張躍軍，王 潘，尚 柯

（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州450003）

1 工程概況

新疆某水庫(kù)位于伊寧市北部的匹里青河出山口水文站上游約1.0km處，水庫(kù)是國(guó)投伊犁熱電廠工程的主要配套工程，目的是滿足伊犁熱電廠供水，兼顧灌溉、防洪、發(fā)電。

該水庫(kù)設(shè)計(jì)壩頂高程約964m，壩高約82m，正常蓄水位961m，相應(yīng)正常蓄水位以下庫(kù)容約2885萬m3，水庫(kù)總庫(kù)容4593萬m3，裝機(jī)容量4MW，主要建筑物由大壩、溢洪道、導(dǎo)流洞、引水發(fā)電洞和發(fā)電廠房組成，為中型水利樞紐工程。

比選的下壩址位于匹里青河出山口水文站上游約1km處，上壩址距下壩址約500m，位于出山口水文站上游約1.5km處。

2 區(qū)域地質(zhì)概況及地震動(dòng)參數(shù)

工程區(qū)位于天山地震帶西段， 為新疆地震活動(dòng)較強(qiáng)的區(qū)域之一，具有地震活動(dòng)。

頻度與強(qiáng)度均較高的特點(diǎn)， 工程區(qū)附近中強(qiáng)地震主要與近東西向活動(dòng)性斷裂相關(guān)， 且震中多位于斷裂交匯部位的應(yīng)力集中區(qū)。 工程區(qū)處于博羅霍洛山南坡斷裂、 伊寧隱伏斷裂、 麻扎斷裂三條斷裂之間， 其中活動(dòng)性斷裂博羅霍洛山南坡斷裂從庫(kù)尾經(jīng)過，距壩址約8.5km，屬近場(chǎng)區(qū)斷裂，活動(dòng)性斷裂伊寧隱伏斷裂距工程區(qū)約30km，屬遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)斷裂。

根據(jù)歷史地震記載， 近場(chǎng)區(qū)歷史和近代曾發(fā)生過5次M≥4.7級(jí)地震，場(chǎng)地周圍地區(qū)無M≥3.0級(jí)地震記錄，說明場(chǎng)地周圍微、小地震活動(dòng)相對(duì)較弱。 根據(jù)1∶400萬GB18306—2015《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，科克塔斯水庫(kù)工程場(chǎng)區(qū)50年超越概率為10%時(shí)的地震動(dòng)峰值加速度為0.15g， 地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.4s，相應(yīng)的地震基本烈度為VII度。

3 上壩址基本地質(zhì)條件及主要工程地質(zhì)問題

3.1 上壩址區(qū)基本地質(zhì)條件

3.1.1 地形地貌

上壩址位于匹里青河出山口水文站上游約1.5km， 壩址區(qū)河流流向自北北東向轉(zhuǎn)向近南北向，壩址上游河谷較寬，至壩軸線上游100m處河谷變窄，呈喇叭狀。上壩址河谷斷面呈“V”型，兩岸岸坡陡峻，山頂平緩，兩岸地形坡度一般為35°～40°，靠近河流兩岸山頂?shù)淖畲蟾叱碳s1078m，河谷谷底最低高程為895m，谷嶺相對(duì)高差大于100m。 河谷底寬一般約20～40m。

3.1.2 地層巖性

壩址區(qū)出露地層為中石炭奧依曼布拉克組（C2o2）中段火山巖和第四系松散堆積層（Q）。

（1）中石炭奧依曼布拉克組（C2o2）中段火山巖：出露的巖性主要為火山角礫巖、 火山凝灰?guī)r和安山質(zhì)凝灰?guī)r?；鹕浇堑[巖呈厚層、水平狀，致密堅(jiān)硬，在地形上常形成近直立的陡坎。火山凝灰?guī)r呈中厚層、水平狀，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，易風(fēng)化呈薄層狀。 安山質(zhì)凝灰?guī)r呈整體塊狀，具有氣孔構(gòu)造，局部有杏仁狀構(gòu)造，較堅(jiān)硬，巖體表層水平狀節(jié)理發(fā)育，該層為壩址區(qū)主要出露巖性。

（2）第四系松散堆積層（Q）：壩址區(qū)出露的第四系松散堆積層主要為風(fēng)積黃土層、 沖積層及崩坡積物，厚度不均。

3.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

上壩址出露斷層共6條，其中與工程相關(guān)的斷層為f1，f2，f3，如表1。

上壩址節(jié)理主要發(fā)育四組節(jié)理第①組：300°～330°/SW （部分NE）∠65°～89°； 第②組：20°～55°/ SE（少數(shù)NW）∠44°～89°；第③組：70°～80°/SE（部分NW）∠52°～87°；第④組：350°～360°/ NE（部分SW）∠54°～89°。 其中以第①組最為發(fā)育，第②組次之，第③組、第④組不太發(fā)育。 在壩軸線下游側(cè)兩岸安山質(zhì)凝灰中，水平節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理密度為6～8條/m，出露高程一般在950m以下。

表1 上壩址出露主要斷層特征

3.1.4 水文地質(zhì)條件

上壩址地下水類型為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩類。 松散巖類孔隙水主要賦存于河床砂卵石層中和河谷兩岸崩坡積層中， 主要接受大氣降水補(bǔ)給，水位隨季節(jié)性變化，與地表水呈互補(bǔ)關(guān)系。 基巖裂隙水主要分布于巖體裂隙中， 主要受大氣降水的補(bǔ)給，以地下徑流的形式向河谷排泄，由于巖體中節(jié)理裂隙的不均一性， 基巖裂隙水常呈脈狀或?qū)訝罘植迹茈y形成統(tǒng)一的地下水位。 根據(jù)水質(zhì)分析成果，環(huán)境水對(duì)混凝土無腐蝕性。

3.1.5 地質(zhì)物理現(xiàn)象

上壩址兩岸各發(fā)育一處較大崩坡積物。 崩積物主要來自山體上部的火山角礫巖， 崩塌巖塊粒徑一般0.3～1m，最大20m左右，崩塌體由較大的塊石、碎石及土組成，局部有架空現(xiàn)象，現(xiàn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 崩塌體沿河谷呈條帶狀分布， 分布高程一般897～920m，左岸崩坡積塌物長(zhǎng)約260m，崩坡積層厚度約5～15m，體積約5.98萬m3； 右岸崩塌體長(zhǎng)約300m， 厚度約5～15m，體積約6.9萬m3，兩處總方量約12.88萬m3。

3.2 上壩址區(qū)存在主要工程地質(zhì)問題

3.2.1 壩肩穩(wěn)定

上壩址第③組節(jié)理走向和壩基開挖邊坡走向（98°）小角度斜交，易形成邊坡后緣切割面，形成不穩(wěn)定體，可能產(chǎn)生邊坡變形滑塌破壞，對(duì)兩壩肩開挖邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。 左壩肩受斷層f2，f3影響，構(gòu)成了左壩肩巖體一面臨空，兩面受構(gòu)造面切割的鍥形體如圖1，可能存在壩肩穩(wěn)定性問題。 左壩肩下游側(cè)安山質(zhì)凝灰?guī)r水平節(jié)理發(fā)育， 可能構(gòu)成滑動(dòng)失穩(wěn)的滑移面，而斷層f2，f3，f4在其上、下游和左側(cè)三面形成切割面， 壩下游側(cè)發(fā)育的1#沖溝形成了左壩肩下游側(cè)巖體臨空面， 左壩肩下游側(cè)巖體可能存在抗滑穩(wěn)定性問題。

圖1 上壩址壩軸線位置左壩肩不穩(wěn)定鍥形體示意圖

3.2.2 壩基及繞壩滲漏

上壩址壩基巖體為安山質(zhì)凝灰?guī)r，新鮮的安山質(zhì)凝灰?guī)r是微透水或不透水的，由于風(fēng)化、卸荷作用及斷層、節(jié)理裂隙的存在，給壩基、壩肩巖體滲漏提供了條件。 特別是斷層f2，在河床與壩軸線斜交，斷層帶及影響帶巖體破碎，透水性較大，成為壩基滲漏的良好通道。斷層f3為順河向斷層，在左壩肩與壩軸線大角度相交， 沿f3斷層可能發(fā)生繞壩滲漏問題。

4 下壩址基本地質(zhì)條件及主要工程地質(zhì)問題

4.1 下壩址區(qū)基本地質(zhì)條件

4.1.1 地形地貌

下壩址位于匹里青河出山口水文站上游約1.0km，壩址處河谷狹窄呈“V”型谷，河岸陡峻，山頂平緩，岸坡一般為35°～40°，局部岸坡陡立近直立，近河岸左岸山體最大高程約1078m，右岸山體最大高程約1007m， 河床高程891～894m， 谷嶺相對(duì)高差大于100m左右，河谷底寬一般約45～120m。

4.1.2 地層巖性

下壩址出露地層為中石炭奧依曼布拉克組（C2o2）中段火山巖和第四系松散堆積層（Q）。

（1）中石炭奧依曼布拉克組（C2o2）中段火山巖：出露的巖性主要為火山角礫巖、 火山凝灰?guī)r和玄武巖和安山質(zhì)凝灰?guī)r，其中火山角礫巖、火山凝灰?guī)r及安山質(zhì)凝灰?guī)r的巖體結(jié)構(gòu)和巖層產(chǎn)狀與上壩址一基本致， 玄武巖表面分布褐色赤鐵礦斑點(diǎn)， 呈整體塊狀，具有氣孔構(gòu)造，局部有杏仁狀構(gòu)造，致密堅(jiān)硬，性脆，表層風(fēng)化卸荷發(fā)育，主要分布在河岸中下部和河床，出露高程一般在970m以下。

（2）第四系松散堆積層（Q）：壩址區(qū)出露的第四系松散堆積層主要為風(fēng)積黃土層、 沖洪積層及崩坡積物，厚度不均。

4.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

下壩址出露的斷層有5條，其中f7，f8，f9斷層（表2）位于壩軸線附近，對(duì)工程具有一定影響。

表2 下壩址區(qū)出露主要斷層特征

下壩址主要發(fā)育四組節(jié)理， 第①組：300°～330°/SW（部分NE）∠65°～89°；第②組：20°～55°/ SE（少數(shù)NW）∠44°～89°；第③組：70°～80°/SE（部分NW）∠52°～87°；第④組：350°～360°/ NE（部分SW）∠54°～89°。其中以第①組最為發(fā)育，第②組次之，第③組、第④組不太發(fā)育。 節(jié)理傾角以50°～90°的中等傾角～高等傾角最為發(fā)育。

4.1.4 物理地質(zhì)現(xiàn)象

下壩址物理地質(zhì)現(xiàn)象主要為泥石流。 下壩址2#、4#沖溝溝口發(fā)育較大規(guī)模泥石流堆積物， 在溝口呈扇形堆積， 堆積物為碎石土，2#沖溝泥石流堆積物面積約6240m2，方量約3.1萬m3；4#沖溝泥石流堆積物面積約2550m2，方量約1.4萬m3，為中型規(guī)模泥石流。

4.2 下壩址主要工程地質(zhì)問題

4.2.1 壩肩穩(wěn)定問題

下壩址河谷狹窄（V型谷），岸坡較陡，基巖為玄武巖，呈整體塊狀，穩(wěn)定性較好，但下壩址發(fā)育的第①、第④組節(jié)理走向和壩基開挖邊坡走向（278°）小角度斜交，易形成邊坡后緣切割面，形成不穩(wěn)定體，局部可能產(chǎn)生邊坡變形滑塌破壞，對(duì)壩基開挖邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，而且下壩址構(gòu)造交匯部位（如右壩肩節(jié)理L3，L4交匯部位地形上形成埡口），巖體更加破碎，開挖時(shí)易產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)坍塌。

4.2.2 壩基及繞壩滲漏問題

影響下壩址壩基滲漏的主要因素為地形條件和地質(zhì)構(gòu)造。

下壩址左岸壩肩山體寬厚，未發(fā)現(xiàn)大的滲漏通道；在正常蓄水位961m，右壩肩較窄處寬約80～100m，山體相對(duì)單薄，且發(fā)育有L3，L4節(jié)理，存在繞壩滲漏可能。

下壩址發(fā)育的斷層對(duì)壩基滲漏影響甚微。下壩址構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，其中對(duì)壩基滲漏起控制作用的為第④組節(jié)理，其走向與河流向（8°）小角度斜交，延伸數(shù)米～數(shù)十米，連通性好，有可能相互溝通形成滲漏通道。

5 壩址比選

根據(jù)上、下壩址區(qū)的基本工程地質(zhì)條件和存在的工程地質(zhì)問題，對(duì)兩壩址進(jìn)行比選如表3。

從表3可見，上壩址存在壩基巖體抗風(fēng)化、變形能力相對(duì)較差、第四系松散堆積物處理方量大、構(gòu)造發(fā)育、地形上不利于建筑物布置等問題；下壩址除正常蓄水條件比上壩址壩線稍長(zhǎng)外，其壩基巖體、物理地質(zhì)現(xiàn)象和構(gòu)造發(fā)育程度、 建筑物布置明顯好于上壩址。 綜上所述，從工程地質(zhì)條件比較，下壩址明顯優(yōu)于上壩址。

6 結(jié)語

本文從地質(zhì)角度對(duì)上、下壩址進(jìn)行了比選，得出了下壩址在地質(zhì)條件上優(yōu)于上壩址的比選結(jié)論，為設(shè)計(jì)方案的壩址比選提供了地質(zhì)依據(jù)。 而在比選過程中采取方法和思路對(duì)同類工程的壩址比選具有一定借鑒作用。

表3 壩址比選