克孜爾水庫方山的工程地質條件及工程處理

向新益

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830091）

克孜爾水庫方山的工程地質條件及工程處理

向新益*

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830091）

克孜爾水庫的方山是主壩左肩和副壩右肩的聯(lián)接段，由構造形成的方山分布有疊瓦斷層、滑塌體、地裂縫等，工程地質條件復雜，對方山的工程地質勘察、評價直接影響到壩段壩線位置選擇和工程建設，就方山工程地質勘察、工程地質條件評價及工程處理進行了論述。

克孜爾水庫方山；工程地質條件；工程處理

1 概況

克孜爾水庫是新疆渭干河流域的一座控制性大型綜合利用水利樞紐；壩址位于木扎提河與克孜河交匯口以下長約2.5km的河段內，河床寬130m左右，右岸為洪積扇帶；工程由攔河主壩、副壩、溢洪道、泄洪排砂涵洞、發(fā)電引水涵洞和壩后電站組成。

主壩、副壩為粘土心墻砂礫石壩，主壩壩頂高程1154.6m，壩頂長920.6m，最大壩高44.0m；副壩壩頂高程1154.0m，壩頂長1288.0m，最大壩高32.6m，主、副壩粘土心墻均為不對稱寬心墻，心墻頂高程1153.4m。F2斷層帶自副壩右壩肩處通過。主、副壩由F2錯動抬升形成的大方山聯(lián)接。

大方山是F2斷層錯斷，南部抬升，在河左岸形成Ⅳ-Ⅵ級階地，臨河階坎為高30～40m的陡壁，這些階地在渭干河、克孜爾河交匯處左岸形成一大方山（見圖1），構成主壩水庫工程的左肩和副壩右肩。

圖1 壩區(qū)地質地貌略圖

方山長500m，寬160m，最高點高程1177.58m，方山北坡為活動的F2斷層帶，坡高33m左右。為副壩右壩肩。南坡高35～65m，南坡上發(fā)育了3條較大的北南方向沖溝（圖2），方山除受F2活動斷層影響外，還有廣泛分布有疊瓦斷層、滑塌體、地裂縫等，工程地質條件復雜。

方山的工程地質勘察、評價直接影響到壩段壩線位置選擇，因此，方山的工程地質勘察、評價和工程處理的設計等對克孜爾水庫工程建設和運行管理至關重要。

2 方山的工程地質勘察

方山為一孤立的臺地，四周臨空，地表層有厚2.5m左右階地卵礫石層覆蓋，查明疊瓦斷層、滑塌體、地裂縫的分布，主要采用工程地質測繪、物探、坑槽探相結合，尤其是對地裂縫的勘察采用了大量的槽探和豎井，方山共布置了探槽12條，豎井16個。

3 方山主要工程地質問題及處理

（1）疊瓦斷層。大方山的基巖為新近系上新統(tǒng)N2的砂巖、泥巖：產狀65°NW∠80°～90°，上部分布有厚2.5m左右階地卵礫石層；方山上的斷裂除北坡的F2活動斷裂帶以外還發(fā)育了一組與F2同產狀的疊瓦斷層14條（見圖2），斷層產狀65°SE∠20°～30°，斷距0.5～1m，間距10～30m，從方山上的沖溝及四周階坎出露的天然剖面清晰顯示，疊瓦斷層對方山頂部的礫卵石層（Q3）沒有影響，因此可以斷定疊瓦斷層也不活動。

（2）滑塌體。方山上的節(jié)理除層面與疊瓦斷層平行的節(jié)理外，還發(fā)育了一組NW向的張節(jié)理，產狀325°NE∠70°～85°，疊瓦斷層，斜切巖層，它們的走向平行河流和方山南坡走向，F(xiàn)3、F4、F5、F6在南坡谷坡上出露，與近于直立的地層層面配合、組成邊坡不穩(wěn)定結構面，在方山南坡下游長350m的邊坡沿F4、F3斷層面滑動，該滑塌體至今仍繼續(xù)活動，滑塌方量約30×104m3，滑塌體后緣裂隙深1～2m，寬50cm左右（圖2）。

圖2 方山地質圖

方山南坡上游段谷坡（壩肩范圍），疊瓦斷層出露于谷坡中部，它們與層面組成的結構面經穩(wěn)定分析，其安全系數(shù)K為1.15～0.9之間，屬極限平衡狀態(tài)；因此，在壩肩范圍內出露的斷面把上盤不穩(wěn)定巖體全部清除。充分利用2號深沖溝作為排泄壩肩滲漏水和保護壩后巖體的穩(wěn)定，清除溝底基巖表面風化層，鋪設較厚層的砂礫石層作為排水層，上覆廢料蓋層，以防止上游溝坡不再向壩肩發(fā)展。

（3）地裂縫。在方山中部及西部，經大量探槽、豎井揭露，見有地裂縫90多條，絕大多數(shù)走向300°～353°，（87條）傾向NE或SW，傾角60°～90°，最大延伸深度為15.25m，另有3條10°～30°方向的小裂縫。北西向裂縫在平面上組成3個密集帶，每帶內都有1條主要的裂縫，這3個密集帶位于TC-5，TC-4探槽，SJ-79豎井處，裂縫間距190～195m。

所有裂縫都是上寬下窄，呈楔形，最大寬有1.03m，覆蓋層內的裂縫被后期的水流淤積物填充?；鶐r內的裂縫，由于砂礫石的阻塞，基本無填充物，但沿裂縫面有明顯的水流痕跡。最大的原裂縫深度由SJ-79和SJ-82豎井揭露，為13.6～15.25m（基巖面以下10～11m），裂縫下端巖體完好。

裂縫延伸的長度以TC5探槽內的裂縫最長，折線狀延伸65.6m，還有1條為41m，其余的在13m以下。所有裂縫都未發(fā)現(xiàn)明顯的水平或垂直方向的錯動及再次裂開的跡象。SJ-82豎井揭露有1條大裂縫，在基巖面處寬1.03m，上部Q3卵礫石層內形成楔狀體，有垂直位移40cm，屬典型的地震構造楔，從形成特征可以斷定不是地應力形成的地質構造活動形跡。

在方山西北角F2斷層出露處，發(fā)現(xiàn)壓在斷層下的粉細砂層，有古液化跡象，說明該區(qū)過去發(fā)生過強烈地震，方山上的地裂縫是古地震事件產物。

根據(jù)最小強度理論分析，一旦地震破壞裂縫形成后，在同一地震地質環(huán)境內后來的地震波動應力場，就會沿著已有裂縫不斷釋放，不大可能再在已有裂縫之間的完整地層中，再造成新的裂縫，因此只要設法避開原地震裂縫區(qū)，就可以減少未來地震對方山上的工程設施的影響，也可以避開現(xiàn)有裂縫對兩肩的滲漏和滲流對大方山后邊坡穩(wěn)定的影響。

4 結論

通過對方山的工程地質勘察、評價，準確地選擇了壩段及壩線位置，為克孜爾水庫方山的工程處理的設計提出了可靠的技術資料。

水庫主壩左壩肩和副壩右壩肩選擇避開了3條地裂縫較發(fā)育的密集帶，地基通過清除風化巖體和固結及帷幕灌漿處理，1991年水庫下閘蓄水運行至今，方山運行工況良好。

[1]于慶菊.克孜爾水庫地質構造環(huán)境及其對工程的影響[J].水利水電技術,1989（6）.

[2]彭敦復.新疆水利水電建設中的活斷層問題[J].水力發(fā)電, 1990（7）.

[3]彭伯云.克孜爾水庫活動斷裂特征及其對工程的影響[J].巖土工程學報,1993（3）.

P642.2

B

1004-5716(2015)05-0073-03

2014-10-16

向新益（1963-），男（漢族），四川蒼溪人，高級工程師，注冊巖土工程師，現(xiàn)從事水利水電工程的地質勘察及巖土檢測試驗工作。