新疆某水庫庫區(qū)工程地質條件及評價

令軍帥，田云軍，王柱和

(新疆水利水電勘測設計研究院，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、下三個壩址進行比選，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。

根據地形地質條件，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，相應庫容約4.52億m3。

2　庫區(qū)工程地質

2.1　工程地質條件

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向轉為NWW向，兩岸山頂高程3855～4550 m，相對高差1355～2050 m，總體地勢南高北低，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～IV級階地，其中I、II級階地分布較廣，在河谷較開闊帶可見，呈帶狀不對稱分布，階面寬度15～150 m，以含漂礫卵礫石為主，局部有膠結現(xiàn)象，表部多為崩坡積覆蓋；III、IV級階地零星分布，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)育于基巖內的深切溝，溝壁基巖多裸露，局部溝壁及溝內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巖及花崗片麻巖，巖石堅硬完整。

2.1.3地質構造

庫區(qū)為單斜地層，無區(qū)域性斷裂分布，構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)有活動性跡象。

根據相關單位對本區(qū)地震安全性所做的評價，庫區(qū)50 a超越概率10%的地震動峰值加速度為0.357 g，相應的基本烈度為VIII度。

2.1.4水文地質條件

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的孔隙潛水主要受葉爾羌河水補給，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，沿裂隙網絡及微巖溶(溶孔、溶隙)運移，無統(tǒng)一的水位，主要受冰雪融水的補給，多以泉的形式向最低侵蝕面——葉爾羌河排泄。

2.1.5物理地質現(xiàn)象

庫區(qū)主要物理地質現(xiàn)象有滑坡、崩塌及危巖體等。

庫區(qū)范圍內共分布有三處滑坡HP1、HP2、HP3，除HP2位于左岸沖溝內，遠離正常蓄水位外，其余兩處滑坡均位于正常蓄水位附近，為巖質古滑坡，水庫蓄水可能會進一步誘發(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，巖石以變質片巖為主，順層結構面較發(fā)育，故庫岸崩塌也較為發(fā)育，其運動形式是單個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、滾動或其他的某種組合方式順坡向下猛烈運動，最后呈錐狀堆積于坡腳。

2.2　工程地質評價

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，兩岸分水嶺遠高于正常蓄水位。初步分析，產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)范圍內分布的三處滑坡除HP2位于左岸沖溝內，遠離正常蓄水位外，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)。水庫蓄水后進一步滑動的可能性不大，或者即使滑動，其下滑速度、產生的涌浪高度也都不大，初步評價其對工程的影響不大。

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、風化和重力作用下失穩(wěn)形成崩塌。根據遙感解譯及現(xiàn)場調查，上壩址壩軸線上游1 km范圍內的9處崩塌(危巖體)，主要由傾坡外產狀為5°～20°SE∠60°～85°的裂隙與層面及其他結構面組合形成，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，對水庫運行影響不大，對工程施工有一定影響，須加強監(jiān)測工作。

2.2.3水庫浸沒

水庫回水長約24.9 km，庫區(qū)無民居、工礦及農田分布，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4.2～39 km不等，平均縱坡15.7%～53.8%，個別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，各沖溝在暴雨時易形成水性泥石流。

據遙感解譯，水庫區(qū)易發(fā)泥石流溝共有8條，平時大多干涸，暴雨時形成固體徑流，初步評價為中等易發(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。泥石流對水庫的運行影響不大。

2.2.5水庫誘發(fā)地震

水庫處在高地震烈度區(qū)，區(qū)域地質構造環(huán)境和地震地質條件較復雜，瓦恰盆地東緣斷裂位于庫區(qū)10 km以外。根據地震地質條件對水庫誘發(fā)地震的預測如下。

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，但經地質調查分析，庫區(qū)內這些因素誘發(fā)地震的可能性都不大。

內成因水庫誘發(fā)地震從庫盤巖性、構造、水文地質條件及水庫規(guī)模等方面預測如下，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，儲能條件較差，誘發(fā)地震的可能性不大；構造上，庫區(qū)多為順向谷或斜向谷多條次級斷層穿越庫區(qū)，但以壓扭性為主，均為非活動斷層，不具備發(fā)生中強地震的構造條件[2]；根據庫區(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，庫水沿結構面向深部滲透有限；從區(qū)域現(xiàn)代構造應力場特征上分析，庫區(qū)無M≥4.7地震分布；本工程水庫回水長度約24.9 km，庫容為4.52億m3，最大庫水深度122 m，庫水產生的附加荷載較大，利于誘發(fā)水庫地震。

綜合分析認為，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)的設防水平。

3　結　語

(1)水庫區(qū)處于高山峽谷區(qū)，兩岸山體雄厚，無低于庫水位的鄰谷分布，周邊地形封閉條件好，產生水庫永久滲漏的可能性不大。

(2)庫區(qū)內分布的滑坡、崩塌(危巖體)均離壩址區(qū)較遠，其產生涌浪高度有限，對工程影響不大，工程施工期間須加強監(jiān)測工作。

(3)水庫區(qū)無民居、工礦及農田分布，庫岸大部分基巖裸露，水庫無淹沒、浸沒問題。

(4)庫區(qū)無區(qū)域性斷裂通過，水庫蓄水后存在發(fā)生小于4級地震的可能，但地震烈度低于工程區(qū)的設防水平。