Journal of Engineering Geology工程地质学报1004-9665/2021/29(2)-0435-10
张晓宇，杜世回，孟祥连，等.240/茶隆隆巴曲山地灾害特征及冰崩碎屑流致灾风险研究[J].工程地质学报，29(2):435-444.doi：10. 105/3/jki.jeg.200/-4110
Zhang Xiaoyu,Du Shihui,Meng Xianglian,et al.2221.Railway disaster risk due to mountain disasters at Chalong-Longbaqu gully[J].Journal of Enkikeerink Geology,29(2)：435-444.dol：10.105/4/jki.jee-2221-4110
茶隆隆巴曲山地灾害特征及冰崩碎屑流致灾风险研究*
张晓宇①②杜世回①②孟祥连①②杜庆者①②杨宗佶③杨莹辉④
苗晓岐①②罗锋①②
(①中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710443，中国)
(②陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院)，西安710443，中国)
(③中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，成都610441，中国)
钙三角
(④地质环境保护及地质灾害防治国家重点实验室(成都理工大学)，成都610459，中国)
摘要藏东南地区频发的山地灾害是川藏铁路规划建设需面临的重难点问题，川藏铁路以桥梁工程在沟口附近跨越了该地区的茶隆隆巴曲。为评价茶隆隆巴曲沟谷山地灾害对桥梁工程的影响，本文首先通过现场调查、高精度遥感解译、多光谱遥感地表位移监测、堆积物地质年代学分析、工程类比等综合技术方法，研究了茶隆隆巴曲沟谷内泥石流、冰崩、滑坡、崩塌等山地灾害的规模-频率、潜在发展趋势及灾害表现形式，总体上认为冰崩、岩崩和滑坡等山地灾害的主要影响是为后续的泥石流提供物源，而茶隆隆巴曲沟谷内泥石流等山地灾害相对不活跃。其次考虑极端情况下茶隆隆巴曲上游1号冰川675X104m5物源发生高位冰崩碎屑流，应用Masskow对冰崩碎屑流进行了全过程精细化模拟，冰崩碎屑流经过沿途铲刮、碰撞和摩擦等运动消耗能量，到达茶隆隆巴曲大桥附近的流速为34m-s-，流深为24m，低于桥梁净空45.5m，在此基础上评价了高位冰崩碎屑流对桥梁工作的致灾风险，为茶隆隆巴曲大桥工程设置及防护措施提供了依据。
关键词川藏铁路；桥梁工程；山地灾害；规模-频率分析；冰崩碎屑流；数值模拟
中图分类号:P642.2文献标识码：A doi：10.13544/jki.jeg.2021-0119
RAILWAY DISASTER RISK DUE TO MOUNTAIN DISASTERS AT CHALONG-LONGBAQU GULLY
ZHANG Xiaoyu①②DU SSikul①②MENG Xianglian①②DU Qingzhe①②YANG Zougji®YANG YingUul④MIAO Xiaoqi①②LUO Feng①②
(①China Railway First Survee&Desiga Institute Group Cf,Ltd.,Xian710045，China)
(②Shaanxi ProviaciaO Key Laboratoro f Railway ang UndeTyround Traffic Engineering(China Railway First dnstitute')，Xiaa710045，Chinn)
(③Cheogdu Institute of Mouptain HazarOi ang Egvirovmegi，Ministry ff Water Resources，Chine Acabemy f Sciences，Cheogdu610041，China)
(④Sdd Keo Laboodo f GeoegviroumegaO Protecdou ang GeoloyicaO Disaster Preventiou，Chengdu Universito ff Tecinolofy，Cheogdu610059，China)
Abstract FreguenO mountaia disasters a soutOenstem Tibn rve ns n keg ang cnallenging proUlem ai tOe
*收稿日期：2421-45-17；修回日期：2421-44-14.
基金项目：西藏自治区重点研发计划项目(资助号:XZ222241ZY0411G)，国家重点研发计划(资助号：
2418YFC1545404)，陕西省科技厅 自然科学基础研究计划项目(资助号：2422JQ-999)冲铁一院科研项目(资助号：院科(CZ)10-08，院科(CZ)24-4).
Thio rearch io01戸007by Key Rearch ang DeveWpment Project uf Tibet Autouomouo只点誉：*!Sciege ang TechnoWyy(GragO N。.
XZ242041ZY0411G)，Natiouai Kee R&D Pagram( Gragt Nu.2413YFC1545404)，Naturai Scieece Basie Rearch Pagram uf Shaagxi( Gragt Nu.2222JQ-999)ang ScieetOic Rearch Project uf Chiga Railway First Survee ang Dekyg Insktute Grup Cu.,LtO.(Grad:Nu.YK(CZ)10-08，YK(CZ)20-0)1
第一作者简介：张晓宇(1082-)，男，硕士，正高级工程师，主要从事铁路工程地质及水文地质勘察工作.E-mail：****************
436Journal of Engineering Geology工程地质学报2021
planning and construction of Sichuan-Tibet Railway,as the railway cross the Chalong-Longbaqu gully in this area with a audua project neau tha month of tha-uCy-In orUau tr evalcaia tha influence of monntain disasteru in CUalong-Lonnbaac gully on bUdua nginnUiin,this pdpar first stuCias tha sc
olnTnancy,poteatiaC dnCopmcit treng ang disastnu peUounanco of deCUs flow,avalancOn,Oannslinc ,coPdp ang othnu monntain disasters in CUalong-Lonnbaaa auHy-It asns compreCensiva tecOnicoO mChoOs incluCing on-site investination,higUpucision remohe nsing inteu>retation,multi-sa ec traa umote nsing saUaco displacement monitoUng,accomulation Ueocoronolooy analysii ang engineeUng analooy.Generally spnaing,thn main effects of monntain disasteru such ai id avalaacOes,roco avalaacOes ang lanaslines are te provine mateUal sopucs for suCnceni debUs O ows.Ii O u V s thai o U c monntain disasteru in Chalong-Longbanc are relatively inactive.AfteuvarUi,cepsinerma thai o U c high id avalaacOe dnUs flow to occoe in the sonreo mateUal of6.75million coClc metee ai the No.1Glaciee in the upsUnm of Chalopa-Lonabanc yully cngeU extreme congitiogs,this pdper simulatei elanorateay the whoa procesi of avalancOe dnUs flow with Maslow.With enerey cepspmen hy the id avalancOe dnUs flow thronub sPovelina , collision ang friction along the way,the flow velocite nnr Chalona-Lopabanc BUdge is36m•s1,ang the flow depth is24m ,whicO is lowee than the clearanco of the aUdbet^46.5m).On this aasii,the disastee U s P of higb id avalancOe denUs flow te aUdbe worU is evalcaten,whicO provines a bais foe the engineeUng tting ang protectiva mnsuUs of Chalong-Lonabanu BUdbe.
Key words SicOuan-Tinel Railway;BUdbe engineeUna；Monntain disasters；Scoipfuquncy analysis;It falO deCUs low;NumeUcoO simuWtion
0引言
川藏铁路波密至通麦段穿越藏东南横断山高山峡谷区，属喜马拉雅东构造结段，受强烈气候变化、复杂地质地形条件、高烈度地震、高地应力等影响，线路所经过的帕隆藏布流域是滑坡、泥石流、冰湖溃决、高位岩崩冰崩等山地灾害的易发区和频发区，该区的山地灾害常以灾害链的形式呈现，具有多灾种、复合型、多过程、时空拓展及突发性强等特征(唐得胜等，2213；戴兴建等，2019)。研究区2200年4月9日发生的易贡特大山体崩塌滑坡事件是我国历史上规模罕见的崩塌滑坡地质灾害(许强等，2005)。古乡、培龙贡支、天魔沟等泥石流沟曾多次毁坏川藏公路。鲁新安等(2006)研究了古乡沟泥石流年际分布特点及暴发频率，认为古乡泥石流沟2005年5~8月暴发的泥石流原因与1956年相似，均是由集中降雨和持续高温共同作用的天气所致。刘洋(2013)基于RS技术及GII技术分析了帕隆藏布流域培龙沟、天摩沟、米堆沟冰崩-冰湖溃决等泥石流灾害链的发育特征。前人对于藏东南波密至通麦地区的山地灾害研究积累了大量的成果，对川藏铁路的选线及工程设置具有一定的指导意义。
冰崩-岩崩碎屑流是一种由高位冰崩引发或在高位岩崩滑坡运动过程中铲刮大量含冰碎屑物形成的特殊碎屑流(童立强等，2022)。Salzmann et al.(2003)通过统计参数、遥感建模和GII技术对阿尔卑斯山地
区的潜在冰崩进行了运动路径模拟及风险评估。ScOneideU et aO.I2211)根据物理模型试验和世界各处64个大型冰-岩碎屑流的经验数据，揭示了冰-岩碎屑流活动的驱动因素，为相关情景建模及风险评估的参数选取提供了经验依据。郑光等(2022)通过开展碎屑流滑槽试验，观测了碎屑流运动过程中的粒径分选过程，并重点研究了碎屑流堆积体的垂向和滑移方向层序，揭示出碎屑流堆积体内部不仅在垂向上具有反粒序结构，还在滑移方向上具有双峰分布形态。杨情情等(2213)通过斜槽实验分析了2200年易贡扎木弄沟高位冰-岩碎屑流堵江溃决洪水灾害链的发育影响因素，认为冰屑可能进入碎屑流的内部和底部，起到降低摩擦系数的作用。江国河
冰岩崩碎屑流往往形成较大的地质灾害。李俊等(2215)研究了2213年易贡扎木弄特大群发性泥石流的规模变化趋势，认为该沟存在大规模潜在冰岩崩塌体，未来仍可能暴发特大型泥石流灾害。童立强等(2018)、刘传正等(2215)研究了2213年的色东普冰崩-岩崩-冰磧物滑坡-碎屑流-堵江-堰塞湖-溃决洪水灾害链，认为其频发多发态势仍将长期持续。郑光等(2222)研究了2213年5月26日贵州水城县鸡场镇滑坡-碎屑流，结果表明其发生前斜坡无明显的变形迹象，表现出极强的隐蔽性和突发性，滑坡发生后碎屑流远程运动了约35km，造
29（2）张晓宇等：茶隆隆巴曲山地灾害特征及冰崩碎屑流致灾风险研究
457
成了巨大的危害。裴丽鑫（2019）分析了西藏阿汝 错、然则日、色东普地区冰崩灾害的特征，将青藏高
原冰崩灾害类型初步划分为冰崩直接灾害、冰湖溃
决灾害及堵溃链式灾害。研究结果表明，青藏高原
地区近年来冰崩岩崩灾害呈多发态势，且具有规模
大、危害巨大等特点。
根据大量前人研究，冰崩雪崩灾害具有在同一
位置、同一冰川多次发生的特点，如近年来雅鲁藏布
江则隆弄冰川、色东普冰川活动引发的冰崩碎屑流 堵江、西藏阿汝错冰川冰崩事件等都出现了在同一
位置多次发生的继发性特点。1054年、1968年、
1084年则隆弄冰川跃动，引发直白沟多次发生冰崩
冲入雅鲁藏布江，堵江后造成水位壅高（张沛全等，
2004）。雅鲁藏布江色东普段数十年来多次发生滑
坡碎屑流堵江事件，其中2014年以来发生过4次滑 坡碎屑流堵江事件，2013年堵江灾害发生前，该河
段三分之二处于堰塞状态（童立强等，2014；刘传 正等，2020）。2010年西藏阿里地区阿汝错冰川在
短时间内连续两次发生规模巨大的冰崩灾害（裴丽 鑫，2019）。国际上2002年发生的Kolka 冰崩是有 历史记录以来规模最大的一次冰崩，该冰川在20世
纪初期和75年代曾发生两次类似的冰川活动
（Kotlyanuv et ay,2004） o 1944〜2016 年阿拉斯加国
家冰川保护公园因多年冻土退化发生了多次冰崩-
岩崩事件（Jeffrey el n.,2014）。因此，基于其继发性
特点，历史上冰崩雪崩的发生频率-规模特征对未
来灾害的发生具有很好的指示作用。
川藏铁路波密一通麦段所经帕隆藏布流域高位
冰崩、雪崩、岩崩碎屑流为泥石流的发展提供了大量
物源，地质灾害通常规模大、易发性强、危险度高，铁
路选线时需充分考虑其对工程的影响。茶隆隆巴曲 位于林芝市波密县与通麦镇之间，流域内两岸坡面
陡峻，川藏铁路拟以桥梁形式跨越茶隆隆巴曲，大桥
全长199 m ，主体工程为164 m 钢桁拱桥，桥梁最大
净空43. 9m ，茶隆隆巴曲沟谷地质灾害主要为泥石
流，上游发育冰川，存在暴发冰崩碎屑流的风险。
本文以川藏铁路跨越茶隆隆巴曲的工程为例,
根据现场调查、遥感解译、遥感形变监测分析、堆积
物地质年代学分析、工程类别分析了茶隆隆巴曲山
地灾害的发育特征及规模-频率，并通过Masstow
全过程分析软件对上游冰川可能形成的冰崩碎屑流
灾害进行全过程模拟，深化了对川藏铁路交通廊道
内冰崩碎屑流运动特性的认识，探讨了其对铁路工
程的影响，为预防高位冰崩碎屑流灾害风险提供了
科学依据。
1地质概况
1. 1地形地貌
茶隆隆巴曲属于高中山峡谷地貌（图1），沟口 海拔为2175 m ，最高峰海拔为5986 m ，流域最大高
N
茶隆隆巴曲大桥
伶俐的意思隧道
o 拟建线路
-------桥梁
1200240036004800 m
剖面位置
.......茶曲流域范围图1茶隆隆巴曲流域与川藏铁路示意图
Fia ，1 Schematia diaaram cU ChaWyk-Loykaaqn Basin and Sichuag-Tinet Railway
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JournaO of Engineering Geology 工程地质学报 2021
差达3708 m ，山谷平均坡度为34. 5° ，流域面积为 53.36 km 2，主沟长度为13.26 km 。线路在沟谷下游
经过，地形狭窄，纵坡降为28。〜35。。根据茶隆隆巴红日小说
曲海拔高程、地貌形态及物源分布特征，从源头到沟 口，可以将主沟划分为3个阶梯：
第1阶梯于流域上游源头，海拔高程为4000〜
5586m ，平均纵比降为678%.，该区由冰雪和基岩陡
壁组成，发育4处小型冰川，皆位于流域东侧支沟。
该区段属寒冻风化强烈地带，是冰崩、雪崩及岩崩的
发育区（图2、图3）。
第2阶梯位于流域的上游，海拔高程为3200〜
4400 m ，平均纵比降为220%.，以固态降水为主，年
降雨量大于2000mm 。该区段主要为冰舌、风化物
的堆积区，是泥石流的主要物源区。
第3阶梯位于流域的中下游，海拔低于
3220 m，平均纵比降为123%°，沟道顺直，出山口略
有弯曲，沟床比降渐趋平缓，沟口狭窄，呈V 型谷
地，该阶梯植被长势极好，流域出口左侧为一个平坦 的冰磧台地。
1. 2气象水文
该区属亚热带半湿润气候，区内年平均降水量 为1276. 0mm，年最大降水量为1514. 5 mm，位于藏 东南舌状多雨带，日降雨最大可达30mm 以上。 区内年均气温介于5. 99〜10. 22 °C ，多年平均气温 8.99兀。研究区气温呈显著上升趋势，降水量亦呈 增加趋势，水热组合相对湿热、湿冷的环境均为冰崩
碎屑流及泥石流等地质灾害暴发提供了有利的外界
因素。
1.9地震
茶隆隆巴曲位于波密一墨脱活动构造带，属青
茶隆隆巴曲夭徘
01200 2400 3600 4800 m
拟建线路I —桥梁
—
—茶曲流域范围
危岩体 滑坡
Q 冰雪堆积°碎屑
图3高分遥感影像不良地质体解译成果图
Fig. 3 0x 81:0011000 map oO pooU
aodies
interUreteC hy higb-resolution remote nsing
石膏中药
藏高原南部中强度地震区。区内地震动峰值加速度
为0. 15〜0. 22e，地震动加速度反应谱特征周期为
0.45 s 。波密地区内近55年来发生6级以上的强烈
地震达9次之多，4. 7〜5. 9级地震约44余次，有感
地震发生频繁，频率达3〜5次/年。在气候变化、地 震活动作用下，研究区内冰崩碎屑流、泥石流等灾害 有可能出现周期性暴发。
1.4地质条件1.4.1 地层岩性
茶隆隆巴曲属于冈底斯一念青唐古拉地层区, 岩性复杂多变，中上游出露地层为石炭系诺错组
（Ce ）变细砂岩与板岩互层；中下游出露地层为元
古界念青唐古拉岩群（Ph 2）各类片麻岩，以及燕山
期侵入闪长岩；下游沟口两岸分布有大量的第四系 冲洪堆积层、残坡积层、冰磧堆积体碎石类土等。该
2800260024002200*
第3阶梯
123%I 第1阶梯
678%
4600-4400-4200-s 3800-
詁 3600 ■ 恤 3400-3200-3000-1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000
距离/m
第2阶梯
200%4000-1号冰川
桥位
食堂托管图2茶隆隆巴曲沟心纵平面示意图
Fig. 2 ScOematie diagUm oU the lopaituCinqi plane oU the Chalopa-Lopaaanc ditcO centeU
29（2）张晓宇等：茶隆隆巴曲山地灾害特征及冰崩碎屑流致灾风险研究439
流域位于构造混杂岩带强变形区，出露嘉黎一察隅构造混杂岩，主要为大理岩、钙质砂岩等，岩体极其破碎，工程性质差。
1. 4.2地质构造
研究区一级构造单元属冈底斯-喜马拉雅造山系，位于东构造结北缘，发育嘉黎一易贡藏布断裂与嘉黎一迫龙藏布断裂，其中嘉黎一迫龙藏布断裂为全新世活动断裂，区内产状为N6CTW/55ON，断裂带及影响带宽度为260〜900m不等，该断层为脆韧性逆冲剪切带，构造混杂岩及碎裂岩发育。
2山地灾害类型及规模频率分析
2.1山地灾害活动基本特征
2. 1.1不良地质遥感解译
茶隆隆巴曲沟内流域面积53.39km2，根据高分2号及高清航片解译成果，共发育91处不良地质体（图
9），主要集中在阴坡，其中滑坡9处，冰雪堆积体4处，危岩体22处，碎屑流2处。对线路影响较大的山地灾害类型有山洪泥石流、冰崩、滑坡及岩崩等。
2. 1.2山地灾害活动分析
应用历史遥感影像、高清遥感影像以及现场调查成果表明茶隆隆巴曲山地灾害相对并不活跃。
首先未在主沟内发现大量明显的新鲜碎岩和碎屑，主沟道内可见大量表面光滑的卵砾石。其次流域范围内森林植被非常发育，全流域生长高大乔木，2〜3m以上胸径的高山栋在沟谷中下游连续分布。总体上看近200〜500年来沟道内未发生过大规模毁灭性地质灾害（图3、图4）。
图4茶隆隆巴曲流域内森林植被照片
Fig.4Photograph of forest vegetation in Chalong-
红十字会法三年级300字作文Longbaqu watershed
2. 1.3堆积物地质年代学分析
在河口左岸的湖相沉积剖面处采集2个1C年代测定样品，在河口台地采集2个光释光（OSL）年代测定
样品。测试结果表明，茶隆隆巴曲沟口湖相沉积为4〜7千年以前帕隆藏布下游堵河形成，近期未发生灾害堵河事件；沟口台地和下游冰磧物年代为1〜1.4万年，说明帕隆藏布流域早期存在堵江事件或者为末次冰期的产物。
2.2主要山地灾害规模-频率分析
2.2.1山洪泥石流
根据现场调查结合遥感解译，茶隆隆巴曲沟口与主河垂直相交，未发现泥石流逼弯、堵塞主河的现象。沟口堆积物主要是古冰磧物和冰水堆积物，部分出露湖相沉积。在沟口也未发现有现代泥石流堆积物，可判断茶隆隆巴泥石流性质为低频泥石流。茶隆隆巴曲泥石流流通堆积区的沟道两侧森林植被十分发育，许多区段沟道甚至被森林完全覆盖，未发现明显洪痕、泥位等灾害迹象，推测泥石流沟道在相当长的时间内比较稳定。
2.2.2冰崩雪崩
从多期遥感影像和高清遥感影像发现1号冰川雪崩锥沟谷前缘和对岸的地表植被茂密（图5），主要为多年生高大乔木，揭示了近55年内1号冰川发生的小规模冰崩雪崩都局限于冰崩锥和冰磧垄的范围内，未发生过大规模高速远程冰崩碎屑流灾害。因此，茶隆隆巴曲流域内的冰崩雪崩以小规模的冰崩雪崩为主。常年冰雪崩的影响主要增加了流域内的松散物源，并可能局部堵塞沟道。
图5高分遥感影像1号冰川解译成果图
Fig.5DistOOution map ot No.1glaciss
by higb-resolution remote nsing
2.2.3滑坡崩塌
茶隆隆巴曲滑坡灾害主要有两种类型，其中在流域中下游沟道两侧冰磧体上发育1余处土质滑坡，推断未来在降雨和沟道侵蚀联合作用下，沿冰磧体两岸的滑坡仍然会出现高频高发的特征，但由于
