沈習(xí)文，李 毅，曹 廷（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

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鮮水河斷裂帶道孚—康定段南西側(cè)邊界斷裂—木茹溝斷裂基本特征及處理措施

沈習(xí)文，李 毅，曹 廷
（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

摘 要：鮮水河斷裂帶是四川境內(nèi)最強(qiáng)烈的全新世活動(dòng)斷裂帶，也是我國(guó)著名的活動(dòng)斷裂帶之一。鮮水河斷裂帶道孚—康定段，由北東、南西兩邊界斷裂組成，北東側(cè)邊界斷裂為道孚—康定斷裂，南西側(cè)邊界斷裂為木茹溝斷裂。對(duì)于道孚—康定斷裂已有較多論述，對(duì)于木茹溝斷裂則論述相對(duì)較少。本文結(jié)合兩河口水電站庫(kù)區(qū)復(fù)建縣道XV02線兩河口至瓦日鄉(xiāng)段，闡述了木茹溝斷裂基本特征，指出公路工程應(yīng)遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震思想，在公路總體設(shè)計(jì)中按“以避為主，綜合治理”的原則，進(jìn)行選線及主要建筑物的布置，并提出相應(yīng)處理措施，為公路穿越活動(dòng)斷裂地段的設(shè)計(jì)與施工提供了參考資料。

關(guān)鍵詞：鮮水河斷裂帶；木茹溝斷裂；活動(dòng)斷裂；處理原則；兩河口水電站

0 前 言

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)的雅礱江干流上，離雅江縣城上游約25 km，為雅礱江中下游梯級(jí)電站的控制性水庫(kù)電站工程，對(duì)整個(gè)雅礱江梯級(jí)電站的開發(fā)影響巨大。

兩河口水電站庫(kù)區(qū)淹沒所涉等級(jí)公路包括庫(kù)區(qū)復(fù)建縣道XV02線兩河口至瓦日鄉(xiāng)段，該段庫(kù)區(qū)復(fù)建公路在瓦日鄉(xiāng)木茹溝溝口以下800 m附近穿越鮮水河斷裂帶道孚—康定段南西側(cè)邊界斷裂，即木茹溝斷裂。

鮮水河斷裂帶位于兩河口（雅礱江與其支流鮮水河匯合處）北東側(cè)，距兩河口55 km左右，斷裂帶長(zhǎng)約400 km。該斷裂帶既是川滇菱形斷塊的北部邊界，又是“雅江—理塘”斷塊的東北部邊界，是我國(guó)西部著名的一條地殼殼內(nèi)斷裂和我國(guó)大陸內(nèi)部少有的一條地震活動(dòng)帶。該斷裂帶自北西起于甘孜西北，向南東經(jīng)道孚、康定，消失于公益海以南，是四川境內(nèi)最強(qiáng)烈的全新世活動(dòng)斷裂帶，也是我國(guó)著名的活動(dòng)斷裂帶之一。由爐霍段、道孚段、乾寧段呈左階羽列組合而成，結(jié)構(gòu)比較單一，很少有次一級(jí)的分叉活動(dòng)斷裂伴生，斷裂主要呈直線狀延伸并伴有微角度的走向彎曲。地震活動(dòng)是鮮水河斷裂帶現(xiàn)今活動(dòng)的直接反映。強(qiáng)震具有叢集、分段分布的特征，而小震活動(dòng)主要分布在甘孜拉分型盆地和磨西以南段。強(qiáng)震段小震活動(dòng)則很少，充分反映了斷裂帶不同段落運(yùn)動(dòng)方式的差異性。

鮮水河斷裂帶道孚—康定段，由北東、南西兩邊界斷裂組成，北東側(cè)邊界斷裂為道孚—康定斷裂，南西側(cè)邊界斷裂為木茹溝斷裂。本文結(jié)合兩河口水電站庫(kù)區(qū)復(fù)建縣道XV02線兩河口至瓦日鄉(xiāng)段，闡述了木茹溝斷裂基本特征，分析了木茹溝斷裂對(duì)公路工程的影響，并提出了相應(yīng)對(duì)策。

1 木茹溝斷裂基本特征

木茹溝斷裂屬于全新世活動(dòng)斷裂（見圖1），從第四紀(jì)以來，一直處于近東西向的水平壓應(yīng)力為主的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)控制下，為大型左旋走滑斷裂帶［9］。木茹溝斷裂最新地面活斷層的延伸與基巖中的既存斷裂基本一致，但被限制在基巖破碎帶的有限范圍內(nèi)，不少地段呈現(xiàn)沿最新地面活斷層的重復(fù)斷錯(cuò)［10］?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，其斷錯(cuò)地貌令人印象非常深刻，斷層陡崖等成群出現(xiàn)，呈羽列狀分布，表現(xiàn)出第四紀(jì)活動(dòng)性強(qiáng)、地震強(qiáng)度高、有限范圍內(nèi)重復(fù)斷錯(cuò)的特點(diǎn)［11］。

木茹溝斷裂走向北西，傾向北東，傾角約65°～70°。沿?cái)鄬油ㄟ^的地方多為溝谷地貌，該斷裂在航、衛(wèi)片上的線性影像特征也比較清楚，表現(xiàn)為斷層陡崖、斷層槽谷、線狀水系、對(duì)頭溝、山脊等呈線狀分布，斷層兩側(cè)的色調(diào)及影紋等均有一定的差異。

斷層北東盤出露三疊統(tǒng)如年各組地層，巖性為灰綠色基性火山巖、粉砂質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖及薄層結(jié)晶灰?guī)r。沿?cái)鄬颖睎|盤發(fā)育劈理化帶40°～50°∠60° ～70°，并見有中酸性脈巖沿劈理化帶分布，一些地段產(chǎn)狀零亂、揉皺強(qiáng)烈。

在夏馬龍一帶該斷裂被延伸北東向的斷層所切割。在長(zhǎng)壩春至二臺(tái)子道班一帶，花崗閃長(zhǎng)巖經(jīng)韌性剪切作用形成花崗質(zhì)糜棱巖，碎斑由粒徑在4～5 mm的微斜長(zhǎng)石組成；糜棱物質(zhì)由微斜長(zhǎng)石、微粒石英及黑云母、白云母等片狀礦物組成，環(huán)繞碎斑分布或定向排列。在糜棱巖中發(fā)育四組剪切裂隙，產(chǎn)狀分別為160°∠64°、305°∠15°、60°∠15°、280°∠45°。斷裂南西盤出露上三疊統(tǒng)新都橋組一段地層，巖性為灰黑色、深灰色板巖及粉砂質(zhì)板巖。

沿長(zhǎng)壩春、夏馬龍、慶大河至木茹溝一帶，沿?cái)鄬酉卤P發(fā)育強(qiáng)劈理化帶，S1產(chǎn)狀為30°～50°∠47° ～70°。在木茹溝及白崖子一帶，見二疊系大理巖構(gòu)造透鏡體沿?cái)嗔逊植?，透鏡體長(zhǎng)約7 500 m、寬約300 ～1 500 m，其長(zhǎng)軸方向與斷裂延伸方向一致，并逆沖推覆于上三疊統(tǒng)新都橋組黑色板巖之上。夏馬龍至長(zhǎng)壩春一帶黑色板巖經(jīng)構(gòu)造擠壓形成強(qiáng)劈理化帶S1產(chǎn)狀38°∠54°，劈理化帶寬約400～1 200 m，長(zhǎng)約20～30 km。在新都橋組黑色板巖中見中酸性巖脈分布，與圍巖之間呈侵入接觸，發(fā)育的兩組剪切裂隙分別為282°∠29°、142°∠82°，后期石英脈沿裂隙充填、其脈寬約l～2 cm、長(zhǎng)約40 cm。

木茹溝斷裂包括木茹溝主斷裂及其南北兩分支斷裂，在木茹溝主斷裂及木茹溝北側(cè)分支斷裂之間分布一條性質(zhì)不明分支斷裂。木茹溝主斷裂在道孚縣瓦日鄉(xiāng)木茹溝溝口至雅江方向800 m附近與鮮水河相交，木茹溝北側(cè)分支斷裂在木茹溝溝口至雅江方向160 m附近與鮮水河相交，木茹溝南側(cè)分支斷裂位于木茹溝溝口至雅江方向950 m附近與鮮水河相交。木茹溝主斷裂及其南北兩分支斷裂在平面上基本平行分布。木茹溝主斷裂及木茹溝北側(cè)分支斷裂之間的性質(zhì)不明分支斷裂與木茹溝主斷裂及木茹溝北側(cè)分支斷裂以中等角度斜交，夾角40°～50°。

鮮水河左岸木茹溝主斷裂與木茹溝北側(cè)分支斷裂之間受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響強(qiáng)烈，發(fā)育強(qiáng)劈理化帶，揉皺現(xiàn)象明顯。基巖巖性為三疊系如年各組極薄層～薄層狀粉砂質(zhì)板巖，巖體破碎，呈碎裂狀結(jié)構(gòu)。（見圖2）。

圖1 木茹溝斷裂平面位置示意

1．1 木茹溝主斷裂

木茹溝主斷裂在木茹溝溝口至雅江方向800 m附近以大角度與鮮水河河道相交。木茹溝主斷裂在地貌上表現(xiàn)較明顯，地表發(fā)育斷層陡崖、斷層槽谷（見圖3、4、5、6）等。斷層陡壁高100～150 m，地形坡度75°～80°；斷層槽谷寬20～40 m，上覆第四紀(jì)覆蓋層，結(jié)構(gòu)松散～稍密。鮮水河河道寬20～35 m，兩側(cè)岸坡坡度60°～75°。主斷層分布糜棱巖及碎裂巖，斷層寬5～10 m，主斷裂影響范圍50～100 m。主斷裂上盤即北東盤巖層產(chǎn)狀為47°∠75°，巖性為三疊系扎尕山組灰綠色大理巖夾少量板巖及灰?guī)r，大理巖在鮮水河左岸出露長(zhǎng)約20 m。主斷裂下盤即南西盤巖層產(chǎn)狀為80°∠64°，層厚0．1～0．3 m。巖性為三疊系上統(tǒng)新都橋組下段薄層狀粉砂質(zhì)板巖與中厚層狀變質(zhì)砂巖不等厚韻律互層。節(jié)理J1產(chǎn)狀：280°∠16°，間距0．2～0．4 m。結(jié)構(gòu)面跡長(zhǎng)20 ～30 m，結(jié)構(gòu)面平直粗糙，巖體較破碎，呈塊裂鑲嵌狀結(jié)構(gòu)。

圖2 粉砂質(zhì)板巖強(qiáng)劈理化帶

圖3 木茹溝主斷裂斷層陡崖（鮮水河左岸）

圖4 木茹溝主斷裂斷層槽谷（鮮水河左岸）

圖5 木茹溝主斷裂（鮮水河右岸）

圖6 木茹溝主斷裂附近灰綠色大理巖

1．2 木茹溝北側(cè)分支斷裂

木茹溝北側(cè)分支斷裂在木茹溝溝口至雅江方向160 m附近與鮮水河相交（見圖7、8），發(fā)育糜棱巖及碎裂巖，北側(cè)分支斷裂在地貌上較易辨認(rèn)。北側(cè)分支斷裂寬1～2 m，分支斷裂影響范圍5～10 m。斷裂上盤即北東盤巖層產(chǎn)狀47°∠70°，斷裂下盤即南西盤巖層產(chǎn)狀巖性為80°∠64°，層厚0．1～0．3 m。巖性為三疊系如年各組極薄層～薄層狀粉砂質(zhì)、炭質(zhì)板巖夾少量變質(zhì)砂巖，巖體破碎，呈碎裂狀結(jié)構(gòu)。木茹溝北側(cè)分支斷裂附近平行分布兩個(gè)小斷層。

圖7 木茹溝北側(cè)分支斷裂（鮮水河左岸）

圖8 木茹溝北側(cè)分支斷裂（鮮水河右側(cè)）

1．3 木茹溝南側(cè)分支斷裂

木茹溝南側(cè)分支斷裂位于木茹溝溝口至雅江方向950 m附近與鮮水河相交（見圖9、10），地貌表現(xiàn)較明顯，地表發(fā)育斷層陡崖，陡壁高100～150 m。南側(cè)分支斷裂分布糜棱巖及碎裂巖，分支斷裂寬1 ～2 m，分支斷裂裂影響范圍5～10 m。斷裂上盤即北東盤巖層產(chǎn)狀為80°∠64°，層厚0．1～0．3 m。巖性為三疊系上統(tǒng)新都橋組下段薄層～中厚層狀粉砂質(zhì)板巖與中厚層狀變質(zhì)砂巖不等厚韻律互層。節(jié)理1產(chǎn)狀：280°∠16°，間距0．2～0．4 m。結(jié)構(gòu)面跡長(zhǎng)20～30 m，結(jié)構(gòu)面平直粗糙，巖體較破碎，呈塊裂鑲嵌狀結(jié)構(gòu)。斷裂下盤即南西盤巖層產(chǎn)狀85°～69°，層厚0．1～0．2 m。巖性為三疊系上統(tǒng)新都橋組下段薄層～中厚層狀粉砂質(zhì)板巖與中厚層狀變質(zhì)砂巖不等厚韻律互層。

圖9 木茹溝南側(cè)分支斷裂（鮮水河左岸）

圖10 木茹溝南側(cè)分支斷裂（鮮水河右岸）

1．4 木茹溝主斷裂與木茹溝北側(cè)分支斷裂之間性質(zhì)不明斷裂

木茹溝主斷裂與木茹溝北側(cè)分支斷裂之間的性質(zhì)不明分支斷裂與木茹溝主斷裂、木茹溝北側(cè)分支斷裂以中等角度斜交，夾角40°～50°。性質(zhì)不明分支斷裂分布糜棱巖及斷層巖，分支斷裂寬0．5～1．5 m，分支斷裂裂影響范圍4～8 m。基巖巖性為三疊系如年各組弱風(fēng)化～微風(fēng)化砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖夾少量變質(zhì)砂巖，巖體總體上較破碎，呈薄層～中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖層產(chǎn)狀45°～50°∠60°～75°。

2 公路工程抗震思想及原則

工程區(qū)位于GB18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》第1號(hào)修改單未改變區(qū)域。根據(jù)2001年版“中國(guó)地震水平動(dòng)參數(shù)和反應(yīng)特征周期區(qū)劃圖”，工程區(qū)水平地震動(dòng)加速度為0．3 g，地震動(dòng)反應(yīng)特征周期為0．4 s，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅷ度。

公路工程應(yīng)遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震思想，在公路總體設(shè)計(jì)中按“以避為主，綜合治理”的原則，進(jìn)行選線及主要建筑物的布置，并提出相應(yīng)處理措施。

3 處理措施

鑒于活動(dòng)斷裂具有復(fù)雜性、突發(fā)性、不可預(yù)見性、不可抗拒性及災(zāi)害的嚴(yán)重性，對(duì)公路工程活動(dòng)斷裂的防治必須遵循“以避為主，綜合治理”的原則。從選線設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)措施、防水措施、預(yù)警系統(tǒng)等方面開展多方位、多角度的綜合治理。

3．1 選線設(shè)計(jì)

工程區(qū)主要結(jié)構(gòu)物包括明線段、木茹隧道及木茹大橋。

鑒于鮮水河左岸木茹溝主斷裂與木茹溝北側(cè)分支斷裂之間巖體破碎，呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，發(fā)育強(qiáng)劈理化帶，揉皺現(xiàn)象明顯。同時(shí)為繞避鮮水河左岸木茹溝主斷裂附近的斷層陡崖，減小工程高邊坡施工難度，減小地震災(zāi)害的破壞，將庫(kù)區(qū)復(fù)建公路路線從鮮水河左岸岸坡改為巖體相對(duì)較完整的鮮水河右岸岸坡，以明線方式通過木茹溝主斷裂及木茹溝南側(cè)分支斷裂，以木茹隧道中等角度～大角度穿越木茹溝北側(cè)分支斷裂、木茹溝主斷裂與木茹溝北側(cè)分支斷裂之間的性質(zhì)不明分支斷裂。木茹隧道已避開木茹溝主斷裂。木茹隧道及木茹大橋均位于木茹溝主斷裂的上盤位置。木茹大橋距木茹溝主斷裂平距約1 600 m，距道孚—康定斷裂平距約700 m，大于規(guī)范安全避讓距離300 m的要求。

3．2 結(jié)構(gòu)措施

（1）路基及路面。對(duì)于路線通過的木茹溝主斷裂及木茹溝南側(cè)分支斷裂影響區(qū)，建議適當(dāng)加強(qiáng)路基及路面剛度，并在混凝土路面下增加一層或多層鋼筋混凝土加固層。

（2）邊坡。工程區(qū)明線段基巖裸露，為橫向陡傾坡，發(fā)育順坡向節(jié)理。為確保巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定，巖質(zhì)高邊坡建議采用預(yù)應(yīng)力錨索框格梁、預(yù)應(yīng)力錨筋束框格梁等工程措施，并應(yīng)堅(jiān)持分段分層開挖、分段分層支護(hù)的原則。

（3）木茹隧道。木茹隧道按“以避為主，綜合治理”的原則，已避開木茹溝主斷裂，并以中等角度～大角度穿越木茹溝北側(cè)分支斷裂、木茹溝主斷裂與木茹溝北側(cè)分支斷裂之間的性質(zhì)不明分支斷裂。木茹隧道進(jìn)出洞口邊仰坡應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)防護(hù)措施，洞口上方應(yīng)設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)或設(shè)置明洞。對(duì)于隧道穿越的木茹溝北側(cè)分支斷裂及木茹溝主斷裂與木茹溝北側(cè)分支斷裂之間的性質(zhì)不明分支斷裂影響區(qū)，初期支護(hù)時(shí)若條件允許可在斷裂影響區(qū)噴射鋼纖維混凝土，建議適當(dāng)增加襯砌厚度剛度及襯砌長(zhǎng)度，適當(dāng)增加襯砌斷面，并結(jié)合施工縫、沉降縫、伸縮縫每隔10 ～15 m設(shè)置抗震縫［4］。

（4）木茹大橋。木茹大橋按“以避為主，綜合治理”的原則，已避開木茹溝斷裂。木茹大橋距木茹溝主斷裂平距約1 600 m，距道孚—康定斷裂平距約700 m，大于規(guī)范安全避讓距離300 m的要求。木茹大橋建議采用簡(jiǎn)支梁橋跨結(jié)構(gòu)，適當(dāng)加強(qiáng)橋臺(tái)胸墻，并在梁與梁及梁與橋臺(tái)胸墻之間加裝橡膠墊或其他彈性襯墊，以便減小沖擊作用以及限制梁的位移，并采取防止梁橫向產(chǎn)生較大位移的措施。并應(yīng)采用合適的限位裝置，防止結(jié)構(gòu)相鄰構(gòu)件產(chǎn)生過大相對(duì)位移，并設(shè)置橫系梁?；A(chǔ)底面建議采用平面形式［2］。

3．3 防水措施

隧道穿越活動(dòng)斷裂影響區(qū)地段應(yīng)加強(qiáng)防水措施，并采取預(yù)注漿措施，壓注水泥漿、水泥砂漿或雙液法注漿等。對(duì)二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫、抗震縫等應(yīng)采取經(jīng)濟(jì)、適用、可靠的綜合防水治理措施。

3．4 預(yù)警系統(tǒng)

活動(dòng)斷裂具有突發(fā)性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，建議結(jié)合已規(guī)劃的兩河口水電站水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)，建立木茹溝斷裂預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握該活動(dòng)斷裂的活動(dòng)情況及未來發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié) 論

（1）木茹溝斷裂為鮮水河斷裂帶道孚—康定段南西側(cè)邊界斷裂，屬于全新世活動(dòng)斷裂，從第四紀(jì)以來，一直處于近東西向的水平壓應(yīng)力為主的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)控制下，為大型左旋走滑斷裂帶。木茹溝斷裂包括木茹溝主斷裂及其南北兩分支斷裂，在木茹溝主斷裂及木茹溝北側(cè)分支斷裂之間分布一條性質(zhì)不明分支斷裂。木茹溝主斷裂在地貌上表現(xiàn)較明顯，地表發(fā)育斷層陡崖、斷層槽谷等地貌。

（2）鑒于活動(dòng)斷裂活動(dòng)具有復(fù)雜性、突發(fā)性、不可預(yù)見性、不可抗拒性及災(zāi)害的嚴(yán)重性，公路工程應(yīng)遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震思想，對(duì)公路工程活動(dòng)斷裂的防治必須遵循“以避為主，綜合治理”的原則。從選線設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)措施、防水措施、預(yù)警系統(tǒng)等方面開展多方位、多角度的綜合治理。

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作者簡(jiǎn)介：沈習(xí)文（1979－），男，湖南常德人，碩士，高級(jí)工程師，從事公路工程及巖土工程勘測(cè)設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2014-10-11

中圖分類號(hào)：P542

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003－9805（2016）01－0028－05