Group Co., Ltd.,Beijing 100844, China) Abstract: Prevention and control of railway geological disasters is the top priority in railway safety guarantee.
Based on in-depth analysis of the main influencing factors for prevention and control of railway geological disasters, this paper summarizes the four major challenges faced by prevention and control of railway geological disasters, namely, geological exploration in high-altitude mountainous and canyon areas, accurate identification and evaluation of geological hazards, precise monitoring and early warning of geological hazards, and prevention and control of complex and large-scale geological hazard. Accordingly, the paper puts forward five prevention and control countermeasures such as strengthening the depth of geological investigation, carrying out geological disaster identification and assessment, actively applying new monitoring and early warning technologies, continuously innovating geological disaster prevention and control technology, and strengthening geological disaster risk management and control, and analyzes the development direction of prevention and control of railway geological disasters, laying a solid foundation for ensuring railway traffic safety and promoting high-quality railway development.
Keywords: railway; geological disasters; identification and assessment; monitoring and early warning;
prevention technology。