高烈度地震山區鐵路減災選線技術

邱燕玲， 姚令侃，2，3， 朱 穎， 魏永幸

（1.西南交通大學土木工程學院，四川成都610031；2.高速鐵路線路工程教育部重點實驗室，四川成都610031；3.抗震工程技術四川省重點實驗室，四川成都610031；4.中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031）

高烈度地震山區鐵路減災選線技術

邱燕玲1， 姚令侃1，2，3， 朱 穎4， 魏永幸4

（1.西南交通大學土木工程學院，四川成都610031；2.高速鐵路線路工程教育部重點實驗室，四川成都610031；3.抗震工程技術四川省重點實驗室，四川成都610031；4.中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031）

為從源頭上減輕高烈度地震山區的鐵路災害，針對選線設計中廊道方案選擇和空間定線，從風險調控的理念，研究了減災選線技術.采用斷裂構造地貌理論，對活動斷裂塑造的地貌格局和強震災害效應進行了綜合分析，得出了廊道方案選擇原則.根據波動理論，對蘆山、汶川地震等表現出的地震波傳播的地形效應進行分析，提出了空間定線要點.研究結果表明：逆斷層下盤撓曲盆地、正斷層上盤斷陷盆地、走滑斷層斷陷盆地和拉分盆地，均是鐵路廊道方案可利用的地貌單元.確定大段落線路高程時，可不考慮高程放大效應；峽谷地形線路應避免布置在地震波入射方向一側；近場區線路應選擇在地震波傳播的迎坡向，遠場區在背坡向；應盡量避免設置小半徑曲線，凸曲線應避免設置深路塹或高大支擋工程.

鐵路選線設計；地震；山區；風險調控

21世紀以來，相隔不到5年，四川境內就相繼發生了“5·12”汶川大地震和“4·20”蘆山地震.這2次地震中，災區公路、鐵路震害嚴重.而且，交通阻斷極大地阻礙、延緩了救援隊伍和工程機械進入災區，加大了救援難度，成為搶通保通工作的巨大障礙.選線設計事關整個鐵路設計的全局，高烈度地震山區選線不僅是從源頭上減輕災害的首要環節，也是在節省工程投資和減輕未來地震災害風險的矛盾中統籌規劃的多目標決策過程.必須從廊道方案選擇到空間定線的各環節系統貫徹風險調控的理念，而支撐該理念實施的理論與技術研究亟待開展.

目前國家標準和鐵路行業規范并未設定不能修建鐵路的禁區，是否采用通過高烈度地震區的方案，仍應通過技術、經濟、災害風險等多方面因素綜合比選后決定.若從全局考慮認定通過高烈度地震區為最有利的方案時，除按規范進行工程抗震設計外，更重要的是在選線設計各階段都應貫徹風險調控的理念，最大限度地減少地震風險.鐵路選線設計的基本內容，從整體到局部依次分為走向選擇、空間定線、工程布置3個環節.有關工程布置階段的減災對策已另文介紹［1-2］.本文的目的即在上述2次地震大量實震資料的支持下，研究反映山區地震地形效應的統計規律，提出走向選擇、空間定線這2個環節的風險調控原則和方法.

1 基于斷裂構造地貌學的鐵路廊道方案選擇原則

選線設計中，走向選擇即確定線路的基本交通廊道，是鐵路線路設計中最根本的問題，線路走向是否合理，直接關系到鐵路本身的工程投資和運營效果.地形決定了選線條件，并在很大程度上影響鐵路的主要技術標準.高烈度地震山區多為新構造運動的造山帶，強烈的構造運動使區域地形地貌陡峻，地形條件往往成為該區域線路的控制性因素.

1.1 斷裂構造與地形廊道

在地形陡峭的山區，常常會鑲嵌一些寬谷或線狀分布的盆地，這些在崇山峻嶺中鑲嵌的平緩、順直的盆地，在歷史上一般已自然演化形成為經濟據點和交通廊道，成為鐵路應利用的有利地形，鐵路從此通過也符合服務地方，滿足社會、經濟要求的宗旨.此外，崩塌、滑坡、泥石流是山區鐵路常年遭受的山地災害，其發生頻率遠遠高于地震，利用山區盆地布線還能有效地減輕鐵路服務期內的山地災害.

但這些盆地往往是活動斷裂塑造的地貌，它們沿斷裂帶分布，是與斷裂相關的構造盆地.可以將這類構造盆地分為撓曲類盆地、伸展類盆地和走滑類盆地三大類，分別沿逆斷層、正斷層和走滑斷層走向分布（圖1）.

圖1 與斷裂相關的構造盆地Fig.1 Fault-related tectonic basins

撓曲類盆地是在擠壓性造山過程中，巖石圈褶皺沖斷，在俯沖、擠壓和逆沖負荷作用下巖石圈彎曲沉降并充填而形成的盆地.在造山帶前緣，這種撓曲類盆地稱為前陸盆地（圖2（a）），規模一般較大，隨著遠離造山帶，撓曲作用減弱，并在前緣隆起.如成都盆地是龍門山前陸盆地，龍泉山則是成都盆地的前緣隆升［3］.隨著逆沖帶向前擴展，前陸盆地被卷入褶皺中，造山帶不斷加厚并向前陸推進，原前陸盆地被推覆掩蓋、破裂萎縮，有可能在造山帶內部殘留小盆地，如雅江盆地就是前陸盆地邊緣的殘留盆地［4］.

伸展類盆地是在引張作用下，地殼和巖石圈伸展、減薄而形成的盆地.斷陷盆地是由斷層所圍限的陷落盆地，在平面上沿斷層線呈狹長條狀分布，在剖面上受斷層圍限方式控制，單側有斷裂形成楔形斷陷盆地（圖2（b）），雙側有斷裂形成槽形斷陷盆地（圖2（c））.盆地內堆積有較厚的第四紀松散沉積物，山區盆地中，斷陷盆地規模一般較大.

沿大型走滑斷裂帶附近形成的各種類型的盆地統稱為走滑類盆地.如果是純的走向滑動斷層，斷層在剖面上直立，在平面上呈直線，不可能產生張性或壓性分量，斷裂兩側巖體守恒，不能形成盆地.山區廣泛發育的走滑斷裂對調節造山帶的差異壓縮和伸展具有重要作用，有一定的傾向分量，這就形成了山嶺和盆地地貌.

由于斷層兩側的反向水平運動，運動前進方向受限，后方應力虧損，在斷層末端產生分支正斷層，將剪切運動轉換為局部拉張及垂直斷陷運動，以實現應力調整而終止破裂，因而形成楔形斷陷盆地.單條走滑斷裂在地貌上表現為斷裂前端的隆起山嶺和末端的斷陷盆地.走滑斷層一般不會單獨出現，往往是多條走滑斷層羽列狀階步疊接組成走滑斷裂帶，由于2條羽列狀斷層之間相向運動，往往發育拉分盆地（圖2（d））.拉分盆地是沿走滑斷裂帶發育多且大的盆地，在右旋右階或左旋左階條件下形成，多呈菱形或矩形.拉分盆地的規模變化很大，大者長逾百千米，寬數十千米，小者長數百米，寬僅數十米.如甘孜盆地就是鮮水河斷裂帶和玉樹-甘孜斷裂帶形成的大型拉分盆地.

圖2 斷裂構造盆地示意Fig.2 Schematic diagram of fault tectonic basins

可見，在山區，不同類型的斷層，塑造了各類構造盆地，要利用這些地形條件有利的區域布線，就必須面對地震災害的風險.下面在對不同類型斷裂的活動性和強震震害特征分析的基礎上，提出廊道方案選擇的原則.

1.2 基于地形和地質災害風險綜合分析的廊道方案選擇原則

1.2.1 近逆斷層的廊道方案選擇原則

逆斷層活動性的特點是高震級低頻率，需要較長時間累積應力、應變.強震作用下上下盤效應明顯，上盤產生的地表變形和破壞范圍大，而下盤擠壓下陷，活動性弱，破壞效應沿主斷裂迅速衰減.如汶川地震觸發的崩塌滑坡，上盤在20 km后衰減，而下盤6 km后迅速衰減［6］.前陸盆地范圍很廣，一般線位具有遠離斷裂帶的條件；若鐵路必須建在斷裂附近時，線位應選擇在下盤的盆山過渡區域，這樣可相對減輕地震風險.而對于前陸殘留盆地，已被卷入斷層上盤之中，地震破壞作用強烈，不建議選線利用.

1.2.2 利用正斷層斷陷盆地的廊道方案選擇原則

正斷層從地震破壞效應來看，由于上盤效應，地震破壞作用比下盤強，對線路是不利因素；但上盤的斷陷盆地在地形上有利，同時海拔較下盤低，可大幅度降低線路高程.由于正斷層以張性為主，斷層面的正應力小，摩擦阻力低，正斷層僅需較小的應變能即可位移，因此產生的地震能級較小.如有歷史記錄的正斷層地震超過7級的僅2次，最大一次是1959年Hebgen Lake Mw7.29級地震［7］.綜合考慮地震風險和地形條件，仍建議鐵路一般沿正斷層上盤斷陷盆地布線，并采用工程抗震設計抵御地震風險.

當雄-羊八井斷裂帶位于年青唐古拉山東南麓，總體走向北東、南北展布，是班公湖-班戈-嘉黎地震帶中段的次一級地震構造帶，主要由正斷層和左旋走滑斷層構成，斷層傾角50°～66°.正斷層控制形成的地貌，由桑雄、谷露、當雄、寧中、羊八井、吉達果6個盆地及其間的煙它、九子拉、當雄南、寧中西南、羊八井南5個橫向隆起組成，全長240 km，寬5～25 km，是一條狹長的斷陷谷地帶［8］.青藏鐵路古露—羊八井段利用該斷陷盆地布線約150 km（圖3），該段線路地形平坦、工程簡易，并使線路高程控制在4 300～4 600 m內（盆地兩側山地平均海拔高度達5 500 m），避免了海拔過高出現的多年凍土問題.這是利用正斷層上盤斷陷盆地選線的成功范例.

1.2.3 利用走滑斷層構造盆地的廊道方案選擇原則

走滑斷層形成的斷陷盆地和拉分盆地往往孕育山區帶狀分布的寬谷地形.這些沿活動斷裂帶間斷分布的盆地通常是被斷裂圍限的區域，其內部巖層完整性較好，構造相對穩定，符合活動性斷裂帶地區空間定線的“安全島”條件.但需注意的是，一般走滑斷層的發震頻率較高，也可能發生強震，為此提出采用簡易工程的風險調控策略.線路通過走滑類盆地，由于不受高程障礙的限制，只需注意繞避平面障礙，因此可大量采用路基工程，修建一條橋隧比例低、造價省、受災后容易修復的線路，實現以簡易工程為主體通過走滑斷裂帶密集區的理念［9］.此外，走滑斷層的斷錯地貌跡象明顯，如斷錯水系、斷錯階地、斷塞塘等，根據這些地貌標志，容易準確確定斷裂帶的位置，為定線階段避讓斷層提供較精確的信息.

圖3 青藏鐵路古露—羊八井段Fig.3 Gulu-Yangbajing section of Qinghai-Tibet railway

安寧河斷裂帶處于康滇地軸的軸部，斷裂帶分為東、西兩支，近南北向平行展布，2支間距約4～9 km，傾角60°～80°，晚更新世以來的主要活動集中在東支斷裂上［10］.安寧河斷裂帶控制了現代地貌的發育，冕寧至德昌段，在2支斷裂之間的狹長地帶因兩側斷裂強烈活動形成了典型的斷陷盆地［11］.成昆鐵路利用該盆地走線約90 km（圖4）.

圖4 成昆鐵路漫水灣—德昌段Fig.4 Manshuiwan-Dechang section of Chengdu-Kunming railway

安寧河流域是我國著名的泥石流密集分布區，鐵路漫水灣至德昌段沿線分布有泥石流溝53條，以溝谷型泥石流為主.由于該段河谷寬緩，谷寬平均達5 km，階地開闊，泥石流洪積扇可自由發育，泥石流動能至洪積扇前緣已消減殆盡，而線路在大型洪積扇前緣通過.40余年的運營實踐表明，該段的泥石流災害比兩段毗鄰區段峽谷段的災害少得多，應該說是成功的鐵路選線設計.

2 基于地震波傳播地形效應的定線要點

廊道方案確定后，區間定線風險調控的重點是，盡量選擇在地震動作用相對較弱的部位通過.發生在山區的宏觀震害現象表明，地震波在山區的傳播特性較平原地區復雜，地表地震動除受表層土影響外，還受地形高差效應的影響.

自1971年San Fernando地震在Pacoima壩左岸山體上記錄到高達1.25g加速度［12］以來（g為重力加速度），地震波的地形效應一直是研究的前沿和熱點問題.目前還沒有定量估計地形效應的方法，只是對一些典型地形得出了比較一致的定性結論，如地震動在凸地形放大，在凹地形減小等.在缺乏地震監測臺陣數據的情況下，地震觸發崩塌、滑坡為觀察地震宏觀地形效應提供了一種途徑.雖然地震觸發崩塌、滑坡受斷裂、地形地貌以及巖性三大因素的影響，但在巖性相近的條件下，崩塌、滑坡的嚴重程度將直接反映斜坡地震動的強度，即震中距和地形的綜合效應.因此地震觸發崩塌、滑坡的發育程度應與地震地形效應具有很好的對應關系.據此，通過對“4·20”蘆山地震崩塌、滑坡實震資料的分析，結合波動理論，獲得了對地形效應的認識，提出基于地震地形效應的定線要點.

2.1 地震動高程放大效應與定線要點

地震動沿一維高程的放大效應一直是地形效應中最受關注也是最富爭議的問題.國內外都通過地形監測臺陣獲得了一些反映地震動沿山體高程變化的數據，如美國Kagel山、Josephine山［13］，山頂與山腳兩測點相比表現出放大效應，希臘Sourpi山、法國Mont Saint Eynard［14］、我國自貢西山公園多個測點表現出放大效應［15］，而美國Robinwood Ridge［16］、我國青川東山、獅子梁、桅桿梁及綿竹市九龍鎮清泉村山前斜坡［17］的監測結果表明，加速度沿高程沒有明顯的放大效應.總體上看，這些監測結果的結論并不一致，但基本還是給出了一個共性結論，即山頂對山底存在一種放大效應.

鐵路選線廊道方案選擇和確定大段落線路高程時，考慮的尺度是宏觀山勢或地勢臺階，高程效應是否在區域性的尺度上體現，這才是鐵路選線關注的問題.采用震后遙感影像解譯并結合野外調查的方法，發現在3 300 km2蘆山地震災區范圍內，有1 792個崩塌、滑坡等地震次生斜坡山地災害，海拔范圍為600～2 800 m.

采用空間分辨率為30 m的DEM進行空間分析以獲取海拔高程信息，每200 m劃分一個高程區間，在IX、VIII、VII度區內分別統計各高程區間的面積及區間內的災害面積，得各高程區間的災害密度分布，見圖5.

從圖5可見，在蘆山地震災區，災害密度與區域性海拔高程并沒有明顯關系.

為了進一步分析高程放大效應對選線的影響，對單個山體進行了詳細考察.縣道X074太平鎮中林村—大川鎮處于蘆山地震的Ⅷ、Ⅶ度區，線路總長30 km，是一條越嶺線，線路最高處埡口和中林村之間的海拔高差達550 m.線路通過地層為三疊系須家河組淺灰色厚層中粗粒、細粒巖屑砂巖，線路平面及沿線48處邊坡塌方災害分布見圖6.

圖5 各高程區間災害密度Fig.5 Disasters density in different elevation ranges

圖6 線路平面和邊坡塌方災害分布Fig.6 Plan view of a road and distribution of landslides

圖7是邊坡塌方災害的海拔與震中距的關系，圖8為按同一震中距（以1 km計）對線路邊坡塌方量進行統計的結果.

圖7 邊坡塌方災害的海拔與震中距的關系Fig.7 Relationship between landslide elevationand epicenter distance

可見，在震中距8 km（線路起點）至震中距10 km處，線路處于爬坡上升段，就線路高程而言，系單調增加，就震中距而言，基本上是逐步遠離震中，但塌方量急劇下降，說明震中距是地震觸發災害強度的控制因素；此后，線路高程繼續爬升至埡口，而后下坡至線路終點，該段線路邊坡塌方量變化不大，僅在震中距14和17 km處出現2個小峰值，從圖7看，2處峰值出現在線路分水嶺附近.

圖8 塌方量與震中距的關系Fig.8 Relationship between landslide volume and epicenter distance

綜上，蘆山地震實震資料表明，從大范圍看（研究區3 300 km2），區域性地震動的強弱程度與海拔高程并無密切的關系；對于寬厚山體或大地勢臺階，也不存在地震動沿高程明顯遞增的規律性；但就單個山體而言，頂部地震動大于底部的現象是存在的.因此，鐵路選線確定大段落線路高程時，可不考慮高程放大效應；但一般不宜采用山脊線方案.此外，自然山體上部的陡緩轉折部位、單薄孤立山脊部位等確實對地震波具有放大作用的局部地形，這種發生在山體上部的“放大效應”，個體工程布設時仍需加以考慮.如路橋工程上方的斜坡面存在條形山脊或陡緩轉折變化部位時，由于這種地形易觸發崩塌、滑坡，抗震設防需考慮對高位坡體的防護.

2.2 山體坡向效應與定線要點

崩塌、滑坡等邊坡塌方方向主要受斜坡坡面方向控制，但在地震波傳播的方向上，坡向效應也有所體現.文獻［18］從汶川地震航衛片圖分析中指出，在與發震斷裂帶近于垂直的溝谷斜坡中，地震波傳播背坡面一側滑坡發育的密度明顯大于迎坡面一側，并將這種現象稱為“背坡向”效應，這種現象在1999年我國臺灣集集Mw7.6級地震和2005年巴基斯坦Kashmir Mw7.6級地震中也有體現［18］.

蘆山地震是盲逆斷層［19］，震源為一點源.按地震波傳播方向對災害點的塌方方向進行處理，即確定塌方災害點相對震中的塌方方向.如圖9，繪出震中和災害點的射線及其切線方向，以90°劃分成4個區域：A區域是背坡向，C區域是迎坡向，B、D區域為切向.從總體統計（表1）來看，發生在各個方向的災害數量基本相同，迎坡向和背坡向沒有明顯差異.但從各方向災害發生的面積來看，背坡向是迎坡向的1.27倍，說明背坡向發生的災害一般規模更大.

圖9 災害點相對震中的塌方方向Fig.9 Landslide relative direction to the epicenter

當考慮震中距的因素后，有以下規律：發生在地震波傳播背坡向的大型塌方震中距較小，發生在迎坡向的大型塌方震中距較大，這一規律對規模越大的災害點越顯著（表2）.

表1 蘆山地震災害點相對震中的塌方方向統計Tab.1 Statistics of landslide relative direction to the epicenter of Lushan earthquake

表2 迎、背坡向大型塌方的平均震中距Tab.2 The average distance of large landslides for facing and backing to the epicenter

對表2中的現象可進行理論解釋.雖然體波的入射方向很難確定，但總體來看，因地殼介質的密度由地表往下隨地層深度而增大，根據斯內爾定律，地震波由下往上傳播時，其入射方向將逐漸接近于垂直地表，因此體波一般以陡傾角出射地面.在體波陡傾入射時，地震波傳播方向的迎坡面和背坡面山體兩側會有不同的振動響應.如圖10（a），P波是振動方向與波的傳播方向一致的拉壓波，拉應變下巖體產生的破裂面與波的振動方向垂直；S波是振動方向與波的傳播方向垂直的剪切波，剪應變作用下巖體產生的破裂面與波的振動方向平行.因此，對直射波和反射波，P波的拉應力和S波的剪應力都使背坡面易于產生順坡向的裂隙.

圖10 地震波的山體坡向效應Fig.10 Slope effect of seismic waves

上述“背坡向”效應是體波作用效應，發生在體波占地震波主要能量成分的近場區.隨著地震波在地表的傳播，面波逐漸累積并轉變為地震波能量的主要成分.在面波起主要作用的遠場區，沿地表傳播的面波傳入迎坡面后，在山頂部位發生復雜的傳播過程——主要分為兩部分，一部分反射回迎坡面，另一部分傳向背坡面；在背坡面傳播的面波在山腳發生波型轉換，一部分轉為體波向下傳播，另一部分面波向后傳播（圖10（b））.迎坡面振動將更為強烈.

綜上，體波占地震波主要能量的近場區，線路應選擇迎坡向；在面波占地震波主要能量的遠場區，線路應選擇背坡向.

2.3 峽谷地形屏蔽效應與定線要點

早在1970年就發現峽谷地形對地震波有屏蔽效應.當地震波通過峽谷地形時，在峽谷兩側產生的波場是不對稱的，地震波入射方向一側的振幅更大，而在峽谷另一側減弱.前蘇聯蘇拉克河峽谷是切割上白堊統石灰巖巖層的Ⅴ形對稱峽谷，深度為250 m，最大寬度300 m，在峽谷的奇爾凱伊堤壩閘門區兩側布有10個觀察點.圖11是峽谷兩側高200 m的觀測點在1970-12-24地震中速度時程的頻譜分析結果［20］，對比地震波入射的右側，峽谷左側繞射側屏蔽了高頻成分的地震波.

圖11 峽谷兩側觀測點速度時程的頻譜分析［20］Fig.11 Frequency spectrum analysis of wave velocity-time history recorded on both sides of a canyon

在蘆山地震中，峽谷地形的這種屏蔽效應體現得很明顯，崩塌災害的分布與地形地質條件有很密切的關系.塌方災害點連續、密集的地段主要分布在硬巖深切峽谷段，主要有銅頭-朱沙峽谷、一線天峽谷、金雞峽、小關子-穆平峽谷.其中，銅頭-朱沙峽谷、一線天峽谷、金雞峽的地層為大溪礫巖組厚層塊狀粗礫巖.大溪礫巖組形成的寬厚狀山體沿大川-雙石斷裂下盤一側帶狀分布，在山體橫向上由水系切割成3段峽谷（圖12）.地震波的傳播方向沿山系方向，由于相對于震中的位置關系，在銅頭-朱沙峽谷、一線天峽谷，地震波的傳播方向是由左向右；而在金雞峽，地震波的傳播方向是由右向左.災害解譯統計（表3）表明，入射側的塌方災害明顯大于繞射側.

圖12 峽谷地形研究區域Fig.12 Study area in the canyon

表3 峽谷段兩側災害對比Tab.3 The comparison of slope failures on two sides of canyons

可用波動理論對此現象進行解釋：沿介質表面傳播的Rayleigh波遇到峽谷地形障礙時，由于波的衍射作用，Rayleigh波的長周期成分能夠穿過地形障礙向后傳播，而短周期成分在峽谷的波入射一側發生反射，或轉變為向下傳播的體波，因而峽谷地形在空間上阻斷了Rayleigh波的傳播.這種空間阻斷效應是由波長和地形尺度決定的，波長越短，地形尺度越大，這種效應越明顯.峽谷地形主要屏蔽了地面振幅相對較強的Rayleigh波，使地面振動振幅減小.

選線通過峽谷地形時，根據上述規律，應避免選擇在峽谷入射方向一側.

2.4 臨空面效應與曲線定線要點

無論從宏觀震害調查、強震觀測、理論計算還是從模型試驗結果看，局部多臨空面的突出地形對地震波的影響明顯.如汶川縣的地形在海拔1 500～2 500 m之間，廣泛發育中山山脊和夷平面臺地，是三維臨空的地形、凸出臺地、孤立山包最為發育的地區，崩塌、滑坡發生的密度最大.海拔超過2 500 m的山體，這3種地貌較不發育，崩塌、滑坡災害發生率降低［6］.

這種臨空面造成的震動放大效應在線路工程上也有反映.汶川地震中，紫坪鋪至映秀段的59個路塹墻，位于平曲線上凸出側的毀壞比率高達35.3%，明顯高于直線段的24.2%和凹陷側的11.1%［21］.

綜上，鐵路選線在區間定線的平面設計階段，應盡量避免設置小半徑曲線；此外，凸曲線側要避免設置深路塹或高大支擋工程.

3 結束語

高烈度地震區傳統的鐵路選線設計主要體現在工程布置環節，即工程結構抗震設計，對選線這一從源頭上減災的重要措施有所忽略.為此，對于選線設計走向選擇、空間定線兩項基本工作內容，應研究高烈度地震山區減災選線技術.本文獲得的主要結論：逆斷層下盤撓曲盆地、正斷層上盤斷陷盆地、走滑斷層斷陷盆地和拉分盆地，均是鐵路廊道方案可利用的地貌單元.空間定線時，區域性地震動的強弱程度與海拔無關，寬厚山體或大地勢臺階不存在地震動沿高程遞增的規律，確定大段落線路高程時可不考慮高程放大效應；峽谷地形線路應避免布置在地震波入射方向一側；近場區線路應選擇布置在地震波傳播的迎坡向，遠場區在背坡向；應盡量避免設置小半徑曲線，凸曲線側要避免設置深路塹或高大支擋工程.

面對本世紀以來大地震頻發的態勢，選線人員在確定通過高地震烈度區的線路時特別慎重.目前國家地震部門和鐵路行業規范并未設定不能修建鐵路的禁區，是否采用通過高烈度地震區的方案，仍應通過技術、經濟、災害風險等多方面因素綜合比選后決定.為此，提出高烈度山區鐵路選線理念：不設禁區，綜合比選，按規設防，風險調控.本文從定線角度提出了一些風險調控的技術措施.從選線到個體工程設計全過程建立地震風險調控的理念和技術體系，應是高地震烈度山區鐵路設計的發展方向.

構造地貌是指受構造內動力作用控制，通過內外地質動力相互作用奠定的能夠反映一定構造特征的地貌形式.地貌與構造的關系、構造地貌發生和發展過程都是構造地貌學的基本研究內容.地形選線是鐵路選線設計的基礎，若進一步從原生構造地貌尺度獲得對選線作業區地形成因的認識，在構造地貌學的時空間尺度上考慮區域穩定性和地貌格局，指導選線設計，無疑是選線設計思維境界的提升.對基于斷裂地貌的鐵路廊道方案選擇原則的研究，企盼產生拋磚引玉之效.

［1］ 邱燕玲，姚令侃，徐光興.基于震害機理的擋墻工點修復處治技術［J］.土木工程學報，2013，46（增刊1）：160-165.QIU Yanling，YAO Lingkan，XU Guangxing.Remediation technology for retaining wall based on seismic damagemechanism［J］.ChinaCivilEngineering Journal，2013，46（Sup.1）：160-165.

［2］ 姚令侃，馮俊德，楊明.汶川地震路基震害分析及對抗震規范改進的啟示［J］.西南交通大學學報，2009，44（3）：301-311.YAO Lingkan，FENG Junde，YANG Min.Damage analysis of subgrade engineering in Wenchuan earthquakeandrecommendationsforimprovingseismic designcode［J］.JournalofSouthwestJiaotong University，2009，44（3）：301-311.

［3］ 李勇，周榮軍，DENSMORE A L，等.青藏高原東緣大陸動力學過程與地質響應［M］.北京：地質出版社，2006：1-17.

［4］ 顏仰基，吳應林.巴顏喀拉-川西邊緣前陸盆地演化［J］.巖相古地理，1996，16（3）：16-29.YAN Yangji，WU Yinglin.Evolution of the Bayan Harwest Sichuan peripheral foreland basin in southwestern China［J］.Sedimentary Facies and Palaeogeography，1996，16（3）：16-29.

［5］ 劉和甫，汪澤成，熊保賢，等.中國中西部中、新生代前陸盆地與擠壓造山帶耦合分析［J］.地學前緣，2000，7（3）：55-72.LIU Hefu，WANG Zecheng，XIONG Baoxian，et al.Coupling analysis of Mesozoic-Cenozoic foreland basin and mountain system in central and western China［J］.Earth Science Frontiers，2000，7（3）：55-72.

［6］ 崔鵬，何思明，姚令侃，等.汶川地震山地災害形成機理與風險調控［M］.北京：科學出版社，2011：41-46.

［7］ 王海云.近場強地震動預測的有限斷層震源模型［D］.哈爾濱：中國地震局工程力學研究所，2004.

［8］ 李祥根.中國地震構造運動［M］.北京：地震出版社，2010：187-188.

［9］ 姚令侃，邱燕玲，魏永幸.青藏高原東緣進藏高等級道路面臨的挑戰［J］.西南交通大學學報，2012，47（5）：719-734.YAOLingkan，QIUYanling，WEIYongxing.Challenges in construction of railway and highway from Sichuan to Tibet through eastern margin of Tibetan Plateau［J］.Journal of Southwest Jiaotong University，2012，47（5）：719-734.

［10］ 唐榮昌，韓渭濱.四川活動斷裂與地震［M］.北京：地震出版社，1993：1-368.

［11］ 蘇生瑞，黃瑞秋，王士天.斷裂構造對地應力場的影響及其工程應用［M］.北京：科學出版社，2002：155-158.

［12］ BOORE DM.Anoteontheeffectofsimple topography on seismic SH waves［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，1972，62（1）：275-284.

［13］ DAVIS LL，WESTLR.Observedeffectsof topography on ground motion［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，1973，63（1）：283-298.

［14］ PEDERSEN H，BRUN B L，HATZFELD D，et al.Ground-motion amplitude across ridges［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，1994，84（6）：1786-1800.

［15］ 王海云，謝禮立.自貢市西山公園地形對地震動的影響［J］.地球物理學報，2010，53（7）：1631-1638.WANG Haiyun，XIE Lili.Effects of topography on ground motion in the Xishan park，Zigong City［J］.Chinese Journal of Geophysics，2010，53（7）：1631-1638.

［16］ HARTZELL S H，CARVER D L，KING K W.Initial investigationofsiteandtopographiceffectsat RobinwoodridgeCalifornia［J］.Bulletinofthe Seismological Society of America，1994，84（5）：1336-1349.

［17］ 羅永紅.地震作用下復雜斜坡響應規律研究［D］.成都：成都理工大學環境與土木工程學院，2011.

［18］ 許強，李為樂.汶川地震誘發大型滑坡分布規律研究［J］.工程地質學報，2010，18（6）：818-826.XU Qiang，LI Weile.Distribution of large-scale landslides induced by the Wenchuan earthquake［J］.Journal of Engineering Geology，2010，18（6）：818-826.

［19］ 徐錫偉，陳桂華，于貴華，等.蘆山地震發震構造及其與汶川地震關系討論［J］.地學前緣，2013，20（3）：11-20.XU Xiwei，CHENGuihua，YUGuihua，etal.Seismogenic structure of Lushan earthquake and its relationship withWenchuanearthquake［J］.Earth Science Frontiers，2013，20（3）：11-20.

［20］ МЕДВЕДЕВ C B.地震小區劃［M］.黃秀銘，譯.北京：地震出版社，1981：71-78.

［21］ 姚令侃，陳強.5·12汶川地震對線路工程抗震技術提出的新課題［J］.四川大學學報：工程科學版，2009，41（3）：43-50.YAO Lingkan，CHEN Qiang.New research subjects on earthquake resistant techniques of line engineering extractedfrom 5·12Wenchuanearthquake［J］.Journal of Sichuan University：Engineering Science Edition，2009，41（3）：43-50.

（中、英文編輯：付國彬）

Disaster Reduction Techniques of Railway Route Selection in Mountainous Regions with High Earthquake Intensity

QIU Yanling1， YAO Lingkan1，2，3， ZHU Ying4， WEI Yongxing4
（1.School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China；2.MOE Key Laboratory of High-Speed Railway Engineering，Chengdu 610031，China；3.Sichuan Key Laboratory of Seismic Engineering and Technology，Chengdu 610031，China；4.China Railway Eryuan Engineering Group，Chengdu 610031，China）

To reduce earthquake-induced disasters of railway in mountainous regions with a high earthquake intensity from fountainhead，the disaster reduction techniques of the selection of transportation corridors and the space layout of railway lines，were researched based on the concept of risk control.From the fault tectonic geomorphology theory，landform patterns formed by active faults and seismic disasters were analyzed，and the selection principles of transportation corridors were obtained.From the wave motion theory，the topography effects of seismic wave propagation reflected in the Lushan and Wenchuan earthquakes were analyzed，and the key points of line space layout were worked out.The research result shows that lexural basin on footwall of reversed faults，rift basin on hanging wall of normal faults，and rift basin and pull-apart basin on strike-slip faults are available geomorphic units of railway corridors.Elevation amplification effect may not be considered in the route elevation determination of large sections.Canyon routes shall be avoided laying in the incident side of seismic waves.Earthquake near-field routes shall be selected along the hillside facing wave propagationdirection，while far-field routes in the opposite side.Sharp curves must be avoided，moreover，deep cutting slopes and tall retaining structures shall be avoided layouting in the convex side of a curve.

railway route selection；earthquake；mountain zone；risk control

U212.3

A

0258-2724（2014）06-0972-09

10.3969／j.issn.0258-2724.2014.06.007

2013-10-28

國家自然科學基金重點項目（41030742）；鐵道部科技研究開發計劃資助項目（2011G019-B）

邱燕玲（1986－），女，博士研究生，研究方向為鐵路公路工程勘察設計新技術，E-mail：aggieqiuyanling＠126.com

姚令侃（1953－），男，教授，博士生導師，研究方向為鐵路公路工程災害防治及安全技術，E-mail：yaolk＠home.swjtu.edu.cn

邱燕玲，姚令侃，朱穎，等.高烈度地震山區鐵路減災選線技術［J］.西南交通大學學報，2014，49（6）：972-980.