河北省承德桃樹峪核電項目工程地質(zhì)測繪初步可行性研究

楊林　丁玉芝

摘要：通過對河北省承德桃樹峪核電項目工程地質(zhì)測繪，初步查明桃樹峪區(qū)域地質(zhì)條件、測區(qū)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，為該區(qū)建設(shè)核電項目的可行性提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地形地貌；水文；構(gòu)造節(jié)理

引言

近年來，隨著河北電力需求的持續(xù)增長，加快開發(fā)建設(shè)核電項目對于改善華北地區(qū)能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化電源布局，保障電網(wǎng)供應(yīng)安全，促進(jìn)節(jié)能減排都具有十分重要的意義。

1.地理位置及交通

擬建桃樹峪核電項目位于河北省承德市寬城縣碾子峪鄉(xiāng)桃樹峪村，廠址南距碾子峪鄉(xiāng)約3km，距寬城縣城約45km，北距承德市約123km，交通較便利。

2.區(qū)域地形地貌

本區(qū)主要為構(gòu)造剝蝕地貌，區(qū)內(nèi)中間低、四周高，長河自北向南環(huán)繞著核島區(qū)而過，區(qū)內(nèi)地形起伏較大，最大高差約為321m。山體植被較發(fā)育。

3.區(qū)域地質(zhì)概況

3.1區(qū)域地層巖性

（1）區(qū)域地層。區(qū)域內(nèi)出露的地層由新到老主要有：新生界第四系地層、元古界下震旦系高于莊組地層。

①第四系（Q₄）：主要分布于溝谷及長河的一級階地上，主要由沖積、洪積、沙礫石及沙黏土、黏土組成。

②下震旦系高于莊組（Z₁g¹）：上中部為薄一中厚層白云巖，下部為含錳白云巖、含錳頁巖、白云質(zhì)灰?guī)r，白云巖，灰白色，層理較發(fā)育，巖石致密堅硬，底部為石英巖狀沙巖，向上微潮間帶至潮上帶含陸屑的燧石白云巖，泥質(zhì)白云巖，夾白云質(zhì)沙巖、白云質(zhì)粉沙巖。

（2）巖漿巖。花崗巖（γ）：出露于測區(qū)的東部及北部，呈巖脈分布。在地表出露寬約15m。淺肉紅色，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為鉀長石、斜長石、石英及云母組成。

3.2區(qū)域構(gòu)造

廠址位于冀北斷隆與燕山南緣斷壟分界南側(cè)。根據(jù)中國地震災(zāi)害防御中心的地震專題資料顯示，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂總體上以北東、北東東和北西西向為主。

4.測區(qū)地形地貌

廠址區(qū)為構(gòu)造剝蝕低山地貌，地勢中間低、周圍高，長河自北向南環(huán)繞廠址區(qū)而過，測區(qū)內(nèi)最高海拔477.7m，位于測區(qū)的西部；最低海拔290.00m，位于測區(qū)的南部，黃臺子村附近，測區(qū)內(nèi)地形起伏較大，按照地貌的成因類型，將本測區(qū)地貌劃分為構(gòu)造剝蝕低山地貌、河流地貌、巖溶地貌、人工地貌。

4.1構(gòu)造剝蝕低山地貌

構(gòu)造剝蝕低山地貌為測區(qū)的主要地貌，在測區(qū)內(nèi)廣泛分布，表面普遍覆蓋第四系殘坡積的耕植土及角礫，第四系地層下為基巖，巖性主要為白云巖及白云巖夾頁巖、石英沙巖，在測區(qū)的南面巖性主要為角閃輝長巖。在測區(qū)內(nèi)局部地段基巖出露，主要在長河環(huán)繞廠址區(qū)的周圍岸邊，巖性主要為白云巖，層理發(fā)育。西側(cè)山體較高，基巖出露，巖性主要為白云巖，層理發(fā)育，總體傾向北西，傾角60°左右，往東為廠址區(qū)，第四系覆蓋層較厚，下覆基巖主要為白云巖，局部有頁巖夾層及花崗巖脈。

4.2河流地貌

測區(qū)內(nèi)的河流地貌主要為長河，長河從區(qū)內(nèi)流過，河流谷地呈“U”形，河底無基巖出露，河谷橫斷面多為“U”形，河床縱剖面較平緩，常為一光滑曲線，比降較小，多為彎曲河型。長河在本區(qū)有結(jié)冰封凍現(xiàn)象，因為枯水期，部分河段變得窄而淺，水流變小。

4.3巖溶地貌

巖溶地貌在桃樹峪村西南部山腳處出現(xiàn)，可溶性巖石為白云巖，溶洞最大處2m～3m，其他多為溶蝕孔，大小不一，形狀不規(guī)則，在廠區(qū)內(nèi)的鉆孔中也揭露了巖溶現(xiàn)象，其中TZK2在深度29.4m～38.5m范圍發(fā)現(xiàn)溶洞，溶洞內(nèi)有黏性土、礫石等充填物，TZK5的巖芯普遍存在較小的溶蝕孔。

4.4人工地貌

測區(qū)內(nèi)的人工地貌主要為人工邊坡、尾礦庫及尾礦堆、人口開鑿河洞，人工邊坡主要為修建遵小鐵路形成，分布鐵路兩側(cè)，邊坡為巖質(zhì)邊坡，巖性主要為白云巖，高度6m～20m不等，坡角一般70°～80°；在本測區(qū)內(nèi)分布著4個尾礦庫及3個比較大的尾礦堆，距離場區(qū)較遠(yuǎn)；在測區(qū)的南部有兩個河洞，主要為河流侵蝕和人工開鑿形成。

5.測區(qū)地質(zhì)

（1）測區(qū)地層。測區(qū)內(nèi)出露的地層主要有：新生界第四系地層、元古界下震旦系高于莊組地層。

（2）測區(qū)構(gòu)造根據(jù)前人資料并結(jié)合本次測繪和物探成果，測區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層。測區(qū)內(nèi)構(gòu)造可分為節(jié)理裂隙、褶皺及層理構(gòu)造。

①節(jié)理裂隙。本次工程地質(zhì)測繪在測區(qū)內(nèi)的天然露頭處對中等風(fēng)化的白云質(zhì)灰?guī)r進(jìn)行了5處節(jié)理統(tǒng)計，從統(tǒng)計結(jié)果來看，測區(qū)內(nèi)以走向NE的節(jié)理最為發(fā)育，NW向節(jié)理次之，傾角40°～90°。因不同巖性本身特殊的構(gòu)造特征（如層理特征等）及受到構(gòu)造應(yīng)力擠壓程度的不同，所形成的構(gòu)造節(jié)理發(fā)育程度及特征也是不相同的。

②褶皺構(gòu)造。從整個測區(qū)范圍來看，根據(jù)地層巖性的展布特征、地層產(chǎn)狀的變化可以看出，測區(qū)內(nèi)的構(gòu)造由連續(xù)小的褶曲形成，各個褶曲之間間距較小，使測區(qū)內(nèi)部分小的構(gòu)造較連續(xù)，在山體的側(cè)面偶爾可見到，局部由于第四系地層的覆蓋及地質(zhì)構(gòu)造作用的破壞，使測區(qū)內(nèi)的褶皺構(gòu)造很不完整。主要形成了背斜和向斜兩種形式，巖性主要為白云巖。

③層理構(gòu)造。測區(qū)內(nèi)巖石以白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾石英沙巖、頁巖為主，層理特征較明顯，地層產(chǎn)狀以傾向280°～360°、傾角50°～60°居多；單層厚度一般在10cm～30cm，局部厚度可達(dá)40cm～50cm，局部可見與石英沙巖、頁巖呈互層狀，單層厚度在20cm～30cm，總體上以中厚層一厚層狀為主，局部為薄層狀。

6.巖土體工程地質(zhì)特性

6.1第四系地層工程地質(zhì)特性

測區(qū)第四系地層主要分布溝谷及長河岸邊兩側(cè)，在基巖表面，該層厚度較小，以粉質(zhì)黏土和棱角狀礫石組成，呈黃褐、褐黃色，可塑、松散狀態(tài)。該層厚度及平面分布不均勻，工程地質(zhì)性質(zhì)差。

6.2基巖

根據(jù)本次測繪和鉆探所揭露的地層情況看，全區(qū)巖體可分為中等風(fēng)化、微風(fēng)化兩個風(fēng)化等級。測區(qū)內(nèi)白云巖抗風(fēng)化強(qiáng)度最高，巖性互層時，往往表現(xiàn)出差異風(fēng)化現(xiàn)象。

6.3巖體的工程地質(zhì)特性

巖體的工程地質(zhì)特性主要取決于巖體結(jié)構(gòu)面特征、結(jié)構(gòu)體巖石及巖體結(jié)構(gòu)特征。

（1）巖體結(jié)構(gòu)面特征：測區(qū)節(jié)理面屬于V級。巖石的層面結(jié)合良好。中等風(fēng)化白云巖巖體完整程度為破碎一較破碎，微風(fēng)化白云巖巖體完整程度為破碎—較破碎。

（2）結(jié)構(gòu)體巖石的力學(xué)性質(zhì)：桃樹峪廠址主要揭露了白云巖，局部有頁巖夾層及花崗巖脈。白云巖中等風(fēng)化、微風(fēng)化為堅硬巖，頁巖微風(fēng)化為堅硬巖，花崗巖中等風(fēng)化為較硬巖。

（3）巖體的結(jié)構(gòu)類型：測區(qū)主要巖體結(jié)構(gòu)類型屬層狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理密集帶和強(qiáng)風(fēng)化巖屬碎裂狀結(jié)構(gòu)。

（4）巖體基本質(zhì)量等級分類：廠區(qū)基巖主要為破碎—較破碎。按基本質(zhì)量分級，測區(qū)中等風(fēng)化白云巖為Ⅳ級，微風(fēng)化白云巖為Ⅲ-Ⅳ級。

7.水文地質(zhì)條件

本區(qū)在河北省水文地質(zhì)分區(qū)中屬燕山山地水文地質(zhì)區(qū)（Ⅲ），興隆一平泉中低山峽谷裂隙一巖溶水亞區(qū)（Ⅲ5），可分為第四系孔隙潛水和基巖裂隙潛水。

測區(qū)附近地下水以第四系孔隙型潛水為主，主要賦存于沙礫石層中，埋藏較淺，賦存于河谷區(qū)的第四系沖洪積層中，測區(qū)內(nèi)地下水含水介質(zhì)主要為沙礫石層。地下水水化學(xué)類型為S04-HC03-Ca-Mg型。含水層的透水性及給水度較強(qiáng)。主要接受大氣降水及地表水入滲補(bǔ)給，以地下徑流或人工開采及抽取的方式排泄。

基巖裂隙潛水賦存于淺部風(fēng)化裂隙和構(gòu)造節(jié)理中，因基巖的風(fēng)化層厚度、風(fēng)化強(qiáng)度及節(jié)理裂隙發(fā)育的不均勻性。從節(jié)理裂隙發(fā)育特征來看，測區(qū)基巖裂隙水以風(fēng)化裂隙水為主。

結(jié)論

（1）桃樹峪廠址測區(qū)地勢中間低、周圍高，長河自北向南環(huán)繞廠址區(qū)而過，地貌類型有構(gòu)造剝蝕低山地貌、河流地貌、巖溶地貌，人工地貌有因修建遵小鐵路形成的人工邊坡、尾礦庫及尾礦堆、人口開鑿河洞。

（2）從區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料上顯示，廠址測區(qū)內(nèi)無活動性斷裂構(gòu)造發(fā)育。只是在區(qū)域內(nèi)有小的褶皺。

（3）測繪區(qū)主要出露地層為下震旦系高于莊組（Z₁g¹）和新生界第四系地層（Q₄）。地層產(chǎn)狀以傾向280°～360°、傾角50°～60°居多。

（4）測繪區(qū)內(nèi)發(fā)育風(fēng)化裂隙和構(gòu)造節(jié)理，節(jié)理以高傾角剪節(jié)理為主，風(fēng)化后節(jié)理面粗糙，呈閉合～微張狀態(tài)，局部地段被少量石英脈、方解石細(xì)脈充填。測區(qū)內(nèi)以NE走向的節(jié)理最為發(fā)育，NW向節(jié)理次之，傾角40°～90°。

（5）廠址區(qū)強(qiáng)風(fēng)化巖體風(fēng)化裂隙較發(fā)育，多呈層狀結(jié)構(gòu)或碎塊狀結(jié)構(gòu)，巖體較破碎。

（6）根據(jù)節(jié)理統(tǒng)計對邊坡穩(wěn)定性初步分析，桃樹峪廠址區(qū)內(nèi)自然邊坡穩(wěn)定，在廠區(qū)整平至325.00m高程后形成的最高約130m人工高邊坡，初步判定存在楔形體滑落的可能性，開挖時需采用適當(dāng)支護(hù)措施。

（7）廠址區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。地下水類型為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，以第四系孔隙潛水為主，基巖裂隙水以淺層風(fēng)化裂隙水為主；地下水及地表水均屬中性的淡水。地表水有輕微污染。

（8）通過本次工程地質(zhì)測繪，從區(qū)域地形地貌、區(qū)域地質(zhì)概況、測區(qū)地形地貌、測區(qū)地質(zhì)、測區(qū)巖土體工程地質(zhì)特性、水文地質(zhì)條件等進(jìn)行了調(diào)查分析，為廠址的選擇進(jìn)行了初步的可行性研究。