鄂西北山区某水电站工程地质勘探报告

4工程地质41勘测工作概况电站于91年9日至92年4月，94年8月至95年4月先后先后两次完成了可研和初设阶段的地质勘测工作，完成工作量见表4142区域地质与地震421区域地质概况水电站位于鄂西北山区，属秦岭、大巴山地带，地形总趋势为南高北低，平均海拔1000M左右，相对高差5001000M。河谷深切，多为“V”型或“U”型，山高谷深，谷坡陡峭，水流湍急。地貌类型为构造剥蚀的中低山区。区域分为四个传统的大地构造单元，即扬子准地台、南秦岭加里东褶皱带、武当隆起和北秦岭海西准褶皱带。位于堵河南支官渡河上的水电站工程，属青峰断裂以南的扬子准地台区，地层除泥盆系、石炭系和侏罗系、白垩系三系地层缺失外，古生界寒武系至第四地层均有出露，主要为一套碳酸盐岩和碎屑岩建造。青峰断裂以北为震旦系的变质岩区。官渡河及堵河为本区最低排泄基础面、地下水类型为孔隙水、裂隙水和岩溶水。本区岩溶不发育，岩溶较少且规模小，地下水接受大气降雨补偿，向河流排泄。本区地下水化学类型为低矿化度的重碳酸钙镁水，水质好对混凝土无侵蚀。422区域稳定及地震青峰断裂是一条深切基底并有长期活动的深大断裂。它萌生于扬子准前期，形成于扬子中期（晋宁运动）至扬子末期（澄江运动）断裂活动相对减弱，进入加里东期断裂活动增强，两侧差异扩大，海西至晚印支前期，断裂又处相对稳定阶段，晚印支至中燕山期，是一次极强烈的构造活动期，在自北而南的水平挤压应力作用下，形成了一系列的紧密倒转的线状褶皱和一组与青峰断裂平行的逆冲（逆掩）断裂带。至此青峰断裂带基本定型，晚燕山至喜山期，由断块之间的垂直差异活动代替了早期的强烈水平挤压活动。新构造期以来，断裂两侧普遍上升，但强度明显减弱，差异活动仍然明显。断裂南测较北测上升幅度为大，并有从西向东逐渐减弱的趋势。近期地震活动，主要发生在田家至安康断裂至青峰断裂的接合部位，距工程区甚远，工程区近期无中强震记载。根据中国地震动参数划分图（GB183062001）本区地震动加速度为01G，地震动反应谱特征周期为035S，相应的地震基本烈度为度区。43水库区工程地质条件水电站属于山区峡谷型水库，库区无重要具有开发价值的矿产资源和古文化遗址。人口稀少，房屋耕地不多，淹没损失较小，水库无大面积侵没问题。库区植被较好，水库淤积问题不大。水库渗漏及库岸稳定分析如下431水库渗漏水库区长17KM，根据库区出露地层岩性，可将库区分为库首段和库尾段。库尾段长9KM，地层岩性为志留系粉砂质页岩。页岩，为隔水岩组，不存在渗漏问题。库首段长约8KM，由碳酸盐岩和碎屑岩组成，也不具备向库外渗漏的可能性。这是因为（1（官渡河是一条深切峡谷型河流，是本区最低排泄基准面。两岸支流均流入库内，两岸山体尤厚，邻谷相距甚远。（2（官渡河发育方向由南而北，而库区岩屑展布方向为东西向，两者相互垂直，岩溶发育规律之一是顺层发育。如驴头峡鱼洞暗河为顺层发育于大冶灰岩之中，排入库内，所以即使岩溶发育，泉水也只会流入库内，从库区岩溶调查情况，也只发现驴头峡的鱼洞泉。未发现其他与河流平行发育的溶洞，暗河或岩溶泉水。（3（库首段多为寒武系天河板组条带状灰岩。该岩类由于含泥质白云岩条带高达45，岩溶不发育，而石龙洞组白云岩和石牌组粉砂质页岩又属弱透水岩和隔水岩组，粉砂质页岩多次重复出现于两岸谷坡且高于库水位，阻止了库水向库外渗漏。（4（断裂是地下水最活跃的场所，但库区较大断裂发育方向基本与河流垂直，又属压性断裂。在两岸库壁，未发现沿断裂发育的溶洞及暗河。左岸青峰断裂切割库区并延伸到下游，断裂经梁家河处出露高程403M，高于库水位394M，坝址下游百里河河口对岸，沿青峰断裂带也未发现溶洞，在高程520M青峰断裂带下盘，基岩与断裂带出现一下降泉，流量25L/MIN，属青峰断裂带内的孔隙性泉水，且出露高程高于梁家河水位403M，因此库水不会沿青峰断裂带向下游渗漏。右岸邻谷支流的百里河及洋芋沟，断裂所10281023FF、经部位，邻谷水均高于库水位，均未见邻谷河水沿断裂流向库内，因此右岸也不会沿断裂向库外渗漏。上述条件可以说明建库后，库水不会向库外渗漏。至于坝址右岸河湾地带绕坝渗漏问题，在坝址工程地质条件中阐述。432库岸稳定官渡河为一峡谷型河流，河水流向与岩层走向基本垂直，为横向谷，对边坡稳定有利。库岸崩塌、滑坡见统计表42。库首段为坚硬的碳酸盐岩，该岩类抗风化力强，岸坡多为崩塌堆积，处于稳定状态。第号滑坡体修建公路后已减载，但表层在大雨时有浅层的滑动和泥石流，对水库运行无影响。库尾段由碎屑岩组成，坡度较缓，未见大型滑坡体，局部存在小型蠕遍体，但分布高程高于400M，且范围小，对水库运行无大的影响。近库段库岸崩塌、滑坡统计表编号类型分布高程宽度自然坡角特征描述稳定描述崩塌体350390M150M30多由巨块、块石、碎石组成。下伏地层为粉砂质页岩稳定崩塌体360395M40M35崩塌体由条带状灰岩巨块、块石组成，缝隙中充填碎石和粘土。两侧山形陡峻约70，后为冲沟，延伸500M，下伏地层为粉砂质页岩，周边为灰岩稳定崩塌体350440M50M40崩坡积堆积。该体后缘呈圈椅状，似滑塌体，但该物质成分为灰岩块石，巨块，粘土和碎石混合堆积。后缘高约30M的陡崖，为崩坡积堆积体，下伏地层为粉砂质页岩，周边为灰岩稳定滑坡体360440M40100M上部15下部45滑坡体前缘与公路交界，其后缘靠近山体呈长条形，滑坡体表面为Q4坡积物，崩积物，其成分为壤土、粘土夹块石、碎石以及1SH粉砂质页岩，属基岩滑坡体，表层为粘土，底部为粉砂质页岩，属滑坡体母岩。后缘为灰岩，为浅层基岩滑坡，蓄水后，前缘可能产生小型滑坡基本稳定崩塌体360460M100M3040崩塌体由巨块、块石、粘土夹碎石组成，其下伏地层为粉砂质页岩，周边为灰岩稳定崩塌体350420M350M4045崩塌体由巨块、块石架空现象，充填少量粘土夹碎石。有钙质胶结，具有一定的强度，下伏地层为粉砂质页岩，周边为灰岩稳定崩塌体350500M225M4550崩塌体由巨块、块石、粘土，夹碎石组成，其下伏地层为粉砂质页岩，周边为灰岩，为浅层崩坡积堆积稳定44坝区工程地质条件441基本地质条件坝址附近河段平面呈“”形，河床宽80M，河水面高城3475M，左岸坡缓，坡角50，右岸坡陡，坡角大于70，河谷是不对称“U”型谷。两岸基宴裸露，山脊呈东西展布，高程500800M。河水平均深15M，砂石层厚417M。出露地层为下寒武统和第四系，由老至新为（1（寒武系下统（1）石牌组（1SH）下部为灰、深灰色、灰黑色页岩夹薄层粉砂质岩，中部为灰、灰绿色粉砂质页岩。上部为灰色页岩夹薄层鲕豆状灰岩，渐变为条带状灰岩。实测厚6666M，未见底。天河板组（1T）灰、深灰色中至厚层条带状灰岩，微晶结构，条带状构造，上按白云岩，实测厚95M。石龙洞组（1S）灰、灰白色中厚层状白云岩。隐晶结构，层状，缝河线构造，实测厚67M。（2（第四系（Q4）为坡残积，崩积，冲积堆积物，冲积厚17M，崩积厚数10M。坝址区发育一向，被斜，坝轴线位于向斜部位，向斜核部为石龙洞组白云岩，两翼为天河板组条带状灰岩和粉砂质页岩，轴向东西，并向西倾斜，倾状角1520，消力池尾部和引水洞出口为背斜的核部。分布石牌组粉砂质页岩。向斜北翼和背斜之间又发育次一级向斜和背斜，具有倒折性质。坝区发育较大的断裂为，分布于大坝上游发电引水洞进口处。断裂23F破碎带宽近30M，由构造角砾岩充填。断层上盘石牌组砂质页岩只与石龙洞组白云岩接触，断距较大。初此之外，其他结构的主要有4组组90100，7585，为张裂隙，特发育。高解石充填；第二组120130，85，为压纽性延伸长；第三组345355，7085，为压纽性结构面；第四组走向近东西，倾南或北，倾角3575，缓倾角为压性，陡倾角为张性。第一组裂隙在右坎肩处形成卸荷裂隙，第四组则在厂房后坡形成卸荷裂隙。坝区岩溶泉出露较少，仅在第四坝块01885高程33686M处发育一溶隙泉，流量05L/MIN和消力池（左岸）边墙桩号0069高程344M发育一小溶洞，顺岩层发育。泉水流量34L/MIN。溶洞直径2030CM，除此之外，再无泉水出露。从坝址区钻孔压水试验分析，白云岩、条带状灰岩共进行压水试验78试段，极微至微透水试段占499，弱透水段占397，中等透水段占104，说明坝址区可溶岩层透水性不强，坝基压水试验340高程之下，越往下岩石的透水性越弱，对形成坝基的防渗帷幕有利。坝址区岩体风化程度较微弱，从大坝基础开挖情况看，岩石的风化线与设计相吻合，局部地区岩石风化要好于原设计高程，如3坝块原设计为341M,现在提高32M，4坝块原设计为335M，现提高到337M，5坝块原设计为334M，现提高到337M。除6、7坝块建基面为一深槽外（高程330M），其他坝块均有提高。由于岩石风化较弱，因此对大坝建基面进行了优化。左右坝肩白云岩弱风化下限平均为17M,坝基条状灰岩。弱风化下限03M坝址区虽然分布碳酸盐岩，但岩溶并不发育，从坝区测绘和基础开挖情况看，可见的岩溶主要是天河板组条带状灰岩，其形状有溶沟，溶隙和小型溶洞均沿小断裂发育，最大溶洞径2M,一般为2050M,呈扁豆状发育，洞深一般为05M15M。总之，本区岩溶发育规模小，形式单一，联通性差，主要沿小断层和裂隙发育，对工程的兴建没什么影响。坝址区自然边坡大于45，两岸局部卸荷裂隙发育，其形态上下窄，裂面粗糙，顺河流方向发育，特别是右岸，沿倾向90100倾角7080裂隙产生卸荷作用，常形成反坡和倒悬体。位于发电厂及变电站处及下游的崩塌体长350M,宽5060M,高1030余M估算约35万方。物质为白云岩，条带状灰岩巨块和块石组成，孔隙中充填沾土和碎石。钙质胶结并有一定的凝聚力和强度。修公路开挖，边坡达60以上还处于稳定状态，对工程无影响。消力池左岸小冲沟出口处，见崩积巨块和块石，范围小，对工程无影响。坝区岩石的物理性质见表43岩石名称密度G/3CM吸水率饱和吸水率白云岩（1SL）283008条带状灰岩（1T）273004008粉砂质页岩（1SH）272022025岩石的弹性波测试对三种岩类的室内和野外钻孔声波测试成果，见表44声波测试岩石纵波波速M/S室内测试钻孔测试干湿湿岩性最大最小平均最大最小平均最大最小平均白云岩662559286277667562776476条带状灰岩641056596035615559296042666740005333粉砂质页岩606124104235岩石的单轴抗压强度和弹性模量见表45表45轴抗压强度和弹性模量试验成果表抗压强度AMP弹性模量AGP泊松比岩石名称干湿软化系数干湿干湿白云岩（1SL）12391207410124991638026028条带状灰岩（1T）1012596330898289180587028026粉砂质页岩（1SH）75465906268715527000022023岩石的抗剪强度试验值见表46表46岩石抗剪强度值抗剪强度参数试验项目备注岩性FAMPCF砼/岩受力方向与胶结面平行白云岩（1SL）119078070砼/岩受力方向与胶结面平行17389092砼/岩受力方向与胶结面平行109064055砼/岩受力方向与胶结面平行条带状灰岩（1T）11974065砼/岩粉砂质页岩（1SH）引水隧洞围岩的弹性抗力系数条带状灰岩500KG/CM3,粉0K砂质页岩250KG/CM3。0K4工程地质41勘测工作概况电站于1991年9月至1992年4月，1994年8月至1995年4月先后两次分别完成了可研和初设阶段的地质勘测工作，完成工作量见表41。42区域地质与地震421区域地质概况水利水电枢纽工程位于鄂西北山区，属秦岭、大巴山地带。地形总趋势为南高北低，平均海拔1000M左右，相对高差5001000M。河谷深切，多为“V”型或“U”型，山高谷深，谷坡陡峭，水流湍急。地貌类型为构造侵蚀，构造剥蚀的中低山区。区域分为四个传统的大地构造单元，即扬子准地台、南秦岭加里东褶皱带、武当隆起和北秦岭海西准褶皱带。位于堵河南支官渡河上的水利水电枢纽工程，属青峰断裂以南的扬子准地台区，地层除泥盆系、石炭系和侏罗系、白垩系三系地层缺失外，古生界寒武系至第四地层均有出露，主要为一套碳酸盐岩和碎屑岩建造。青峰断裂以北属南秦岭加里东褶皱带，为震旦系的变质岩区。官渡河及堵河为本区最低排泄基础面、地下水类型为孔隙水、裂隙水和岩溶水。本区岩溶不发育，岩溶较少且规模小，地下水接受大气降雨补偿，向河流排泄。本区地下水化学类型为低矿化度的重碳酸钙镁水，水质好对混凝土无侵蚀。422区域稳定及地震青峰断裂是一条深切基底并有长期活动的深大断裂。它萌生于扬子准前期，形成于扬子中期（晋宁运动）至扬子末期（澄江运动）断裂活动相对减弱，进入加里东期断裂活动增强，两侧差异扩大，海西至晚印支前期，断裂又处相对稳定阶段，晚印支至中燕山期，是一次极强烈的构造活动期，在自北而南的水平挤压应力作用下，形成了一系列的紧密倒转的线状褶皱和一组与青峰断裂平行的逆冲（逆掩）断裂带，至此青峰断裂带基本定型，晚燕山至喜山期，由断块之间的垂直差异活动代替了早期的强烈水平挤压活动。新构造期以来，断裂两侧普遍上升，但强度明显减弱，差异活动仍然明显。断裂南侧较北侧上升幅度为大，并有从西向东逐渐减弱的趋势。近期地震活动，主要发生在田家至安康断裂至青峰断裂的接合部位，距工程区甚远，工程区近期无中强震记载。根据中国地震动参数划分图（GB183062001）本区地震动峰值加速度为01G，地震动反应谱特征周期为035S，相应的地震基本烈度为七度区。43水库区工程地质条件水电站属于山区峡谷型水库，库区无重要具有开发价值的矿产资源和古文化遗址。人口稀少，房屋耕地不多，淹没损失较小，水库无大面积侵没问题。库区植被较好，水库淤积问题不大。水库渗漏及库岸稳定分析如下431水库渗漏水库区长17KM，根据库区出露地层岩性，可将库区分为库首段和库尾段。库尾段长9KM，地层岩性为志留系粉砂质页岩。页岩，为隔水岩组，不存在渗漏问题。库首段长约8KM，由碳酸盐岩和碎屑岩组成，也不具备向库外渗漏的可能性。这是因为（1）官渡河是一条深切峡谷型河流，是本区最低排泄基准面。两岸支流均流入库内，两岸山体雄厚，邻谷相距甚远。（2）官渡河发育方向由南而北，而库区岩层展布方向为东西向，两者相互垂直，岩溶发育规律之一是顺层发育。如驴头峡鱼洞暗河为顺层发育于大冶灰岩之中，排入库内，所以即使岩溶发育，泉水也只会流入库内，从库区岩溶调查情况，也只发现驴头峡的鱼洞泉。未发现其他与河流平行发育的溶洞、暗河或岩溶泉水。（3）库首段多为寒武系天河板组条带状灰岩。该岩类由于含泥质白云岩条带高达45，岩溶不发育，而石龙洞组白云岩和石牌组粉砂质页岩又属弱透水岩和隔水岩组，粉砂质页岩多次重复出现于两岸谷坡，且高于库水位，阻止了库水向库外渗漏的条件。（4）断裂是地下水最活跃的场所，但库区较大断裂发育方向基本与河流垂直，又属压性断裂。在两岸库壁，未发现沿断裂发育的溶洞及暗河。左岸青峰断裂切割库区并延伸到下游，断裂经梁家河处出露高程403M，高于库水位394M，坝址下游百里河河口对岸，沿青峰断裂带也未发现溶洞，在高程520M青峰断裂带下盘，基岩与断裂带接触处出现一下降泉，流量25L/MIN，属青峰断裂带内的孔隙性泉水，且出露高程高于梁家河水位403M，因此库水不会沿青峰断裂带向下游渗漏。右岸邻谷支流的百里河及洋芋沟，断裂所经部位，邻谷水10281023FF、均高于库水位，均未见邻谷河水沿断裂流向库内，因此右岸也不会沿断裂向库外渗漏。上述条件可以说明建库后，库水不会向库外渗漏。至于坝址右岸河湾地带绕坝渗漏问题，在坝址工程地质条件中阐述。432库岸稳定官渡河为一峡谷型河流，河水流向与岩层走向基本垂直，为横向谷，对边坡稳定有利。库岸崩塌、滑坡见统计表42。库首段为坚硬的碳酸盐岩，该岩类抗风化力强，岸坡多为崩塌堆积，处于稳定状态。第号滑坡体修建公路后已减载，但表层在大雨时有浅层的滑动和泥石流，对水库运行无影响。库尾段由碎屑岩组成，坡度较缓，未见大型滑坡体，局部存在小型蠕变体，但分布高程高于400M，且范围小，对水库运行无大的影响。44坝区工程地质条件441基本地质条件坝址附近河段平面呈“”形，河床宽40M，河水面高程3475M，左岸坡缓，坡角50，右岸坡陡，坡角大于70，河谷是不对称“U”型谷。两岸基岩裸露，高程500800M。右岸山脊呈东西展布，河水平均深15M，河床砂砾石层厚418M。工程区出露地层为下寒武统和第四系，由老至新为（1）寒武系下统（1）石牌组（1SH）下部为灰、深灰色、灰黑色页岩夹薄层粉砂质岩，中部为灰、灰绿色粉砂质页岩。上部为灰色页岩夹薄层鲕豆状灰岩，渐变为条带状灰岩。实测厚6666M，未见底。天河板组（1T）灰、深灰色中至厚层条带状灰岩，微晶结构，条带状构造，上接白云岩，实测厚95M。石龙洞组（1S）灰、灰白色中厚层状白云岩。隐晶碎屑结构，层状，缝合线构造，实测厚67M，未见顶。（2）第四系（Q4）为坡残积，崩积，冲积（QDLCOLQDL）堆积物，冲积厚18M，崩积厚数十米。坝址区发育一向背斜，坝轴线位于向斜部位，向斜核部为石龙洞组白云岩，两翼为天河板组条带状灰岩和石牌组粉砂质页岩，轴向东西，并向西倾斜，倾状角1520；消力池尾部和引水洞出口为背斜的核部，分布石牌组粉砂质页岩，两翼为条带状灰岩。向斜北翼和背斜南翼之间又发育次一级向斜和背斜，具有倒转性质。坝区发育较大的断裂为，分布于大坝上游发电引水洞进口处，23F呈东西向展布，倾北，倾角70，断裂破碎带宽约30M，由构造角砾岩充填。断层上盘石牌组粉砂质页岩直接与石龙洞组白云岩接触，断距较大。除此之外，其它结构的主要有4组（1）90100，7585，为张裂隙，特发育，方解石充填；（2）120130，85，为压扭性结构面，延伸长；（3）345355，7085，为压扭性结构面；（4）走向近东西，倾南或北，倾角3575，缓倾角为压性结构面，陡倾角为张性结构面。第一组裂隙在坝址右岸形成卸荷裂隙，第四组则在厂房后坡形成卸荷裂隙。坝区岩溶泉出