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关于隧道工程中基础地质研究的意义 精选

已有 6231 次阅读 2013-3-29 22:22 |系统分类:论文交流|关键词:工程,基础| 工程, 基础

 

    下图是西阿尔卑斯岩石圈剖面,这是欧洲地质学家三维地质填图的成果,属于阿尔卑斯若干经典地质剖面之一。阿尔卑斯山和我国的喜马拉雅山同属新特提斯洋闭合,南、北大陆晚新生代碰撞形成的造山带。欧洲地质学家对阿尔卑斯山已有百年以上的研究历史,如下图这样的三维地质剖面90年代以来已发表多条,成为全球地学界造山带研究的经典和楷模。这种剖面的绘制除了精细的地表地质工作、地球物理勘探以外,还有大量隧道工程地质勘测与地质研究的成果。

   

 

西阿尔卑斯岩石圈剖面(Dal Piaz et al 2003)

   褐色奥地利阿尔卑斯: Sesia-Lanzo内露体(sl)Dent Blanche(db), Matterhorn(Ma)纳布

   蓝色彭尼内构造域皮蒙特蛇绿岩(po),玫瑰峰(mr)和大圣伯纳德(sb)纳布,下伏瓦莱洋(va),前阿尔卑斯飞来峰(Pk)绿色赫尔维特基底断片和盖层纳布,磨拉石前渊, J 侏罗山(汝拉山)BW 欧洲地幔楔或榴辉岩化壳

黄色南阿尔卑斯带,棕色 AM 亚德里亚岩石圈地幔。PA Padane-Adriatic前陆;

EC 欧洲陆壳,EM 欧洲地幔,AS 软流圈

 

上世纪90年代以前,奥地利是欧洲隧道工程的强国,多条穿越阿尔卑斯山的公路、铁路隧道的钻进施工多是由奥地利的隧道工程公司完成的,然而每一条隧道钻进开掘之后,据我所知,都有地调局、地质研究所人员、维也纳大学、萨尔茨堡大学工程地质与地质系的师生、研究生参与隧道工程巷道的勘测与研究,这就使他们积累了大量不同高度阿尔卑斯山体内的地质资料,成为绘制上述经典地质剖面的坚实基础。

我国是多陆块拼接的复式大陆,是全球造山带最多的国家,上世纪90年代以前我国造山带研究仅限于地表地质研究。90年代后由于深反射地震工作,特别是14条地学断面(COCOP)的开展,获得了许多造山带的深部地球物理信息。目前我国正式发表的造山带剖面,如穿越喜马拉雅-昆仑山的INDEPTH;穿越天山、祁连山、秦岭等的地震反射解释剖面多半是地表地质与深部地球物理资料的结合,随解释人员水平不同而解释各异,随意性、推测性较大,无法和上述阿尔卑斯山的经典地质剖面相比拟,原因就在于缺少造山带山体内不同深度精确地质资料的约束。因此,在穿越造山带不同深度隧道工程中开展精细的地质研究是非常必要的,也是我们赶超国际先进科学水平的必要途径(不要总提“地质强国”我们还差得远!)。

本世纪以来我国隧道工程有了飞快发展,已经逐渐代替了奥地利的位置成为世界隧道工程强国,应该充分利用这个机遇把我国的深部(山体深部、城市深部)地质研究开展起来。积累我国各个造山带山体不同部位、不同深度精细的地质资料,加深对我国造山带结构、形成历史与机制的认识本身就是对国际地球科学理论的贡献。

我认为开展这项研究至少有以下三点意义:

1.         在隧道工程掘进开挖的过程中,及时对巷道原始剖面进行空间定位、精细地质剖面的测制、采样(地层岩石、化石、同位素年代、岩体地球化学)和构造研究,特别要对活动断裂加强研究(在断裂带安置长期监测地应力、地位移变化的地震监测设备,纳入国家地震监测台网)。所获资料对于指导掘进开挖工程和随时预测未来灾害可能对巷道破坏的部位,保证工程质量和长治久安有重大意义;对于认识造山带构造特征更是难得宝贵的原始资料,应该及时公开,提供地质、地震、石油、煤炭、金属勘探研究部门与研究人员无偿享用。

2.         隧道工程应该打破行业垄断,集中国内科技优势的群体和力量,形成以工程施工为主体,多学科、产学研结合,互相协作的工程-科学研究综合体。该综合体由国家投资,通过公开立项招标而形成。只有这样的工程-科学研究综合体才能真正做到科学的实用与创新。

3.         这项研究是培养造就创新型人才的重要途径,应该充分发挥高等地质院校、中国科学院各院所、中国地质科学院各院所、中国地震局地质研究所和各省地调局的作用,隧道工程的地质研究一定要用多学科的精兵,在短期内获得尽可能多的精准资料。

 



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