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我国境内碳酸盐岩地层分布广泛,裸露于地表的面积达91万km2,但岩溶发育具有时空不均一性,故难以充分判断岩溶发育的强度。高速铁路的建设在碳酸盐岩地区多以绕避可溶岩的方案为主,而在西南地区及鄂西地区,碳酸盐岩大面积连续出露,导致常规绕避的原则和方法并不适用。郑万高铁鄂渝段所在的鄂西地区,地处中国地势二、三级台阶交界处,地形起伏较大,岩溶类型丰富,空间展布情况复杂,通过野外岩溶地质调查难以准确地刻画其岩溶发育程度。鄂西地区工程条件恶劣,已建岩溶隧道岩溶灾害事故频发,加之区域岩溶水利用率高,如何避免岩溶灾害,保证施工安全,降低对区内生态环境的影响等问题严重困扰了郑万线选线工作。岩溶问题成为制约区内铁路建设的首要问题,从而限制了西南地区与中原地区的交通、经济往来。现有岩溶地质选线的优化方案多是对岩溶发育程度的定性分析和基于已有线路的比选,人为因素较重,缺乏定量分析和数学模型概化。因此,基于鄂西地区特有的水文地质条件,分析研究区岩溶发育受控机理,建立更加科学客观的多层次多指标的岩溶地质选线模型有着显著的意义和价值。本文基于研究区的地质和岩溶水文地质条件,通过野外调查资料,从岩溶发育的受控机理出发:划分研究区可溶岩层组类型;对研究区岩溶发育影响因素进行归纳研究,分析各因素之间的相互联系;利用层次分析法确定各指标影响权重,同时考虑各指标间的独立性和相关性,建立多层次多指标的分析框架;通过模糊综合评价法确定研究区各区域岩溶发育指数,利用地理信息系统技术(GIS)生成理想线位。通过上述研究,获得以下认识:(1)研究区可溶岩出露面积占研究区总面积的72.78%,其中三叠系的可溶岩占研究区可溶岩总出露面积的47.01%,故大规模连续发育的岩溶和伴随而来的岩溶水问题是困扰研究区高速铁路布设的主要原因。根据可溶岩出露情况,可将可溶岩层组划分为:连续的可溶岩层组,碳酸盐岩夹非可溶岩层组,间互式的可溶岩层组;研究区经历了多期次多旋回的地质运动,构造形迹各异,断层纵横交错,相互切割;褶皱类型丰富,包括倒转褶皱和复式褶皱。(2)断裂构造主要控制了研究区岩溶水的排泄,褶皱构造主要控制了研究区岩溶泉的出露:断层附近多有岩溶泉出露;断层影响带内裂隙发育,在地下水的溶蚀下主要裂隙逐步形成岩溶管道,使单元内的岩溶水集中排泄;向斜汇水能力显著,多有岩溶大泉沿向斜轴线分散出露。研究区主要排泄方式分为:研究区西侧的中-低山河谷区管道流集中排泄区、研究区中部的台缘槽谷网状裂隙集中排泄型和丘陵-低山峰丛洼地管道流分散排泄型。研究区岩溶水以HCO3-Ca型和HCO3-Ca·Mg型水为主,为典型的岩溶地区地下水类型。pH值介于7.28.1之间,呈弱碱性。SIc值介于-0.3500.583之间,岩溶水侵蚀性中等强。(3)结合研究区岩溶地质背景和岩溶受控机理,将影响研究区岩溶发育的指标确定为:岩石可溶性指标、地质构造指标、地形地貌指标和水化学条件指标。采用层次分析法及模糊数学理论确定各指标对不同岩溶发育程度的隶属度图像,以地理信息系统为平台,通过加权平均的方法评价研究区岩溶发育指数。(4)研究区内岩溶发育受构造和地形地貌控制:在褶皱两翼和断层影响带内岩溶发育指数相对较高,在选择线路时应尽量避开;自分水岭向排泄边界岩溶发育指数逐渐增加。在可溶岩与非可溶岩界线附近岩溶发育指数普遍偏高,是因为可溶岩与非可溶岩界线处有地下水集中排泄,造成了局部的岩溶发育。在选择线路时并不能简单地判断非可溶岩附近工程条件更优。(5)通过评价研究区岩溶发育指数,利用地理信息系统的最优成本路径功能生成跨越可溶岩的最优高铁线位,线位同时保证满足高铁设计规范,线位岩溶发育指数尽可能低的同时距离尽可能短。