图1 川藏铁路穿越地区地形剖面图
2.2 穿越世界上最活跃的板块构造区
青藏高原是世界上最年轻的高原，位于亚欧板块和印度洋板块的交界处，是全球大陆上研究板块构造最重要的地区之一[17-19] (见图2[20] )。随着印度板块不断向北推进，并不断向亚洲板块下插入，造成宏大的喜马拉雅山系[17，21-23] 。距今一万年前，高原抬升速度更快，曾达到每年7cm，使之成为当今地球上的“第三极”[20，24] 。川藏铁路地处印度板块与亚欧板块挤压造山带，受板块扰动川藏铁路穿越岩体以每年数十毫米的速率移动[19] 。同时，川藏铁路穿越青藏高原的金沙江、甘孜—理塘、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等六大缝合带和龙门山、鲜水河、理塘、甘孜—理塘、巴塘、金沙江、澜沧江、怒江、八宿、嘉黎、雅鲁藏布江等十余深大活动断裂；沿线隧道穿越地层变化多样，不仅有板岩、泥岩及辉绿岩等软弱地层，而且包含花岗岩层、闪长岩层以及片麻岩层等。根据最新的GPS监测结果，印度洋板块每年向青藏高原移动40mm，大约38mm被青藏高原的内部变形所吸收[19] ，整个青藏高原的构造变形和现代的构造变动非常强烈，活动断裂广泛分布，很难找到一个安全岛区段[1-2] 。由此导致的川藏铁路沿线地质构造运动强烈、构造稳定性极差，隧道开挖强扰动作用下极易诱发各类工程灾害[4] 。
图2 川藏铁路穿越地区板块构造活动
2.3 穿越世界上地震烈度极高的地区
川藏铁路廊道内部构造活动极其强烈，板块缝合带、地壳拼接带等深大活动断裂组成了川藏铁路廊道的构造格架，并与其它活动断裂一起，控制着区域地质建造、地震活动以及地质灾害的发育分布等[25-26] 。同时发育了龙门山、鲜水河、理塘、金沙江、嘉黎等十多条已知区域性活动断层，以及不同时期拼合成的多条缝合带和特殊岩体，地表破裂、地震频发，川藏铁路廊道局部地段地震基本烈度高达0.3g以上[27] 。目前沿线已探明长度超过100km的大型断裂多达9处，50年内曾发生过7级以上地震的断层有6处[ 28] (见图3)。深埋超长隧道在开挖强扰动和地震作用下极易诱发断层滑移错动，进而对隧道结构产生强烈的剪切错断效应，危及隧道施工及运营安全。
图3 川藏铁路穿越地区附近断层及历史地震
2.4 穿越世界上山地灾害最发育、最活跃地区
川藏铁路跨越横断山区和喜马拉雅东部构造结，通过多个板块缝合带，是地球圈层作用最活跃、内外动力耦合作用最强烈、全球气候变化最敏感、自然灾害活动最剧烈的地区[16，29] 。初步调查结果表明，川藏铁路沿线泥石流沟谷612条，沿线每公里发育泥石流沟谷0.34个；崩塌滑坡灾害747处，每km分布0.48条处(见图4)，其中巨型滑坡在金沙江、怒江、雅鲁藏布江峡谷地段密集分布，除此之外还有大量潜在的重大灾害隐患点分布[30] )。近年来，伴随着全球性气候变暖，冰川退缩，导致极端天气等异常气候事件频繁出现。
在这些活跃的地壳内外动力地质作用下，在高山峡谷区诱发的巨型滑坡，不仅具有类型齐全、分布密度大、爆发频率高的特点，而且活动规模之大、危害程度之高、影响范围之广，为国内外具有类似地形地貌地质环境背景的其它地区所罕见[ 29] 。青藏高原高山峡谷区是高位高速远程滑坡的高易发区，这些重大滑坡灾害，其源区具有高隐蔽性、事件发生具有突发性和巨大危害性，加之该类地质灾害常常以“滑坡–碎屑流–滑坡堵江成坝–滑坡坝溃决–洪水泥石流灾害链”的形式，形成巨灾[31] ，给川藏铁路等跨江重大交通工程的建设和安全运营，造成严重的威胁和影响。
图4 川藏铁路穿越地区地质灾害分布
3 川藏铁路对工程地质提出的挑战
川藏铁路穿越的区域内外动力耦合圈层作用极为复杂活跃。现代持续的板块构造运动产生的构造动力形成的地震构造格局和浅表构造变形圈，深刻影响着廊道区域地质体稳定性和灾害孕育形成；高原持续隆升产生的地表动力形成的岩体松动圈，深刻影响着廊道工程地质体稳定性，并直接控制着表生灾害的群发与单灾体的规模；周期性的气候变化产生的气候动力形成的地表岩土体冻融圈，深刻影响着廊道工程岩土体稳定性和灾害链的演化和放大；交通廊道施工的人类营力形成的工程扰动圈，深刻影响着工程结构体稳定性和路基变形、边坡失稳、硐室破坏、桥基滑移等工程灾变的发生。四圈互馈耦合形成川藏铁路廊道浅表部松动变形圈，并衍生出一系列重大工程地质问题，其挑战主要表现在如下10个方面。
3.1 复杂构造变形对区域地质体稳定性的影响
在印度板块向欧亚板块挤压过程中，原有板块的缩短、增厚、俯冲、滑脱、掀斜、褶皱、错断等造成了青藏高原剧烈的地球内动力作用，活动构造带广布，大震频发，岩体结构破碎[32] 。川藏铁路跨越了印度–欧亚板块斜向碰撞带侧向走滑挤压作用下形成的3个差异构造变形域，即西部EW向伸展区、中东部侧向走滑挤出区和东缘挤压斜滑区[17-18，33] 。
强烈的板块斜向碰撞侧向走滑挤出作用，形成了高应力和强变形的独特构造环境，发育了大量具有发生大地震能力的活动断层和不同力学性质的特殊岩体[34] 。复杂的构造格局和强烈的变形控制了该地区复杂而剧烈的新构造运动，造就了差异显著的地貌形态，孕育了地震与地质灾害多发的环境[5，35] 。主控断裂带不同时期的累积位移量和运动速率、侧向挤压作用下走滑断裂带的迁移规律、强弱相间的构造变形格局等与铁路穿越的区域地质体的稳定性和重大灾害的周期发生密切关联[36] 。例如，根据殷跃平[30] 记载，易贡滑坡在1900年发生一次重大滑坡堵江事件，100年后，这里再次发生重大滑坡堵江，同一地点百年尺度上发生2次亿方的滑坡，是嘉黎—易贡断裂周期性活动的结果。由此可见，研究构造运动与重大地质灾害的关系，分析构造运动引起的地表形变累积对地质灾害发育的影响规律，对于重大地质灾害的预测预报具有十分重要的意义。同时，由于川藏铁路穿越了青藏高原不同构造应力场区域，逆冲推覆变形与区域地质体稳定性及其隧道围岩变形响应、拉张伸展变形与区域地质体稳定性及其隧道围岩变形响应、侧向走滑变形与区域地质体稳定性，以及隧道围岩变形响应等不同构造变形区对围岩变形的影响机制及其过程依然不清[37] ，亟需认识川藏铁路廊道板块构造活动的表现形式，揭示地壳浅表构造变形与区域地质体稳定性、围岩稳定性的关联性。
3.2 断层活动对隧道变形的影响
川藏铁路穿越十余条深大断裂带及大型缝合带，该范围内活动断层不仅密集发育、构造运动活跃，且处于高烈度地震带[25-26] 。目前沿线已探明长度超过100km的大型断裂多达9处，次级断裂或规模小一些的活断层更是不计其数[27，38] 。深埋超长隧道在开挖强扰动过程中和地震作用下极易诱发地质结构体沿断层滑移错动，进而对隧道结构产生强烈的剪切错断效应，危及隧道施工及运营安全[39-40] 。
同时，由于板块构造活动强烈，印度板块挤压导致的水平位移80%被青藏高原所吸收，这些位移均表现在断层上，因此断层每年的蠕滑累计效应对铁路工程的影响依然很严峻[17-18] 。然而，目前对于隧道穿越活动断层带的研究仅仅停留在施工技术层面，缺乏对断错地质环境下应力场演变与断错形变模式的研究，难以揭示断错影响下隧道结构响应特征与灾变机制，对隧道穿越活动断裂带的断错风险防控理论和技术更是鲜有研究[28，41] 。同时，不同断层类型破坏机制研究涉及较少，如断层黏滑发震活动时的同震破裂、分支破裂和感应破裂及其对隧道剪断破坏机制，不同性质断层蠕滑活动时隧道工程变形破坏的机制与模式等，亟需在认识川藏铁路廊道活动断裂的发育与活动规律的基础上，揭示活断层蠕滑和黏滑活动下隧道工程灾变响应机制[42] 。
3.3 特殊岩体对围岩稳定性的影响
川藏线路从东向西将穿过扬子地台、巴颜喀拉地块、金沙江结合带、北羌塘–昌都–思茅地块、澜沧江结合带、南羌塘–左贡–保山地块、怒江结合带、冈底斯–念青唐古拉地块、雅鲁藏布结合带以及喜马拉雅造山带等复杂地质构造单元[43] ，遭遇松潘–甘孜地体复理石、缝合带内蛇纹石和硅质岩、各大断裂系断层岩、各地体的泥岩和岩溶，以及岛弧带岩浆岩，几乎涵盖了能够发生软岩大变形和硬岩岩爆的所有岩性带[44] 。缝合带及邻近区域具有高背景地应力、高应变梯度且地应力环境更为复杂的特点，长期以来，软岩大变形问题一直是学术界和工程界所关注的热点[45-47] 。川藏铁路深埋隧道地应力值相对较高，泥岩、页岩等软岩极易出现加速蠕变而破坏。深埋隧道所面临高地温和高渗透压力对软岩蠕变影响增大，高温条件下岩石蠕变应变量和蠕变速率均低于低温条件，而地下水渗流将使蠕变速率和应变总量增大[48] 。川藏铁路将穿越多条构造缝合带，伴随高原隆升，缝合带将转化为新构造活动带、地热活跃带及地质灾害频发带，因此缝合带附近热液作用形成的黏土化或蒙脱石化蚀变软岩将是深埋隧道围岩稳定性和河谷岸坡失稳的重要影响因素，将严重影响川藏铁路的安全施工[49] 。此外，相较于以往软岩隧道工程案例，高地应力、高地温、高渗压及动载荷等多场耦合作用下的软岩隧道大变形具有其特殊性和复杂性，两者在变形机制和防控方法等方面存在较大差异。宽大复理石带力学特性与围岩灾变机制、板块缝合带挤压特性及其硐室围岩变形机制和深大断裂带岩体破裂特性与围岩大变形机制等方面的研究仍存在较大的不足，变形防控研究更显匮乏。
3.4 应力场变化对围岩灾变的影响
川藏铁路沿线地质构造运动强烈，构造应力突出，已有的地应力测试结果表明，雅安林芝段高尔寺隧道实测最大地应力达到74.4MPa，色季拉山隧道实测最大地应力高达76MPa。目前的钻孔资料表明，高地应力主要集中在青藏高原东缘和内部板块缝合带、断层密集区[43] 。然而，隧道穿越高地应力作用下的板岩、泥岩及辉绿岩等软弱地层时，围岩在强内动力挤压和开挖强卸荷作用下产生具有时间效应的挤压变形和破裂碎胀效应，由此引起持续的收敛大变形，以致支护结构失效破坏。例如，川藏铁路中藏噶二号软岩隧道，在开挖一个月后，初支混凝土出现大面积开裂，钢架产生扭曲变形，隧道累计收敛达到1466mm[50] 。因此，超高地应力、强内动力挤压和开挖扰动作用下围岩的大变形失稳灾变严重影响到隧道施工和后期运营的安全。经初步评估，仅雅安至林芝段，轻微岩爆段长度达60.68km，中等岩爆有87.5km，强烈岩爆21.7km，共169.88km[5，41] 。可见，隧道开挖强扰动作用下硬岩岩爆灾害将是川藏铁路工程面临的重大难题。然而，现有的岩爆预测方法及防控技术难以完全复制到高山峡谷区深埋超长隧道的岩爆灾害防治应用中[51] ，有必要深入研究东构造结构造应力区域分布规律及高地应力分段特征、超高地应力下深埋超长隧道硬岩岩爆灾害的孕育演化机制，认识川藏铁路廊道构造应力分布及变化规律，揭示青藏高原关键地带高地应力与围岩岩爆灾变的内在关系，形成适合于深埋超长隧道岩爆灾害的预测方法，提出深埋超长隧道岩爆防控理论和技术。
3.5 深卸荷对工程边坡稳定性的影响
受欧亚板块和印度板块碰撞作用的影响，该区域形成了高山峡谷、河流深切、峡谷宽谷相间和水系沿构造线发育的独特地貌格局，相对高差最大达3000m以上，沟谷山坡坡度一般都在35°以上[10，13-14] 。现代强烈板块构造活动形成地壳浅表层构造变形圈，导致川藏铁路沿线山高谷深，为深卸荷提供了地形基础；特殊高寒气候形成地表岩土体冻融圈，岩石在大温差、冻融循环等作用下形成损伤带，为深卸荷提供了地质基础；因其强烈的内、外动力作用及气候影响，河谷深切形成广泛的岩体松动圈，沟谷边坡岩体卸荷作用强烈，为深卸荷提供物质基础。因此，大高差、高陡地形地貌特征为川藏铁路沿线沟谷高陡边坡岩体卸荷带的形成提供了巨大的势能条件[52] 。由于高原的迅速隆升，该区河流冲刷下切和高原侵蚀十分强烈，地貌过程较快，再加上强烈的构造运动，在高地应力、高地震烈度、大温差等影响下，卸荷边坡极易产生裂隙，并扩展贯通，导致边坡失稳[35，53-54] 。当前对高原隆升驱动河流侵蚀深切促发坡体深卸荷变形规律、高原隆升驱动岩体结构松动形成灾害的机制、循环地表过程下岩体损伤、卸荷时效特征及累进成灾模式等开展的研究较少，尤其是浅表层构造变形圈–冻融圈–岩体松动圈等三圈决定坡体卸荷松动带致灾规律研究无法支持川藏铁路重大工程的地质安全，需要认识川藏铁路廊道高原隆升–沟谷深切–坡体卸荷的自然规律和浅表构造变形圈–冻融圈–岩体松动圈等三圈协同致灾机制，揭示地表过程动力驱动深部卸荷与坡体松动的关联机制，为川藏铁路地质安全提供科技支撑。
3.6 地下水流场变动对隧道施工安全的影响
地质勘探结果表明，川藏铁路全线有约50个对工程线路产生影响的高温热泉，约15条隧道可能存在高温水热灾害[55] 。譬如，藏南谷地桑加段桑珠岭隧道，爆破后掌子面岩面温度达到69.2℃。深部围岩在开挖强扰动下的热–水–力多过程耦合作用对围岩的力学性能、失效模式以及水热灾害有着至关重要的影响，并且在开挖强扰动下，高温、高应力、高水压地层极易诱发水热灾害，影响隧道施工安全[56] 。尤其是随着气候变化、人类工程活动导致的地下水流场变动、气候变化–断层活动–高原隆升影响下水文地质结构变动规律、工程活动下地下水循环变化规律及其突水、突泥机制、构造活动背景下高温水害发育规律与机制等缺少系统研究[57]。因而，认识川藏铁路廊道水文地质结构的基本特征，揭示工程应力–构造应力和气候变化驱动下地下水流场变化规律及其突水、突泥、高温热害等水害形成的动力学机制，发展相应的预测与防控方法，成为深部高地应力水热复合环境下隧道安全施工运营的前提。
3.7 强震活动及其次生灾害链对铁路工程的危害
川藏铁路穿越地球构造活动最活跃的地区，构造变形强烈，活动断裂广泛分布[25，27，38，58] 。因其复杂活跃的新构造运动，伴随着中强地震频发。川藏铁路沿线主要包括龙门山、鲜水河、理塘–雅江、巴塘–盐井、澜沧江、八宿–怒江、然乌、波密–通麦区、主喜马拉雅、墨竹工卡–工布江达、康马–当雄及错那–沃卡等12个潜在震源区[27，38] ，以及不同时期拼合成的多条缝合带和特殊岩体，地表破裂型地震频发，川藏铁路廊道局部地段地震基本烈度高达0.3g以上[27] (见图5)。以往国内外地震地质与地震震害的研究表明，破坏性特大地震在距震中300km内和地震烈度VII度区内均能造成大量崩塌滑坡。在极震区内，崩塌滑坡破坏地表面积占20%～50%[59] ，特别是地震区内崩塌、滑坡、泥石流等灾害活动的时间滞后持续效应十分明显。由于地震作用对地震区内山体地质结构和岩土体结构的破坏，斜坡岩土体处于极不稳定状态，致使震区在地震发生后很长一段时间内崩塌、滑坡、泥石流等山地灾害都非常活跃[60] 。例如，1933年8月25日四川迭溪7.5级地震引发的滑坡堵塞岷江河道，形成3个堰塞湖，下游1处于当年10月9日溃坝，洪水淹死的人数超过地震；2017年6.24茂县新磨村滑坡是由于1933年叠溪地震导致的岩体松动，是其后续产物，可见地震导致的岩体稳定性后续效应非常显著且影响时间久远[61] 。2008年汶川地震诱发的次生灾害和灾害链导致的损失和人员伤亡远远超过地震本身造成的损失[59] 。由此可见，横穿多个高烈度地震带的川藏铁路将面临严重的地震次生地质灾害及其灾害链风险，并对川藏铁路安全运维带来严峻挑战。
图5 川藏铁路邻近区域地震加速度区划
3.8 高位远程滑坡及其灾害链对铁路工程的危害
高位远程滑坡作为具有极端破坏力的地质灾害之一，常表现出巨大的体积，超常的高速度，难以预料的超常滑距，巨大的能量和异常高的流动性等许多“令人惊异”和“迷惑不解”的现象[31] 。川藏铁路穿越三江构造带、喜马拉雅山造山带的高山峡谷区，近年来，伴随着全球气候变暖，冰川退缩，导致极端天气等异常气候事件频繁出现[29] 。在这些活跃的地壳内外动力地质作用下，在高山峡谷区诱发的高位远程滑坡，活动规模之大、危害程度之高、影响范围之广，为国内外具有类似地形地貌地质环境背景的其它地区所罕见(见图6)。例如2000年4月9日，波密县易贡发生巨型高位远程滑坡–碎屑流–堰塞湖–溃决洪水，堆积体积超过3×108 m3 ，溃决洪水水头高达50m，峰值流量高达12.8×104m3 /s，冲毁帕隆藏布和雅鲁藏布江下游交通设施，导致川藏公路断道长达数月之久，印度境内造成更重大的财产损失和人员伤亡[30] 。2018年10月10日和11月3日发生的西藏白格滑坡，堵塞金沙江干流河道，溃决洪水峰值流量3.39×104 m3 /s，冲毁金沙江大桥等下游沿岸交通设施，影响范围波及下游1000km，造成150亿元的重大损失[62] 。我国青藏高原高山峡谷区是高位远程滑坡灾害的高易发区，这些重大滑坡灾害，其源区具有高隐蔽性、事件发生具有突发性、远距搬移和巨大危害性，加之该类地质灾害常常以“滑坡–碎屑流–堵江成坝–坝溃决–洪水泥石流灾害链”的形式，形成巨灾[58] ，给川藏铁路等跨江大桥和隧道进出口工程的建设和安全运营构成严重的威胁。
图6 金沙江局部沿线历史滑坡堵江事件
3.9 特大规模泥石流及其灾害链对铁路工程的危害
显著的地形高差、强烈的构造活动、活跃的山地灾害、脆弱的生态环境，以及“高陡、高寒、高烈度、高地应力(四高)”，为川藏铁路沿线泥石流的发育提供了充要条件。同时，由于川藏铁路沿线地貌和气候类型多样，导致其沿线泥石流类型多样化，除了常见的降雨泥石流，川藏铁路沿线还发育了冰川泥石流、冰湖溃决泥石流等[16 ] 。在冰川活动活跃的帕隆藏布沿线泥石流呈带状分布，目前已知有活动迹象的泥石流沟就有125条，主要为冰雪融水泥石流。这些高海拔山区泥石流沟发育有众多的冰碛物，这些冰碛物的起动是泥石流产生的根源，如著名西藏东南波密县的古乡沟拥有数千万立方米的冰碛物物源，属于典型的高频冰川泥石流，泥石流堆积扇面积达4.3km2 ，并多次堵断帕隆藏布江。泥石流发生后，往往阻塞河道，产生一系列的次生灾害，如2000年4月9日易贡藏布支沟的扎木弄巴暴发特大崩塌–滑坡–碎屑流–泥石流灾害链，在堵断易贡湖62d后溃决，形成特大规模洪水，溃决洪水水位高出正常水位约50m，洪峰持续达6h之久，冲毁沟口G318国道公路的通麦大桥。洪峰沿帕隆藏布直泄雅鲁藏布江，毁坏下游公路近30km[63] 。川藏铁路廊道泥石流类型多样，目前对于暴雨型泥石流的形成和致灾机制已有较为清晰的认识，但对于高寒地区特有的冰川泥石流、冰水混合型泥石流机制的认识尚不清楚，研究处于起步阶段[64-67] 。同时，针对特大规模泥石流成灾机制与动力学过程，目前尚无相关理论和模型来准确刻画其过程。因此，亟需针对特大冰川泥石流的形成条件和运动过程开展系统研究，揭示其形成机制，构建动力学方程，定量刻画泥石流动力过程，精准计算泥石流规模，支撑重大灾害风险预测，保障铁路工程安全。
3.10 气候变化诱发的冰川跃动和冰湖溃决体及其灾害链对铁路工程的危害
在全球气候变暖背景下，青藏高原总体呈现出暖湿化趋势，近50年来青藏高原升温约为全球平均升温幅度的两倍[68] 。其升温主要体现在夜间和冬半年气温的升高，因而高原发生极端低温冻害天气的频率在降低。气候预测结果也显示在21世纪末，冰冻天数将持续下降，而夜晚的气温增幅也将持续。
尽管这一升温趋势可在一定程度上对部分区域植被和农业生产产生有利的影响，但是气温升高可改变高海拔地区的水循环过程(冰川、冰湖、冻土、积雪等)，从而带来更多的地质灾害[29]。在藏东南地区发育有大量海洋性冰川以及在其末端和下游存在众多冰湖，气温升高除带来冰崩风险外，还将加速冰川消融使冰川末端或下游冰湖产生快速扩张。当超过冰湖坝体的承载能力时，冰湖发生溃坝，大量水体快速涌出并冲刷下游沟道内的松散物质，最终形成冰湖溃决泥石流。近几年来青藏高原山地灾害相关报道已成多发趋势，表明相关山地灾害的风险或在持续增加[29] 。2016年7月和9月在西藏阿里地区阿汝错湖区连续发生两次冰崩，导致9人失踪，该地区冰崩事件极有可能与气候持续变暖有关。青藏高原东南部地区作为全球山地灾害最为多发的区域之一，气候变化可能引起山区灾害呈更加活跃的趋势。然而，川藏铁路途经的青藏高原东南部地区(藏东南和川西地区)地质构造复杂、地势高差大、侵蚀强烈，是全球山地灾害的易发区和高发区。全球变暖背景下，冰川跃动和冰湖溃决体及其灾害链具有什么样的发育规律，如何预测和防控这类巨灾风险，是川藏铁路安全运维面临的关键问题之一。
4 川藏铁路工程地质主要研究方向
青藏高原是全球地球科学家最关注的区域之一，其地质条件最复杂，地壳变动最活跃，地质灾害最频繁，地貌过程最迅速，地质环境最脆弱，因此这里面临着全球构造最活跃地带的孕灾动力学机制、全球地表隆升最快地区的灾害发生动力学机制、全球气候变化最敏感地区的灾害链生动力学机制和全球地形地貌差异最大地区的工程灾变动力学机制，高荷载、深隧道、长桩基、高边坡、大洞室大大增加了本来就已沟谷深切、断层纵横、山体破碎、灾害频发的川藏铁路各类工程灾害发生的危险性，使得研究变得极为迫切。其核心科学问题是板块碰撞带深部–地表圈层相互作用致灾机制，其工程地质研究的主要任务是研究评价内外动力藕合协同驱动下川藏铁路交通廊道的区域地质体稳定性、工程地质体稳定性、工程岩土体稳定性和工程结构体稳定性，以及重大灾害形成演化动力学机制、重大灾害风险防控理论及技术等，其主要研究方向如下：
4.1 板块挤压作用下区域地质体稳定性与重大灾害群发机制
板块碰撞造成大量活动构造带和活动断层系，在这个过程中，板块碰撞侧向变形作用下深部构造动力学过程如何控制川藏铁路廊带浅表差异构造变形？差异构造变形如何制约川藏铁路廊道区域地质体稳定的分区与分段？其面临的巨大挑战和基础性科学问题是深部构造动力学与地壳浅表变形之间的响应关系，以及板块碰撞侧向走滑挤压作用下活动断层地震破裂行为与工程抗断问题。需要开展板块挤压–地震活动–次生灾害形成演化机制、板块挤压–块体变形–灾害分区高发机制、板块挤压–断裂活动–灾害成带群集机制、板块挤压–山体开裂–灾害连片群发机制和板块挤压–坡体变形–岩体破裂滑移机制等系列研究，认识板块挤压–断层活动–浅表构造变形圈形成–山体开裂–坡体松动–岩体变形破坏的成生演化过程，构建廊道区域构造稳定性分段预测评价模型和构造动力驱动重大灾害群发动力学模型。
4.2 高原隆升驱动下工程地质体稳定性与重大灾害形成机制
4.3 气候变化驱动下工程岩土体稳定性与重大灾害链生放大机制
川藏铁路穿越的横断山区和青藏高原地区是气候变化敏感区域，区域内的冰川、冰湖等受气候变化影响显著，在地表形成具有一定厚度的冰冻圈，引起地表岩土体反复冻融和松弛破碎的岩土体冻融圈形成，并造成冰川跃动、冰湖溃决等重大灾害及灾害链的发生。认识川藏交通廊道水文–岩土耦合机制及其对气候变化的响应，揭示高原峡谷区工程岩土体冻融循环损伤规律和松散堆积体破坏临界条件、泥石流形成与动力演进过程及其活动趋势迫在眉睫需要开展板块活动、高原隆升与气候变化互馈作用的定量预测，新构造运动期次、气候演化阶段与重大灾害事件的时空关系，气候变化、冰川消融与水循环致灾的动力学机制，以及循环冻融作用下工程岩体损伤机制、时效特征及累进成灾机制，气候变化动力驱动冰湖溃决形成巨型灾害链链生演化动力学机制与过程，认识高原隆升–气候变化–降雨增强–冰川消融-岩土冻融圈形成–冰湖溃决–灾害链形成演化的自然规律，构建气候变化驱动下工程岩土体稳定性评价模型与巨型灾害链形成的动力学模型。
4.4 工程营力驱动下下工程结构体稳定性及其与重大工程灾变响应机制
川藏铁路穿越板块构造运动强烈的青藏高原持续隆升区，地壳活动、断层发育、地震活跃、地形陡峻、气候敏感、灾害频发、环境脆弱的复杂地质环境条件与深埋长隧、高切边坡、超深桥桩、超大桥梁和大量临辅工程等特殊工程结构相耦合，导致川藏铁路可能遭遇一系列重大工程地质与灾害风险。工程地质体与工程结构体时空跨尺度互馈机制与演化规律研究是揭示川藏铁路重大工程结构体失稳机制与重大工程灾变机制的基础。在川藏铁路强构造活动区工程地质体结构与演化研究的基础上，针对川藏铁路建设面临的重大工程地质问题与灾害，研究不同性质的断裂活动对铁路工程的危害机制、构造缝合带黏土化蚀变软岩对隧道围岩大变形和河谷岸坡失稳、深埋高地应力及热–水–力耦合作用下的岩爆机制和深埋隧洞卸荷作用下和工程活动下地下水循环变化规律及其突水、突泥机制。认识工程活动–工程地质体变化–水流场变化–工程岩土体变动–工程扰动圈形成–工程结构体失稳和工程灾变形成的自然规律，构建工程应力驱动下工程结构体稳定性评价模型和重大工程灾变动力学模型。
4.5 复杂艰险环境下重大工程灾害风险预测与防控
5 结论与讨论
川藏铁路建设急需基础研究支撑，解决全球关注的重大工程安全风险防范基础性科学问题，为“一带一路”倡议实施提供工程示范。同时，川藏铁路还是窥测区域地质体、工程地质体、工程岩土体和工程结构体变动与重大灾害驱动机制的绝佳窗口，可破解重大灾害多动力跨尺度耦合成因机制。欣慰的是国家自然科学基金委已列重大专项开展系统研究，其成果不仅会为川藏铁路安全建设与运营提供科技支撑，而且必将推动国际工程地质、灾害动力学及减灾实践的进步。
董事长
孙玉梅
总经理
刘乾勇
英语翻译
刘鑫
冯珂
陈志福
口译
李冬梅
钟凌峰
王洋
吴宗启
王利民
文章版权声明：本文来源 ：矿业那些事，版权归原作者所有，本文不代表阳光创译立场，并对文中观点保持中立，仅供各位阅读者交流参考之目的。本号所转载内容没有任何商业宣传目的，仅供交流，如有侵权，请联系主编删除（主编微信：suntrans2008），另外图片版权归原作者所有，如有侵权请联系我们，我们将会立刻删除！给您带来的不便，尽请谅解！返回搜狐，查看更多