西藏昂青尾矿库工程地质特征与评价

陈　跃

（华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021）

西藏昂青尾矿库工程地质特征与评价

陈跃*

（华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021）

对西藏昂青尾矿库进行地质调查与钻探勘察，查明尾矿库坝基与库区内的地形地貌、地层岩性、区域地质构造及水文地质条件，并通过室内试验得到各岩土体的物理力学参数。通过以上调查与研究，认识到该尾矿库的工程地质特征，并进行工程地质评价，认为该尾矿库区域适宜进行工程建设，但尾矿库受到岩溶、崩塌及渗漏等地质灾害的影响。

西藏；昂青矿区；尾矿库；工程地质特征；工程地质评价

1　工程概况

西藏昌都地区昂青银多金属矿采选工程生产规模按1000t/d，年工作日按300d计，尾矿总量约为295.4× 104t。尾矿库的初期坝坝型暂按碾压堆石坝考虑，坝顶标高4515m，坝高27m，坝顶宽3m，坝轴线长139m，坝体上、下游边坡暂按1∶1.8设计，初期库长320m。初期总库容约42.3×104m3，有效库容约31.7×104m3。尾矿库初期坝顶以上采用尾矿上游法堆坝，平均堆积边坡1∶4进行设计，最终堆积标高4545m，堆高30m，总坝高57m，总库容约272×104m3，有效库容约231×104m3，服务年限12年，尾矿库设计等级为四级。

本文通过对昂青尾矿库的坝址区及库容区进行地质调查及钻探勘察，对该尾矿库的工程地质特性进行分析，并对其工程地质条件进行评价，主要研究内容如下：①查明尾矿库的坝基及库区地层分布特点；②查明尾矿库库区的水文地质条件；③查明尾矿库坝基及库区岩土体的物理、力学性质；④对尾矿库的坝基及库区进行工程地质评价并对其可能发生的地质灾害进行分析。

2　昂青矿区概况

昂青矿区位于西藏自治区昌都县妥坝乡莽总弄，地处昌都、江达、贡觉三县交界处。矿区位于川藏公路317国道南侧，距昌都县城180km（图1）。矿区位于青藏高原高山峡谷区，属大陆性的温带半干旱高寒山地气候，具有四季不分、气象多变、日照时间长、紫外线辐射强、气压低、缺氧、气候垂直变化明显等高原山地气候特点，矿区人烟稀少等特点，年降雨量960.7mm，其中，6～9月降雨量777.4mm，以混合态阵性降雨为特征，占年降雨量的80%以上，年蒸发量1210.4mm。

图1　昂青矿区地理位置图

3　尾矿库工程地质特征

3.1地形地貌

尾矿库的工作区位于青藏高原东南角的金沙江与澜沧江之间莽总山附近，山脉、山系多呈北东—南西方向排列，地形切割程度中等—强烈。尾矿库所属区域地貌属于“青南藏东川西高原区”，地貌类型以高山构造剥蚀地貌类型为主，构造侵蚀—溶蚀地貌、侵蚀堆积地貌及冰川地貌次之。尾矿库的坝基及库区勘察范围内地形高差较大，海拔高程在4450～4560m间，两侧山坡地形较陡竣，属于构造侵蚀—溶蚀地貌，谷地下游较平缓，上游相对较为狭窄，库区两侧山坡及各支沟山坡坡度20°～40°，局部较陡峭。

3.2地层岩性

根据地层时代、成因类型、岩性特征及现场钻探揭露，尾矿库坝基区及库区范围内分布的地层有：第四系全新统残坡积地层（Q4el+dl），三叠系上统马拉松多组（T3a）、波里拉组（T3b）、甲丕拉组（T3j）地层。现将其岩土特征及其分布情况描述如下：

（1）第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）：

①-1层粉土：黄褐色，中密—密实，稍湿—湿，含10%～40%砾石，含少量杂砂，局部夹少量碎石，表层含较多植物根系。该层多分布于沟谷两侧山坡，垂直厚度0.50～5.60m。

①-2层角砾：杂色，中密—密实，稍湿—饱和，角砾含量50%～70%，平均粒径约2～10mm，最大粒径约60mm，棱角—次棱角状，土质不均匀，局部夹碎石，垂直厚度1.50～43.80m。

（2）三叠系上统马拉松多组（T3a）、波里拉组（T3b）及甲丕拉组（T3j）地层。

②-1层强风化砂岩（T3a）：灰白色，强风化，砂质结构，层状构造，主要组成矿物为石英、长石等，岩芯呈块状或碎块状，岩质较硬。

②-2层中风化砂岩（T3a）：灰白色，强风化，砂质结构，层状构造，主要组成矿物为石英、长石等，岩芯呈短柱状，局部块状，岩质较硬。

②-3层中风化砂岩（T3a）：灰白色，强风化，砂质结构，层状构造，主要组成矿物为石英、长石等，岩芯呈柱状或长柱状，岩质较硬。

③-1全风化灰岩（T3b）：灰白色，偶见红褐色，主要矿物成分为方解石，岩芯极为破碎，呈碎屑状，偶见夹有小块灰岩碎石，原岩结构已基本被破坏，充填少量粘性土。该层主要分布于库区下游初期坝附近，垂直厚度4.59～75.00m。

③-2强风化灰岩（T3b）：灰白色，偶见红褐色，隐晶质结构，层状构造，主要矿物成分为方解石，岩芯较破碎，呈块状或碎块状，少量短柱状。该层主要分布于库区下游初期坝附近，垂直厚度1.60～108.75m。

④-1层强风化泥灰岩（T3j）：紫红色，少量灰白色夹杂紫红色，泥质结构，层状构造，主要成分为碳酸盐和粘土矿物，岩芯破碎，多为块状或碎块状。该层分布于库区上游及各支沟及两侧山坡，垂直厚度0.64～20.80m。

④-2层中风化泥灰岩（T3j）：紫红色，泥质结构，层状构造，主要成分为碳酸盐和粘土矿物，岩芯相对完整，多为短柱状或柱状，少量块状。该层分布于库区上游及各支沟，垂直厚度0.38～10.24m。

④-3微中风化泥灰岩（T3j）：紫红色，泥质结构，层状构造，主要成分为碳酸盐和粘土矿物，岩芯完整，多为柱状或长柱状，少量短柱状或块状。该层分布于库区上游及各支沟。

3.3区域地质构造及地震参数

昂青矿区位于青藏高原东部，三江地区北段，属羌塘—三江构造区，昌都—思茅陆块的昌都—思茅前陆盆地（Ⅱ2），该构造单元呈北西向展布，其南西界为垄日柯—卡贡断裂（澜沧江断裂带），北东界以贡觉涌—热拥断裂与江达—德钦岩浆弧（Ⅱ3）分界。该构造单元构造变形受南西侧特提斯怒江洋盆和北东侧金沙江洋盆的演化控制，发育了一系列等厚型的弯滑褶皱和脆性—脆韧性断裂，构造线方向为北西向。

根据《建筑抗震设计规范》［1］（GB50011-2010），尾矿库场区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g（第三组），库区大部分地段平缓开阔，无软土存在，综合判定，该场区处于抗震一般地段，并综合分析得到等效剪切波速Vse=281m/s，卓越周期Tg= 0.28s。

3.4水文地质条件

（1）地表水。尾矿库的库区沟内地表水来源主要为降雨、冰雪融水等。各沟谷地表水均汇流至谷底排出，在尾矿库中上游区域地表水流量为28.8～59.4L/s，在尾矿库坝基中轴线的沟内地表水流量平均值为235.1L/s。地表径流的同时，通过渗漏补给地下水。

（2）地下水。根据地层岩性、地下水赋存状态等，该尾矿库场区地下水类型主要为松散堆积层孔隙水。松散堆积层孔隙水含水层组主要分布于沟谷地带，在库区山坡勘察深度内未发现地下水。在沟底山脚下，发现少量泉眼，流量较小，雨水较大时出现，雨停之后几天消失，泉水流量为1.4～2.7L/s。根据水位测量得知，沟谷地带从上游向下游水位高程呈现逐渐变低的趋势，尾矿库上游区域水位埋深0.9～1.7m，下游坝基水位5.0～7.4m。松散堆积层孔隙水接受降水补给，并通过下渗补给基岩裂隙含水层及潜流、蒸发等形式排泄，第四系地下水水力坡度约7.8%。

4　岩土物理力学性质

根据库区地层岩性、物理力学性质指标及原位测试、室内试验结果，综合分析给出各层土物理力学参数见表1，同时根据《工程岩体分级标准》［2］（GB50218-94），对尾矿库场地内的岩体进行了工程岩体分级，见表2。

5　库区及坝基工程地质评价

表1　昂青尾矿库各岩土层物理力学性质指标

表2　昂青尾矿库工程岩体分级统计表

5.1场地稳定性及适宜性评价

尾矿库场地为沟谷地形，沟谷纵向平均坡度约8°～15°，沟底地层为粉土、角砾、砂岩、泥灰岩、灰岩，地层中无淤泥等软弱土层，总体土质较好，地层相对稳定；沟谷两侧山坡及各支沟两侧山坡坡度一般为20°～40°，局部为45°～55°的陡坡，山坡地层为角砾、灰岩、泥灰岩，勘察时未见坡体内存在滑动面或软弱（夹层）结构面，沟谷及各支沟两侧自然边坡稳定。

本尾矿库无饱和砂土和粉土，不存在液化，本场地为非液化场地，同时在尾矿库场地内未发现影响场地稳定性的断裂构造、滑坡、塌陷，因此场地适宜进行建设尾矿库。

5.2地下水腐蚀性评价

在钻孔中取2组地下水进行水质分析（表3），依据《岩土工程勘察规范》［3］（GB50021-2001）可知，该尾矿库场地范围内的地下水pH值约为7.80，地下水中硫酸根的浓度为23.26～31.01mg/L，镁离子的浓度为3.92～4.90mg/L，氯离子的浓度为8.38mg/L，总矿化度为97.5～109.9mg/L。通过《岩土工程勘察规范》［3］（GB50021-2001）认为尾矿库场地的地下水对混凝土结构和钢筋具微腐蚀性。

5.3库区渗漏性评价

尾矿库场地内分布较连续的岩土类型主要为角砾、泥灰岩及灰岩。为获取场区主要岩土层渗漏性参数，选择钻孔进行降水头注水试验及压水试验，其主要岩土层渗透系数见表4。

表3　地下水对混凝土和钢筋腐蚀性评价表

表4　尾矿库场区内地层渗透系数表

通过表4可知，角砾层渗透性等级为中等透水—微透水，强风化泥灰岩渗透性等级为中等透水—微透水，中风化泥灰岩渗透性等级为弱透水—微透水，全风化灰岩渗透性等级为中等透水—弱透水，强风化灰岩渗透性等级为弱透水。尾矿库场地覆盖层主要为角砾层，该层分布于绝大部分场地，渗透性等级以中等透水为主，而且尾矿库库区的沟谷两侧均有泥灰岩或灰岩分布，渗透性不均匀，在初期坝范围内全风化灰岩分布较深，随着库区水位的抬升，会造成绕坝渗流问题，渗漏量随着库区水位的升高而增大。

5.4库区地质灾害评价

（1）岩溶作用。在尾矿库下游初期坝附近灰岩区内，裸露基岩表面可见溶孔、溶蚀裂隙、溶槽等溶蚀现象，溶蚀裂隙张开，局部充填角砾、粘性土等，因此尾矿库受到岩溶作用的影响，建议对表层溶孔、岩溶裂隙等进行灌注水泥浆、水泥砂浆、混凝土等封闭，消除岩溶影响。

（2）崩塌灾害。尾矿库场区内的下游初期坝两侧山坡分布着危岩体，体积大多约为300～500m3，节理裂隙发育，岩体多被分割成大块状，块径50～250cm，易产生崩塌灾害，对尾矿库施工及运营构成了潜在的威胁。危岩稳定性差，现状欠稳定，在地震、暴雨及其他自然营力作用下有发生崩塌、掉块、滚石的可能，对尾矿坝施工及运营构成潜在威胁。

6　结论

（1）尾矿库所属区域地貌属于青南藏东川西高原区，地貌类型为高山构造剥蚀地貌、构造侵蚀—溶蚀地貌、侵蚀堆积地貌及冰川地貌，主要地层为第四系全新统残坡积地层（Q4el+dl），三叠系上统马拉松多组（T3a）、波里拉组（T3b）、甲丕拉组（T3j）地层。

（2）尾矿库场地未发现影响场地稳定性的断裂构造、滑坡、塌陷、液化土层等不良地质作用，适宜建设尾矿库。

（3）尾矿库地覆盖层为角砾层，渗透性等级以中等透水为主，而且尾矿库库区的沟谷两侧泥灰岩或灰岩分布，渗透性不均匀，随着库区水位的抬升，会造成绕坝渗流问题，需考虑库区渗漏问题，同时对库区内的岩溶及崩塌作用等地质灾害需进行治理。

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010建筑抗震设计规范［S］.中国建筑工业出版社，2010.

［2］中华人民共和国水利部.GB50218-94工程岩体分级标准［S］.

［3］中华人民共和国建设部.GB50021-2001岩土工程勘察规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

P619.14

A

1004-5716（2016）04-0162-04

2015-03-31

陈跃（1983-），男（汉族），河北石家庄人，工程师，现从事岩土工程勘察及相关专业的研究工作。