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暖湿背景下青藏高原盐湖地区交通廊道沉降灾害风险评估

多年冻土，沉降灾害，暖湿气候，交通廊道，青藏高原

      青藏高原是我国国防安全屏障、生态屏障及战略资源储备核心区，承载着青藏铁路、青藏公路、新藏铁路等国家重大交通廊道以及中-巴经济走廊等跨境战略通道建设（图1）。作为全球中低纬度多年冻土最发育区域，其广泛分布的冰缘地质体对气候变化和人类活动异常敏感。在暖湿化背景下，高原多年冻土区热稳定性持续弱化，诱发含冰斜坡热融滑塌灾害呈高频次、广域化发展，已对重大线性工程运营安全构成直接威胁。科学揭示沉降灾害演变机制，开展时空预测，已成为保障国家战略通道运营安全、维护高原生态屏障功能的核心科学问题。

      近年来，青藏高原呈现出明显的暖湿化气候趋势（图2）。2004 - 2016 年，青藏公路沿线年均气温增速高达 0.5℃/10 年，是全球增温速率的三倍有余，2011 - 2020 年极端高温事件相较于 1981 - 2010 年增加了 81%。与此同时，1961 - 2021 年降雨量每 10 年增加 8.6 mm，三江源地区增速更是达到 5 - 20 mm/10 年，2011 - 2020 年极端降雨事件较 1981 - 2010 年增加了 75% 。这种气候变化对高原多年冻土产生了深刻影响。多年冻土作为特殊土的一种，在温度升高时，内部冰体逐渐融化，不仅可能引发融沉变形，还会因强度降低导致蠕变变形增加，这常常是多年冻土区建筑物破坏的主要原因。热干扰、频繁的冻融循环以及不良冻土现象的危害，极大地增加了多年冻土工程处治措施的复杂性。

      在多年冻土地区筑路面临诸多冻土工程地质问题。其一，地基多年冻土退化严重影响工程建筑物稳定性。冻土强度与负温度存在特定函数关系，随着冻土温度升高，其强度降低，冻土地基承载能力下降，蠕变速率增大，极有可能致使建筑物失去稳定。一旦地基多年冻土融化，地基将彻底丧失承载能力，因产生大量沉降变形而遭受破坏。其二，地基活动层土体冻融过程也对建筑物影响显著。活动层冻土融化会产生融化和压密下沉，使得其上的建筑物出现下沉变形甚至破坏。而活动层融土冻结时，由于水分迁移和冰分凝，土体产生冻胀，建筑物基础将承受冻胀力作用，进而出现冻胀变形，甚至被破坏。其三，不良冻土现象给工程建筑物带来极大危害。多年冻土区常见不良冻土现象，如冰椎、冻胀丘、厚层地下冰、寒冻裂缝、热融下沉、热融湖塘、沼泽湿地等。这些现象对铁路工程危害严重，例如涵洞冰塞、冰椎、冻胀丘会破坏路基和桥梁墩台；地基厚层地下冰融化，导致地基基础热融沉陷，致使其上建筑物遭到破坏。

      在盐湖地区，特殊的地质条件进一步加剧了沉降灾害风险。盐湖地区土壤富含盐分，在暖湿化背景下，温度升高和水分增加改变了盐分的物理化学性质，进而影响土体力学性能。盐分的溶解与重结晶过程破坏土体颗粒结构，降低土体承载能力。同时，冻土融化使地下水位上升，盐湖地区地下卤水活动加剧，强烈侵蚀输电线路基础，加速基础沉降（图3）。据观测，部分盐湖输电线路区已出现杆塔倾斜现象，严重威胁输电安全，若不及时评估与治理，极可能引发大面积停电事故，对区域能源供应及相关产业发展造成巨大冲击。

拟建的新藏铁路极具战略意义，其穿越多年冻土段和盐湖区，面临着极为复杂的地质挑战。和日铁路新疆段主要位于青南 - 藏北高原北部高寒带大片多年冻土区，沿线多年冻土、季节性冻土广泛分布。冻土的特殊性质严重影响着线路方案的选择和工程建设（图4）。一方面，在暖湿化背景下，冻土融化导致土体强度降低、含水率改变，使得地基稳定性变差，极易引发路基沉降等问题。另一方面，该地区高海拔多年冻土的既有资料和工程建设经验极其匮乏，这无疑加大了工程建设的难度与不确定性。因此，开展和日铁路高海拔多年冻土工程地质特征及其对气候变化的响应研究迫在眉睫。深入研究高海拔地区冻土发育特征，分析冻土对工程的影响，对合理规划高海拔地区铁路工程、保障铁路安全稳定运营具有十分重要的意义。准确评估该廊道在暖湿化背景下的沉降风险，对于推动新藏铁路顺利建设，保障区域交通畅通、促进经济发展与社会稳定起着关键作用。

      科学揭示交通廊道沉降灾害演变机制，并开展精准时空预测，已成为保障国家战略通道运营安全、维护高原生态屏障功能的核心科学问题。通过对盐湖输电线路区和新藏交通廊道沉降风险的深入研究，利用先进地质勘察技术、长期监测数据以及数值模拟手段，建立适用于青藏高原盐湖地区的沉降灾害风险评估模型。综合考虑气候因素、地质条件、工程特性以及人类活动影响等多方面因素，准确地预测不同时段、不同地段的沉降风险程度，对于保障国家战略通道安全、促进区域可持续发展具有重要意义，也为交通廊道的安全运营与维护提供了科学依据，是当前亟待解决的重要课题。