攀枝花观音岩水库引水工程工程地质研究

赵正宝，王洪蜀

(四川水利职业技术学院，四川 崇州，611231)

攀枝花观音岩水库引水工程工程地质研究

赵正宝，王洪蜀

(四川水利职业技术学院，四川 崇州，611231)

观音岩引水工程是解决攀枝花市供水问题的重点水利工程。本文从岩性、地质构造、不良地质现象、岩石风化与卸荷等方面，对该工程输水管线沿线的工程地质条件进行了研究。

观音岩水库 引水工程 输水管线 工程地质

1 工程概况

攀枝花市位于中国西南川滇交界部位，金沙江与雅砻江汇合处，地理位置为东经101°08′～2°15′，北纬26°05′～27°21′。东北与四川省凉山彝族自治州的会理、德昌、盐源三县接壤，西南与云南省宁蒗、华坪、永仁三县接壤。攀枝花市区位于四川盆地西缘。

观音岩引水工程是金沙江水资源综合开发利用工程，它以在建的观音岩电站水库作为水源地，主要任务是向攀枝花市供水，其次兼顾灌溉。本工程是解决攀枝花市供水问题的重点水利工程。

观音岩引水工程由干线及仁和支线组成，干线总长63.12km，仁和支线长度15.26km。干线设计最大引用流量9.4m3/s，采用重力自流方式输水；由于仁和水厂高程较高，采用加压方式输水。

引水工程从金沙江上的观音岩电站坝前右岸31号坝段取水，输水管线沿金沙江右岸下行约1.58km后，以观音岩管桥跨越金沙江，沿左岸下行至金沙电站，通过尖山隧洞绕过金沙电站施工区后沿着左岸敷设；管线在新庄大桥下游330m处经503管桥过江至右岸，沿右岸金沙江大道外侧以浅埋和局部高架的型式铺设，经过倮果大桥、金沙江铁路桥、巴拉河大桥，到达火车站片区；该片区沿金沙江右岸架空敷设至金江水厂，为金江水厂供水，全长约63.12km。

在干线行至仁和沟处分出仁和支管，为仁和水厂和花城新区水厂供水。支线沿仁和沟架空敷设，并在支线桩号2.2km处设置中途加压泵站及花城新区分水口，线路继续沿迤沙拉大道敷设，经过攀枝花市电器厂、南山管委会、市交警支队车管所汽训场进入仁和区，并继续沿公路经过仁和电力管理所至先锋桥，在先锋桥处横穿迤沙拉大道至道路右侧，沿公路进入总龙路至仁和水厂结束。仁和支线长约15.26km，管径DN800mm～DN1400mm，单管敷设。

2 地层岩性

引水线路沿线两侧多见基岩裸露，出露的地层岩性较多，总体以纳拉河为界分为两段，上游段主要为沉积岩，下游段主要为岩浆岩。

纳拉河上游段地层为中生界三叠系上统丙南组(T3b)、大荞地组(T3dq)、宝鼎组(T3bd)，侏罗系中统张河组(J2z)、蛇店组(J2s)以及下统冯家河组(J1f)地层，岩性软硬相间。其中，左岸煤矸石电厂至老花地为三叠系上统砂岩、砾岩夹页岩(T3b)，老花地下游左岸为二叠系上统峨眉山组玄武岩(P2β)及华力西期正长岩(ξ4)。

纳拉河下游主要为岩浆岩，地层岩性以晋宁期石英闪长岩(δo2)，以及晋宁期、华力西期辉长岩(ν2、ν4)为主，少量印支-华力西花岗岩(γ4-5)及下元古界康定群咱里组(Pt1zl)片麻岩、花岗混合岩，在炳草岗水厂附近见辉长岩内有铁矿脉充填。地下元古界康定群咱里组(Pt1zl)以变质岩为主，岩性为片麻岩、花岗混合岩，主要分布于密地大桥附近及仁和支线沟底。

工区内的台地及支沟地带，普遍有新近系昔格达组(N2x)半成岩的泥(页)岩、粉砂岩分布。

第四系更新统的地层包括上更新统的河流冲积(Q3al)卵石夹砂层，上更新统与中更新统冰水堆积(Q3fgl、Q2fgl)之上中部泥砂层与中下部块卵石层，局部夹砂层透镜体。分布于庄上至清香坪污水处理厂沿线的Ⅱ、Ⅲ阶地，厚度一般5m～10m，局部达40m以上。

第四系全新统的各种堆积物(Q4)，以人工填土、坡积物、崩坡积物为主，少数地段为Ⅰ级阶地堆积物。金沙水电站左岸沿线普遍有少量崩坡积物分布，规模较大主要分布于庄上、灰坝上等地段；在格观公路、滨河大道外侧，荷花池～密地沿线，均有公路修建时堆积在岸坡的弃碴及弃土，以块碎石夹碎屑及粉质粘土为主，厚度一般1m～5m。

金沙江右岸陶家渡有厚3m～10m阶地堆积卵石夹粉土，另外丽攀高速公路沿线有大量弃渣堆积；荷花池至金江铁路桥沿线地表多有厚度较小的人工堆积和坡积碎石夹碎屑等，厚度一般1m～5m不等；金江铁路桥至金江水厂沿线，多有厚度较大阶地堆积粉土与细砂等。

庄上崩塌堆积体、徐家湾弃渣体、小沙坝堆填体等厚度较大，一般20m～30m，大者达50m；物质以碎石夹碎屑、碎石夹粉土、碎屑土为主，少量粉质粘土夹碎屑。

3 地质构造

线路区的构造背景是以川滇南北构造为主体，周边发育一系列近南北向的断裂，受其影响，线路区的断层、裂隙等多为近南北或北东走向。线路区内攀枝花断裂对中生代的沉积有明显的控制作用，荷花池上游段处于以大姚为核心的陆相构造湖盆北缘，为层状岩体，宏观上呈单斜构造，走向N20°E～N40W°、倾向SE或SW、倾角20°～50°，褶皱较发育。

3.1 褶皱

规模较大的褶皱有观音岩向斜、汗鲊背斜。

3.1.1 观音岩向斜

轴部位于金沙江左岸观音岩至庄上段岸坡顶部，轴向近NE向，与金沙江斜交，长度5km～6km，核部地层为侏罗系中统蛇店组(J2s)，岩层近水平；两翼地层为侏罗系中统张河组(J2z)、下统冯家河组(J1f)，受构造影响岩层倾角变化较大，一般为中～陡倾角，倾角为50°～60°，其南东翼延伸过金沙江后过渡为汗鲊背斜西北翼。

3.1.2 汗鲊背斜

轴部位于金沙江右岸汗鲊至灰木路段岸坡中上部，轴向近NE向，与金沙江斜交，长度4km～6km，核部地层为侏罗系下统冯家河组(J1f)，两翼地层为中统蛇店组(J2s)、张河组(J2z)，北西翼岩层倾角由近70°渐变至47°左右，延伸过金沙江后过渡为观音岩向斜南东翼。汗鲊至庄上一带金沙江纵切观音岩向斜之南东翼、汗鲊背斜之北西翼，形成左岸逆向坡、右岸顺向坡的纵向河谷。

3.2 断裂构造

引水线路区有5条区域性断裂穿过，为攀枝花断裂之分支——布德断裂、弄弄坪断裂、纳拉箐断裂、倮果断裂与阿基鲁断裂(表1)。断裂活动性不强，区域研究表明其活动时间均在中更新世以前，晚更新世后未见活动，不属工程活动断裂。

3.3 构造裂隙

引水线路第Ⅰ段以沉积岩为主，管线斜穿观音岩向斜、汗鲊背斜。经统计，主要裂隙特征见表2。

引水线路第Ⅱ段勘察主要针对隧洞进出口部位进行裂隙调查统计。尖山隧洞进口基岩为玄武岩，裂隙极为发育，主要发育NNE、NNW、NWW三组，陡倾角为主，中缓倾角裂隙较少，长度一般数米至10m左右。玄武岩内短小裂隙极为发育，间距一般数厘米至10余cm，无序状分布，常形成裂隙密集带。

尖山隧洞出口基岩为华力西期正长岩，主要发育NNE、EW、NW、NE四组裂隙，陡倾角为主，少量中缓倾裂隙，以NNE、NE向为主，与岸坡方向近一致；裂隙长度一般10m～30m，少数长达50m左右。裂隙特征见表3。

表1 引水线路主要断层一览

表2 第Ⅰ段裂隙特征

表3 第Ⅱ段裂隙特征

引水线路第Ⅲ段以岩浆岩、变质岩为主，岩体中主要发育三组构造裂隙，其特征见表4。

表4 第Ⅲ段裂隙特征

4 物理地质现象

工区物理地质现象较发育，主要为崩塌堆积体、弃渣体、堆填体，少量滑坡、危岩体与泥石流沟，大多分布于庄上上游右岸，少量分布于法拉大桥至金沙水电站坝址一带两岸。

崩塌堆积体共6处，其中庄上、灰坝上、尖山、503等4处崩塌堆积体位于金沙江左岸，施家坪、丙老2处崩塌堆积体位于金沙江右岸。

危岩体2处，即攀煤矸石电厂危岩体和狮子包强卸荷带危岩体，整体稳定性较好，但局部稳定性较差，易不断产生小规模崩塌。

人工堆填体8处，灰坝弃渣体、白丽坡、马坎3处堆填体位于金沙江左岸，沙坝地、长途客运站堆、攀钢冷扎厂、流沙坡、度假村5处堆填体位于金沙江右岸，整体稳定性较好，但前缘岸坡稳定性较差。

沿线规模相对较大的泥石流沟有4处，为肖沟泥石流沟、老花地泥石流沟、灰坝桥泥石流沟、503泥石流沟。其中，503泥石流沟已进行渠化整治，不具备产生泥石流的条件；其余3条泥石流沟规模较小，但雨季有暴发稀性泥石流的可能。尖山隧洞已避让了除肖沟以外的其它3条泥石流沟，肖沟经清香坪污水处理厂段已进行渠化整治，肖沟沟内与两岸固体物质储存相对丰富，暴雨时具发水石流可能，一次性冲出物质的方量较小，但冲击力较大。

与工程相关的不良地质体，包括庄上和施家坪崩塌体2处、攀煤矸石电厂危岩体1处、肖沟泥石流1处。

管道沿线小冲沟发育，由于工程区属于暴雨多发区，暴雨作用下沿小冲沟形成的洪流对跨沟段的管基、桥基和进、出口边坡易产生不同程度的冲刷，建议采取相应的防护处理措施。

5 岩体风化与卸荷

5.1 岩体风化

5.1.1 岩体风化分带特征

岩体风化特点与其岩性密切相关，如前所述，输水管线分为两大岩系，其风化特点各具特点，分别叙述如下：

纳拉河上游沿线基岩以侏罗系至三叠系粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹岩屑砂岩、石英砂岩、粗砾岩等碎屑岩为主，依据其风化带的特征，分强、弱风化两带，本次勘察图中只表示强、弱两个风化带。纳拉河下游以晋宁期(δo2)闪长岩与华力西期辉长岩、正长岩(ν2、ν4)等岩浆岩为主，风化具垂直分带特点，分带特征较为明显，按风化程度的强弱，从上至下可分为全、强、弱、微四个风化带，统称风化壳或风化岩体，由于微风化岩体与新鲜岩体差别不大，本次勘察图中表示全、强、弱三个风化带。两大类岩体风化分带特征见表5、表6。

表5 沉积岩风化带特征

表6 岩浆岩风化带特征

5.1.2 引水线路沿线岩体风化特征

(1)金沙水电站上游段引水线路沿线岩体以沉积岩为主，强风化岩体厚度一般2m～5m，其下弱风化带变化较大，为6.5m～12.2m；

(2)金沙水电站下游至金江铁路桥沿线以岩浆岩和变质岩为主，裸露的基岩地表多为灰白～黄褐色砂状至碎屑散体结构的中粗砂夹块碎石全风化层，厚度一般为0～7m；下伏多为强风化岩体，其厚度一般5m～10m，少数地段厚10m～15m；

(3)金江铁路桥至终点引水线路处于山坡地带，浅表部岩体风化强烈，全强风化带厚度大，一般20m～30m，其下为弱风化带；

(4)仁和支线沟口段引水线路处于大河沟岸坡顶，强风化带厚度较大，一般5m～15m，其下为弱风化带。中间段多由第四系地层覆盖，仁和区上游至仁和水厂引水线路处于大缓坡地带，全强风化带厚度大，全风化厚度一般5m～7m，强风化厚度一般3m～5m，弱风化厚度一般9m～11m。

5.2 岩体卸荷

线路区处于中山区，部份为峡谷地段，山高坡陡，沿线岸坡多有不同程度的卸荷。其中，岩浆岩岸坡，岩体卸荷较强烈，卸荷裂隙发育；沉积岩岸坡卸荷现象不突出。

据现场地质调查及观音岩水电站、金沙水电站、银江水电站前期勘察成果，引水线路沿线浅表部岩体卸荷作用总体不甚强烈，以弱卸荷现象为主，其水平深度一般小于20m，未发现较大范围强卸荷岩体分布，只有小范围强卸荷岩体零星分布。其中，金沙水电站一带左岸正长岩、玄武岩山坡表部多有强卸荷岩体分布，其水平深度一般5m～15m，其内为弱卸荷岩体。

6 结论

6.1 不良地质体评价

工区不良地质体较发育，有崩塌堆积体共6处，人工堆填体8处，危岩体2处，弃渣体3处，泥石流沟4处。其中与工程相关不良地质体4处。

管线应绕避不良地质体。管道从施家坪堆积体金沙江大道侧通过，开挖规模小，开挖后要进行回填，对堆积体的整体稳定性影响不大，可能引起开挖边坡的局部失稳。建议尽量减少开挖并及时支护。

管道布置在攀煤矸石危岩体后缘，危岩体向金沙江滑移后，后部岩体在坡脚失去支撑，可能进一步变形失稳。破坏模式主要为顺层塌滑，对管道存在一定潜在的威胁，须采取相应的工程处理措施。

尖山隧洞已避让了除肖沟之外的其它3条泥石流沟，肖沟经清香坪污水处理厂段已进行渠化整治，沟内与两岸固体物质储存有限，暴雨时具发水石流可能，一次性冲出物质的方量较小，但冲击力较大。建议进行治理或采取其它避让措施。

管道沿线小冲沟发育，由于工程区属于暴雨多发区，暴雨沿小冲沟形成的洪流对跨沟段的管基、桥基和进、出口边坡易产生不同程度的冲刷。建议采取相应的防护处理措施。

6.2 水库塌岸对管线的影响评价

观音岩引水工程输水管线主要沿金沙江两岸布置，位于金沙、银江和乌东德三个水电站库区沿岸，库区淹没范围内临江(河)岸坡多覆盖层分布，在库水长期浸泡、浪蚀等作用下，各个库岸段均存在不同程度的塌岸问题。建议塌岸范围内的管线采用桩基础形式，或在塌岸范围外侧设置挡墙以防治库水冲刷、侵蚀。

6.3 天然建筑材料

本引水工程设计所需天然建筑材料类型，有混凝土骨料、回填砂砾料和块石料，勘察过程中选取了老花地玄武岩料场、龙洞灰岩料场、攀钢尾矿辉长岩料场、大沙坝天然砂砾石料场4处混凝土骨料料源。4处料源储量均满足设计要求，质量除大砂坝砂砾料为具有潜在碱活性危害的骨料外，其它料场质量满足规范要求。由于引水线路长、施工点多、混凝土需求量不大，采用就近市场购买骨料或商品混凝土为宜。现施工规划使用商品混凝土料，施工过程中应按照相关规程规范对混凝土质量进行检测，满足规范要求后方可使用。

工程区块石料储量丰富，质量较好，第Ⅰ段建议采用龙洞灰岩料场的灰岩作为块石料源，第Ⅱ段、第Ⅲ段料场开采均存在征地问题，设计需用量较小，建议就近购买。回填粗粒料(块卵砾石)储量及质量满足要求，可直接在大沙坝天然砂砾石料场开采，或在龙洞灰岩石料厂、老花地玄武岩料场及攀钢尾矿料场机械破碎岩石加工。

〔1〕邹 刚.观音岩水电站大坝地基涌水分析及处理方法.四川水利，2015，(5).

〔2〕李进勇.观音岩水电站生态流量研究.广东水利水电，2015，(3).

〔3〕张 乐.水城观音岩水库水资源分析与研究.水利科技与经济，2013，(7).

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P642∶TV732

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2095-1809(2016)04-0024-06

赵正宝(1980-)，男，四川人，硕士，讲师，从事工程地质、构造地质教学科研工作。