某核供熱項目場地隱伏斷層的分析評價

王俊卿

(鄭州中核巖土工程有限公司，河南 鄭州 450008)

1 概述

核能是重要的能源之一，核能供熱無污染，無任何煙塵、灰渣、碳化物等的排放，如同氣代煤、電代煤一樣，核能供熱成為實現清潔取暖的一個新途徑。但涉核項目安全性及其對環境的影響至關重要，必須充分查明和預測各種可能遭受的不良地質作用和地質災害。在各種危及安全的不良地質作用和地質災害中,與工程地質直接有關的問題有許多方面，其中斷層的發育分布特征及活動性直接關系到廠址的穩定性，而廠址穩定性對廠址的安全性尤為重要，是廠址選擇的顛覆性因素之一，因此在廠址選擇時,查明斷層問題是巖土工程勘察的重點問題之一，尤其是隱伏斷層由于其在形成之后被新沉積物所覆蓋，為隱伏斷層的評價帶來很大難度，探查隱伏斷裂的展布和活動性是安全性評價工作的一項重要內容[1]。文章以某核供熱示范項目可行性研究階段巖土工程勘察項目為依托，對廠址南側的隱伏斷層進行調查研究，查明斷層的發育特征及活動性，在項目可行性研究階段為工程建設提供可靠的科學依據，節約項目建設周期和成本[2]。

2 工程概況

該核供熱示范項目位于河北省邢臺市西北，根據區域地質資料，廠址區南側發育一條隱伏斷層，隱伏于第四系之下，在地表無出露。按照相關核安全法規、導則及技術規范要求，必須查明其在測區內規模、產狀、性質、活動性等，為確定核島位置和總平面布置、可行性研究報告、廠址安全分析報告提供可靠的依據，避免斷層給工程帶來安全隱患。

2.1 地形地貌

研究區屬太行山東麓的構造剝蝕微切割丘陵區，在內、外力作用下，多形成波狀起伏的丘陵地貌，東側為山間洼地、混圓狀山丘，東北側、西側為連綿的山丘低山，地面標高一般為236.7 m～297.5 m，東南部和北部為山前平原，地面標高一般為233 m～261 m,地形相對較平坦。主要地貌分為丘陵地貌和山前平原地貌。

2.2 地層條件

3)中元古界長城系。常州溝組(Chc3)：石英砂巖，紫紅色，中細粒結構，中厚層狀構造，主要分布于廠址北側殘丘和廠址所在殘丘。

4)太古界。西黃村組(Xgn)：黑云二長片麻巖：淺灰白色、肉紅色，粒狀、片狀、柱狀變晶結構，片麻狀構造，主要在廠區北側山坡及測區北部分布。

2.3 地質構造

根據區域地質資料，測區主要發育三條斷層，F1斷層為正斷層，為后青峪斷裂分支，從廠址西南側的雙峰山拗口處向廠址東北側延伸，距離核島邊界最近距離約160 m，斷層整體產狀約315°∠70°，斷層帶寬約2.0 m～10.0 m，斷層帶內碎裂巖，一般膠結較好，局部擠壓破碎呈泥狀、粉沫狀，斷層帶內多見角礫巖，斷裂帶附近有撓曲現象。F2斷層為逆沖斷層，推覆構造，在廠區南側分布，走向北東向，該斷層隱伏于第四系之下。F3斷層為正斷層，始于后青峪村西北，經60°方向至馬莊村西北，長度約3 km，在測區范圍內延伸長度約0.9 km，走向50°～240°，傾向南東140°，傾角約55°，斷層寬度從幾十厘米至幾米不等，斷裂以裂隙發育，巖石破碎，兩側巖性及產狀不一致為特征，該斷裂在地形上表現為山谷或鞍部。

3 隱伏斷層分布特征研究

由于目標斷層F2斷層為隱伏斷層，測區南側為第四系覆蓋區，按照相關技術規范及文獻[3-5]，主要通過工程地質測繪(地形地貌)、工程物探(高密度電阻率法)、鉆探和槽探等綜合手段對目標斷層進行研究分析。

3.1 鉆探

根據在主廠區施工完成的鉆孔ZX5，ZX6，ZX12，ZX15，ZX16，ZX17，ZX18和ZX23，鉆孔由孔口往下揭露地層順序依次為石英砂巖(Chc3)→黑云二長片麻巖(Xgn)→石英砂巖(Chc3)，巖性變化處巖石為碎裂巖和斷層泥，膠結較好，局部巖體受擠壓撓曲，巖石角礫化，斷層帶兩側巖體一般較破碎，巖體擦痕明顯。根據地層時代關系、區域地質構造圖及飛來峰地貌等，結合區域地質資料，判斷F2為逆沖斷層，推覆構造，上盤部分石英砂巖(Chc3)、黑云二長片麻巖(Xgn)地層由北向南推覆于原石英砂巖(Chc3)之上，且形成上盤石英砂巖(Chc3)地層山頂巖層傾角平緩，山腳巖層傾角50°～70°的較大的產狀變化，斷層走向近東西向。近東西向典型工程地質剖面圖見圖1。

3.2 工程物探

高密度電阻率法是電測深與電剖面法組合的一種電法工程物探方法，其觀測點密度高，以巖土層之間電阻率差異為基礎，同時探測水平和垂直方向上的電性變化，通過研究電性變化在空間上的分布特點和變化規律查明地質構造。高密度電阻率法具有野外數據采集自動化和資料處理計算機化，成果圖片直觀等優點，因此采用高密度電阻率法查明隱伏斷層可以提高工作效率，降低勞動強度和節約項目成本。

結合區域地質資料和鉆探成果，為進一步查明斷層的展布情況，結合地形條件，在主廠區南側第四系覆蓋區垂直F2斷層走向自南向北布置了四條物探線剖面，根據高密度電阻率法結果，W4-W4′測線里程264 m～270 m處存在低阻異常，W6-W6′測線里程143 m～160 m處存在低阻異常，W7-W7′物探測線里程170 m～190 m處存在低阻異常，推測低阻異常處為F2斷層。W8-W8′物探測線測線廠區西南側，測線南端和中部上部出現低阻處為小面積麥田，覆蓋層厚度較薄且變化不大，測線大部分基巖直接出露，下伏基巖面完整，無明顯異常，高密度電法成果見圖2～圖4。在平面上將根據高密度電法推測的三處斷層位置連線，推斷F2斷層的走向為NE74°～87°。

3.3 剖面追索法

3.4 斷層空間分布特征

綜合區域地質資料、地形地貌調查成果和工程物探信息解譯及鉆探資料，F2斷層在廠區南側分布，為逆沖斷層，斷層的走向為NE74°～87°，延伸長度約1.1 km，斷層帶寬約0.5 m～1.0 m，斷層傾向NW330°，傾角平緩，整體傾角小于10°，在推覆體前緣(廠區南側)斷層傾角逐漸增大，該斷層隱伏于第四系之下。

4 隱伏斷層活動性研究

根據工程地質測繪，廠區南側山前平原地面標高一般為251.5 m～256.5 m，地形平緩，沿斷層沒有發現斷錯地貌現象；根據鉆探和工程物探資料，鉆孔內巖芯揭露的斷層帶角礫已經膠結，未見新近活動形成的斷層泥，基巖面標高穩定，未見明顯落差。在斷層斷點附近進行槽探，探槽揭露第四系覆蓋層粉土層和粉質黏土層均分布連續，地層起伏不大，未見有明顯的地層落差。綜合以上成果資料，F2斷層帶埋深在分布連續的第四系地層以下，為局部構造變形過程中形成的斷裂，斷層僅分布于基巖中，為非全新世活動斷層[6-7]。

5 結語

1)目標斷層F2斷層為逆沖斷層，在廠區南側由北向南推覆，在推覆體前緣(廠區南側)斷層傾角逐漸增大，隱伏于第四系之下，為非全新世活動斷層。斷層走向NE74°～87°，傾向NW330°，整體傾角小于10°，延伸長度約1.1 km，寬約0.5 m～1.0 m。

2)工作中采用多種簡單有效的方法和手段查明了隱伏斷層在測區內的規模、產狀、性質和活動性等，滿足了項目可研階段的要求。

3)隱伏斷層分布特征研究宜在充分分析研究區域地質資料的基礎上，對目標斷層針對性的進行鉆探和高密度電阻率法勘探，結合剖面追索法可以合理經濟的查明隱伏斷層的分布特征，為工程地質分析提供可靠的科學依據。