1.项目概况

  “全国大地热流值测量与靶区优选”项目，归属于“京津冀地热资源调查评价与综合开发示范”工程，由自然资源部中国地质调查局所属中国地质科学院水文地质环境地质研究所承担。工作周期为2019—2021年。2019年起开展川藏铁路沿线地热地质与水文地质调查工作，在大地热流值测量的基础上初步分析铁路沿线地热地质与水文地质条件，支撑川藏铁路建设，探索实现地质调查项目与国家重点工程的有机结合。

2.成果简介

  （1）基本查明川藏铁路沿线地热异常区分布特征和可溶岩层分布，为川藏铁路优化选线提供有效服务。川藏铁路沿线地下热水明显受断裂带控制，温泉多发育于断裂带沿线和断裂带交汇处。按照不同的控热构造及温泉分布，可将铁路沿线划分为6个地热带：鲜水河地热带、甘孜—理塘地热带、金沙江地热带、澜沧江地热带、怒江—八宿地热带和嘉黎－察隅地热带，以25~40℃、40~60℃、大于60℃为温度分区范围，划定了铁路沿线的地热异常区（图1）。川藏铁路全线可溶性岩自理塘至波密均有出露，川藏铁路方案穿越金沙江东岸区段、昌都区段和夏里-波密区段三大岩溶地层区段，并归纳出三大区段主要岩溶地层分布面积和铁路穿越里程：金沙江东岸区段铁路里程58.36km，涉及隧道主要为茶洛隧道、莫西隧道、格聂山隧道；昌都区段可溶岩段铁路穿越里程为23.18km，涉及隧道包括昌都隧道、邦达隧道；夏里-波密区段可溶岩段铁路穿越里程为9.571km，涉及典型隧道为康玉隧道；各区段内隧道的涌水突泥风险较大。

图1 川藏铁路沿线地热带及地热异常区分布

  （2）建立数值模型，模拟研究了重点隧道地热异常，初步预测川藏铁路沿线隧道热害与涌水突泥威胁。根据各地热异常区与铁路的接触关系、拟建隧道分布及其周边地热地质条件，对川藏铁路沿线所有隧道增温模式进行分类，并初步预测6个地热带及非地热异常区内的隧道岩温，评估了隧道热害威胁（图2）。川藏铁路雅安至林芝段拟建的69条隧道，平均岩温大于40℃的有18条，局部区段岩温高达60℃以上的有5条，分别位于鲜水河地热带、金沙江地热带、怒江—八宿地热带和嘉黎—察隅地热带中。

图2 野外地热地质调查工作

a—高原野外地热地质调查远景；b—金沙江支流河边温泉调查点

    川藏铁路隧道多为洞身深埋于地下水位以下的深埋隧道，地下水水头高，隧道里程长，构造极为发育，岩体破碎疏松，水量较为丰富。铁路隧道涌突水类型主要有断裂带型、断裂-岩溶型和不整合接触型等。初步分析表明，在天全—新都桥、理塘禾尼乡—巴塘茶洛乡、贡觉－邦达机场、仲果—林芝4个区段的24个隧道涌水突泥风险较大。

  （3）基本查明川藏铁路巴塘至白玉段水文地质特征，提供了避害方向。隧道涌水是铁路施工过程中的易发灾害之一， 尤其是在水资源丰富的川藏地区，发生隧道涌水的可能性较大。根据前期勘查，对隧道涌水威胁较大的川藏铁路巴塘至白玉段进行了综合评价，编写《川藏铁路巴塘至白玉段水文地质特征分析报告》，提交至中国国家铁路集团有限公司，报告中的选线建议受到采纳。如图3所示，巴塘至白玉段铁路共设计两套方案，即南线的宗嘎隆方案与北线的沙马方案。水文地质调查显示：宗嘎隆方案穿越本区域最富水的地区，隧道涌水威胁较大，而沙马方案穿越位置富水性较差，隧道涌水威胁相对较小，因此报告提出从隧道地下水影响等方面考虑，沙马方案优于宗嘎隆方案。

图3 川藏铁路巴塘至白玉段铁路选线示意图

3.成果意义

    川藏铁路是人类历史上迄今为止最具挑战性的铁路建设工程，其穿越多个地热带及可溶岩分布区，隧道热害与涌水突泥风险较大，严重影响铁路施工进度。通过项目开展，初步查明了川藏铁路沿线地热地质和水文地质条件，预测了川藏铁路沿线隧道热害与涌水突泥威胁，查明巴塘至白玉段重点区水文地质特征，为铁路选线提供了理论指导与技术支撑。