鮮水河斷裂帶道孚—康定段南西側邊界斷裂—木茹溝斷裂基本特征及處理措施

沈習文，李 毅，曹 廷（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072）

?

鮮水河斷裂帶道孚—康定段南西側邊界斷裂—木茹溝斷裂基本特征及處理措施

沈習文，李 毅，曹 廷
（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072）

摘 要：鮮水河斷裂帶是四川境內最強烈的全新世活動斷裂帶，也是我國著名的活動斷裂帶之一。鮮水河斷裂帶道孚—康定段，由北東、南西兩邊界斷裂組成，北東側邊界斷裂為道孚—康定斷裂，南西側邊界斷裂為木茹溝斷裂。對于道孚—康定斷裂已有較多論述，對于木茹溝斷裂則論述相對較少。本文結合兩河口水電站庫區復建縣道XV02線兩河口至瓦日鄉段，闡述了木茹溝斷裂基本特征，指出公路工程應遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震思想，在公路總體設計中按“以避為主，綜合治理”的原則，進行選線及主要建筑物的布置，并提出相應處理措施，為公路穿越活動斷裂地段的設計與施工提供了參考資料。

關鍵詞：鮮水河斷裂帶；木茹溝斷裂；活動斷裂；處理原則；兩河口水電站

0 前 言

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內的雅礱江干流上，離雅江縣城上游約25 km，為雅礱江中下游梯級電站的控制性水庫電站工程，對整個雅礱江梯級電站的開發影響巨大。

兩河口水電站庫區淹沒所涉等級公路包括庫區復建縣道XV02線兩河口至瓦日鄉段，該段庫區復建公路在瓦日鄉木茹溝溝口以下800 m附近穿越鮮水河斷裂帶道孚—康定段南西側邊界斷裂，即木茹溝斷裂。

鮮水河斷裂帶位于兩河口（雅礱江與其支流鮮水河匯合處）北東側，距兩河口55 km左右，斷裂帶長約400 km。該斷裂帶既是川滇菱形斷塊的北部邊界，又是“雅江—理塘”斷塊的東北部邊界，是我國西部著名的一條地殼殼內斷裂和我國大陸內部少有的一條地震活動帶。該斷裂帶自北西起于甘孜西北，向南東經道孚、康定，消失于公益海以南，是四川境內最強烈的全新世活動斷裂帶，也是我國著名的活動斷裂帶之一。由爐霍段、道孚段、乾寧段呈左階羽列組合而成，結構比較單一，很少有次一級的分叉活動斷裂伴生，斷裂主要呈直線狀延伸并伴有微角度的走向彎曲。地震活動是鮮水河斷裂帶現今活動的直接反映。強震具有叢集、分段分布的特征，而小震活動主要分布在甘孜拉分型盆地和磨西以南段。強震段小震活動則很少，充分反映了斷裂帶不同段落運動方式的差異性。

鮮水河斷裂帶道孚—康定段，由北東、南西兩邊界斷裂組成，北東側邊界斷裂為道孚—康定斷裂，南西側邊界斷裂為木茹溝斷裂。本文結合兩河口水電站庫區復建縣道XV02線兩河口至瓦日鄉段，闡述了木茹溝斷裂基本特征，分析了木茹溝斷裂對公路工程的影響，并提出了相應對策。

1 木茹溝斷裂基本特征

木茹溝斷裂屬于全新世活動斷裂（見圖1），從第四紀以來，一直處于近東西向的水平壓應力為主的區域應力場控制下，為大型左旋走滑斷裂帶［9］。木茹溝斷裂最新地面活斷層的延伸與基巖中的既存斷裂基本一致，但被限制在基巖破碎帶的有限范圍內，不少地段呈現沿最新地面活斷層的重復斷錯［10］。現場調查時，其斷錯地貌令人印象非常深刻，斷層陡崖等成群出現，呈羽列狀分布，表現出第四紀活動性強、地震強度高、有限范圍內重復斷錯的特點［11］。

木茹溝斷裂走向北西，傾向北東，傾角約65°～70°。沿斷層通過的地方多為溝谷地貌，該斷裂在航、衛片上的線性影像特征也比較清楚，表現為斷層陡崖、斷層槽谷、線狀水系、對頭溝、山脊等呈線狀分布，斷層兩側的色調及影紋等均有一定的差異。

斷層北東盤出露三疊統如年各組地層，巖性為灰綠色基性火山巖、粉砂質板巖、硅質巖及薄層結晶灰巖。沿斷層北東盤發育劈理化帶40°～50°∠60° ～70°，并見有中酸性脈巖沿劈理化帶分布，一些地段產狀零亂、揉皺強烈。

在夏馬龍一帶該斷裂被延伸北東向的斷層所切割。在長壩春至二臺子道班一帶，花崗閃長巖經韌性剪切作用形成花崗質糜棱巖，碎斑由粒徑在4～5 mm的微斜長石組成；糜棱物質由微斜長石、微粒石英及黑云母、白云母等片狀礦物組成，環繞碎斑分布或定向排列。在糜棱巖中發育四組剪切裂隙，產狀分別為160°∠64°、305°∠15°、60°∠15°、280°∠45°。斷裂南西盤出露上三疊統新都橋組一段地層，巖性為灰黑色、深灰色板巖及粉砂質板巖。

沿長壩春、夏馬龍、慶大河至木茹溝一帶，沿斷層下盤發育強劈理化帶，S1產狀為30°～50°∠47° ～70°。在木茹溝及白崖子一帶，見二疊系大理巖構造透鏡體沿斷裂分布，透鏡體長約7 500 m、寬約300 ～1 500 m，其長軸方向與斷裂延伸方向一致，并逆沖推覆于上三疊統新都橋組黑色板巖之上。夏馬龍至長壩春一帶黑色板巖經構造擠壓形成強劈理化帶S1產狀38°∠54°，劈理化帶寬約400～1 200 m，長約20～30 km。在新都橋組黑色板巖中見中酸性巖脈分布，與圍巖之間呈侵入接觸，發育的兩組剪切裂隙分別為282°∠29°、142°∠82°，后期石英脈沿裂隙充填、其脈寬約l～2 cm、長約40 cm。

木茹溝斷裂包括木茹溝主斷裂及其南北兩分支斷裂，在木茹溝主斷裂及木茹溝北側分支斷裂之間分布一條性質不明分支斷裂。木茹溝主斷裂在道孚縣瓦日鄉木茹溝溝口至雅江方向800 m附近與鮮水河相交，木茹溝北側分支斷裂在木茹溝溝口至雅江方向160 m附近與鮮水河相交，木茹溝南側分支斷裂位于木茹溝溝口至雅江方向950 m附近與鮮水河相交。木茹溝主斷裂及其南北兩分支斷裂在平面上基本平行分布。木茹溝主斷裂及木茹溝北側分支斷裂之間的性質不明分支斷裂與木茹溝主斷裂及木茹溝北側分支斷裂以中等角度斜交，夾角40°～50°。

鮮水河左岸木茹溝主斷裂與木茹溝北側分支斷裂之間受構造運動影響強烈，發育強劈理化帶，揉皺現象明顯。基巖巖性為三疊系如年各組極薄層～薄層狀粉砂質板巖，巖體破碎，呈碎裂狀結構。（見圖2）。

圖1 木茹溝斷裂平面位置示意

1．1 木茹溝主斷裂

木茹溝主斷裂在木茹溝溝口至雅江方向800 m附近以大角度與鮮水河河道相交。木茹溝主斷裂在地貌上表現較明顯，地表發育斷層陡崖、斷層槽谷（見圖3、4、5、6）等。斷層陡壁高100～150 m，地形坡度75°～80°；斷層槽谷寬20～40 m，上覆第四紀覆蓋層，結構松散～稍密。鮮水河河道寬20～35 m，兩側岸坡坡度60°～75°。主斷層分布糜棱巖及碎裂巖，斷層寬5～10 m，主斷裂影響范圍50～100 m。主斷裂上盤即北東盤巖層產狀為47°∠75°，巖性為三疊系扎尕山組灰綠色大理巖夾少量板巖及灰巖，大理巖在鮮水河左岸出露長約20 m。主斷裂下盤即南西盤巖層產狀為80°∠64°，層厚0．1～0．3 m。巖性為三疊系上統新都橋組下段薄層狀粉砂質板巖與中厚層狀變質砂巖不等厚韻律互層。節理J1產狀：280°∠16°，間距0．2～0．4 m。結構面跡長20 ～30 m，結構面平直粗糙，巖體較破碎，呈塊裂鑲嵌狀結構。

圖2 粉砂質板巖強劈理化帶

圖3 木茹溝主斷裂斷層陡崖（鮮水河左岸）

圖4 木茹溝主斷裂斷層槽谷（鮮水河左岸）

圖5 木茹溝主斷裂（鮮水河右岸）

圖6 木茹溝主斷裂附近灰綠色大理巖

1．2 木茹溝北側分支斷裂

木茹溝北側分支斷裂在木茹溝溝口至雅江方向160 m附近與鮮水河相交（見圖7、8），發育糜棱巖及碎裂巖，北側分支斷裂在地貌上較易辨認。北側分支斷裂寬1～2 m，分支斷裂影響范圍5～10 m。斷裂上盤即北東盤巖層產狀47°∠70°，斷裂下盤即南西盤巖層產狀巖性為80°∠64°，層厚0．1～0．3 m。巖性為三疊系如年各組極薄層～薄層狀粉砂質、炭質板巖夾少量變質砂巖，巖體破碎，呈碎裂狀結構。木茹溝北側分支斷裂附近平行分布兩個小斷層。

圖7 木茹溝北側分支斷裂（鮮水河左岸）

圖8 木茹溝北側分支斷裂（鮮水河右側）

1．3 木茹溝南側分支斷裂

木茹溝南側分支斷裂位于木茹溝溝口至雅江方向950 m附近與鮮水河相交（見圖9、10），地貌表現較明顯，地表發育斷層陡崖，陡壁高100～150 m。南側分支斷裂分布糜棱巖及碎裂巖，分支斷裂寬1 ～2 m，分支斷裂裂影響范圍5～10 m。斷裂上盤即北東盤巖層產狀為80°∠64°，層厚0．1～0．3 m。巖性為三疊系上統新都橋組下段薄層～中厚層狀粉砂質板巖與中厚層狀變質砂巖不等厚韻律互層。節理1產狀：280°∠16°，間距0．2～0．4 m。結構面跡長20～30 m，結構面平直粗糙，巖體較破碎，呈塊裂鑲嵌狀結構。斷裂下盤即南西盤巖層產狀85°～69°，層厚0．1～0．2 m。巖性為三疊系上統新都橋組下段薄層～中厚層狀粉砂質板巖與中厚層狀變質砂巖不等厚韻律互層。

圖9 木茹溝南側分支斷裂（鮮水河左岸）

圖10 木茹溝南側分支斷裂（鮮水河右岸）

1．4 木茹溝主斷裂與木茹溝北側分支斷裂之間性質不明斷裂

木茹溝主斷裂與木茹溝北側分支斷裂之間的性質不明分支斷裂與木茹溝主斷裂、木茹溝北側分支斷裂以中等角度斜交，夾角40°～50°。性質不明分支斷裂分布糜棱巖及斷層巖，分支斷裂寬0．5～1．5 m，分支斷裂裂影響范圍4～8 m。基巖巖性為三疊系如年各組弱風化～微風化砂質板巖、炭質板巖夾少量變質砂巖，巖體總體上較破碎，呈薄層～中厚層狀結構，巖層產狀45°～50°∠60°～75°。

2 公路工程抗震思想及原則

工程區位于GB18306—2001《中國地震動參數區劃圖》第1號修改單未改變區域。根據2001年版“中國地震水平動參數和反應特征周期區劃圖”，工程區水平地震動加速度為0．3 g，地震動反應特征周期為0．4 s，相當于地震基本烈度為Ⅷ度。

公路工程應遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震思想，在公路總體設計中按“以避為主，綜合治理”的原則，進行選線及主要建筑物的布置，并提出相應處理措施。

3 處理措施

鑒于活動斷裂具有復雜性、突發性、不可預見性、不可抗拒性及災害的嚴重性，對公路工程活動斷裂的防治必須遵循“以避為主，綜合治理”的原則。從選線設計、結構措施、防水措施、預警系統等方面開展多方位、多角度的綜合治理。

3．1 選線設計

工程區主要結構物包括明線段、木茹隧道及木茹大橋。

鑒于鮮水河左岸木茹溝主斷裂與木茹溝北側分支斷裂之間巖體破碎，呈碎裂狀結構，發育強劈理化帶，揉皺現象明顯。同時為繞避鮮水河左岸木茹溝主斷裂附近的斷層陡崖，減小工程高邊坡施工難度，減小地震災害的破壞，將庫區復建公路路線從鮮水河左岸岸坡改為巖體相對較完整的鮮水河右岸岸坡，以明線方式通過木茹溝主斷裂及木茹溝南側分支斷裂，以木茹隧道中等角度～大角度穿越木茹溝北側分支斷裂、木茹溝主斷裂與木茹溝北側分支斷裂之間的性質不明分支斷裂。木茹隧道已避開木茹溝主斷裂。木茹隧道及木茹大橋均位于木茹溝主斷裂的上盤位置。木茹大橋距木茹溝主斷裂平距約1 600 m，距道孚—康定斷裂平距約700 m，大于規范安全避讓距離300 m的要求。

3．2 結構措施

（1）路基及路面。對于路線通過的木茹溝主斷裂及木茹溝南側分支斷裂影響區，建議適當加強路基及路面剛度，并在混凝土路面下增加一層或多層鋼筋混凝土加固層。

（2）邊坡。工程區明線段基巖裸露，為橫向陡傾坡，發育順坡向節理。為確保巖質邊坡穩定，巖質高邊坡建議采用預應力錨索框格梁、預應力錨筋束框格梁等工程措施，并應堅持分段分層開挖、分段分層支護的原則。

（3）木茹隧道。木茹隧道按“以避為主，綜合治理”的原則，已避開木茹溝主斷裂，并以中等角度～大角度穿越木茹溝北側分支斷裂、木茹溝主斷裂與木茹溝北側分支斷裂之間的性質不明分支斷裂。木茹隧道進出洞口邊仰坡應適當加強防護措施，洞口上方應設置被動防護網或設置明洞。對于隧道穿越的木茹溝北側分支斷裂及木茹溝主斷裂與木茹溝北側分支斷裂之間的性質不明分支斷裂影響區，初期支護時若條件允許可在斷裂影響區噴射鋼纖維混凝土，建議適當增加襯砌厚度剛度及襯砌長度，適當增加襯砌斷面，并結合施工縫、沉降縫、伸縮縫每隔10 ～15 m設置抗震縫［4］。

（4）木茹大橋。木茹大橋按“以避為主，綜合治理”的原則，已避開木茹溝斷裂。木茹大橋距木茹溝主斷裂平距約1 600 m，距道孚—康定斷裂平距約700 m，大于規范安全避讓距離300 m的要求。木茹大橋建議采用簡支梁橋跨結構，適當加強橋臺胸墻，并在梁與梁及梁與橋臺胸墻之間加裝橡膠墊或其他彈性襯墊，以便減小沖擊作用以及限制梁的位移，并采取防止梁橫向產生較大位移的措施。并應采用合適的限位裝置，防止結構相鄰構件產生過大相對位移，并設置橫系梁。基礎底面建議采用平面形式［2］。

3．3 防水措施

隧道穿越活動斷裂影響區地段應加強防水措施，并采取預注漿措施，壓注水泥漿、水泥砂漿或雙液法注漿等。對二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫、抗震縫等應采取經濟、適用、可靠的綜合防水治理措施。

3．4 預警系統

活動斷裂具有突發性、復雜性等特點，建議結合已規劃的兩河口水電站水庫誘發地震監測臺網，建立木茹溝斷裂預警系統，實時掌握該活動斷裂的活動情況及未來發展趨勢。

4 結 論

（1）木茹溝斷裂為鮮水河斷裂帶道孚—康定段南西側邊界斷裂，屬于全新世活動斷裂，從第四紀以來，一直處于近東西向的水平壓應力為主的區域應力場控制下，為大型左旋走滑斷裂帶。木茹溝斷裂包括木茹溝主斷裂及其南北兩分支斷裂，在木茹溝主斷裂及木茹溝北側分支斷裂之間分布一條性質不明分支斷裂。木茹溝主斷裂在地貌上表現較明顯，地表發育斷層陡崖、斷層槽谷等地貌。

（2）鑒于活動斷裂活動具有復雜性、突發性、不可預見性、不可抗拒性及災害的嚴重性，公路工程應遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震思想，對公路工程活動斷裂的防治必須遵循“以避為主，綜合治理”的原則。從選線設計、結構措施、防水措施、預警系統等方面開展多方位、多角度的綜合治理。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國交通運輸部．《公路工程地質勘察規范》（JTG C02－2011）［S］．北京：人民交通出版社，2011．

［2］ 中華人民共和國交通運輸部．《公路橋梁抗震設計細則》（JTG／T B02－01－2008）［S］．北京：人民交通出版社，2008．

［3］ 中華人民共和國交通運輸部．《公路隧道設計規范》（JTG D70 －2004）［S］．北京：人民交通出版社，2004．

［4］ 中華人民共和國交通運輸部．《公路隧道設計細則》（JTG／T D70－2010）［S］．北京：人民交通出版社，2010．

［5］ 王啟耀，蔣臻蔚，彭建兵．全新活動斷裂和地裂縫對公路工程的影響及對策［J］．公路，2006，2（2）：104－108．

［6］ 黃鑫．新疆地區活動斷裂發育特征及其對公路工程的危害［D］．長安大學碩士學位論文，2008（6）．

［7］ 吳珍漢，葉培盛，吳中海，等．青藏鐵路沿線斷裂活動的災害效應［J］．現代地質，2003，17（1）：1－7．

［8］ 韓利民，楊永平，魏慶朝．地震和斷裂活動對青藏鐵路高原多年凍土區鐵路影響分析［J］．中國安全科學學報，2005，15（4）：6 －10．

［9］ 熊探宇，姚鑫，張永雙．鮮水河斷裂帶全新世活動性研究進展綜述［J］．地質力學學報，2010，16（2）：176－188．

［10］ 錢洪，C．R．艾倫，羅灼禮，等．全新世以來鮮水河斷裂的活動特征［J］．中國地震，1988，4（2）：9－18．

［11］ 錢洪．鮮水河斷裂帶的斷錯地貌及其地震學意義［J］．地震地質，1989，11（4）：43－49．

作者簡介：沈習文（1979－），男，湖南常德人，碩士，高級工程師，從事公路工程及巖土工程勘測設計工作。

收稿日期：2014-10-11

中圖分類號：P542

文獻標志碼：B

文章編號：1003－9805（2016）01－0028－05