夏雜的地質(zhì)條件

中國三峽集團(tuán)新聞中心 王 波

壩區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造。資料圖片

向家壩水電站的前期勘察設(shè)計(jì)工作從1957年開始，歷經(jīng)數(shù)十年艱苦、細(xì)致、深入的地質(zhì)勘察，從長達(dá)7.5公里壩段中的7個比較壩址中，選定目前的壩址，經(jīng)過“壩址選擇”、“預(yù)可研報告”、“可研報告”等階段多次國家審查和專家評估咨詢，向家壩水電站地質(zhì)條件滿足建壩條件。

但向家壩水電站壩址地質(zhì)條件因具有諸多特殊性而顯得十分復(fù)雜，主要反映在以下幾個方面：

一是地形條件不利。壩址位于峽谷出口，河谷寬闊，河床普遍堆積厚度10至40米，最厚近80米的河流沖積的砂卵礫石層，而且該河段常年通航。這些條件極大地增加了勘探的難度，也就給了解掌握壩址地質(zhì)條件增加很大難度。

二是壩址的巖石條件相當(dāng)復(fù)雜。壩址分布的基巖是在兩億至兩億五千萬年前形成的，沉積環(huán)境是河流、湖泊以及沼澤。隨水流條件的變化，沉積物質(zhì)的顆粒大小發(fā)生變化，形成了砂巖夾泥巖或者泥巖夾砂巖、二者交替分布的這樣一種地層。突出特點(diǎn)就是軟弱層多，巖層厚度不穩(wěn)定，多數(shù)呈透鏡狀，這樣的地層通常還含有煤層。向家壩壩址地層中不規(guī)則的煤線或雞窩煤較普遍，其中T33巖組含7個薄煤層，并且當(dāng)?shù)乩习傩赵谏鲜兰o(jì)50年代末期亂采亂挖較嚴(yán)重，進(jìn)一步增加了地質(zhì)條件的復(fù)雜性。

三是壩址構(gòu)造條件極端復(fù)雜。壩址處在穹窿狀的糖房灣短軸背斜的東傾伏端，并且發(fā)育了一條北西向的立煤灣膝狀撓曲帶，使得背斜兩翼地層不對稱，右岸及河床右側(cè)的巖層平緩、傾向右岸偏下游，左岸及河床左側(cè)的巖層稍陡、傾向左岸偏下游，分布在河床的撓曲帶核部巖層急劇陡傾。因而壩址巖層向三面傾斜，傾角變化從15度到90度，空間形態(tài)很不規(guī)則。巖層發(fā)生撓曲變形的同時，還伴生或派生出二到三組小型斷層和節(jié)理裂隙，而且形成了較多的層間錯動破碎帶。這些派生的結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度又與巖層產(chǎn)生撓曲變形的強(qiáng)烈程度密切相關(guān)，使本來已很復(fù)雜的地質(zhì)條件更趨復(fù)雜。

四是壩址的水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜。壩址區(qū)有兩層基巖地下水。上層水水量少，水位起伏大；下層水的排泄條件好，水位低緩，與河水聯(lián)系緊密，二者基本同漲同落。而且淺部基巖、河床巖體的透水性較好。

壩址地質(zhì)構(gòu)造。制圖/田宗偉

五是壩址巖石的風(fēng)化、卸荷比較特殊。砂泥巖地層中不常見的囊狀風(fēng)化在向家壩壩址較多。卸荷裂隙也不完全隨深度增加均勻地逐漸變少和變窄，常常是淺部較明顯，中間一段不發(fā)育，之后又集中出現(xiàn)。

向家壩水電站復(fù)雜的地質(zhì)條件使工程施工難度大大增加。

首先，由于河床覆蓋層厚，層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅有砂卵礫石層、砂層，底部的砂卵礫石層中還含較多崩塊石，形成局部架空結(jié)構(gòu)，使得圍堰的基礎(chǔ)處理難度很大，如一期圍堰防滲墻成槽時容易出現(xiàn)護(hù)壁泥漿漏失、塌孔等；沉井施工時容易產(chǎn)生流沙、出現(xiàn)偏斜，遇崩塊石更可能出現(xiàn)被挾持、下沉速度慢等問題。

其次，由于泥質(zhì)巖石含量多，巖石強(qiáng)度低，易風(fēng)化崩解，遇水軟化。邊坡開挖后泥巖坡面很快風(fēng)化成碎石狀，產(chǎn)生剝落，坡腳形成碎石堆。下大雨時，容易被沖進(jìn)排水溝，形成堵塞。

第三，亂采亂挖形成的煤洞采空區(qū)大多僅有30～50厘米高，并且有棄碴、有空洞，不僅給勘探調(diào)查帶來很大困難，而且增加了回填處理難度。盡管在壩線選擇和地下廠房的布置時盡力回避煤層采空區(qū)，但對兩岸高邊坡的影響是無法回避的，邊坡揭露煤洞的回填加固成為了邊坡工程的最大難題。

第四，由于巖層平緩、軟弱夾層多，不僅對重力壩的抗滑穩(wěn)定不利，也容易引起地下洞室的頂拱巖層的拉裂與塌方，壩基深層抗滑穩(wěn)定和超大跨度地下廠房的開挖與支護(hù)方案，因此成為重點(diǎn)研究的技術(shù)課題。

第五，由于巖體透水性好，不僅使沉井降水和基坑排水的難度增加，而且大大增加了廠壩防滲帷幕和排水的工程量。