某水利樞紐工程庫區地質條件及評價

李剛

摘 要：本文以某水利樞紐工程庫區為研究對象，在實地工程地質勘察獲取野外第一手資料的基礎上，分析了其區域地質條件及工程地質條件，探討了存在的主要工程地質問題，論述了水庫蓄水后誘發地震的可能性。

關鍵詞：庫區 區域地質 工程地質條件

中圖分類號：TV2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0037-01

1 工程地質概況

1.1 地形地貌

工程區區域內的南部為高中山地貌，東側形成阿爾金山區中低山地貌，廣大的北側洪積扇和沖洪積平原，屬相對沉降區。工程區所在區域地勢總體為南高北低，東高西低，地形呈南北階梯狀下降。工程區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。

工程區共發育九級階地，Ⅸ級階地河拔170 m左右，階地面較連續，Ⅰ～Ⅷ階地均不連續，在左右岸呈零星發育。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 近場區地質構造

近場區大地構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。近場區地質基本由三塊組成：臣河東部的阿爾金山斷隆；阿爾金大斷裂以南的昆侖山晚古生代褶皺造山帶；臣河以西及擬建水庫下游沿河地域，屬山麓高位的第四紀沖洪積礫質臺地。

近場區受青藏高原急劇隆升的連帶，地殼處在翹升狀態。因此，河流深切，峽谷發育，河谷呈深槽形，一般深達100～170 m，縱坡度10‰～17‰，河道較直，河流兩岸由Q2礫石層構成的谷壁陡立。近場區地殼新構造運動強烈，地勢變化大。峽谷是近場區臣河谷地貌的基本形態。

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

1.3 構造穩定性評價

工程區區域上處于塔里木地塊與青藏塊體的邊緣地帶。北側和南側分別有江尕勒薩依斷裂和阿爾金斷裂，兩斷裂相距8.2 km，工程區處于阿爾金山地震和和巴彥喀拉山地震帶西段，地震活動具有強度大的特點。近場區地震活動在阿爾金斷裂帶屬于相對較弱的區段。近場區地殼抬升運動強烈，年抬升速率約3～5 mm/a。

工程區區域地震地質背景復雜，區域構造穩定性差，該水利樞紐距阿爾金地震活動斷裂較近，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。由于工程區地質背景復雜，地震動峰值加速度較高，區域構造穩定性差。

1.4 水文地質條件

工程區氣候干燥，地表徑流主要為山區暴雨和積雪融化補給的河流水。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、山區基巖裂隙水和上游河水補給，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。

2 工程地質條件評價

2.1 水庫滲漏

水庫區兩岸地形較高，庫區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隔水層，據壩址區鉆孔壓水試驗，基巖微風化～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。

庫區西側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，進口位于上壩址庫區左岸，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，泥質半膠結，呈土黃～棕黃色，厚度50～250 m，未見基巖出露。當庫區正常高水位高程為2298 m時，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泥質半膠結的砂卵礫石層，該層存在滲漏的可能。

2.2 庫岸穩定

庫區位于臣河中游段峽谷中，未發現不利結構面組合形成規模較大的不穩定體，局部存在有一些小的不穩定巖體，方量都不大。但在水庫河谷兩岸大量存在的Q2半膠結砂礫石岸坡較陡峭，局部直立，容易發生谷岸坍塌、滑坡，尤其水庫建成蓄水后，庫岸的砂礫石層經水浸潤和水浪淘刷，更容易造成砂礫石庫岸不穩，產生坍塌。根據已有工程實例發現：半膠結砂礫石岸坡坍塌是一點點緩慢發展的，不會一次性發生體積巨大的坍塌，因此一般不會產生涌浪，但會造成水庫淤積。通過計算庫區各處砂礫石岸坡坍塌總方量初步估計達242萬m3。

2.3 水庫淹沒、浸沒

上、下壩址庫區迴水線范圍內的河谷段以峽谷為主，沒有居民點、林地、耕地和文物古跡分布，在水庫正常高水位時，將會淹沒極少量的荒漠草場，水庫基本不存在淹沒問題。上壩址庫區迴水線范圍內沒有礦產分布，不存在壓覆礦產問題；下壩址庫區靠近壩址2 km段為侏羅紀含煤地層，地表出露的薄煤層沒有開采價值，但是否存在壓覆礦產問題有待進行專題研究。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有浸沒問題，由于岸坡較陡，面積很小。

2.4 水庫誘發地震

（1）庫區位于阿爾金山南緣活動斷裂帶內。區域內最大的地震為7.25級地震和7.3級地震，距離庫壩區均大于100 km，破壞性地震對場地的最大影響烈度為Ⅷ度。庫壩區50 km范圍內有過一次MS≥5級的地震活動記錄，庫壩區5 km范圍內有過一次MS=3.6級地震活動記錄，地震主要分布在場地的西南、東南和北東地區，場地周圍及北部、西北部的塔里木盆地地區地震相對較少。（2）庫盤內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，水文地質條件會發生一定的變化。（3）該水庫規模較大，上壩址最大壩高130.5 m，下壩址最大壩高152.6 m，上壩址庫區設計總庫容1.21億m3，庫水有一定荷載。

綜合分析，水庫有誘發地震的可能性，但誘發地震的烈度不會超過水庫區基本地震烈度。

3 結論

上壩址庫區主要為“U”型谷，下壩址庫區在上、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，侏羅紀的泥巖、砂巖夾煤層等不透水巖層和中更新統半膠結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；庫區內存在的庫岸穩定問題主要為陡峻的Q2半膠結啥卵礫石岸坡易發生塌岸；水庫蓄水后不存在淹沒問題；水庫有誘發地震的可能性，但誘發地震的烈度不會超過水庫區基本地震烈度。