向新益

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊830091）

克孜爾水庫(kù)方山的工程地質(zhì)條件及工程處理

向新益*

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊830091）

克孜爾水庫(kù)的方山是主壩左肩和副壩右肩的聯(lián)接段，由構(gòu)造形成的方山分布有疊瓦斷層、滑塌體、地裂縫等，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)方山的工程地質(zhì)勘察、評(píng)價(jià)直接影響到壩段壩線位置選擇和工程建設(shè)，就方山工程地質(zhì)勘察、工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)及工程處理進(jìn)行了論述。

克孜爾水庫(kù)方山；工程地質(zhì)條件；工程處理

1 概況

克孜爾水庫(kù)是新疆渭干河流域的一座控制性大型綜合利用水利樞紐；壩址位于木扎提河與克孜河交匯口以下長(zhǎng)約2.5km的河段內(nèi)，河床寬130m左右，右岸為洪積扇帶；工程由攔河主壩、副壩、溢洪道、泄洪排砂涵洞、發(fā)電引水涵洞和壩后電站組成。

主壩、副壩為粘土心墻砂礫石壩，主壩壩頂高程1154.6m，壩頂長(zhǎng)920.6m，最大壩高44.0m；副壩壩頂高程1154.0m，壩頂長(zhǎng)1288.0m，最大壩高32.6m，主、副壩粘土心墻均為不對(duì)稱寬心墻，心墻頂高程1153.4m。F2斷層帶自副壩右壩肩處通過(guò)。主、副壩由F2錯(cuò)動(dòng)抬升形成的大方山聯(lián)接。

大方山是F2斷層錯(cuò)斷，南部抬升，在河左岸形成Ⅳ-Ⅵ級(jí)階地，臨河階坎為高30～40m的陡壁，這些階地在渭干河、克孜爾河交匯處左岸形成一大方山（見(jiàn)圖1），構(gòu)成主壩水庫(kù)工程的左肩和副壩右肩。

圖1 壩區(qū)地質(zhì)地貌略圖

方山長(zhǎng)500m，寬160m，最高點(diǎn)高程1177.58m，方山北坡為活動(dòng)的F2斷層帶，坡高33m左右。為副壩右壩肩。南坡高35～65m，南坡上發(fā)育了3條較大的北南方向沖溝（圖2），方山除受F2活動(dòng)斷層影響外，還有廣泛分布有疊瓦斷層、滑塌體、地裂縫等，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。

方山的工程地質(zhì)勘察、評(píng)價(jià)直接影響到壩段壩線位置選擇，因此，方山的工程地質(zhì)勘察、評(píng)價(jià)和工程處理的設(shè)計(jì)等對(duì)克孜爾水庫(kù)工程建設(shè)和運(yùn)行管理至關(guān)重要。

2 方山的工程地質(zhì)勘察

方山為一孤立的臺(tái)地，四周臨空，地表層有厚2.5m左右階地卵礫石層覆蓋，查明疊瓦斷層、滑塌體、地裂縫的分布，主要采用工程地質(zhì)測(cè)繪、物探、坑槽探相結(jié)合，尤其是對(duì)地裂縫的勘察采用了大量的槽探和豎井，方山共布置了探槽12條，豎井16個(gè)。

3 方山主要工程地質(zhì)問(wèn)題及處理

（1）疊瓦斷層。大方山的基巖為新近系上新統(tǒng)N2的砂巖、泥巖：產(chǎn)狀65°NW∠80°～90°，上部分布有厚2.5m左右階地卵礫石層；方山上的斷裂除北坡的F2活動(dòng)斷裂帶以外還發(fā)育了一組與F2同產(chǎn)狀的疊瓦斷層14條（見(jiàn)圖2），斷層產(chǎn)狀65°SE∠20°～30°，斷距0.5～1m，間距10～30m，從方山上的沖溝及四周階坎出露的天然剖面清晰顯示，疊瓦斷層對(duì)方山頂部的礫卵石層（Q3）沒(méi)有影響，因此可以斷定疊瓦斷層也不活動(dòng)。

（2）滑塌體。方山上的節(jié)理除層面與疊瓦斷層平行的節(jié)理外，還發(fā)育了一組NW向的張節(jié)理，產(chǎn)狀325°NE∠70°～85°，疊瓦斷層，斜切巖層，它們的走向平行河流和方山南坡走向，F(xiàn)3、F4、F5、F6在南坡谷坡上出露，與近于直立的地層層面配合、組成邊坡不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面，在方山南坡下游長(zhǎng)350m的邊坡沿F4、F3斷層面滑動(dòng)，該滑塌體至今仍繼續(xù)活動(dòng)，滑塌方量約30×104m3，滑塌體后緣裂隙深1～2m，寬50cm左右（圖2）。

圖2 方山地質(zhì)圖

方山南坡上游段谷坡（壩肩范圍），疊瓦斷層出露于谷坡中部，它們與層面組成的結(jié)構(gòu)面經(jīng)穩(wěn)定分析，其安全系數(shù)K為1.15～0.9之間，屬極限平衡狀態(tài)；因此，在壩肩范圍內(nèi)出露的斷面把上盤(pán)不穩(wěn)定巖體全部清除。充分利用2號(hào)深沖溝作為排泄壩肩滲漏水和保護(hù)壩后巖體的穩(wěn)定，清除溝底基巖表面風(fēng)化層，鋪設(shè)較厚層的砂礫石層作為排水層，上覆廢料蓋層，以防止上游溝坡不再向壩肩發(fā)展。

（3）地裂縫。在方山中部及西部，經(jīng)大量探槽、豎井揭露，見(jiàn)有地裂縫90多條，絕大多數(shù)走向300°～353°，（87條）傾向NE或SW，傾角60°～90°，最大延伸深度為15.25m，另有3條10°～30°方向的小裂縫。北西向裂縫在平面上組成3個(gè)密集帶，每帶內(nèi)都有1條主要的裂縫，這3個(gè)密集帶位于TC-5，TC-4探槽，SJ-79豎井處，裂縫間距190～195m。

所有裂縫都是上寬下窄，呈楔形，最大寬有1.03m，覆蓋層內(nèi)的裂縫被后期的水流淤積物填充?；鶐r內(nèi)的裂縫，由于砂礫石的阻塞，基本無(wú)填充物，但沿裂縫面有明顯的水流痕跡。最大的原裂縫深度由SJ-79和SJ-82豎井揭露，為13.6～15.25m（基巖面以下10～11m），裂縫下端巖體完好。

裂縫延伸的長(zhǎng)度以TC5探槽內(nèi)的裂縫最長(zhǎng)，折線狀延伸65.6m，還有1條為41m，其余的在13m以下。所有裂縫都未發(fā)現(xiàn)明顯的水平或垂直方向的錯(cuò)動(dòng)及再次裂開(kāi)的跡象。SJ-82豎井揭露有1條大裂縫，在基巖面處寬1.03m，上部Q3卵礫石層內(nèi)形成楔狀體，有垂直位移40cm，屬典型的地震構(gòu)造楔，從形成特征可以斷定不是地應(yīng)力形成的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)形跡。

在方山西北角F2斷層出露處，發(fā)現(xiàn)壓在斷層下的粉細(xì)砂層，有古液化跡象，說(shuō)明該區(qū)過(guò)去發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈地震，方山上的地裂縫是古地震事件產(chǎn)物。

根據(jù)最小強(qiáng)度理論分析，一旦地震破壞裂縫形成后，在同一地震地質(zhì)環(huán)境內(nèi)后來(lái)的地震波動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)，就會(huì)沿著已有裂縫不斷釋放，不大可能再在已有裂縫之間的完整地層中，再造成新的裂縫，因此只要設(shè)法避開(kāi)原地震裂縫區(qū)，就可以減少未來(lái)地震對(duì)方山上的工程設(shè)施的影響，也可以避開(kāi)現(xiàn)有裂縫對(duì)兩肩的滲漏和滲流對(duì)大方山后邊坡穩(wěn)定的影響。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)方山的工程地質(zhì)勘察、評(píng)價(jià)，準(zhǔn)確地選擇了壩段及壩線位置，為克孜爾水庫(kù)方山的工程處理的設(shè)計(jì)提出了可靠的技術(shù)資料。

水庫(kù)主壩左壩肩和副壩右壩肩選擇避開(kāi)了3條地裂縫較發(fā)育的密集帶，地基通過(guò)清除風(fēng)化巖體和固結(jié)及帷幕灌漿處理，1991年水庫(kù)下閘蓄水運(yùn)行至今，方山運(yùn)行工況良好。

[1]于慶菊.克孜爾水庫(kù)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境及其對(duì)工程的影響[J].水利水電技術(shù),1989（6）.

[2]彭敦復(fù).新疆水利水電建設(shè)中的活斷層問(wèn)題[J].水力發(fā)電, 1990（7）.

[3]彭伯云.克孜爾水庫(kù)活動(dòng)斷裂特征及其對(duì)工程的影響[J].巖土工程學(xué)報(bào),1993（3）.

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1004-5716(2015)05-0073-03

2014-10-16

向新益（1963-），男（漢族），四川蒼溪人，高級(jí)工程師，注冊(cè)巖土工程師，現(xiàn)從事水利水電工程的地質(zhì)勘察及巖土檢測(cè)試驗(yàn)工作。