陳　躍

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

西藏昂青尾礦庫(kù)工程地質(zhì)特征與評(píng)價(jià)

陳躍*

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

對(duì)西藏昂青尾礦庫(kù)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查與鉆探勘察，查明尾礦庫(kù)壩基與庫(kù)區(qū)內(nèi)的地形地貌、地層巖性、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件，并通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到各巖土體的物理力學(xué)參數(shù)。通過(guò)以上調(diào)查與研究，認(rèn)識(shí)到該尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)特征，并進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，認(rèn)為該尾礦庫(kù)區(qū)域適宜進(jìn)行工程建設(shè)，但尾礦庫(kù)受到巖溶、崩塌及滲漏等地質(zhì)災(zāi)害的影響。

西藏；昂青礦區(qū)；尾礦庫(kù)；工程地質(zhì)特征；工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

1　工程概況

西藏昌都地區(qū)昂青銀多金屬礦采選工程生產(chǎn)規(guī)模按1000t/d，年工作日按300d計(jì)，尾礦總量約為295.4× 104t。尾礦庫(kù)的初期壩壩型暫按碾壓堆石壩考慮，壩頂標(biāo)高4515m，壩高27m，壩頂寬3m，壩軸線(xiàn)長(zhǎng)139m，壩體上、下游邊坡暫按1∶1.8設(shè)計(jì)，初期庫(kù)長(zhǎng)320m。初期總庫(kù)容約42.3×104m3，有效庫(kù)容約31.7×104m3。尾礦庫(kù)初期壩頂以上采用尾礦上游法堆壩，平均堆積邊坡1∶4進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終堆積標(biāo)高4545m，堆高30m，總壩高57m，總庫(kù)容約272×104m3，有效庫(kù)容約231×104m3，服務(wù)年限12年，尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)等級(jí)為四級(jí)。

本文通過(guò)對(duì)昂青尾礦庫(kù)的壩址區(qū)及庫(kù)容區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查及鉆探勘察，對(duì)該尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)特性進(jìn)行分析，并對(duì)其工程地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要研究?jī)?nèi)容如下：①查明尾礦庫(kù)的壩基及庫(kù)區(qū)地層分布特點(diǎn)；②查明尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的水文地質(zhì)條件；③查明尾礦庫(kù)壩基及庫(kù)區(qū)巖土體的物理、力學(xué)性質(zhì)；④對(duì)尾礦庫(kù)的壩基及庫(kù)區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)并對(duì)其可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析。

2　昂青礦區(qū)概況

昂青礦區(qū)位于西藏自治區(qū)昌都縣妥壩鄉(xiāng)莽總弄，地處昌都、江達(dá)、貢覺(jué)三縣交界處。礦區(qū)位于川藏公路317國(guó)道南側(cè)，距昌都縣城180km（圖1）。礦區(qū)位于青藏高原高山峽谷區(qū)，屬大陸性的溫帶半干旱高寒山地氣候，具有四季不分、氣象多變、日照時(shí)間長(zhǎng)、紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)、氣壓低、缺氧、氣候垂直變化明顯等高原山地氣候特點(diǎn)，礦區(qū)人煙稀少等特點(diǎn)，年降雨量960.7mm，其中，6～9月降雨量777.4mm，以混合態(tài)陣性降雨為特征，占年降雨量的80%以上，年蒸發(fā)量1210.4mm。

圖1　昂青礦區(qū)地理位置圖

3　尾礦庫(kù)工程地質(zhì)特征

3.1地形地貌

尾礦庫(kù)的工作區(qū)位于青藏高原東南角的金沙江與瀾滄江之間莽總山附近，山脈、山系多呈北東—南西方向排列，地形切割程度中等—強(qiáng)烈。尾礦庫(kù)所屬區(qū)域地貌屬于“青南藏東川西高原區(qū)”，地貌類(lèi)型以高山構(gòu)造剝蝕地貌類(lèi)型為主，構(gòu)造侵蝕—溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌次之。尾礦庫(kù)的壩基及庫(kù)區(qū)勘察范圍內(nèi)地形高差較大，海拔高程在4450～4560m間，兩側(cè)山坡地形較陡竣，屬于構(gòu)造侵蝕—溶蝕地貌，谷地下游較平緩，上游相對(duì)較為狹窄，庫(kù)區(qū)兩側(cè)山坡及各支溝山坡坡度20°～40°，局部較陡峭。

3.2地層巖性

根據(jù)地層時(shí)代、成因類(lèi)型、巖性特征及現(xiàn)場(chǎng)鉆探揭露，尾礦庫(kù)壩基區(qū)及庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)分布的地層有：第四系全新統(tǒng)殘坡積地層（Q4el+dl），三疊系上統(tǒng)馬拉松多組（T3a）、波里拉組（T3b）、甲丕拉組（T3j）地層?，F(xiàn)將其巖土特征及其分布情況描述如下：

（1）第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4el+dl）：

①-1層粉土：黃褐色，中密—密實(shí)，稍濕—濕，含10%～40%礫石，含少量雜砂，局部夾少量碎石，表層含較多植物根系。該層多分布于溝谷兩側(cè)山坡，垂直厚度0.50～5.60m。

①-2層角礫：雜色，中密—密實(shí)，稍濕—飽和，角礫含量50%～70%，平均粒徑約2～10mm，最大粒徑約60mm，棱角—次棱角狀，土質(zhì)不均勻，局部夾碎石，垂直厚度1.50～43.80m。

（2）三疊系上統(tǒng)馬拉松多組（T3a）、波里拉組（T3b）及甲丕拉組（T3j）地層。

②-1層強(qiáng)風(fēng)化砂巖（T3a）：灰白色，強(qiáng)風(fēng)化，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要組成礦物為石英、長(zhǎng)石等，巖芯呈塊狀或碎塊狀，巖質(zhì)較硬。

②-2層中風(fēng)化砂巖（T3a）：灰白色，強(qiáng)風(fēng)化，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要組成礦物為石英、長(zhǎng)石等，巖芯呈短柱狀，局部塊狀，巖質(zhì)較硬。

②-3層中風(fēng)化砂巖（T3a）：灰白色，強(qiáng)風(fēng)化，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要組成礦物為石英、長(zhǎng)石等，巖芯呈柱狀或長(zhǎng)柱狀，巖質(zhì)較硬。

③-1全風(fēng)化灰?guī)r（T3b）：灰白色，偶見(jiàn)紅褐色，主要礦物成分為方解石，巖芯極為破碎，呈碎屑狀，偶見(jiàn)夾有小塊灰?guī)r碎石，原巖結(jié)構(gòu)已基本被破壞，充填少量粘性土。該層主要分布于庫(kù)區(qū)下游初期壩附近，垂直厚度4.59～75.00m。

③-2強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r（T3b）：灰白色，偶見(jiàn)紅褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，巖芯較破碎，呈塊狀或碎塊狀，少量短柱狀。該層主要分布于庫(kù)區(qū)下游初期壩附近，垂直厚度1.60～108.75m。

④-1層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r（T3j）：紫紅色，少量灰白色夾雜紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要成分為碳酸鹽和粘土礦物，巖芯破碎，多為塊狀或碎塊狀。該層分布于庫(kù)區(qū)上游及各支溝及兩側(cè)山坡，垂直厚度0.64～20.80m。

④-2層中風(fēng)化泥灰?guī)r（T3j）：紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要成分為碳酸鹽和粘土礦物，巖芯相對(duì)完整，多為短柱狀或柱狀，少量塊狀。該層分布于庫(kù)區(qū)上游及各支溝，垂直厚度0.38～10.24m。

④-3微中風(fēng)化泥灰?guī)r（T3j）：紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要成分為碳酸鹽和粘土礦物，巖芯完整，多為柱狀或長(zhǎng)柱狀，少量短柱狀或塊狀。該層分布于庫(kù)區(qū)上游及各支溝。

3.3區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地震參數(shù)

昂青礦區(qū)位于青藏高原東部，三江地區(qū)北段，屬羌塘—三江構(gòu)造區(qū)，昌都—思茅陸塊的昌都—思茅前陸盆地（Ⅱ2），該構(gòu)造單元呈北西向展布，其南西界為壟日柯—卡貢斷裂（瀾滄江斷裂帶），北東界以貢覺(jué)涌—熱擁斷裂與江達(dá)—德欽巖漿?。á?）分界。該構(gòu)造單元構(gòu)造變形受南西側(cè)特提斯怒江洋盆和北東側(cè)金沙江洋盆的演化控制，發(fā)育了一系列等厚型的彎滑褶皺和脆性—脆韌性斷裂，構(gòu)造線(xiàn)方向?yàn)楸蔽飨颉?/p>

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］（GB50011-2010），尾礦庫(kù)場(chǎng)區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g（第三組），庫(kù)區(qū)大部分地段平緩開(kāi)闊，無(wú)軟土存在，綜合判定，該場(chǎng)區(qū)處于抗震一般地段，并綜合分析得到等效剪切波速Vse=281m/s，卓越周期Tg= 0.28s。

3.4水文地質(zhì)條件

（1）地表水。尾礦庫(kù)的庫(kù)區(qū)溝內(nèi)地表水來(lái)源主要為降雨、冰雪融水等。各溝谷地表水均匯流至谷底排出，在尾礦庫(kù)中上游區(qū)域地表水流量為28.8～59.4L/s，在尾礦庫(kù)壩基中軸線(xiàn)的溝內(nèi)地表水流量平均值為235.1L/s。地表徑流的同時(shí)，通過(guò)滲漏補(bǔ)給地下水。

（2）地下水。根據(jù)地層巖性、地下水賦存狀態(tài)等，該尾礦庫(kù)場(chǎng)區(qū)地下水類(lèi)型主要為松散堆積層孔隙水。松散堆積層孔隙水含水層組主要分布于溝谷地帶，在庫(kù)區(qū)山坡勘察深度內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水。在溝底山腳下，發(fā)現(xiàn)少量泉眼，流量較小，雨水較大時(shí)出現(xiàn)，雨停之后幾天消失，泉水流量為1.4～2.7L/s。根據(jù)水位測(cè)量得知，溝谷地帶從上游向下游水位高程呈現(xiàn)逐漸變低的趨勢(shì)，尾礦庫(kù)上游區(qū)域水位埋深0.9～1.7m，下游壩基水位5.0～7.4m。松散堆積層孔隙水接受降水補(bǔ)給，并通過(guò)下滲補(bǔ)給基巖裂隙含水層及潛流、蒸發(fā)等形式排泄，第四系地下水水力坡度約7.8%。

4　巖土物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)庫(kù)區(qū)地層巖性、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，綜合分析給出各層土物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1，同時(shí)根據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》［2］（GB50218-94），對(duì)尾礦庫(kù)場(chǎng)地內(nèi)的巖體進(jìn)行了工程巖體分級(jí)，見(jiàn)表2。

5　庫(kù)區(qū)及壩基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

表1　昂青尾礦庫(kù)各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

表2　昂青尾礦庫(kù)工程巖體分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

5.1場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

尾礦庫(kù)場(chǎng)地為溝谷地形，溝谷縱向平均坡度約8°～15°，溝底地層為粉土、角礫、砂巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r，地層中無(wú)淤泥等軟弱土層，總體土質(zhì)較好，地層相對(duì)穩(wěn)定；溝谷兩側(cè)山坡及各支溝兩側(cè)山坡坡度一般為20°～40°，局部為45°～55°的陡坡，山坡地層為角礫、灰?guī)r、泥灰?guī)r，勘察時(shí)未見(jiàn)坡體內(nèi)存在滑動(dòng)面或軟弱（夾層）結(jié)構(gòu)面，溝谷及各支溝兩側(cè)自然邊坡穩(wěn)定。

本尾礦庫(kù)無(wú)飽和砂土和粉土，不存在液化，本場(chǎng)地為非液化場(chǎng)地，同時(shí)在尾礦庫(kù)場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造、滑坡、塌陷，因此場(chǎng)地適宜進(jìn)行建設(shè)尾礦庫(kù)。

5.2地下水腐蝕性評(píng)價(jià)

在鉆孔中取2組地下水進(jìn)行水質(zhì)分析（表3），依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》［3］（GB50021-2001）可知，該尾礦庫(kù)場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下水pH值約為7.80，地下水中硫酸根的濃度為23.26～31.01mg/L，鎂離子的濃度為3.92～4.90mg/L，氯離子的濃度為8.38mg/L，總礦化度為97.5～109.9mg/L。通過(guò)《巖土工程勘察規(guī)范》［3］（GB50021-2001）認(rèn)為尾礦庫(kù)場(chǎng)地的地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋具微腐蝕性。

5.3庫(kù)區(qū)滲漏性評(píng)價(jià)

尾礦庫(kù)場(chǎng)地內(nèi)分布較連續(xù)的巖土類(lèi)型主要為角礫、泥灰?guī)r及灰?guī)r。為獲取場(chǎng)區(qū)主要巖土層滲漏性參數(shù)，選擇鉆孔進(jìn)行降水頭注水試驗(yàn)及壓水試驗(yàn)，其主要巖土層滲透系數(shù)見(jiàn)表4。

表3　地下水對(duì)混凝土和鋼筋腐蝕性評(píng)價(jià)表

表4　尾礦庫(kù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)地層滲透系數(shù)表

通過(guò)表4可知，角礫層滲透性等級(jí)為中等透水—微透水，強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r滲透性等級(jí)為中等透水—微透水，中風(fēng)化泥灰?guī)r滲透性等級(jí)為弱透水—微透水，全風(fēng)化灰?guī)r滲透性等級(jí)為中等透水—弱透水，強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r滲透性等級(jí)為弱透水。尾礦庫(kù)場(chǎng)地覆蓋層主要為角礫層，該層分布于絕大部分場(chǎng)地，滲透性等級(jí)以中等透水為主，而且尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的溝谷兩側(cè)均有泥灰?guī)r或灰?guī)r分布，滲透性不均勻，在初期壩范圍內(nèi)全風(fēng)化灰?guī)r分布較深，隨著庫(kù)區(qū)水位的抬升，會(huì)造成繞壩滲流問(wèn)題，滲漏量隨著庫(kù)區(qū)水位的升高而增大。

5.4庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)

（1）巖溶作用。在尾礦庫(kù)下游初期壩附近灰?guī)r區(qū)內(nèi)，裸露基巖表面可見(jiàn)溶孔、溶蝕裂隙、溶槽等溶蝕現(xiàn)象，溶蝕裂隙張開(kāi)，局部充填角礫、粘性土等，因此尾礦庫(kù)受到巖溶作用的影響，建議對(duì)表層溶孔、巖溶裂隙等進(jìn)行灌注水泥漿、水泥砂漿、混凝土等封閉，消除巖溶影響。

（2）崩塌災(zāi)害。尾礦庫(kù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的下游初期壩兩側(cè)山坡分布著危巖體，體積大多約為300～500m3，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體多被分割成大塊狀，塊徑50～250cm，易產(chǎn)生崩塌災(zāi)害，對(duì)尾礦庫(kù)施工及運(yùn)營(yíng)構(gòu)成了潛在的威脅。危巖穩(wěn)定性差，現(xiàn)狀欠穩(wěn)定，在地震、暴雨及其他自然營(yíng)力作用下有發(fā)生崩塌、掉塊、滾石的可能，對(duì)尾礦壩施工及運(yùn)營(yíng)構(gòu)成潛在威脅。

6　結(jié)論

（1）尾礦庫(kù)所屬區(qū)域地貌屬于青南藏東川西高原區(qū)，地貌類(lèi)型為高山構(gòu)造剝蝕地貌、構(gòu)造侵蝕—溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌，主要地層為第四系全新統(tǒng)殘坡積地層（Q4el+dl），三疊系上統(tǒng)馬拉松多組（T3a）、波里拉組（T3b）、甲丕拉組（T3j）地層。

（2）尾礦庫(kù)場(chǎng)地未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造、滑坡、塌陷、液化土層等不良地質(zhì)作用，適宜建設(shè)尾礦庫(kù)。

（3）尾礦庫(kù)地覆蓋層為角礫層，滲透性等級(jí)以中等透水為主，而且尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的溝谷兩側(cè)泥灰?guī)r或灰?guī)r分布，滲透性不均勻，隨著庫(kù)區(qū)水位的抬升，會(huì)造成繞壩滲流問(wèn)題，需考慮庫(kù)區(qū)滲漏問(wèn)題，同時(shí)對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)的巖溶及崩塌作用等地質(zhì)災(zāi)害需進(jìn)行治理。

［1］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］中華人民共和國(guó)水利部.GB50218-94工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

P619.14

A

1004-5716（2016）04-0162-04

2015-03-31

陳躍（1983-），男（漢族），河北石家莊人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程勘察及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究工作。