悲剧性铁路事故的教训可以降低土方工程失败的风险

历史悠久的铁路桥承载着比设计者想象的更重的火车，被公认为维多利亚时代工程的杰出代表。

然而，铁路路堤和路堤却不能这样说，它们大多数是在150多年前土力学发明之前建造的。要求是在“迄今为止行之有效的”基础上，将成本和土地占用降至最低。

结果，岩屑过于陡峭，路堤不密实，排水不足。因此，铁路土方工程故障一直是一个问题。自2004年以来，平均每年有100起土方工程失败。然而，近年来，由于持续时间更长、强降雨和夏季更热、更干燥，这一数字翻了一番。

然而，随着监测的增加和土方工程的额外支出(目前的五年控制期为13亿英镑)，高风险土方工程故障和脱轨的数量显著减少。不幸的是，去年的一次这样的故障导致了卡尔蒙特的脱轨，这是自2007年以来英国第一起致命的火车事故。具有讽刺意味的是，这是由于10年前在工作中安装的一个顶部排水系统失败，该系统是为了稳定紧邻脱轨地点的陡坡。当地地形将大量的水引入这条排水渠，导致该地区75%的月平均降雨量在3小时内下降。

学习经验教训

由于按照现代标准重建数千英里的土方工程是不切实际的，因此无法完全消除这种土方工程故障的风险。然而，我们可以从卡蒙特事故中吸取教训。其中一些将来自铁路事故调查部门的正式调查，例如，考虑失效排水管的设计和施工。此外，铁路网成立了两个由独立专家领导的工作组。

其中一个由罗伯特·梅尔勋爵领导，负责审查土方工程的管理，另一个由茱莉亚·斯林戈女士领导，负责考虑天气预报。最终的报告于3月发布，可在网上查阅，旨在确保铁路网拥有更好地管理土方工程的专业知识、技术和系统，并充分利用天气数据。

迈尔勋爵长达543页的报告提供了一份关于铁路土方工程土力学及其失效机制的学术论文。它的结论是，持续失败的主要原因是过度陡峭的斜坡暴露在以前没有经历过的降雨中。报告指出，过去20年里，土方工程失败与降雨之间存在很强的相关性。它还强调了排水系统的关键作用，这些系统并不总是得到应有的优先维护，并且安装在不考虑径流和水流的默认设计中。

他的报告还审议了土方工程和植被的资产管理问题。它还强调了监测的重要性，因为不可能防止所有土方工程故障。用于即时检测故障的技术包括光纤分布式声学传感和表面安装倾角仪。此外，需要响应性较差的监测来收集一段时间内的状态数据。例如，比较卫星雷达图像随时间的变化可以探测到毫米级的地面变形。

预测和“临近预测”

人们还认为，“寻找干草堆”——脆弱山坡的长度——更为实际，因为“准确预测哪里会发生故障，就像大海捞针”。在这方面，局部失稳表明类似边坡的其余部分容易失稳。

茱莉亚·斯林戈女士的报告考虑了铁路网络如何利用最好的天气预报。它指出，随着精确的景观模型的发展和对雷暴和对流物理的更好理解，现在可以提前1-3天进行千米级的预测。此外，临近预报利用光流技术外推天气雷达图像，可探测到未来1-2小时内的强对流风暴。

Mair勋爵和Slingo夫人的报告反映了其成员的专业知识，并提供了最佳实践解决方案。虽然侦测或预防所有土方工程故障是不切实际的，但报告的建议将大大降低风险。

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