新疆某水庫庫區(qū)工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

2018-03-30 07:38:45令軍帥田云軍王柱和

水利科學(xué)與寒區(qū)工程 2018年5期

令軍帥，田云軍，王柱和

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊 830091)

1　工程概況

擬建水庫工程位于發(fā)源于喀喇昆侖山冰川的葉爾羌河河流中游河段，該河流流向由南向北，是塔里木河的主要源流之一。水庫工程本階段選上、中、下三個(gè)壩址進(jìn)行比選，上壩址和中壩址相距1.4 km，中壩址和下壩址相距約3.0 km。

根據(jù)地形地質(zhì)條件，本階段擬選壩型為面板堆石壩和心墻壩，附屬建筑物包括攔河壩、表孔溢洪洞、深孔泄洪洞、發(fā)電引水洞、電站廠房等。初擬水庫大壩壩高超過122.00 m，正常蓄水位2640.00 m，相應(yīng)庫容約4.52億m3。

2　庫區(qū)工程地質(zhì)

2.1　工程地質(zhì)條件

2.1.1地形地貌

擬建水庫區(qū)位于葉爾羌河高山區(qū)峽谷段，河流由NNE向轉(zhuǎn)為NWW向，兩岸山頂高程3855～4550 m，相對(duì)高差1355～2050 m，總體地勢(shì)南高北低，東高西低，屬高山河谷侵蝕地貌。

庫區(qū)河道蜿蜒曲折，河谷呈“V”形或“U”形斷面，河谷底寬80～200 m，河流坡降3‰～4‰，兩岸發(fā)育I～I(xiàn)V級(jí)階地，其中I、II級(jí)階地分布較廣，在河谷較開闊帶可見，呈帶狀不對(duì)稱分布，階面寬度15～150 m，以含漂礫卵礫石為主，局部有膠結(jié)現(xiàn)象，表部多為崩坡積覆蓋；III、IV級(jí)階地零星分布，階面寬度5～50 m，以含漂礫卵礫石為主。

庫區(qū)兩岸支流和沖溝發(fā)育，其中規(guī)模較大的沖溝有8條，均為發(fā)育于基巖內(nèi)的深切溝，溝壁基巖多裸露，局部溝壁及溝內(nèi)分布少量的洪坡積物，在溝口多形成沖積扇，切割深度數(shù)十米至數(shù)百米，延伸長(zhǎng)度數(shù)公里至十幾公里。

2.1.2地層巖性

庫區(qū)出露的地層巖性主要有元古界下統(tǒng)布倫闊勒巖群(Pt1b)及第四系。由老至新分述如下：

(1)元古界下統(tǒng)布倫闊勒巖群(Pt1b)。元古界下統(tǒng)布倫闊勒巖群中段(Pt1bb)：巖性為黑云石英片巖、二云石英片巖及少量石榴石黑云石英片巖，單層厚10～20 cm，呈中厚層狀。大面積分布于庫區(qū)。

元古界下統(tǒng)布倫闊勒巖群下段(Pt1bc)：巖性為灰綠色的綠泥石片巖，單層厚5～20 cm，呈薄～中厚層狀。分布于壩址以下河段。

(2)第四系。第四系廣泛分布于壩址區(qū)河床、沖溝及斜坡前緣，成因主要有沖積、洪積、崩坡積、冰水沉積等。

(3)元古界侵入巖(γδ2)。大面積分布于壩址下游以西，巖性主要為花崗閃長(zhǎng)巖及花崗片麻巖，巖石堅(jiān)硬完整。

2.1.3地質(zhì)構(gòu)造

庫區(qū)為單斜地層，無區(qū)域性斷裂分布，構(gòu)造形跡主要有順河近SN向的四條斷層和NW向的兩條斷層。其中，規(guī)模較大的斷層或分布于河流右岸，或分布于上壩址上游切過河流，或分布于尾庫，但都未發(fā)現(xiàn)有活動(dòng)性跡象。

根據(jù)相關(guān)單位對(duì)本區(qū)地震安全性所做的評(píng)價(jià)，庫區(qū)50 a超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度為0.357 g，相應(yīng)的基本烈度為VIII度。

2.1.4水文地質(zhì)條件

庫區(qū)地下水類型主要有兩類：一類為孔隙潛水，另一類為基巖裂隙水；孔隙潛水主要分布在河床及沖溝底粗粒土層中，河床沖積砂礫石層內(nèi)的孔隙潛水主要受葉爾羌河水補(bǔ)給，水位隨河水位變化，水量極為充沛；基巖裂隙水主要賦存于基巖裂隙及斷層帶內(nèi)，沿裂隙網(wǎng)絡(luò)及微巖溶(溶孔、溶隙)運(yùn)移，無統(tǒng)一的水位，主要受冰雪融水的補(bǔ)給，多以泉的形式向最低侵蝕面——葉爾羌河排泄。

2.1.5物理地質(zhì)現(xiàn)象

庫區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象有滑坡、崩塌及危巖體等。

庫區(qū)范圍內(nèi)共分布有三處滑坡HP1、HP2、HP3，除HP2位于左岸沖溝內(nèi)，遠(yuǎn)離正常蓄水位外，其余兩處滑坡均位于正常蓄水位附近，為巖質(zhì)古滑坡，水庫蓄水可能會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)其滑移。

水庫區(qū)兩岸大部分基巖裸露，巖層走向與河谷小角度相交或近于平行，巖石以變質(zhì)片巖為主，順層結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，故庫岸崩塌也較為發(fā)育，其運(yùn)動(dòng)形式是單個(gè)或群體巖塊在重力及其他外力作用下突然從陡峻巖石山坡上分離，并以自由落體、滑移、彈跳、滾動(dòng)或其他的某種組合方式順坡向下猛烈運(yùn)動(dòng)，最后呈錐狀堆積于坡腳。

2.2　工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

2.2.1水庫滲漏

庫區(qū)處于高山峽谷區(qū)，兩岸山體雄厚，壩址庫區(qū)無低矮埡口及低于庫水位的鄰谷分布，水庫兩岸基巖裸露，周邊地形封閉條件好，順河向分布的斷層規(guī)模不大，且以壓扭性為主，并且水庫庫盤地形封閉條件較好，兩岸分水嶺遠(yuǎn)高于正常蓄水位。初步分析，產(chǎn)生水庫永久滲漏的可能性不大[1]。

2.2.2庫岸穩(wěn)定

水庫區(qū)上壩址以上庫段，河谷兩岸邊坡高陡，大部分基巖裸露，巖性主要為元古界片巖，層理及卸荷裂隙較為發(fā)育，巖層走向與河谷近平行為順向谷，大部分庫岸整體穩(wěn)定，局部有滑坡、崩塌(危巖體)分布。

庫區(qū)范圍內(nèi)分布的三處滑坡除HP2位于左岸沖溝內(nèi)，遠(yuǎn)離正常蓄水位外，其余兩處滑坡主體已大部分滑移，目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。水庫蓄水后進(jìn)一步滑動(dòng)的可能性不大，或者即使滑動(dòng)，其下滑速度、產(chǎn)生的涌浪高度也都不大，初步評(píng)價(jià)其對(duì)工程的影響不大。

庫區(qū)崩塌(危巖體)分布廣泛，其成因主要是坡面巖體裂隙、片理與臨空面相互組合形成危巖塊體，在降雨、地震、風(fēng)化和重力作用下失穩(wěn)形成崩塌。根據(jù)遙感解譯及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，上壩址壩軸線上游1 km范圍內(nèi)的9處崩塌(危巖體)，主要由傾坡外產(chǎn)狀為5°～20°SE∠60°～85°的裂隙與層面及其他結(jié)構(gòu)面組合形成，估算總方量一般1.0～7.7萬m3，其失穩(wěn)方式以逐步的、小規(guī)模的落石和掉塊為主，由于大多分布于近壩庫岸，對(duì)水庫運(yùn)行影響不大，對(duì)工程施工有一定影響，須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作。

2.2.3水庫浸沒

水庫回水長(zhǎng)約24.9 km，庫區(qū)無民居、工礦及農(nóng)田分布，庫岸大部分基巖裸露，第四系主要為分布于坡腳、河床和沖溝內(nèi)的粗粒土，故水庫無浸沒問題。

2.2.4水庫泥石流及淤積

水庫區(qū)沖溝較為發(fā)育，均為季節(jié)性間歇性洪水形成，總體走向與河谷大角度相交，沖溝總長(zhǎng)4.2～39 km不等，平均縱坡15.7%～53.8%，個(gè)別7.7%，溝口處多分布有堆積扇，溝底為第四系松散堆積物覆蓋，溝坡基巖裸露，多為高陡邊坡，表部巖體卸荷松馳，穩(wěn)定性較差，加之沖溝近似筆直，無堵塞情況，縱坡較大，植被覆蓋較少，因此，各沖溝在暴雨時(shí)易形成水性泥石流。

據(jù)遙感解譯，水庫區(qū)易發(fā)泥石流溝共有8條，平時(shí)大多干涸，暴雨時(shí)形成固體徑流，初步評(píng)價(jià)為中等易發(fā)泥石流溝。

如上所述，庫區(qū)泥石流及其固體徑流物質(zhì)將增加水庫淤積，初步估算泥石流入庫總量約8.4萬m3。泥石流對(duì)水庫的運(yùn)行影響不大。

2.2.5水庫誘發(fā)地震

水庫處在高地震烈度區(qū)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和地震地質(zhì)條件較復(fù)雜，瓦恰盆地東緣斷裂位于庫區(qū)10 km以外。根據(jù)地震地質(zhì)條件對(duì)水庫誘發(fā)地震的預(yù)測(cè)如下。

外成因型水庫誘發(fā)地震有喀斯特塌陷型、地殼表層卸荷型、凍裂型、洞穴塌陷型和滑坡崩塌型，但經(jīng)地質(zhì)調(diào)查分析，庫區(qū)內(nèi)這些因素誘發(fā)地震的可能性都不大。

內(nèi)成因水庫誘發(fā)地震從庫盤巖性、構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及水庫規(guī)模等方面預(yù)測(cè)如下，由于庫盤巖體為元古界黑云石英片巖、二云石英片巖及少量石榴石黑云石英片巖，巖體完整性較好，儲(chǔ)能條件較差，誘發(fā)地震的可能性不大；構(gòu)造上，庫區(qū)多為順向谷或斜向谷多條次級(jí)斷層穿越庫區(qū)，但以壓扭性為主，均為非活動(dòng)斷層，不具備發(fā)生中強(qiáng)地震的構(gòu)造條件[2]；根據(jù)庫區(qū)勘探成果，庫盤巖體深部透水性弱，庫區(qū)斷層以壓扭性為主，庫水沿結(jié)構(gòu)面向深部滲透有限；從區(qū)域現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征上分析，庫區(qū)無M≥4.7地震分布；本工程水庫回水長(zhǎng)度約24.9 km，庫容為4.52億m3，最大庫水深度122 m，庫水產(chǎn)生的附加荷載較大，利于誘發(fā)水庫地震。

綜合分析認(rèn)為，水庫蓄水后存在發(fā)生弱震型水庫誘發(fā)地震的可能，但地震烈度低于工程區(qū)的設(shè)防水平。