某水利樞紐工程庫區(qū)地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

李剛

摘 要：本文以某水利樞紐工程庫區(qū)為研究對(duì)象，在實(shí)地工程地質(zhì)勘察獲取野外第一手資料的基礎(chǔ)上，分析了其區(qū)域地質(zhì)條件及工程地質(zhì)條件，探討了存在的主要工程地質(zhì)問題，論述了水庫蓄水后誘發(fā)地震的可能性。

關(guān)鍵詞：庫區(qū) 區(qū)域地質(zhì) 工程地質(zhì)條件

中圖分類號(hào)：TV2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0037-01

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

工程區(qū)區(qū)域內(nèi)的南部為高中山地貌，東側(cè)形成阿爾金山區(qū)中低山地貌，廣大的北側(cè)洪積扇和沖洪積平原，屬相對(duì)沉降區(qū)。工程區(qū)所在區(qū)域地勢(shì)總體為南高北低，東高西低，地形呈南北階梯狀下降。工程區(qū)位于阿爾金山與沖積洪積扇和沖洪積平原地貌單元交匯部位。

工程區(qū)共發(fā)育九級(jí)階地，Ⅸ級(jí)階地河拔170 m左右，階地面較連續(xù)，Ⅰ～Ⅷ階地均不連續(xù)，在左右岸呈零星發(fā)育。階地前緣多為近直立的陡坎，尤其是高階地往往河坎邊形成高差100 m以上陡壁。

1.2 近場(chǎng)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

近場(chǎng)區(qū)大地構(gòu)造位置在塔里木地塊南部邊緣與阿爾金山斷隆、東昆侖褶皺山系交匯地域。地貌屬于藏北高原北麓與塔里木盆地的銜接地帶。水利樞紐位于臣河出山口，屬該河流中游段的頂端位置。近場(chǎng)區(qū)地質(zhì)基本由三塊組成：臣河?xùn)|部的阿爾金山斷?。话柦鸫髷嗔岩阅系睦錾酵砉派薨櫾焐綆?；臣河以西及擬建水庫下游沿河地域，屬山麓高位的第四紀(jì)沖洪積礫質(zhì)臺(tái)地。

近場(chǎng)區(qū)受青藏高原急劇隆升的連帶，地殼處在翹升狀態(tài)。因此，河流深切，峽谷發(fā)育，河谷呈深槽形，一般深達(dá)100～170 m，縱坡度10‰～17‰，河道較直，河流兩岸由Q2礫石層構(gòu)成的谷壁陡立。近場(chǎng)區(qū)地殼新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地勢(shì)變化大。峽谷是近場(chǎng)區(qū)臣河谷地貌的基本形態(tài)。

近場(chǎng)區(qū)斷裂發(fā)育以NE走向?yàn)橹?，其中較大規(guī)模的斷層分別為江尕勒薩依斷裂（F2），近場(chǎng)區(qū)僅涉及該斷裂的西段；阿爾金斷裂（F3），這是區(qū)域性大斷裂，近場(chǎng)區(qū)隸屬于該斷裂的中部地段；在上壩址右肩部下游附近，存在一條規(guī)模相對(duì)較小，走向與阿爾金斷裂基本平行的次斷層—斷層（f17）。

1.3 構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

工程區(qū)區(qū)域上處于塔里木地塊與青藏塊體的邊緣地帶。北側(cè)和南側(cè)分別有江尕勒薩依斷裂和阿爾金斷裂，兩斷裂相距8.2 km，工程區(qū)處于阿爾金山地震和和巴彥喀拉山地震帶西段，地震活動(dòng)具有強(qiáng)度大的特點(diǎn)。近場(chǎng)區(qū)地震活動(dòng)在阿爾金斷裂帶屬于相對(duì)較弱的區(qū)段。近場(chǎng)區(qū)地殼抬升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，年抬升速率約3～5 mm/a。

工程區(qū)區(qū)域地震地質(zhì)背景復(fù)雜，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性差，該水利樞紐距阿爾金地震活動(dòng)斷裂較近，屬建筑抗震不利地段，但該水利樞紐壩址及建筑物避開了阿爾金斷裂及江格勒薩依斷裂的直接影響，工程建筑物不存在抗斷問題。由于工程區(qū)地質(zhì)背景復(fù)雜，地震動(dòng)峰值加速度較高，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性差。

1.4 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)氣候干燥，地表徑流主要為山區(qū)暴雨和積雪融化補(bǔ)給的河流水。地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水，它受冰雪融水、大氣降水、山區(qū)基巖裂隙水和上游河水補(bǔ)給，由南向北匯集，地下水位埋深逐漸變淺，最終排泄于臣河下游河谷內(nèi)。

2 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

2.1 水庫滲漏

水庫區(qū)兩岸地形較高，庫區(qū)臣河右岸為阿爾金山，河岸邊基巖裸露，后緣分水嶺山體雄厚，由下元古界阿爾金群地層組成的庫盤為相對(duì)隔水層，據(jù)壩址區(qū)鉆孔壓水試驗(yàn)，基巖微風(fēng)化～新鮮巖體透水性為微透水～極微透水，且地層走向與河流流向基本平行，因此水庫北岸不存在大的永久性滲漏問題。

庫區(qū)西側(cè)為托河左岸為臣河與托河古河道，古河道較寬，整體呈SE-NW向，進(jìn)口位于上壩址庫區(qū)左岸，距上壩軸線100 m，出口位于下壩址下游300 m。古河道在進(jìn)口處頂部高程為2365 m左右，寬度為2.8 km，底寬1 km。古河道兩岸基巖出露，河道內(nèi)沉積了深厚層的砂卵礫石，在托河河邊呈直立的陡坎狀，上部巖性為第四系上更新統(tǒng)Q3砂卵礫石層，呈青灰色，厚34～38 m，分布高程為2334～2338 m，且全部位于正常高水位以上；下部巖性為巨厚層的Q2砂卵礫石層，泥質(zhì)半膠結(jié)，呈土黃～棕黃色，厚度50～250 m，未見基巖出露。當(dāng)庫區(qū)正常高水位高程為2298 m時(shí)，古河道寬約2.4 km，古河道底部低于正常高水位168 m，蓄水后主要位于Q2泥質(zhì)半膠結(jié)的砂卵礫石層，該層存在滲漏的可能。

2.2 庫岸穩(wěn)定

庫區(qū)位于臣河中游段峽谷中，未發(fā)現(xiàn)不利結(jié)構(gòu)面組合形成規(guī)模較大的不穩(wěn)定體，局部存在有一些小的不穩(wěn)定巖體，方量都不大。但在水庫河谷兩岸大量存在的Q2半膠結(jié)砂礫石岸坡較陡峭，局部直立，容易發(fā)生谷岸坍塌、滑坡，尤其水庫建成蓄水后，庫岸的砂礫石層經(jīng)水浸潤和水浪淘刷，更容易造成砂礫石庫岸不穩(wěn)，產(chǎn)生坍塌。根據(jù)已有工程實(shí)例發(fā)現(xiàn)：半膠結(jié)砂礫石岸坡坍塌是一點(diǎn)點(diǎn)緩慢發(fā)展的，不會(huì)一次性發(fā)生體積巨大的坍塌，因此一般不會(huì)產(chǎn)生涌浪，但會(huì)造成水庫淤積。通過計(jì)算庫區(qū)各處砂礫石岸坡坍塌總方量初步估計(jì)達(dá)242萬m3。

2.3 水庫淹沒、浸沒

上、下壩址庫區(qū)迴水線范圍內(nèi)的河谷段以峽谷為主，沒有居民點(diǎn)、林地、耕地和文物古跡分布，在水庫正常高水位時(shí)，將會(huì)淹沒極少量的荒漠草場(chǎng)，水庫基本不存在淹沒問題。上壩址庫區(qū)迴水線范圍內(nèi)沒有礦產(chǎn)分布，不存在壓覆礦產(chǎn)問題；下壩址庫區(qū)靠近壩址2 km段為侏羅紀(jì)含煤地層，地表出露的薄煤層沒有開采價(jià)值，但是否存在壓覆礦產(chǎn)問題有待進(jìn)行專題研究。水庫正常高水位線以上，基巖岸坡不存在水庫浸沒問題，而砂礫石岸坡局部會(huì)有浸沒問題，由于岸坡較陡，面積很小。

2.4 水庫誘發(fā)地震

（1）庫區(qū)位于阿爾金山南緣活動(dòng)斷裂帶內(nèi)。區(qū)域內(nèi)最大的地震為7.25級(jí)地震和7.3級(jí)地震，距離庫壩區(qū)均大于100 km，破壞性地震對(duì)場(chǎng)地的最大影響烈度為Ⅷ度。庫壩區(qū)50 km范圍內(nèi)有過一次MS≥5級(jí)的地震活動(dòng)記錄，庫壩區(qū)5 km范圍內(nèi)有過一次MS=3.6級(jí)地震活動(dòng)記錄，地震主要分布在場(chǎng)地的西南、東南和北東地區(qū)，場(chǎng)地周圍及北部、西北部的塔里木盆地地區(qū)地震相對(duì)較少。（2）庫盤內(nèi)分布的地層巖性為云母石英片巖、蝕變輝綠巖、大理巖、白云巖以及半膠結(jié)砂卵礫石層，新鮮基巖透水性弱，庫水向深部滲透的可能性不大，砂礫石為中等透水地層，水庫蓄水后，水文地質(zhì)條件會(huì)發(fā)生一定的變化。（3）該水庫規(guī)模較大，上壩址最大壩高130.5 m，下壩址最大壩高152.6 m，上壩址庫區(qū)設(shè)計(jì)總庫容1.21億m3，庫水有一定荷載。

綜合分析，水庫有誘發(fā)地震的可能性，但誘發(fā)地震的烈度不會(huì)超過水庫區(qū)基本地震烈度。

3 結(jié)論

上壩址庫區(qū)主要為“U”型谷，下壩址庫區(qū)在上、下壩址之間段主要為“V”型谷，庫盤主要是由下元古界的蝕變輝綠巖、大理巖，侏羅紀(jì)的泥巖、砂巖夾煤層等不透水巖層和中更新統(tǒng)半膠結(jié)砂卵礫石中等透水地層組成。水庫砂卵礫石層總滲漏量8.03×106 m3/a，總滲漏量不大；庫區(qū)內(nèi)存在的庫岸穩(wěn)定問題主要為陡峻的Q2半膠結(jié)啥卵礫石岸坡易發(fā)生塌岸；水庫蓄水后不存在淹沒問題；水庫有誘發(fā)地震的可能性，但誘發(fā)地震的烈度不會(huì)超過水庫區(qū)基本地震烈度。