中尼铁路高地温分布特征及地质选线探析_姚志勇

1 概述
拟建中尼铁路衔接日喀则、中尼口岸、加德满都，
收稿日期： 2016-12-31； 修回日期： 2017-01-11 作者简介： 姚志勇（ 1985—） ，男，工程师，2010 年毕业于西南交通大学 土木工程学院工程地质专业，工学硕士，E-mail：101934197@ qq． com。
是我国南亚陆路贸易大通道重要组成部分，对促进西 藏自治区口岸经济发展，加强中尼经济、文化交流与联 系，推动和保障“环喜马拉雅经济合作带”和“南亚陆 路贸易大通道”发展具有重要的意义和作用。线路由 拉日铁路日喀则站引出，沿国道 G318 向西布线，经拉 孜后折向南，途经萨迦、定结、定日县向南，过吉隆县至
第8期
姚志勇—中尼铁路高地温分布特征及地质选线探析
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水的储存、运移场所。地下水主要以基岩裂隙水、构造 裂隙水为主，补给来源主要为大气降水，以降水入渗和 冰雪融水入渗径流补给，多以泉的形式排泄。
3 区域地热特征
图 4 拟建中尼铁路地质构造纲要
首，1950 年 8 月 15 日发生的察隅—墨脱地震，震级达 8. 6 级，是我国记录到的第一特大地震。2015 年 4 月 25 日发生的尼泊尔地震，震级 8. 1 级，西藏日喀则地 区聂拉木、定日、吉隆县震感强烈，震后直接导致樟木 口岸至今处于关闭状态。
沿线岩浆岩形成具有多期性，雅鲁藏布江两岸分 布有燕山晚期—喜马拉雅早期基性超基性蛇绿岩带， 却萨山分布有加里东期花岗岩，聂拉木—亚东一带分 布有印支中酸性侵入岩，喜马拉雅及拉轨岗日地区分 布有喜马拉雅期酸性侵入岩。岩体多呈条带状东西向 展布，断裂构造控制着岩体的分布。 2. 6 水文地质特征
受欧亚板块与印度板块碰撞作用的影响，研究区 构造发育，而活动构造控制着热水的分布，受深大断裂 的影响形成水热异常区。同时，第四系松散堆积物、沉 积地层、基岩裂隙及构造裂隙构成地下冷水及地下热
（ 1） 区域大地构造特征 按板块构造的观点，拟建中尼铁路穿过喜马拉雅 板块（ Ⅰ） 、雅鲁藏布江缝合带（ YS） （ 图 4） 2 个一级构 造单元，自东向西依次穿越 5 个二级构造单元：日喀则 弧前蛇绿岩地体（ YS2 ） 、仲巴—朗杰学陆缘移置混杂 地体（ YS1） 、拉轨岗日陆隆壳片（ Ⅰ3 ） 、大喜马拉雅陆 棚壳片（ Ⅰ2） 、主喜马拉雅陆棚壳片（ Ⅰ1） 。 （ 2） 沿线主要深大断裂 测区以板块缝合线、深大断裂为构造格架，与其他 活动断裂一起，构成了与中尼铁路最为密切的地质构 造。受南北向构造应力的挤压作用，发育的断裂构造 多近东西走向，构成各级构造单元的边界断裂。东西 向断裂具有延伸距离长、切割深度深、断层破碎带宽和 具多期活动性等特点，并受后期近南北向的断裂切割， 走向连续性受到破坏。自东向西依次穿越达吉岭—昂 仁—仁布断裂（ F2 ） 、扎达—拉孜—邛多江断裂（ F3 ） 、 吉隆—定日—岗巴断裂（ F4 ） 、北喜马拉雅断裂（ F5 ） ， 如图 4 所示。 2. 4 地震及新构造运动 线路位于青藏高原南部，新构造运动强烈，地震活 动十分频繁。根据国家地震局部分资料显示：西藏共 发生过 ≥ 8 级 地 震 4 次，7 ～ 7. 9 级 地 震 11 次，6 ～ 6. 9 级地震 86 次。其中 8 级以上地震数量居全国之
线路位于喜马拉雅活动构造带，本带是印度板块 与欧亚板块碰撞后形成的新生代造山带，其现代活动 边界转移到喜马拉雅山南麓。主中央冲断带、主边界 冲断带和山前冲断带组成 1 条宽 100 ～ 200 km 复杂的 前展式活动冲断构造带，其中最活动的构造为造山带 边缘的主边界冲断带和山前冲断带。地质资料说明断 裂全新世滑动速率达 15 ～ 18 mm / 年；GPS 资料说明主 边界和山前冲断带的滑动速率约为 10 ～ 13 mm / 年［6］。 2. 5 岩浆活动特征
Abstract： The proposed China-Nepal Ｒailway is unique for the distribution of extremely complicated geological characteristics，including complex terrain，varied lithology，regional deep fractures，active neotectonics，frequent earthquakes，multiphase magmatic activity． The geothermal activity zones of the YarlungZangbo Ｒiver and Brahmaputra Valley，through which the proposed China-Nepal Ｒailway will pass，are characterized with well-developed geothermal belt featured by high temperature and heat flow value． On the basis of collecting and investigating the characteristics of the high temperature distribution along the highlands，the influence of the high ground temperature on the project，classification criteria of the high temperature heat damage and corresponding control measures are studied，and the principle of line selection is defined from the geological point of view． The results show that the proposed railway is dominated by high temperature geothermal ultra high temperature zone． The line must avoid areas with extensive potential serious heat damage． When the line must pass through such an area，the edges of the area with simple structures and low geothermal intensity should be considered and bridge and subgrade engineering is employed． If a tunnel is constructed in such an area，the depth of the tunnel should be reduced． Key words： China-Nepal Ｒailway； Geothermal activity zone； High ground temperature； Geological line selection
2 地热地质条件
2. 1 地形地貌 项目地处青藏高原南部，线路经行区域地势北高
南低、西高东低。由西向东呈阶梯式递降，由北向南波 状起伏，地形复杂，但分带性明显。主山脉与主干源自文库流 均呈近东西向展布。
沿线经行地貌单元上可划为雅鲁藏布江河谷区、 却萨高山区、朋曲河谷区、拉轨岗日高山区、吉隆藏布 高山峡谷区（ 图 1） 、喜马拉雅极高山区（ 图 2） 。
3. 1 西藏地热分区 西藏的地热分布广泛。在面状分布背景上，又大
第 61 卷 第 8 期 2017 年 8 月
文章编号： 1004-2954（2017）08-0021-06
铁道标准设计 ＲAILWAY STANDAＲD DESIGN
Vol．61 No．8 Aug． 2017
中尼铁路高地温分布特征及地质选线探析
姚志勇
（ 中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）
（3） 北喜马拉雅分区（ Ⅰ4 ） 北部主要为第三系、侏 罗系上统页岩、砂岩；中部主要为三叠系中统灰岩、白 云岩，夹页岩；南部侏罗系下统和石炭系下统页岩、泥 盆系中、下统砂岩；奥陶系灰岩、白云岩；震旦—寒武系 片岩、板岩等呈狭窄条带状分布，局部有喜马拉雅期花 岗岩侵入。
（4）高喜马拉雅分区（ Ⅰ3） 主要为前震旦系片岩、 片麻岩、变粒岩、混合岩等变质岩，其北部广泛有喜马 拉雅期花岗岩侵入，南部局部有晋宁期花岗岩侵入。 2. 3 地质构造
线路经过喜马拉雅各分区，各分区岩层如下。 （1） 仲巴—曲松分区（ Ⅰ6 ） 主要为第三系、白垩系
图 3 地层区划
上统和三叠系上统页岩、砂岩，夹灰岩、板岩，局部燕山 早期玄武岩、橄榄岩、凝灰岩侵入。
（2）拉轨岗日分区（ Ⅰ5 ） 主要为白垩系下统和侏 罗系上统页岩、砂岩，夹灰岩，广泛有喜马拉雅期花岗 岩侵入。
摘 要： 拟建中尼铁路地形复杂，岩性多变，区域深大断裂发育，新构造运动活跃，地震频发，岩浆多期侵入; 线路走 行于雅鲁藏布江地热活动带和雅鲁藏布江谷地地热活动带，沿线地热极其发育，且具有温度高、天然热流值大的特 点。在收集、调查沿线高地温分布特征、研究高地温对工程的影响及高地温热害分级标准及相应治理措施的基础 上，从地质角度研究其选线原则。研究认为: 拟建中尼铁路地热以中高温－超高温带为主; 线路必须绕避可能大范 围出现严重热害的高地温地区; 当线路必须通过规模较大的高地温地区时，应选择地热边缘地带、构造简单、地热 强度弱的地段以桥梁、路基工程通过; 隧道通过高地温区时，宜减少隧道埋深。 关键词： 中尼铁路; 地热活动带; 高地温; 地质选线 中图分类号： U212 文献标识码： A DOI： 10．13238 / j．issn．1004－2954．2017．08．005
Analysis of the Characteristics of High Ground Temperature Distribution and Geological Alignment of China-Nepal Ｒailway
YAO Zhi-yong
（ China Ｒailway First Survey and Design Institute Group Co．，Ltd．，Xi'an 710043，China）
目前，国内外对隧道的高地温问题研究较多［1-5］， 诸如拉日线吉沃希嘎隧道、拉林线桑珠岭隧道、大瑞线 高黎贡山隧道及西康线秦岭特长隧道。但大部分隧道 围岩温度不高，且没有长大段落走行于地热带内，可供 借鉴的工程经验有限。
因此，有必要对中尼铁路高地温的地热地质条件、 分布特征、形成原因进行深入系统的研究，分析地热对 工程的影响，提出高地温区域地质选线原则，这将为高 地温区地质选线积累宝贵的可供借鉴的经验。
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铁道标准设计
第 61 卷
吉隆口岸，出境后至尼泊尔首都加德满都。项目研究 范围全长 665. 06 km。线路整体走行于雅鲁藏布江、 雅鲁藏布江谷地两大地热活动带，沿线温泉极其发育， 水温最高达 88 ℃ 。全线拟设 45 座隧道，隧道总长约 272 km。考虑高地温的影响，如何科学、经济、安全、合 理地进行地质选线及工程设置，成为控制中尼铁路前 期线路方案的重难点
图 1 吉隆藏布高山峡谷区 图 2 喜马拉雅极高山区
2. 2 地层岩性 全线第四系地层分布于河流谷地，地层层序完整，
下更新统至全新统齐全，具备冲积、洪积、坡积、风积、 冰碛层和冰水沉积层等多种成因类型，地层主要有黏 性土、粉土、砂类土、碎石类土，厚度变化较大，一般厚 1 ～ 20 m 不等。
沿线基岩露头较好，元古界—新生界地层发育齐 全，以中生界沉积岩分布最为广泛。由于所在区域被 几条深 大 断 裂 分 割，岩 层 分 区 界 线 明 显，划 分 如 图 3 所示。