緬甸萊比塘銅礦堆浸場地層的滲透性特征分析

呂建中　鄒加學　何智

摘 要： 本文以緬甸萊比塘銅礦堆浸場地層特點為例，分析了影響各地層滲透性的因素及提出了層狀結構、帶狀（或環帶狀）結構和殼狀結構三種不同的滲透結構，對比分析各滲透結構之間的聯系，加強了對該類地層滲透性分布規律的認識。

關鍵詞： 砂泥巖互層； 斑巖侵入體； 風化殼； 滲透性

在許多水利水電工程、堆場工程及基坑工程等建設中，經常會遇到相關的工程水文地質問題，如巖體邊坡中的水壓力計算，滲控工程評價、壩肩繞滲、場地滲透性及廢棄物堆場的防滲問題等。因此，研究地層滲透性特征，分析其滲透規律，對解決相應的滲流問題有著重要的意義。

1. 研究區概況

本次以緬甸萊比塘銅礦堆浸場場地為例，對其場地砂泥巖互層地層及斑巖（侵入體）的滲透性特征作研究分析。

擬建堆浸場內噴淋液含強酸和銅離子，故對地層滲透性的了解對將來防滲措施的設計起至關重要作用。

堆浸場場地面積約7km2，以丘陵地形為主，地形起伏。場地地層由砂巖、泥巖及斑巖侵入體組成，覆蓋層較薄，其中砂巖、泥巖呈互層關系，薄—中厚層狀，傾角較小，一般小于10°，砂巖節理裂隙發育，而泥巖節理裂隙則弱發育；斑巖侵入體呈巖墻或巖株狀產出，巖體呈塊狀，縱向上風化差異較大。對三種巖石的滲透系數進行統計，總體具弱透水性（詳見表1）。

2. 巖體的滲透結構分析

巖體的滲透結構是指不同滲透性的巖體在空間中的組合方式，即巖體滲透性的空間分布規律，研究裂隙巖體滲透結構是研究裂隙介質中地下水移動和溶質運移的基礎。

在砂、泥巖等非碳酸鹽巖地層中，節理裂隙是地下水滲流的唯一通道，裂隙發育程度及空間分布規律決定了地層的滲透性特征，而影響地層節理裂隙發育程度及空間分布規律的因素有場地分布的巖性、風化作用和動力構造作用。

通過對堆浸場地層滲透性試驗結果的統計分析研究，得出場地內地層的滲透結構可分為層狀滲透結構、殼狀滲透結構和帶狀（或環帶狀）滲透結構：

2.1 層狀滲透結構

場地內層狀滲透結構主要表現在砂泥巖互層地層中。現場對砂、泥巖裂隙進行統計（詳見表2），

表2 砂泥巖裂隙統計表

[巖性＼&裂隙寬度（mm）＼&裂隙密度（條/米）＼&范圍值＼&平均值＼&范圍值＼&平均值＼&砂巖＼&2～8＼&4＼&2～5＼&3＼&泥巖＼&0.5～3＼&1.5＼&1～3＼&1.3＼&]

結果表明，砂巖中裂隙無論是寬度或密度，均大于泥巖中裂隙的發育程度。這一現象可由地層高密度電法勘探場地電阻率得到驗證：砂巖層電阻率420（Ωm），泥巖層電阻率280（Ωm）。說明在無地下水的情況下泥巖體介質的連續性高于砂巖。

同時，由于泥巖中裂隙被泥質物質充填堵塞，其貫通性或連續性均小于砂巖中裂隙。統計堆浸場內砂巖、泥巖壓水試驗結果，砂巖透水率（Lu）3.75，而泥巖僅透水率（Lu）0.57。顯然，在裂隙寬度、密度及裂隙長度等因素的綜合影響下，砂巖層的滲透性要遠大于泥巖層的滲透性。這一規律即形成了砂巖為相對透水層，泥巖為相對隔水層的層狀滲透結構。

2.2 帶狀（環帶狀）滲透結構

場地內侵入巖體發育，與圍巖接觸帶在平面上呈帶狀或環帶狀分布，圍巖與其接觸帶由于熱液及動力作用的影響，巖體裂隙發育，且部分成碎裂狀構造，影響距離一般小于35m。

侵入巖體的侵入活動是影響裂隙發育的重要因素，因此巖體的滲透性也必然受其影響。侵入巖體與圍巖的接觸帶這一裂隙密集發育帶，即形成了地層滲透性的帶狀（或環帶狀）結構，表現為透水性。

對接觸帶及附近對裂隙進行統計，呈現出在接觸帶影響區內，巖體裂隙的寬度及密度均有所增加，且隨著距接觸帶距離的增加，裂隙的寬度與密度漸趨于穩定現象（詳見圖1）。

2.3 殼狀滲透結構

根據場地內鉆探及高密度電法勘探成果，地層淺部存在一個風化殼層，與各巖性抗風化能力程度有關，這一特點在斑巖侵入體中尤為明顯，斑巖侵入體強風化殼厚度一般在10m～20m之間，平均電阻率350（Ωm），且風化殼的厚度主要受地形地貌條件的控制，一般說來，在山梁或山丘頂部風化殼層厚度較大，呈“帽”狀，越往深部走，巖體風化程度越低。

由于受風化卸荷作用，風化程度越高，巖體內裂隙越發育，風化程度越低，深部裂隙趨于閉合。鉆探及高密度電法勘探成果證實（詳見圖2），在風化卸荷作用的影響下，山體表面存在一個裂隙相對發育的風化殼層，該殼層的滲透性明顯大于其下部巖體（詳見圖3），這一規律構成了斑巖侵入體的殼狀滲透結構，即中間厚四周薄的滲透結構。

3. 各滲透結構之間的關系

以上所述三種滲透結構都是相互聯系的，其中層狀滲透結構是最基本的滲透結構，帶狀（或環帶狀）和殼狀透水巖體在滲透性方面同時具有層狀滲透的基本特點。

場地內三種巖層的滲透性不盡相同，砂巖裂隙寬度、密度及貫通性均大于泥巖和斑巖，其滲透性最大；泥巖主要呈薄層狀構造，裂隙弱發育或呈閉合狀態等因素，其滲透性最小；而斑巖則滲透性較小，由于其裂隙多被長石類礦物充填，其滲透性受到影響，由于滲透性差異的存在，造成的場地內相對透水層和相對隔水層同時存在，宏觀上使整個場地滲透性具各向異性分布的特點。

4. 小結

4.1 砂泥巖互層地層的滲透結構一般表現為層狀滲透結構；侵入巖體與圍巖接觸帶的滲透結構主要表現為帶狀（或環帶狀）滲透結構；而在斑巖侵入體中，由于山丘頂淺部風化殼的存在，而使其滲透結構表現為殼狀滲透結構。

4.2 裂隙是決定巖石地層滲透性大小的主（下轉87頁）（上接75頁）要因素，層狀滲透結構是最基本的滲透結構，帶狀（或環帶狀）和殼狀透水巖體在滲透性方面同時具有層狀滲透的基本特點。

4.3 同一場地不同滲透性介質同時存在時，滲透性一般表現為各向異性的滲透特點。

4.4 在滲透結構及各向異性滲透性的影響下，地層滲透性特點一般復雜多變，在研究巖體裂隙滲流及其對建筑物的作用時，應對此予以足夠重視。

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