西藏昂青尾礦庫工程地質特征與評價

陳　躍

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

西藏昂青尾礦庫工程地質特征與評價

陳躍*

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

對西藏昂青尾礦庫進行地質調查與鉆探勘察，查明尾礦庫壩基與庫區內的地形地貌、地層巖性、區域地質構造及水文地質條件，并通過室內試驗得到各巖土體的物理力學參數。通過以上調查與研究，認識到該尾礦庫的工程地質特征，并進行工程地質評價，認為該尾礦庫區域適宜進行工程建設，但尾礦庫受到巖溶、崩塌及滲漏等地質災害的影響。

西藏；昂青礦區；尾礦庫；工程地質特征；工程地質評價

1　工程概況

西藏昌都地區昂青銀多金屬礦采選工程生產規模按1000t/d，年工作日按300d計，尾礦總量約為295.4× 104t。尾礦庫的初期壩壩型暫按碾壓堆石壩考慮，壩頂標高4515m，壩高27m，壩頂寬3m，壩軸線長139m，壩體上、下游邊坡暫按1∶1.8設計，初期庫長320m。初期總庫容約42.3×104m3，有效庫容約31.7×104m3。尾礦庫初期壩頂以上采用尾礦上游法堆壩，平均堆積邊坡1∶4進行設計，最終堆積標高4545m，堆高30m，總壩高57m，總庫容約272×104m3，有效庫容約231×104m3，服務年限12年，尾礦庫設計等級為四級。

本文通過對昂青尾礦庫的壩址區及庫容區進行地質調查及鉆探勘察，對該尾礦庫的工程地質特性進行分析，并對其工程地質條件進行評價，主要研究內容如下：①查明尾礦庫的壩基及庫區地層分布特點；②查明尾礦庫庫區的水文地質條件；③查明尾礦庫壩基及庫區巖土體的物理、力學性質；④對尾礦庫的壩基及庫區進行工程地質評價并對其可能發生的地質災害進行分析。

2　昂青礦區概況

昂青礦區位于西藏自治區昌都縣妥壩鄉莽總弄，地處昌都、江達、貢覺三縣交界處。礦區位于川藏公路317國道南側，距昌都縣城180km（圖1）。礦區位于青藏高原高山峽谷區，屬大陸性的溫帶半干旱高寒山地氣候，具有四季不分、氣象多變、日照時間長、紫外線輻射強、氣壓低、缺氧、氣候垂直變化明顯等高原山地氣候特點，礦區人煙稀少等特點，年降雨量960.7mm，其中，6～9月降雨量777.4mm，以混合態陣性降雨為特征，占年降雨量的80%以上，年蒸發量1210.4mm。

圖1　昂青礦區地理位置圖

3　尾礦庫工程地質特征

3.1地形地貌

尾礦庫的工作區位于青藏高原東南角的金沙江與瀾滄江之間莽總山附近，山脈、山系多呈北東—南西方向排列，地形切割程度中等—強烈。尾礦庫所屬區域地貌屬于“青南藏東川西高原區”，地貌類型以高山構造剝蝕地貌類型為主，構造侵蝕—溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌次之。尾礦庫的壩基及庫區勘察范圍內地形高差較大，海拔高程在4450～4560m間，兩側山坡地形較陡竣，屬于構造侵蝕—溶蝕地貌，谷地下游較平緩，上游相對較為狹窄，庫區兩側山坡及各支溝山坡坡度20°～40°，局部較陡峭。

3.2地層巖性

根據地層時代、成因類型、巖性特征及現場鉆探揭露，尾礦庫壩基區及庫區范圍內分布的地層有：第四系全新統殘坡積地層（Q4el+dl），三疊系上統馬拉松多組（T3a）、波里拉組（T3b）、甲丕拉組（T3j）地層。現將其巖土特征及其分布情況描述如下：

（1）第四系全新統殘坡積層（Q4el+dl）：

①-1層粉土：黃褐色，中密—密實，稍濕—濕，含10%～40%礫石，含少量雜砂，局部夾少量碎石，表層含較多植物根系。該層多分布于溝谷兩側山坡，垂直厚度0.50～5.60m。

①-2層角礫：雜色，中密—密實，稍濕—飽和，角礫含量50%～70%，平均粒徑約2～10mm，最大粒徑約60mm，棱角—次棱角狀，土質不均勻，局部夾碎石，垂直厚度1.50～43.80m。

（2）三疊系上統馬拉松多組（T3a）、波里拉組（T3b）及甲丕拉組（T3j）地層。

②-1層強風化砂巖（T3a）：灰白色，強風化，砂質結構，層狀構造，主要組成礦物為石英、長石等，巖芯呈塊狀或碎塊狀，巖質較硬。

②-2層中風化砂巖（T3a）：灰白色，強風化，砂質結構，層狀構造，主要組成礦物為石英、長石等，巖芯呈短柱狀，局部塊狀，巖質較硬。

②-3層中風化砂巖（T3a）：灰白色，強風化，砂質結構，層狀構造，主要組成礦物為石英、長石等，巖芯呈柱狀或長柱狀，巖質較硬。

③-1全風化灰巖（T3b）：灰白色，偶見紅褐色，主要礦物成分為方解石，巖芯極為破碎，呈碎屑狀，偶見夾有小塊灰巖碎石，原巖結構已基本被破壞，充填少量粘性土。該層主要分布于庫區下游初期壩附近，垂直厚度4.59～75.00m。

③-2強風化灰巖（T3b）：灰白色，偶見紅褐色，隱晶質結構，層狀構造，主要礦物成分為方解石，巖芯較破碎，呈塊狀或碎塊狀，少量短柱狀。該層主要分布于庫區下游初期壩附近，垂直厚度1.60～108.75m。

④-1層強風化泥灰巖（T3j）：紫紅色，少量灰白色夾雜紫紅色，泥質結構，層狀構造，主要成分為碳酸鹽和粘土礦物，巖芯破碎，多為塊狀或碎塊狀。該層分布于庫區上游及各支溝及兩側山坡，垂直厚度0.64～20.80m。

④-2層中風化泥灰巖（T3j）：紫紅色，泥質結構，層狀構造，主要成分為碳酸鹽和粘土礦物，巖芯相對完整，多為短柱狀或柱狀，少量塊狀。該層分布于庫區上游及各支溝，垂直厚度0.38～10.24m。

④-3微中風化泥灰巖（T3j）：紫紅色，泥質結構，層狀構造，主要成分為碳酸鹽和粘土礦物，巖芯完整，多為柱狀或長柱狀，少量短柱狀或塊狀。該層分布于庫區上游及各支溝。

3.3區域地質構造及地震參數

昂青礦區位于青藏高原東部，三江地區北段，屬羌塘—三江構造區，昌都—思茅陸塊的昌都—思茅前陸盆地（Ⅱ2），該構造單元呈北西向展布，其南西界為壟日柯—卡貢斷裂（瀾滄江斷裂帶），北東界以貢覺涌—熱擁斷裂與江達—德欽巖漿弧（Ⅱ3）分界。該構造單元構造變形受南西側特提斯怒江洋盆和北東側金沙江洋盆的演化控制，發育了一系列等厚型的彎滑褶皺和脆性—脆韌性斷裂，構造線方向為北西向。

根據《建筑抗震設計規范》［1］（GB50011-2010），尾礦庫場區的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g（第三組），庫區大部分地段平緩開闊，無軟土存在，綜合判定，該場區處于抗震一般地段，并綜合分析得到等效剪切波速Vse=281m/s，卓越周期Tg= 0.28s。

3.4水文地質條件

（1）地表水。尾礦庫的庫區溝內地表水來源主要為降雨、冰雪融水等。各溝谷地表水均匯流至谷底排出，在尾礦庫中上游區域地表水流量為28.8～59.4L/s，在尾礦庫壩基中軸線的溝內地表水流量平均值為235.1L/s。地表徑流的同時，通過滲漏補給地下水。

（2）地下水。根據地層巖性、地下水賦存狀態等，該尾礦庫場區地下水類型主要為松散堆積層孔隙水。松散堆積層孔隙水含水層組主要分布于溝谷地帶，在庫區山坡勘察深度內未發現地下水。在溝底山腳下，發現少量泉眼，流量較小，雨水較大時出現，雨停之后幾天消失，泉水流量為1.4～2.7L/s。根據水位測量得知，溝谷地帶從上游向下游水位高程呈現逐漸變低的趨勢，尾礦庫上游區域水位埋深0.9～1.7m，下游壩基水位5.0～7.4m。松散堆積層孔隙水接受降水補給，并通過下滲補給基巖裂隙含水層及潛流、蒸發等形式排泄，第四系地下水水力坡度約7.8%。

4　巖土物理力學性質

根據庫區地層巖性、物理力學性質指標及原位測試、室內試驗結果，綜合分析給出各層土物理力學參數見表1，同時根據《工程巖體分級標準》［2］（GB50218-94），對尾礦庫場地內的巖體進行了工程巖體分級，見表2。

5　庫區及壩基工程地質評價

表1　昂青尾礦庫各巖土層物理力學性質指標

表2　昂青尾礦庫工程巖體分級統計表

5.1場地穩定性及適宜性評價

尾礦庫場地為溝谷地形，溝谷縱向平均坡度約8°～15°，溝底地層為粉土、角礫、砂巖、泥灰巖、灰巖，地層中無淤泥等軟弱土層，總體土質較好，地層相對穩定；溝谷兩側山坡及各支溝兩側山坡坡度一般為20°～40°，局部為45°～55°的陡坡，山坡地層為角礫、灰巖、泥灰巖，勘察時未見坡體內存在滑動面或軟弱（夾層）結構面，溝谷及各支溝兩側自然邊坡穩定。

本尾礦庫無飽和砂土和粉土，不存在液化，本場地為非液化場地，同時在尾礦庫場地內未發現影響場地穩定性的斷裂構造、滑坡、塌陷，因此場地適宜進行建設尾礦庫。

5.2地下水腐蝕性評價

在鉆孔中取2組地下水進行水質分析（表3），依據《巖土工程勘察規范》［3］（GB50021-2001）可知，該尾礦庫場地范圍內的地下水pH值約為7.80，地下水中硫酸根的濃度為23.26～31.01mg/L，鎂離子的濃度為3.92～4.90mg/L，氯離子的濃度為8.38mg/L，總礦化度為97.5～109.9mg/L。通過《巖土工程勘察規范》［3］（GB50021-2001）認為尾礦庫場地的地下水對混凝土結構和鋼筋具微腐蝕性。

5.3庫區滲漏性評價

尾礦庫場地內分布較連續的巖土類型主要為角礫、泥灰巖及灰巖。為獲取場區主要巖土層滲漏性參數，選擇鉆孔進行降水頭注水試驗及壓水試驗，其主要巖土層滲透系數見表4。

表3　地下水對混凝土和鋼筋腐蝕性評價表

表4　尾礦庫場區內地層滲透系數表

通過表4可知，角礫層滲透性等級為中等透水—微透水，強風化泥灰巖滲透性等級為中等透水—微透水，中風化泥灰巖滲透性等級為弱透水—微透水，全風化灰巖滲透性等級為中等透水—弱透水，強風化灰巖滲透性等級為弱透水。尾礦庫場地覆蓋層主要為角礫層，該層分布于絕大部分場地，滲透性等級以中等透水為主，而且尾礦庫庫區的溝谷兩側均有泥灰巖或灰巖分布，滲透性不均勻，在初期壩范圍內全風化灰巖分布較深，隨著庫區水位的抬升，會造成繞壩滲流問題，滲漏量隨著庫區水位的升高而增大。

5.4庫區地質災害評價

（1）巖溶作用。在尾礦庫下游初期壩附近灰巖區內，裸露基巖表面可見溶孔、溶蝕裂隙、溶槽等溶蝕現象，溶蝕裂隙張開，局部充填角礫、粘性土等，因此尾礦庫受到巖溶作用的影響，建議對表層溶孔、巖溶裂隙等進行灌注水泥漿、水泥砂漿、混凝土等封閉，消除巖溶影響。

（2）崩塌災害。尾礦庫場區內的下游初期壩兩側山坡分布著危巖體，體積大多約為300～500m3，節理裂隙發育，巖體多被分割成大塊狀，塊徑50～250cm，易產生崩塌災害，對尾礦庫施工及運營構成了潛在的威脅。危巖穩定性差，現狀欠穩定，在地震、暴雨及其他自然營力作用下有發生崩塌、掉塊、滾石的可能，對尾礦壩施工及運營構成潛在威脅。

6　結論

（1）尾礦庫所屬區域地貌屬于青南藏東川西高原區，地貌類型為高山構造剝蝕地貌、構造侵蝕—溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌，主要地層為第四系全新統殘坡積地層（Q4el+dl），三疊系上統馬拉松多組（T3a）、波里拉組（T3b）、甲丕拉組（T3j）地層。

（2）尾礦庫場地未發現影響場地穩定性的斷裂構造、滑坡、塌陷、液化土層等不良地質作用，適宜建設尾礦庫。

（3）尾礦庫地覆蓋層為角礫層，滲透性等級以中等透水為主，而且尾礦庫庫區的溝谷兩側泥灰巖或灰巖分布，滲透性不均勻，隨著庫區水位的抬升，會造成繞壩滲流問題，需考慮庫區滲漏問題，同時對庫區內的巖溶及崩塌作用等地質災害需進行治理。

［1］中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50011-2010建筑抗震設計規范［S］.中國建筑工業出版社，2010.

［2］中華人民共和國水利部.GB50218-94工程巖體分級標準［S］.

［3］中華人民共和國建設部.GB50021-2001巖土工程勘察規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2009.

P619.14

A

1004-5716（2016）04-0162-04

2015-03-31

陳躍（1983-），男（漢族），河北石家莊人，工程師，現從事巖土工程勘察及相關專業的研究工作。