The Innovation | 中国启动“天路”工程：川藏铁路面临的挑战

导 读

2020年11月，我国正式开工建设 “天路”—川藏铁路（雅安至林芝段）。该铁路全长约1800 km（雅林段1011 km），东起四川成都，西穿四川盆地，横跨青藏高原东缘，止于西藏拉萨。沿线海拔高、地形高差大、活动断裂密集、地震与山地灾害频发、生态环境脆弱，修建难度之大世所罕见（图1）。本文论述了川藏铁路建设可能面临的巨大挑战，并针对挑战探讨了应对策略。

图1 川藏铁路示意图

川藏铁路沿线海拔高、地形起伏大，平均海拔3800 m，地形高差2000 ~ 5000 m（图1B），气候复杂多样，具有低压缺氧、寒冷干燥、强辐射、温差大等高原气候特征。铁路沿线交通不便、电力及通信设施薄弱。此外，铁路沿线山高谷深，隧道埋深大，地温与地应力高，岩爆等灾害突出，严重威胁施工人员安全，影响机械设备运行，给铁路施工与维护带来严峻挑战。

由于印度板块对欧亚板块俯冲碰撞，川藏铁路沿线构造运动活跃，活动断裂密集发育，活动速率高、地震频发。1300年来， 震级M＞5.0强震多达80余次（图1A）。断裂活动与地震可诱发崩塌、滑坡等山地灾害，进而可演化为地质灾害链，堵塞河流形成堰塞湖，导致洪水或泥石流灾害；还可错断铁路，导致铁路路堑失稳、桥墩倾覆及隧道坍塌，严重威胁铁路施工与运营安全。

川藏铁路沿线地形陡峻，活动断裂众多，以及地形切割破碎，为崩塌、滑坡、泥石流等山地灾害高易发区。近2000余起山地灾害主要分布在“三江”流域、帕隆藏布江流域、雅鲁藏布江流域以及喜马拉雅高山峡谷区。近年来，全球气候变暖加剧了冰川消融，导致冰湖面积增大，冰湖溃决泥石流风险增加。而且，极端干旱天气使得青藏高原植被退化，导致裸露山体易被暴雨激发形成滑坡与泥石流灾害。因此，川藏铁路沿线山地灾害具有数量多、规模大、风险高等特点，对铁路安全建设带来巨大挑战。

川藏铁路穿越青藏高原生态屏障、黄土高原—川滇生态屏障、邛崃山生物多样性生态功能保护区以及贡嘎山国家自然保护区，沿线分布近百种珍稀动植物。其中，青藏高原为长江等多条河流发源地，且独特的地形对北半球气候有着重要的影响。此外，青藏高原气候极端、昼夜温差大，岩石风化强烈，易出现水土流失、土地荒漠化及次生地质灾害，生态环境极其脆弱。因此，川藏铁路的建设让我们生态环境保护的任务更加艰巨，将面临生态功能区域保护、珍稀物种保护及土石弃渣堆积处理等诸多挑战。

为降低工程建设对高原生态环境的影响和破坏，高起点、高标准、高质量建成川藏铁路，我国自然资源部、生态环境部、科学技术部、国家发展和改革委员会、国家自然科学基金委与国家铁路集团有限公司已开展相关科学研究，并于2019年启动川藏铁路重大基础科学问题项目。为降低地质灾害风险，可基于物联网、大数据与人工智能技术构建“空—天—地表—地下”一体化的灾害风险感知、安全评价、预测预警及安全防控新技术，实现地表、地下灾害灾变前兆信息采集、灾害预警级别判识、灾害预警信息发布及安全防控的智能化与一体化。

总结和展望

海拔高与地形高差大、活动断裂众多与地震频发、山地灾害活跃与灾害链频发、生态系统复杂与生态环境脆弱是川藏铁路面临的重大挑战。为保障铁路建设与运营安全，实现铁路与自然的和谐共生，尚需研究新理论、新技术与新材料。因此，建设川藏铁路将促进相关学科和技术的发展，进而推动中国乃至世界科技发展。

参考文献

1. Xue, Y., Kong, F., Yang, W., et al. (2020). Main unfavorable geological conditions and engineering geological problems along Sichuan-Tibet railway. Chinese. J. Rock. Mech. Eng. 39, 445–468.

2. Zhu, Y. (2016). The Challenges and Countermeasures of the Construction of Sichuan-Tibet railway: 2016 Academic Symptom Proceedings (China Communication Press).

3. Guo, C., Zhang, Y., Yang, Z., et al. (2018) The investigation on the active faults along the Sichuan-Tibet railway and their geological hazard effects (Geological Publishing House).

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(21)00030-8

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第二卷第二期将以Commentary发表的“China starts the world's hardest “Sky-High Road” project: Challenges and countermeasures for Sichuan-Tibet railway” (投稿: 2020-09-25；接收: 2021-04-06；在线刊出: 2021-04-08)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100105

引用格式：Xue Y., Kong F., Li S., et al. (2021). China starts the world's hardest “Sky-High Road” project: Challenges and countermeasures for Sichuan-Tibet railway. The Innovation. 2(2),100105.

作者简介

薛翊国，山东大学教授，博士生导师，国家优秀青年基金、山东省杰出青年基金、山东省青年五四奖章获得者。主要从事隧道地质灾害超前预报与防控研究。作为主要负责人承担了40余项国家、省部级课题及企事业科研项目。已发表学术论文110余篇，授权发明专利50余项。作为主要参与人获得国家科技进步二等奖1项，省部级一等奖4项、二等奖2项、三等奖1项。

李术才，中国工程院院士、隧道与地下工程灾害防控专家，长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者。现任山东大学副校长，大型地下洞群教育部工程研究中心主任，国际期刊《Tunnelling and Underground Space Technology》主编。主要从事隧道与地下工程突水突泥灾害防控研究。已发表学术论文150余篇，出版专著5部。先后获得国家科技进步二等奖4项，国家技术发明二等奖1项，省部级一等奖5项，山东省科技最高奖和光华工程科技奖。

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