复杂艰险山区铁路减灾选线，是在自然灾害对线路工程全寿命周期作用不确定条件下的一种风险型决策过程。
　　《复杂艰险山区铁路减灾选线理论与技术》以构造地貌学为认知自然的基础，以风险分析为决策的数学方法，形成山区铁路减灾选线的理论架构。首先介绍基于构造地貌学的孕灾环境分析；然后针对滑坡危险区、陡坡落石灾害区、泥石流频发区、岩溶发育地区、高地震烈度山区，分别提出各类灾害的风险识别和选线设计风险调控的方法；最后根据不确定性分析理论，提出山区铁路选线方案综合评价模型和方法。此外，《复杂艰险山区铁路减灾选线理论与技术》还对工程与环境协调的选线设计、基于可拓学的山区铁路选线策略等进行了专题论述。
　　《复杂艰险山区铁路减灾选线理论与技术》可供从事铁路勘察设计的工程技术人员和高等学校、科研院所的教学、研究人员参考阅读。


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　　我国山地面积约占陆地面积的2/3。新中国成立以来，先后修建了宝成铁路、成昆铁路、南昆铁路、内昆铁路、渝怀铁路、渝利铁路等世人瞩目的山区长大干线，青藏铁路、包西铁路、太中银铁路等建成投产，成兰铁路、兰渝铁路、云桂铁路、山西中南部铁路等区际干线有序推进，基本形成了山区铁路网。我国山区基本上靠长大干线承担运输任务，但路网长度与国土面积和人口数极不相称，如西部12省区市面积占我国国土面积的71.5%，铁路营业里程仅占全国的36.6%。随着我国区域发展的推进，山区铁路网的总量仍是发展的“瓶颈”。因此今后一段时期，中国铁路建设将以中西部铁路、城际铁路等重大项目为重点，“十三五”期间，铁路发展目标营业里程达到15万km，其中快速铁路网为5万km以上，中西部地区营业里程达9.5万km。在拟建铁路中，山区铁路将占很大比例。
　　铁路选线是一项决定全局的总体性工作，线路方案确定后，铁路全生命周期的可靠性、安全性、技术可行性、经济合理性及社会接纳性等就已基本被定格。铁路选线，总体上看是一门实践超前于理论的技术，目前仍处于以原则、规定、经验公式、图表等作为设计依据的传统设计层次。因此，分析现有山区铁路选线设计的典型案例，总结成功的经验，并在现代设计方法的概念框架下，凝练出标准化的山区铁路选线设计模式，提出定量化的线路方案决策方法，建立具有普适性的技术评价体系，为山区铁路选线设计提供理论与技术支撑，引领铁路选线设计迈向现代设计，是一项“功在当代、利在千秋”的工作，也是本书撰写的直接目的。
　　随着我国经济技术的发展，快速铁路（旅客列车运行速度在160km/h以上的客货共线铁路、客运专线铁路）将成为我国山区铁路的主要形式。快速铁路的特点是“二高、二弱”。二高是平面线形要求标准高，工程安全要求标准高；二弱是区间定线适应地形灵活性弱、绕避障碍（灾害点、自然保护区）灵活性弱。受山区自然条件制约和铁路自身技术标准的限制，山区快速铁路往往只能以隧道和桥梁两类建筑克服地形等障碍，区间定线方案选择余地少，很多结合地形改善线路平纵面的传统技巧难以施展。此外，随着我国铁路路网的延伸和“一带一路”交通基础设施建设的需要，铁路势必通过建设条件更为艰难的地区并需应对自然界新的挑战。如陆陆碰撞边缘区内外动力耦合作用的灾害效应，全球气候变化背景下海洋性冰川覆盖区冰湖溃决、冰川泥石流引发的沟谷灾害链，艰险山区地震波传播的地形效应与地震触发山地灾害等。上述既是工程技术领域基础科学研究的前沿问题，亦具有重大而紧迫的实践需求，它们的凝练与认知过程，一直是本书成文的基本动力。
　　近年来，为全面总结复杂艰险山区铁路选线与总体设计的经验和教训，中国中铁二院工程集团有限责任公司相继出版了一批学术论著，如朱颖的《复杂艰险山区铁路选线与总体设计论文集》、朱颖和许佑顶的《复杂艰险山区铁路（公路）工程勘察设计案例集锦》和《复杂艰险山区铁路（公路）工程勘察设计论文选集》等。本书将与这些论著共同构成反映当前我国山区铁路选线与总体设计技术水平和发展趋势的系列学术成果。作为铁路选线设计专著，本书从编排上考虑了铁路勘察、空间定线、方案评价等作业环节顺序。但就侧重点而言，本书的编著并不完全是对已有经验的凝练和案例的分析，而是针对快速铁路成为我国山区铁路主要形式的时代特点，融合传统经验及现代科学与工程技术，在传统研究领域引入非传统的理念和方法，不仅力求从案例的分析上升到理性认识，而且希望在宏观决策思维境界和方法论上具有一定的前瞻性。
　　相对于平原地区，山区强烈的地势起伏及其导致的斜坡重力作用类灾害发育，是人们最熟悉的两个基本特征。山区还具有垂直气候带、局地暴雨山洪、地震波在三维空间传播特性不同、地震次生山地灾害等特点。此外，山区自然保护区多、部分山区生态环境脆弱，往往构成铁路选线的难点问题。从铁路减灾防灾角度，山区铁路选线作业是在自然灾害对线路工程全寿命周期作用不确定条件下的一种风险型决策过程。因此，本书首先提出从选线到个体工程布设全程贯穿风险调控作业，实现山区铁路建设投资与运营灾害风险双控的理念；然后针对滑坡危险区、陡坡落石灾害区、泥石流频发区、岩溶发育地区、高地震烈度山区，分别提出各类灾害风险识别和选线设计风险调控的手段，并就特大灾害风险调控策略进行专题论述；最后提出基于不确定性分析的山区铁路选线方案综合评价模型，包括基于低频大灾风险的铁路经济评价年换算工程一期望运营费法、考虑多灾种综合作用效应的山区铁路线路系统可靠性评价模型等。本书以灾害风险调控为核心，开展山区铁路减灾选线理论与技术研究，在选线领域独树一帜。
　　从“地形选线”到“地质选线”，强调了选线设计必须建立在对线路环境准确把握的基础上的理念，本书撰写了基于构造地貌学的孕灾环境分析章节。从技术角度，长大铁路选线是在几百公里乃至上千公里地域上的作业，是一种与构造地貌学研究尺度相匹配的工程实践，在构造地貌学的时空尺度上，配合航卫片遥感解译与ArcGIS先进技术的应用，观一屏而识天下，在大范围开展方案比选阶段，高效低成本地获取所需信息，是一个很有发展前景的方向。此外，基于构造地貌学理论，利用内营力与地貌、地表过程之间的普适性关系，获得对区域性地貌与山地灾害规律的认知；利用内营力与地貌之间的因果关系，由地貌现象反推内营力的状态，这样从孜求对地形、地质的认识上升到企及构造地貌学的层面，则是选线设计者境界提升的一个重要方面。以构造地貌学作为认知自然的基础，以风险分析作为指导选线决策作业的主要数学方法，强调二者是铁路减灾选线基础理论体系中的重要组成部分，是本书独特的观点。
　　由于缺乏对实震现象的认识，高地震烈度山区铁路减灾选线技术，是国内外尚未有人系统开展过的工作。在本书构思和成稿期间，相隔不到5年时间，在四川境内就相继发生了2008年“5·12”汶川大地震、2013年“4·20”芦山地震。在大批实震资料的支持下，本书提出了高烈度地震山区铁路选线的三大原则和16条原则意见；提出了基于断裂构造地貌的铁路廊道方案选线原则、基于地震波传播地形效应的减灾定线要点、基于地震地表变形量预测的过断裂带铁路平纵面设计方法等。有关高地震烈度山区铁路减灾选线理论与技术的论述，具辟创之功。此外，利用结构模型解析法确定影响线路方案主要因素多级递阶结构、基于可拓学的山区铁路选线策略、铁路与林区防火基础设施一体化设计技术等，均属在选线领域引入的一些定量化方法和非传统理念，也是本书有特色的内容。
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目 录
第1章 中国构造地貌格局与山区铁路 1
1.1 中国构造地貌格局 1
1.1.1 造山运动的机制与起源板块构造学 1
1.1.2 造山运动 2
1.1.3 中国的地貌格局 7
1.1.4 山地环境灾害的地球内外动力辑合作用 13
1.2 中国山区铁路 20
1.2.1 既有铁路 20
1.2.2 我国铁路规划 20
1.3 对铁路具有重要影响的山区特殊现象 22
13.1 立体气候 22
1.3.2 局地暴雨山洪 23
1.3.3 地震波传播地形效应与地震次生山地灾害 23
1.3.4 山区自然保护区多、部分山区生态环境脆弱 24
1.4 总结 25
参考文献 25
第2章 基于构造地貌学的孕柬环境分析 27
2.1 基于构造地貌学的区域性地貌规律判识原理与利用 27
2.2 基于地貌循环理论的山地灾害危险性评估方法 30
2.2.1 基于谷坡状态的崩塌、滑坡灾势预测原理 31
2.2.2 基于面积-高程分析方法和ArcGIS技术的崩塌、滑坡灾势预测程式 32
2.2.3 地震触友崩塌、滑坡灾势评估案例分析 34
2.3 对抗性原理在判定地震崩塌、滑坡优势方向上的应用 39
2.3.1 芦山地震背景 40
2.3.2 重力作用对崩塌、滑坡方向的影响 40
2.3.3 基于确定性分析方法的崩塌、滑坡方向的影响因素 40
2.4 利用地貌、地震活动性推求内动力状态 46
2.4.1 通过山前边缘线弯曲皮推断断层活动性 46
2.4.2 基于地震活动性的地应力计算修正模型 46
2.5 总结 52
参考文献 52
第3章 滑坡地区铁路选结 56
3.1 滑坡及其危害 56
3.1.1 自然地质条件对滑坡的影响 56
3.1.2 中国铁路滑坡灾害分布 61
3.1.3 铁路滑坡成灾模式 65
3.2 滑坡地区铁路选线设计原则 69
3.2.1 滑坡区地质选线原则 69
3.2.2 滑坡区高程选择原则 70
3.2.3 对大型滑坡或滑坡群平面绕避的选线原则 75
3.2.4 对中、小型滑坡工点的整治通过原则 78
3.3 高陡边坡段选线宜提前防控边坡演化成滑坡问题 80
3.3.1 复杂高陡边坡因不合理施工被迫改线的案例 80
3.3.2 施工扰动造成边坡演化成滑坡的机理 82
3.3.3 可研阶段提前考虑施工方案 86
3.4 滑坡易发区铁路选线作业技术框架与程式 87
3.5 滑坡区铁路选线决策要素 88
3.6 总结 90
参考文献 91
第4章 陡撞地段铁路选缉 93
4.1 陡坡及其危害 93
4.1.1 陡坡的定义 93
4.1.2 陡坡危害 94
4.1.3 陡坡地段减灾设计 96
4.2 陡坡危岩非接触式勘察技术 97
4.2.1 测量原理 97
4.2.2 岩体结构面快速调查体系 101
4.3 陡坡落石轨迹计算分析 102
4.3.1 陡坡落石轨迹计算 102
4.3.2 工程案例 106
4.4 陡坡地段减灾措施 107
4.4.1 防治工程 107
4.4.2 监制预警 109
4.5 总结 110
参考文献 110
第5章 混右流地区铁路选结 112
5.1 泥石流及其危害 112
5.1.1 中国泥石流分布 112
5.1.2 铁路泥石流灾害基本概况 119
5.1.3 铁路泥石流灾害案例 120
5.2 泥石流地区选线基本原则 123
5.3 泥石流地区定线主要因素及选线设计程式 125
5.3.1 泥石流地区定线主要因素关系分析 125
5.3.2 泥石流地区选线设计程式 126
5.4 泥石流地区主弱支强型河段铁路选线要点 130
5.4.1 东川支线的概况 130
5.4.2 原东川支线采择低线方案的思路 132
5.4.3 原东川支线的受灾情况及原因分析 133
5.4.4 东川支线新线与老线的对比分析 136
5.5 冰川泥石流堵江危害严重区段铁路选线策略 140
5.5.1 帕隆藏布流域概况 140
5.5.2 帕隆藏布流域山麓地带地貌特征与冰啧台地 143
5.5.3 基于立体绕避原则的铁路线位方案 146
5.6 总结 152
参考文献 153
第6章 岩溶地区选线 156
6.1 岩溶及其危害 156
6.1.1 岩溶形态特征及类型 156
6.1.2 岩溶发育的基本条件 156
6.1.3 岩溶发育的一般规律 156
6.1.4 岩溶及岩溶水的不均匀性与难预测性 158
6.1.5 山区岩溶的危害 160
6.2 岩搭致灾成因机理 165
6.2.1 岩溶敖灾成因类型 165
6.2.2 突水灾泥致灾机理 166
6.2.3 改变水文地质条件致灾机理 169
6.3 岩溶地区铁路选线技术 171
6.3.1 岩溶地区选线原则 172
6.3.2 岩溶地区减灾选线主要技术 172
6.4 岩榕地区减灾选线与总体设计 179
6.5 总结 184
参考文献 185
第7章 亩地震烈度山区铁路选结 186
7.1 山区地震及其危害 186
7.1.1 “5·12”汶川大地震铁路工程震害 186
7.1.2 注川地震对高地震烈度由区铁路选线与设计的启示 192
7.2 高地震烈度山区铁路综合选线与总体设计 193
7.2.1 高地震烈度山区铁路综合选线原则 193
7.2.2 高地震烈度山区铁路总体设计原则 195
7.3 基于构造地貌与断裂活动特征的廊道选择 196
7.3.1 线路工程可利用的构造地貌 196
7.3.2 基于地形和灾害风险综合分析的廊道方案选择原则 200
7.4 基于地震波传播地形效应的定线技术 203
7.4.1 地震动高程放大效应与定钱要点 203
7.4.2 山体坡向效应与定线要点 205
7.4.3 峡谷地形屏蔽效应与定线要点 208
7.4.4 临空面效应与曲线定线要点 214
7.5 总结 215
参考文献 216
第8章 近场区大地形变预测及线路工程对策 219
8.1 地表形变概论 219
8.2 地表形变概率危险性分析 220
8.2.1 方法简介 221
8.2.2 泊松地震的风险性模型 222
8.2.3 时间相关地震的风险性模型 223
8.2.4 所有地震的组合效应 223
8.2.5 破裂延伸至地表并影响到场地的概率 224
8.2.6 破裂长度和宽度的回归公式 224
8.2.7 跨断层地震位移的回归模型 225
8.2.8 相关参数 226
8.3 龙门山中央断裂地表永久位移概率危险性评估 230
8.4 近场区地表形变作用下的线路工程减灾对策 236
8.4.1 近场区大地形变下的线路工程灾害简介 236
8.4.2 考虑大地形变的跨断层线路设计 236
8.5 总结 243
参考文献 243
第9章 工程与环境协调的选结设计 247
9.1 山区铁路环境选线的总体原则 247
9.1.1 山区环境的特殊性 247
9.1.2 选线应遵循的环境保护法律法规 248
9.1.3 山区铁路环境选线的原则 250
9.1.4 山区铁路建设的环境保护措施 253
9.2 铁路与林区防火基础设施一体化设计技术 254
9.2.1 林区铁路设计技术 255
9.2.2 林区铁路定钱要点 257
9.2.3 林区铁路横断面设计 258
9.2.4 运营期间林区铁路防火要求 261
9.3 V形沟谷填垦开发性弃土场设计技术 262
9.3.1 影响V形沟谷弃土场稳定性因素分析 262
9.3.2 V形沟谷弃土场挡土坝设计 267
9.3.3 V形沟谷沟头填垦开发性弃土场设计 270
9.4 总结 272
参考文献 273
第10章 基于不确定性分析的山区铁路选线方案评价方法 274
10.1 基于搞合度模型的铁路发展需求性分析 274
10.1.1 铁路-经济系统辑合原理 275
10.1.2 铁路-经济系统辑合坪价模型 276
10.1.3 实例分析 279
10.2 基于离差投影的山区铁路选线方案比选模型 281
10.2.1 铁路选线方案比选指标体系 281
10.2.2 方案比选决策原理及方法 282
10.2.3 基于离差技彰的铁路选线方案比选模型 286
10.2.4 实例分析 287
10.3 基于效用理论的铁路选线方案比选模型 289
10.3.1 基于效用理论的方案比选决策原理 290
10.3.2 基于效用理论和投影的铁路选线方案比选模型 295
10.3.3 实例分析 296
10.3.4 小结 298
10.4 铁路低频大灾风险调控宏观决策技术 299
10.4.1 铁路低频大灾风险调控程式 300
10.4.2 低频大灾可接受风险标准 301
10.4.3 基于低频大灾风险分析的铁路方案评价 304
10.4.4 铁路低频大灾风险调控宏观决策技术 317
10.4.5 实例分析 318
10.5 山区铁路线路系统可靠性评价模型 322
10.5.1 可靠性数学理论 323
10.5.2 地震、洪水威胁区铁路线路革统可靠性评价方法 328
10.5.3 泥石流、滑坡区铁路线路系统可靠性坪价方法 337
10.5.4 揉合可用度 337
10.5.5 超过准失事事件的发生概率 337
10.5.6 山区铁路线路系统可靠性评价程式 339
10.5.7 实例分析 339
10.6 总结 341
参考文献 342
第11章 基于可拓学的山区铁路选结策略 346
11.1 可拓学的基本概念 346
11.1.1 物元的概念及分类 346
11.1.2 物元的基本关系 347
11.1.3 物元的可拓性 348
11.2 可拓学方法架构及选线案例 350
11.2.1 可拓学方法架构 350
11.2.2 可拓学方法在选线中的应用案例 357
11.3 基于可拓学的铁路选线方案生成策略 359
11.3.1 铁路的基本选线过程 360
11.3.2 基于可拓学的铁路选线方案生成程式 361
11.4 总结 363
参考文献 363