西藏某光伏场地工程地质研究

摘 要：以西藏墨竹工卡县某光伏发电工程为例，分析高海拔研究区域和场地的地层岩性、地质构造及物理地质现象等工程地质条件。通过现场地质测绘，根据研究区勘察经验，进一步探讨场地基础型式及地基持力层选择、沉降变形和不均匀变形及边坡稳定性分析等场地工程地质评价，希望能够为工程设计和施工提供更好、更准确的地质依据和参考。

关键词：工程地质；西藏；场地；边坡稳定性；区域地质；高海拔

中图分类号：P618.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）31-0096-04

Abstract： Taking a photovoltaic power generation project in Mozhugongka County， Tibet as an example， analyzed the engineering geological conditions such as geological lithology， geological structure， and physical geological phenomena of the study area and site in high-altitude areas. Through on-site geological surveying and mapping， based on the exploration experience of the research area， and further discusses the site foundation type， selection of foundation bearing stratum， settlement deformation and uneven deformation， slope stability analysis and other site engineering geological evaluation， hoping to provide a better and more accurate geological basis and reference for engineering design and construction.

Keywords： engineering geology; Tibet; site; slope stability; regional geology; high altitude

随着“一带一路”项目实施，我国的工程项目从沿海、沿江向内陆、沿边逐渐推进[1]。我国内陆地形地貌更为复杂多样，水利水电工程建设多位于山地高海拔地区[2-3]，为保证工程精准设计和后期施工安全及运行安全，前期工程地质研究显得尤为重要。本文以西藏墨竹工卡县某光伏发电工程为例，分析了高海拔地区研究区域和场地的地层岩性、地质构造及物理地质现象等工程地质条件，针对场地基础型式及地基持力层选择、沉降变形和不均匀变形及边坡稳定性分析等，进行场地工程地质评价，为相似或附近项目的工程设计和施工提供地质依据和参考建议。

1 研究区域地质

研究区位于西藏墨竹工卡县，属高山深切割区，海拔4 610～5 407.5 m，相对高差达540 m以上。本研究区地形特点主要为坡度大、海拔高以及相对高差大。区内第四系松散堆积物广泛发育，分布面积占85%以上，厚度一般在1～5 m。区内自然灾害频繁且多发，这主要是由于地理位置处于高海拔地区；在春秋季节，经常会遭受早、晚霜害的影响，而夏季则常常遭受雷雨和冰雹的袭击，干旱和洪涝也很容易成为自然灾害[4]。在冬季，天气变得寒冷而干燥，同时还伴随着强烈的风沙。

1.1 区域地层

冈底斯－念青唐古拉地体南缘发育的最初基础为一个古老的陆壳。地球经历了一系列的演化阶段，在这些阶段中，地壳板块发生了不断的变动和运动。研究区域地层主要由被动陆缘火山沉积岩系组成，这些岩系包括上三叠统中的麦隆岗组和中下侏罗统的叶巴组，上侏罗统中的却桑温泉组和多底沟组。而在下白垩统中，有林布宗组、楚木龙组和塔龙拉组[5]；整个地层主要由侏罗系和白垩系组成。第四系主要分布在区域内的坡脚和沟谷地带。

1.2 区域构造

研究区域位于冈底斯-念青唐古拉地体。冈底斯-念青唐古拉地体，也被称为拉萨微型陆块，其南北边界分别为班公湖-怒江和雅鲁藏布江两条缝合带。该地体从南向北划分为4个次级构造单元，第一个是冈底斯燕山-喜马拉雅期陆缘岩浆弧，本次研究区位于其中；第二个是念青唐古拉断隆；第三个是措勤-纳木错晚燕山期弧后盆地；最后一个是班戈-嘉黎早燕山期陆缘岩浆弧。

研究区内次级构造表现为块体内次级断裂及褶皱，主要有墨竹工卡构造带及近东西向展布的复向斜、背斜。现场调查研究，墨竹工卡断层通过处的第四系地层未见错动形变迹象。

1.3 物理地质现象

研究区海拔4 610～5 407.5 m，相对高差达540 m以上。受地层结构、岩性和气候等条件的影响，不良物理地质现象主要有滑坡、崩塌、小型泥石流和冻融及风化等。研究区每年10月到翌年3月为冰雪季节，存在季节性冻土。根据墨竹工卡县气象资料，研究区最大冻土深度为1.80 m，为季节性冻土。

1.4 水文地质

墨竹工卡县域内水系较发育，主体属雅鲁藏布江系，流域内水系展布呈树枝状。主要的河流有县域西部的拉萨河，境内山川相间，河谷环绕，草原广布，拉萨河谷地带是西藏的重要粮食产地。拉萨河主要支流为多雄朗、拉木普、前普和琼普等，河谷相对平缓宽阔，是居民主要分布地带。

研究区内水系主要为甲玛曲一级支流它龙浦及其支流，共2条溪沟。其中，它龙浦走向330°，沟长约10 km，该沟从研究区场地南西侧通过，距研究区约250 m，沟水主要补给来源为大气降水和冰雪融水。据调查访问，该沟冬季封冻断流。它龙浦支流走向为214°，沟长约2.95 km。该沟从研究区拦挡坝通过，沟水主要补给来源为大气降水和冰雪融水，研究期间水量较小，该沟冬季封冻断流。

研究区地下水主要是通过大气降水进行补给。地表水一部分受到地形地貌条件的影响，沿着山谷或低洼地表流动；另一部分向下渗透为基岩裂隙水提供补给，受到地质构造和水文条件的影响，沿着不同方向运移，其中一部分地下水向北西方向运移，而另一部分则向南东方向运移；最终流入甲玛河和斯布普河[6]，流出研究区。

2 场地工程地质条件

本次研究的光伏发电场地，主要为墨竹工卡县露天采区排土场，位于牛马塘采区北侧的山谷内，沟谷走向为东西向。场地填土属于碎石混合土，原岩主要为矽卡岩、角岩、灰岩和大理岩，现状场地填土总堆高215 m（高程4 480～4 695 m），各级平台内坡面角为30～45°，排土场台阶高度10～40 m，排土场的总体坡比为1∶4.1左右，现状总体坡面角为13.9°左右。

研究区天然沟谷地貌属侵蚀剥蚀构造深切割高山峡谷地貌，山体顶部高程5 205～5 389.1 m，谷底高程3 900～4 400 m，相对高差989.1～1 305 m。沟谷两侧山势陡峭，天然斜坡地形坡角一般20～35°，局部可达60°以上或近直立。研究区附近植被不发育，海拔4 900 m以上基岩裸露，基本无植被发育；海拔4 900 m以下主要发育高山草甸植被，覆盖率10%～20%。

2.1 地层岩性

根据工程地质测绘及钻探资料[7]，工程区出露地层主要为①第四系全新统人工堆积（Q4ml）填土：土质不均，近期回填，杂色，表层松散至稍密，下部中密至密实，稍湿；②第四系全新统坡洪积（Q4pl+dl）碎石混合土或混合土碎石：黄色，松散至稍密，稍湿，主要成分为粉土、角砾、碎石及少量块石，其中粉土含量35%～60%，角砾含量15%～30%，碎石含量20%～50%，块石含量5%～12%；③白垩系下统林布宗组—侏罗系上统多底沟组（K1l—J3d）砂岩夹板岩：强风化，呈碎石混合土状，主要在冻融风化作用下形成，杂色，稍密至密实，稍湿，为光伏发电场地的主要天然地基。

本次在研究区场地选择有代表性的地段对人工填土做了6组现场单环法探坑注水试验。场地表层碎石混合土渗透系数K为8.15×10-3～4.56×10-2 cm/s，整体属强透水层。

2.2 物理地质现象

场区主要位于它龙浦支流，两侧山势陡峭，天然沟谷地貌属侵蚀剥蚀构造深切割高山峡谷地貌，天然斜坡地形坡角一般20～35°，局部可达60°以上或近直立。研究结果显示，该地区发育一些小规模的泥石流和滑坡等不良地质现象。

泥石流：研究发现场地的天然沟谷内，分布有泥石流堆积物，规模较小，属于暴雨时场地外围山体或冲沟内，暂时性流水挟带松散堆积物，形成水石流向场区排泄导致。

落石、崩塌或滑坡：场地外围采矿、修路等人类活动形成的人工切坡、人工堆积边坡，暴雨时易发生落石、崩塌或小规模滑坡，形成的松散坡积物易对光伏发电设施造成不良影响。场地内现状各级台阶内坡面角多为自然堆积形成，坡度较陡，边坡稳定性差，易发生落石崩塌或滑坡。

变形：场区内弃碴为近期堆填，沉降变形还未最终稳定。本次研究发现挡渣坝各分级台阶，局部存在变形裂缝。裂缝主要位于台阶坡面角大于40°的部位，裂缝宽度一般为8～25 mm，延伸长度一般为2～15 m，多数位于坡肩位置，平行于坡肩，局部为弧形。

冲刷：场区内人工填土边坡多未采取任何防护措施，坡肩附近未设置截水沟，各分级台阶边坡受雨水冲刷，多处形成冲刷坑、冲刷槽，雨水携带泥砂堆积于坡脚或台阶上。

3 场地工程地质评价

3.1 基础型式及地基持力层

根据本次工程地质调查、探井、现场试验等研究，以及参照西藏附近工程经验，给出场地岩土层物理力学参数建议值见表1。

场地内埋深1.0 m以上的表层填土结构松散，具架空结构，不宜直接作为基础持力层；埋深1.0 m以下的人工填土，多呈稍密至密实状，总体呈中等至低压缩性，光伏发电设施荷载较小，可作为地基持力层。如采用桩基，上部碎石混合土（Q4ml）的极限侧阻力标准值为15～25 kPa，极限端阻力标准值2 500 kPa；中部碎石混合土或混合土碎石（Q4pl+dl）的极限侧阻力标准值为70～100 kPa，极限端阻力标准值3 000 kPa；底部砂岩夹板岩（K1l—J3d，强风化）的极限侧阻力标准值为100 kPa，极限端阻力标准值4 000 kPa。

人工填土及地基岩土层中含有块石，桩基施工需选用合适的施工机械，并注意桩基钻孔孔壁稳定性问题。根据墨竹工卡县气象资料，研究区场地最大冻土深度为1.80 m，建议将光伏发电基础埋置于该深度以下，避免冻土冻融对拟建工程产生不良影响。

3.2 沉降变形和不均匀变形

场内填土为近期回填，靠自重压力密实，沉降变形还未最终稳定。场地内填土土质不均，不同部位的填土颗粒组成差异性大；人工填土厚度变化大，由于为近期填土，密实度差，主要依靠自重作用下压密，不同部位密实度差异性大，存在沉降变形及不均匀变形问题。

3.3 边坡稳定性

工程区内边坡类型可分为天然斜坡、人工切坡、人工堆积边坡。

3.3.1 场地周边天然斜坡稳定性

场地周边天然山体低缓，天然斜坡稳定。高程4 600～4 695 m平台两侧天然山体坡度逐渐变陡，坡度一般25～50°；边坡地层岩性主要为白垩系下统林布宗组（K1l）砂岩夹板岩，表层多呈碎石混合土状，天然斜坡地表草甸植被发育，天然坡度变化较小，天然斜坡整体稳定性较好。

高程4 695 m平台以上天然山体坡度陡，坡度一般40～65°；边坡地层岩性主要为白垩系下统林布宗组（K1l）砂岩夹板岩，经冻融等风化作用下，呈碎石混合土状。天然状态下，上述天然斜坡地表草甸植被发育，天然坡度变化较小，天然斜坡整体稳定性较好。由于受到修路等人为活动影响，高程4 695 m平台以上天然斜坡部分坡度变陡，局部呈陡坎状；大部分区域植被受到破坏，表层裸露碎石混合土状基岩，边坡局部稳定性变差，在雨水、冻融等地质作用下，易发生落石、小规模泥石流或滑坡。流石流易造成场区周边截水沟淤积、堵塞，进一步破坏光伏发电设施，建议采取相应工程措施。

3.3.2 场地人工切坡稳定性

人工切坡分布于场地周边天然山体之上，主要为人为修路或修平台切坡而形成。矿山修路切坡一般依山就势，切割高度小于6 m，边坡整体稳定性较好，本次工程地质研究未发生崩塌、滑坡等不良地质现象。

场地外修路开挖山体产生大量松散堆积物，在公路外侧坡肩附近形成堆积边坡，坡度一般为碎石混合土的天然休止角，坡度较低，边坡稳定性差，在雨水、冻融等地质作用下，易发生落石、小规模泥石流或滑坡，影响人员及光伏发电等设施的安全。

3.3.3 场地人工堆积边坡稳定性

场地内现状填土总堆高215 m（高程4 480～4 695 m）。根据研究区勘察经验，参照附近研究成果，选取典型断面位置，借助理正边坡稳定性分析软件，采用通用方法自动搜索法取得最危险滑面位置及其安全系数。计算结果为考虑水、不考虑地震作用工况下抗滑稳定安全系数1.046，考虑水、考虑地震（0.15g）作用工况下抗滑稳定安全系数为0.919，规范定值为1.30。综合上述分析，场地典型剖面位置自动搜索滑面抗滑稳定安全系数小于规范规定值，当考虑地震的作用时，边坡抗滑稳定安全系数小于1.0，地震发生时边坡存在局部不稳定。

4 结论

1）研究区出露地层主要为碎石混合土（Q4ml）、碎石混合土或混合土碎石（Q4pl+dl），以及砂岩夹板岩（K1l—J3d）。场区人工填土为碎石混合土，大多数为矿渣，近期回填，表层松散至稍密，下部中密至密实。场地附近沟谷底部分布有碎石混合土或混合土碎石（Q4pl+dl），松散至稍密状。人工填土地基主要为砂岩夹板岩（K1l），上部呈碎石混合土状，属强风化带上部，呈稍密至密实状。

2）本光伏发电建筑场地位于天然陡坡之上的人工填土之上，地震时可能发生滑坡、泥石流等现象。研究区场地最大冻土深度为1.80 m，建议将光伏发电基础埋置于该深度以下，避免冻土冻融对拟建工程产生不良影响。场内填土为近期回填，沉降变形还未最终稳定。场地内填土存在沉降变形及不均匀变形问题，光伏发电设计应考虑足够的地基沉降变形量。

3）场内各级平台坡面角多为碴料天然休止角，坡度较陡，边坡稳定性差，在地震、雨水或冻融等地质作用下，碎石混合土边坡易发生冲刷、落石、小规模滑坡或坍塌，建议光伏发电设计应考虑相应防护措施。高程4 695 m平台以上的外围人工切坡或堆积边坡，暴雨时易发生落石、崩塌或小规模泥石流、滑坡，从而危及场内光伏发电设施，建议在沟谷部位增设挡渣墙等设施。

4）本次研究希望能够为附近项目工程设计和施工提供更好、更准确的地质依据和参考，以提高工程安全质量和效率。

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