緬甸萊比塘銅礦堆浸場(chǎng)地層的滲透性特征分析

呂建中　鄒加學(xué)　何智

摘 要： 本文以緬甸萊比塘銅礦堆浸場(chǎng)地層特點(diǎn)為例，分析了影響各地層滲透性的因素及提出了層狀結(jié)構(gòu)、帶狀（或環(huán)帶狀）結(jié)構(gòu)和殼狀結(jié)構(gòu)三種不同的滲透結(jié)構(gòu)，對(duì)比分析各滲透結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，加強(qiáng)了對(duì)該類地層滲透性分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞： 砂泥巖互層； 斑巖侵入體； 風(fēng)化殼； 滲透性

在許多水利水電工程、堆場(chǎng)工程及基坑工程等建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到相關(guān)的工程水文地質(zhì)問題，如巖體邊坡中的水壓力計(jì)算，滲控工程評(píng)價(jià)、壩肩繞滲、場(chǎng)地滲透性及廢棄物堆場(chǎng)的防滲問題等。因此，研究地層滲透性特征，分析其滲透規(guī)律，對(duì)解決相應(yīng)的滲流問題有著重要的意義。

1. 研究區(qū)概況

本次以緬甸萊比塘銅礦堆浸場(chǎng)場(chǎng)地為例，對(duì)其場(chǎng)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(chǎng)內(nèi)噴淋液含強(qiáng)酸和銅離子，故對(duì)地層滲透性的了解對(duì)將來防滲措施的設(shè)計(jì)起至關(guān)重要作用。

堆浸場(chǎng)場(chǎng)地面積約7km2，以丘陵地形為主，地形起伏。場(chǎng)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(guān)系，薄—中厚層狀，傾角較小，一般小于10°，砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，而泥巖節(jié)理裂隙則弱發(fā)育；斑巖侵入體呈巖墻或巖株?duì)町a(chǎn)出，巖體呈塊狀，縱向上風(fēng)化差異較大。對(duì)三種巖石的滲透系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，總體具弱透水性（詳見表1）。

2. 巖體的滲透結(jié)構(gòu)分析

巖體的滲透結(jié)構(gòu)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(guī)律，研究裂隙巖體滲透結(jié)構(gòu)是研究裂隙介質(zhì)中地下水移動(dòng)和溶質(zhì)運(yùn)移的基礎(chǔ)。

在砂、泥巖等非碳酸鹽巖地層中，節(jié)理裂隙是地下水滲流的唯一通道，裂隙發(fā)育程度及空間分布規(guī)律決定了地層的滲透性特征，而影響地層節(jié)理裂隙發(fā)育程度及空間分布規(guī)律的因素有場(chǎng)地分布的巖性、風(fēng)化作用和動(dòng)力構(gòu)造作用。

通過對(duì)堆浸場(chǎng)地層滲透性試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析研究，得出場(chǎng)地內(nèi)地層的滲透結(jié)構(gòu)可分為層狀滲透結(jié)構(gòu)、殼狀滲透結(jié)構(gòu)和帶狀（或環(huán)帶狀）滲透結(jié)構(gòu)：

2.1 層狀滲透結(jié)構(gòu)

場(chǎng)地內(nèi)層狀滲透結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在砂泥巖互層地層中?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)砂、泥巖裂隙進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（詳見表2），

表2 砂泥巖裂隙統(tǒng)計(jì)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(jié)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(fā)育程度。這一現(xiàn)象可由地層高密度電法勘探場(chǎng)地電阻率得到驗(yàn)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(zhì)的連續(xù)性高于砂巖。

同時(shí)，由于泥巖中裂隙被泥質(zhì)物質(zhì)充填堵塞，其貫通性或連續(xù)性均小于砂巖中裂隙。統(tǒng)計(jì)堆浸場(chǎng)內(nèi)砂巖、泥巖壓水試驗(yàn)結(jié)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(zhǎng)度等因素的綜合影響下，砂巖層的滲透性要遠(yuǎn)大于泥巖層的滲透性。這一規(guī)律即形成了砂巖為相對(duì)透水層，泥巖為相對(duì)隔水層的層狀滲透結(jié)構(gòu)。

2.2 帶狀（環(huán)帶狀）滲透結(jié)構(gòu)

場(chǎng)地內(nèi)侵入巖體發(fā)育，與圍巖接觸帶在平面上呈帶狀或環(huán)帶狀分布，圍巖與其接觸帶由于熱液及動(dòng)力作用的影響，巖體裂隙發(fā)育，且部分成碎裂狀構(gòu)造，影響距離一般小于35m。

侵入巖體的侵入活動(dòng)是影響裂隙發(fā)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(fā)育帶，即形成了地層滲透性的帶狀（或環(huán)帶狀）結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為透水性。

對(duì)接觸帶及附近對(duì)裂隙進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，呈現(xiàn)出在接觸帶影響區(qū)內(nèi)，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(wěn)定現(xiàn)象（詳見圖1）。

2.3 殼狀滲透結(jié)構(gòu)

根據(jù)場(chǎng)地內(nèi)鉆探及高密度電法勘探成果，地層淺部存在一個(gè)風(fēng)化殼層，與各巖性抗風(fēng)化能力程度有關(guān)，這一特點(diǎn)在斑巖侵入體中尤為明顯，斑巖侵入體強(qiáng)風(fēng)化殼厚度一般在10m～20m之間，平均電阻率350（Ωm），且風(fēng)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(fēng)化殼層厚度較大，呈“帽”狀，越往深部走，巖體風(fēng)化程度越低。

由于受風(fēng)化卸荷作用，風(fēng)化程度越高，巖體內(nèi)裂隙越發(fā)育，風(fēng)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(shí)（詳見圖2），在風(fēng)化卸荷作用的影響下，山體表面存在一個(gè)裂隙相對(duì)發(fā)育的風(fēng)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(guī)律構(gòu)成了斑巖侵入體的殼狀滲透結(jié)構(gòu)，即中間厚四周薄的滲透結(jié)構(gòu)。

3. 各滲透結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

以上所述三種滲透結(jié)構(gòu)都是相互聯(lián)系的，其中層狀滲透結(jié)構(gòu)是最基本的滲透結(jié)構(gòu)，帶狀（或環(huán)帶狀）和殼狀透水巖體在滲透性方面同時(shí)具有層狀滲透的基本特點(diǎn)。

場(chǎng)地內(nèi)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(gòu)造，裂隙弱發(fā)育或呈閉合狀態(tài)等因素，其滲透性最??；而斑巖則滲透性較小，由于其裂隙多被長(zhǎng)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(chǎng)地內(nèi)相對(duì)透水層和相對(duì)隔水層同時(shí)存在，宏觀上使整個(gè)場(chǎng)地滲透性具各向異性分布的特點(diǎn)。

4. 小結(jié)

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

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

4.3 同一場(chǎng)地不同滲透性介質(zhì)同時(shí)存在時(shí)，滲透性一般表現(xiàn)為各向異性的滲透特點(diǎn)。

4.4 在滲透結(jié)構(gòu)及各向異性滲透性的影響下，地層滲透性特點(diǎn)一般復(fù)雜多變，在研究巖體裂隙滲流及其對(duì)建筑物的作用時(shí)，應(yīng)對(duì)此予以足夠重視。

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