板澗河水庫壩址安山巖噴發(fā)韻律分析

□郅軍超（太原理工大學(xué)）

板澗河水庫為某引黃工程的調(diào)蓄水庫，擬建壩高90m左右，為高壩。壩址區(qū)出露地層巖性為震旦系下統(tǒng)馬家河組安山巖、震旦系中統(tǒng)云夢山組石英砂巖及底部礫巖，局部分布第四系松散堆積層，壩基主要為馬家河組安山巖，主要為暗褐色致密狀安山巖，巖性具有周期性韻律變化，從熔巖的產(chǎn)狀來看，全系為中心式噴發(fā)，層狀巖流，壩址區(qū)為位于中心式噴發(fā)期的后期，噴發(fā)能量較弱，規(guī)模小，相間周期短，間歇性層序不明顯。其噴發(fā)韻律的正確劃分，對準(zhǔn)確分析壩基穩(wěn)定性具有重要意義。

1 壩址工程地質(zhì)特征

板澗河水庫工程位于垣曲縣西部黃河的一級支流板澗河中游，本段河谷呈“S”型，流向由S65°E轉(zhuǎn)向N80°E。谷底高程454～460m，兩岸高程多在790～1050m。河谷底寬10～120m，河谷斷面呈“V”型。壩址區(qū)為剝蝕構(gòu)造低山區(qū)，區(qū)域內(nèi)除河谷底部及局部岸坡下部有第四紀(jì)松散堆積外，大部分基巖裸露，出露基巖為震旦系下統(tǒng)馬家河組安山巖、震旦系中統(tǒng)云夢山組石英砂巖及底部礫巖，壩基主要為馬家河組安山巖，該組地層主要分布于黃河以北的澗南溝北嶺-閻家山-泉爾莊-同善鎮(zhèn)-安家山-金星疙瘩。主要為暗褐色致密狀安山巖，巖性具有周期性韻律變化，每一韻律以偏基性的中性熔巖開始（輝石安山巖）到中性巖（安山巖）為止，從熔巖的產(chǎn)狀來看，全系為中心式噴發(fā)，層狀巖流，以基性的中性巖-中性巖為主。

2 壩址安山巖旋回層序劃分方法及分析

為查明壩址安山巖噴發(fā)韻律，準(zhǔn)確劃分其噴發(fā)層流層序，在詳細(xì)的野外地質(zhì)觀察和分析的基礎(chǔ)上，采用了鉆探、硐探、聲波、鉆孔電視及取代表試驗(yàn)，試驗(yàn)室?guī)r礦鑒定等方法。通過現(xiàn)場肉眼判別，并結(jié)合鉆孔聲波測試資料、探硐開挖揭露、鉆孔電視及鉆孔巖芯鑒定分析等進(jìn)行綜合判定。查明壩基及兩岸安山巖噴發(fā)韻律及層流分布規(guī)律，目前國內(nèi)外有關(guān)火成巖噴發(fā)韻律研究大多是從地層年代、區(qū)域特征等方面進(jìn)行區(qū)域大旋回規(guī)律研究，從工程地質(zhì)角度去研究安山巖巖體的噴發(fā)層流特征，既研究巖體介質(zhì)的物理、化學(xué)改變，次級韻律，更重視相關(guān)的巖體完整性及巖體結(jié)構(gòu)的差異，將能更加切合工程實(shí)際，具有針對性、客觀性。

2.1 壩址區(qū)安山巖巖性特征分析

壩址安山巖主要為震旦系下統(tǒng)馬家河組，巖性為暗褐色致密狀安山巖，壩址區(qū)為位于中心式噴發(fā)期的后期，噴發(fā)能量較弱，規(guī)模小，相間周期短，間歇性層序不明顯，為查明壩址安山巖噴發(fā)韻律，準(zhǔn)確劃分其噴發(fā)層流層序，筆者在詳細(xì)的地表野外地質(zhì)觀察和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際采取了鉆探取芯、硐探揭露的方法通過現(xiàn)場肉眼判別，通過對壩址區(qū)12個(gè)鉆孔巖芯鑒別對比分析，從巖芯巖性、顏色，結(jié)構(gòu)構(gòu)造、揭露疑似層間間隙面分析等方面地質(zhì)特征分析對比，初步劃分出了安山巖的層流小旋回關(guān)系，并進(jìn)一步結(jié)合鉆孔電視及探洞開挖揭露結(jié)合巖體結(jié)構(gòu)驗(yàn)證并修正其層序劃分，結(jié)果見表1。

分析表中小旋回劃分，每一層流厚度不均，從上至下，由中性安山巖、杏仁狀安山巖——偏基性安山巖輝石安山巖——中性安山巖——偏基性安山巖輝石安山巖——中性安山巖、杏仁狀安山巖的韻律小旋回，巖層表層及上部，由于風(fēng)化等原因，層流間間歇面特征較中下部明顯，進(jìn)一步揭示了壩址區(qū)安山巖噴發(fā)期，層流間歇短，噴發(fā)規(guī)模不大，噴發(fā)連續(xù)性強(qiáng)，安山巖結(jié)構(gòu)特征較好，未發(fā)現(xiàn)層流間對壩基穩(wěn)定影響較大的結(jié)構(gòu)性軟弱夾層等。

2.2 聲學(xué)特征分析

表1 壩址區(qū)安山巖噴發(fā)層序劃分特征表

巖體的縱波波速能夠反映巖體介質(zhì)的密度、巖體的破碎程度和緊密性，聲波測井主要應(yīng)用于巖體結(jié)構(gòu)風(fēng)化特征分析，是完整性定性分析的定量指標(biāo)之一。筆者從安山巖巖體聲學(xué)特性分析層流間間歇面縱波波速和完整巖體的差異性，從聲波特征分析其量化指標(biāo)，綜合分析判斷其層流間歇面聲波值特征（選取代表性鉆孔分析見表2），從而正確區(qū)分噴發(fā)層流界界線，揭示安山巖層流旋回韻律關(guān)系。

對比分析可見層流間歇面間縱波波速值普遍小于完整安山巖波速值5.00%～57%，差異性較明顯，具有可辨別性，是對噴發(fā)層流界限劃分較好的佐證，其中ZK-1中7#～6#之間間歇面波速出現(xiàn)偏大現(xiàn)象，結(jié)合鉆孔電視高清成像揭露，為充填方解石質(zhì)細(xì)脈，密實(shí)度較高所致。

表2 安山巖噴發(fā)層流間歇面聲波特征分析表

2.3 綜合分析結(jié)果

綜合現(xiàn)場壩址區(qū)安山巖鉆孔揭露深度內(nèi)巖芯鑒別分析及聲波測井縱波波速特征分析，從地層旋回韻律及工程地質(zhì)巖體力學(xué)參數(shù)量化指標(biāo)方面分析劃分了該區(qū)域安山巖噴發(fā)韻律特征和巖性地層特征的劃分，二者之間具有較好的對應(yīng)關(guān)系，同時(shí)也較好地反應(yīng)了層流間歇面、噴發(fā)巖體的工程地質(zhì)特性，準(zhǔn)確劃分噴發(fā)層流的空間分布，為量化分析壩址區(qū)建筑物穩(wěn)定性提供依據(jù)。

3 結(jié)語

從現(xiàn)場勘察及資料分析，結(jié)合本工程區(qū)的特點(diǎn)，著重研究了板澗河壩址區(qū)安山巖巖體的聲學(xué)特性縱波波速和巖體巖性、結(jié)構(gòu)特征，通過現(xiàn)場實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料以及較深入的研究、分析，揭示了安山巖旋回層序、噴發(fā)韻律規(guī)律，準(zhǔn)確劃分安山巖噴發(fā)層流界線，為準(zhǔn)確分析壩基穩(wěn)定、壩型選擇及壩體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可靠的地質(zhì)參數(shù)。