某水利枢纽工程库区地质条件及评价

李刚

摘 要：本文以某水利枢纽工程库区为研究对象，在实地工程地质勘察获取野外第一手资料的基础上，分析了其区域地质条件及工程地质条件，探讨了存在的主要工程地质问题，论述了水库蓄水后诱发地震的可能性。

关键词：库区 区域地质 工程地质条件

中图分类号：TV2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0037-01

1 工程地质概况

1.1 地形地貌

工程区区域内的南部为高中山地貌，东侧形成阿尔金山区中低山地貌，广大的北侧洪积扇和冲洪积平原，属相对沉降区。工程区所在区域地势总体为南高北低，东高西低，地形呈南北阶梯状下降。工程区位于阿尔金山与冲积洪积扇和冲洪积平原地貌单元交汇部位。

工程区共发育九级阶地，Ⅸ级阶地河拔170 m左右，阶地面较连续，Ⅰ～Ⅷ阶地均不连续，在左右岸呈零星发育。阶地前缘多为近直立的陡坎，尤其是高阶地往往河坎边形成高差100 m以上陡壁。

1.2 近场区地质构造

近场区大地构造位置在塔里木地块南部边缘与阿尔金山断隆、东昆仑褶皱山系交汇地域。地貌属于藏北高原北麓与塔里木盆地的衔接地带。水利枢纽位于臣河出山口，属该河流中游段的顶端位置。近场区地质基本由三块组成：臣河东部的阿尔金山断隆；阿尔金大断裂以南的昆仑山晚古生代褶皱造山带；臣河以西及拟建水库下游沿河地域，属山麓高位的第四纪冲洪积砾质台地。

近场区受青藏高原急剧隆升的连带，地壳处在翘升状态。因此，河流深切，峡谷发育，河谷呈深槽形，一般深达100～170 m，纵坡度10‰～17‰，河道较直，河流两岸由Q2砾石层构成的谷壁陡立。近场区地壳新构造运动强烈，地势变化大。峡谷是近场区臣河谷地貌的基本形态。

近场区断裂发育以NE走向为主，其中较大规模的断层分别为江尕勒萨依断裂（F2），近场区仅涉及该断裂的西段；阿尔金断裂（F3），这是区域性大断裂，近场区隶属于该断裂的中部地段；在上坝址右肩部下游附近，存在一条规模相对较小，走向与阿尔金断裂基本平行的次断层—断层（f17）。

1.3 构造稳定性评价

工程区区域上处于塔里木地块与青藏块体的边缘地带。北侧和南侧分别有江尕勒萨依断裂和阿尔金断裂，两断裂相距8.2 km，工程区处于阿尔金山地震和和巴彦喀拉山地震带西段，地震活动具有强度大的特点。近场区地震活动在阿尔金断裂带属于相对较弱的区段。近场区地壳抬升运动强烈，年抬升速率约3～5 mm/a。

工程区区域地震地质背景复杂，区域构造稳定性差，该水利枢纽距阿尔金地震活动断裂较近，属建筑抗震不利地段，但该水利枢纽坝址及建筑物避开了阿尔金断裂及江格勒萨依断裂的直接影响，工程建筑物不存在抗断问题。由于工程区地质背景复杂，地震动峰值加速度较高，区域构造稳定性差。

1.4 水文地质条件

工程区气候干燥，地表径流主要为山区暴雨和积雪融化补给的河流水。地下水类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙水，它受冰雪融水、大气降水、山区基岩裂隙水和上游河水补给，由南向北汇集，地下水位埋深逐渐变浅，最终排泄于臣河下游河谷内。

2 工程地质条件评价

2.1 水库渗漏

水库区两岸地形较高，库区臣河右岸为阿尔金山，河岸边基岩裸露，后缘分水岭山体雄厚，由下元古界阿尔金群地层组成的库盘为相对隔水层，据坝址区钻孔压水试验，基岩微风化～新鲜岩体透水性为微透水～极微透水，且地层走向与河流流向基本平行，因此水库北岸不存在大的永久性渗漏问题。

库区西侧为托河左岸为臣河与托河古河道，古河道较宽，整体呈SE-NW向，进口位于上坝址库区左岸，距上坝轴线100 m，出口位于下坝址下游300 m。古河道在进口处顶部高程为2365 m左右，宽度为2.8 km，底宽1 km。古河道两岸基岩出露，河道内沉积了深厚层的砂卵砾石，在托河河边呈直立的陡坎状，上部岩性为第四系上更新统Q3砂卵砾石层，呈青灰色，厚34～38 m，分布高程为2334～2338 m，且全部位于正常高水位以上；下部岩性为巨厚层的Q2砂卵砾石层，泥质半胶结，呈土黄～棕黄色，厚度50～250 m，未见基岩出露。当库区正常高水位高程为2298 m时，古河道宽约2.4 km，古河道底部低于正常高水位168 m，蓄水后主要位于Q2泥质半胶结的砂卵砾石层，该层存在渗漏的可能。

2.2 库岸稳定

库区位于臣河中游段峡谷中，未发现不利结构面组合形成规模较大的不稳定体，局部存在有一些小的不稳定岩体，方量都不大。但在水库河谷两岸大量存在的Q2半胶结砂砾石岸坡较陡峭，局部直立，容易发生谷岸坍塌、滑坡，尤其水库建成蓄水后，库岸的砂砾石层经水浸润和水浪淘刷，更容易造成砂砾石库岸不稳，产生坍塌。根据已有工程实例发现：半胶结砂砾石岸坡坍塌是一点点缓慢发展的，不会一次性发生体积巨大的坍塌，因此一般不会产生涌浪，但会造成水库淤积。通过计算库区各处砂砾石岸坡坍塌总方量初步估计达242万m3。

2.3 水库淹没、浸没

上、下坝址库区迴水线范围内的河谷段以峡谷为主，没有居民点、林地、耕地和文物古迹分布，在水库正常高水位时，将会淹没极少量的荒漠草场，水库基本不存在淹没问题。上坝址库区迴水线范围内没有矿产分布，不存在压覆矿产问题；下坝址库区靠近坝址2 km段为侏罗纪含煤地层，地表出露的薄煤层没有开采价值，但是否存在压覆矿产问题有待进行专题研究。水库正常高水位线以上，基岩岸坡不存在水库浸没问题，而砂砾石岸坡局部会有浸没问题，由于岸坡较陡，面积很小。

2.4 水库诱发地震

（1）库区位于阿尔金山南缘活动断裂带内。区域内最大的地震为7.25級地震和7.3级地震，距离库坝区均大于100 km，破坏性地震对场地的最大影响烈度为Ⅷ度。库坝区50 km范围内有过一次MS≥5级的地震活动记录，库坝区5 km范围内有过一次MS=3.6级地震活动记录，地震主要分布在场地的西南、东南和北东地区，场地周围及北部、西北部的塔里木盆地地区地震相对较少。（2）库盘内分布的地层岩性为云母石英片岩、蚀变辉绿岩、大理岩、白云岩以及半胶结砂卵砾石层，新鲜基岩透水性弱，库水向深部渗透的可能性不大，砂砾石为中等透水地层，水库蓄水后，水文地质条件会发生一定的变化。（3）该水库规模较大，上坝址最大坝高130.5 m，下坝址最大坝高152.6 m，上坝址库区设计总库容1.21亿m3，库水有一定荷载。

综合分析，水库有诱发地震的可能性，但诱发地震的烈度不会超过水库区基本地震烈度。

3 结论

上坝址库区主要为“U”型谷，下坝址库区在上、下坝址之间段主要为“V”型谷，库盘主要是由下元古界的蚀变辉绿岩、大理岩，侏罗纪的泥岩、砂岩夹煤层等不透水岩层和中更新统半胶结砂卵砾石中等透水地层组成。水库砂卵砾石层总渗漏量8.03×106 m3/a，总渗漏量不大；库区内存在的库岸稳定问题主要为陡峻的Q2半胶结啥卵砾石岸坡易发生塌岸；水库蓄水后不存在淹没问题；水库有诱发地震的可能性，但诱发地震的烈度不会超过水库区基本地震烈度。