水利工程論文-黃河大柳樹水利樞紐主要工程地質(zhì)問題及評價.doc

水利工程論文-黃河大柳樹水利樞紐主要工程地質(zhì)問題及評價摘要：本文對大柳樹地震地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件進行了論述。大柳樹壩址處于相對穩(wěn)定地塊，不存在工程抗斷問題。壩址區(qū)巖體雖然完整性相對較差，但不存在“大范圍的松動巖體”，具備安全修建高土石壩的地質(zhì)條件。關(guān)鍵詞：活斷層工程抗斷松動巖體灌漿效果成洞條件邊坡穩(wěn)定性大柳樹水利樞紐大柳樹水利樞紐位于黃河上游黑山峽出口以上2km處，設(shè)計壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高約164m，庫容110億m3，裝機2000MW，是以優(yōu)化水資源配置、灌溉、供水、發(fā)電以及防洪、防凌、南水北調(diào)西線工程調(diào)水調(diào)節(jié)等綜合利用為目的的一座大型水利樞紐工程。大柳樹勘察設(shè)計工作始于20世紀50年代，多年來原水電部北京勘測設(shè)計院、西北勘測設(shè)計院、水利部天津勘測設(shè)計院等先后做過勘察工作。國家地震局、中國科協(xié)、地礦部、蘭州大學(xué)等有關(guān)科研單位、大專院校對某些專門性地質(zhì)問題做過研究。對大柳樹水利樞紐主要地質(zhì)問題一直存在較大爭議，集中反映在建壩的地震地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件上，對是否存在工程抗斷問題和“大范圍松動巖體”認識不一致。經(jīng)過多年勘察論證，關(guān)于大柳樹水利樞紐建壩的地質(zhì)條件已基本查明，現(xiàn)就有關(guān)地質(zhì)問題評價綜述于后。1區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性能1.1區(qū)域構(gòu)造發(fā)育特征本區(qū)地處青藏高原東北緣、祁連山地槽北側(cè)的走廊過渡帶東端。北部為比較穩(wěn)定的大陸地臺區(qū)，東部為鄂爾多斯西緣拗陷帶，其形成和發(fā)展受到青藏高原隆起的動力學(xué)機制的制約。本區(qū)經(jīng)歷了多次構(gòu)造運動，構(gòu)造形跡發(fā)育。根據(jù)其力學(xué)屬性、活動特征、成生聯(lián)系和復(fù)合關(guān)系等，可分為東西向、隴西系和河西系3個構(gòu)造帶。1.1.1東西向構(gòu)造帶東西向構(gòu)造帶，展布于北緯3738之間，如衛(wèi)寧北山，黑山紅山紅石溝峁一帶，五佛川大廟斷層等。主要由近東西向展布的壓性斷裂和褶皺組成，構(gòu)造形跡多呈舒緩波狀展布。構(gòu)造形跡形成于加里東期，一直活動到燕山運動早期。1.1.2隴西系旋扭構(gòu)造帶隴西系旋扭構(gòu)造帶，對本區(qū)構(gòu)造格局起著控制作用。該帶形成于燕山運動晚期，主要由向北東方向凸出的弧形隆起帶和拗陷帶組成。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有景泰海原斷裂帶和中衛(wèi)同心斷裂帶。（1）景泰一海原斷裂帶：景泰海原斷裂帶以米家山、西華山與南華山隆起及西側(cè)山前斷裂為主體，總長度達400余km，帶寬1525km。斷裂規(guī)模大，且呈束狀展布。沿斷層走向可見到溝谷、水系、山脊等微地貌被左旋錯斷。該斷裂帶不僅有多次活動，且全新世以來還在強烈地活動。據(jù)國家地震局專題研究成果，該斷裂帶為殼內(nèi)斷裂。（2）中衛(wèi)同心斷裂帶：展布于同心西和中衛(wèi)南的天景山、香山北麓一線。全長約200km。以紅谷梁為界，斷裂帶西段走向北西西至近東西向，北側(cè)是以中新統(tǒng)為基底的山前臺地及第四紀中衛(wèi)盆地；南側(cè)是古生界為主體的寬大山體。斷裂帶東段走向由北西西向逐漸轉(zhuǎn)化為北北西向，東側(cè)為新生代清水河斷陷盆地，西側(cè)是新生代地層組成的低山丘陵。據(jù)重力梯度測試，該斷裂帶下切深度不大，屬基底斷裂。1.1.3河西系構(gòu)造帶河西系是本區(qū)新生代以來發(fā)展起來的構(gòu)造形跡。其總體走向為NW320340，略呈等距平行斷續(xù)帶狀展布?？刂浦律鄣睾凸鹊氐陌l(fā)育，地貌上常形成沖溝。區(qū)內(nèi)河西系構(gòu)造帶主要分布于粉石溝及其以東地段和小觀音附近苦水溝及翠柳溝等地。1.2新構(gòu)造運動受青藏高原隆起影響，本區(qū)存在一系列向北東凸出的弧形斷裂帶，由南而北其彎曲弧度愈來愈大，下切深度逐漸減小。構(gòu)造規(guī)模與活動速率，由南向北由強變?nèi)?。大柳樹壩址位于景泰海原活動斷裂帶和中衛(wèi)同心、活動斷裂帶之間香山天景山隆起的邊緣，是一個相對穩(wěn)定地區(qū)，盡管距中衛(wèi)同心活動斷裂帶較近，但壩址并不位于活斷層上。景泰海原斷裂帶位于大柳樹壩址以南60km處。斷裂帶規(guī)模大，活動性強。在該斷裂帶上近代地震活動頻繁，1920年海原8.5級地震即發(fā)生在該帶上。這次地震對大柳樹壩址影響烈度為7度。中衛(wèi)同心斷裂帶規(guī)模相對較小，活動性較弱。該斷裂帶在不同部位活動強度也不盡相同?？傮w來看，弧頂部位所在的中間段落要強于兩端段落；以東大溝為界，東段活動強度要強于西段。東段斷裂南側(cè)香山、天景山與北側(cè)第四紀衛(wèi)寧盆地高差達1100m，而西段斷裂帶兩側(cè)地形高差僅為700800m。從水系位移情況來看，東段經(jīng)過斷裂的沖溝普遍發(fā)生左旋位移，紅谷梁至堿溝，各類沖溝左旋位移十分明顯，且有許多斷頭溝和廢棄溝出現(xiàn)。西段水系左旋位移不明顯。東段斷裂北側(cè)衛(wèi)寧盆地第四系堆積物揭露最大厚度達298m，而西段斷裂北側(cè)為騰格里沙漠南緣，第四系厚度很小，在溝谷內(nèi)多見基巖出露。1709年和1852年發(fā)生的2次6級以上強震震中集中于斷裂東段，西段沒有6級以上強震。19701985年西段斷裂帶上僅有1次2.04.9級小震活動，而東段，2.04.9級小震卻有37次。1709年中衛(wèi)南7.5級地震，東段見有明顯的地震形變帶，而西段地震形變帶不明顯。此次地震對大柳樹壩址影響烈度為8度。1.3大柳樹壩址不存在工程抗斷問題1.3.1壩區(qū)主要斷裂展布大柳樹壩址位于斷層F7與F3之間，北至F7斷層最近距離0.8km，南距F3斷層約0.7km，壩址南側(cè)約3.2km有F1斷層展布。F201斷層位干F7斷層以北0.7km處，距大柳樹壩址最近距離為1.5km。F7斷層：沿香山北麓分布，西起麻雀灣，東至粉石溝，長約23km。產(chǎn)狀NW7080SE4070，是一條壓性逆斷層。南盤為寒武系中統(tǒng)香山群第四亞群，局部地段為泥盆系，北盤為石炭系煤系地層。F3斷層：長約10km。斷層走向NE6580，近直立。東段在煙筒梁附近與F7斷層歸并，西段在在賊溝一帶歸并于F1斷層，為F1和F7的分支斷裂。北盤為中寒武系香山群第四亞群或泥盆系，南盤為石炭系煤系地層。F1斷層：位于壩址南側(cè)，延伸長度31km。斷層產(chǎn)狀NE80NW300SE（SW）5178。斷層總體表現(xiàn)為中寒武系香山群第四亞群，向北逆沖到石炭系或三疊系之上。F201斷層：西起麻雀灣，向東延伸至長流水溝口，全長約8km。斷層走向NE75NW280，傾向南東或南西，傾角5080。不同出露位置，斷層影響地層也不盡相同。在西端麻雀灣一帶可見石炭系地層逆沖到第三系之上，東端長流水溝口石炭系地層則逆沖到第四系沖積砂礫石之上。從斷層規(guī)模來看F201斷層明顯小于其南側(cè)的F7、F3、F1斷層，無論從平面還是剖面上，與上述斷層均無交切。1.3.2壩址區(qū)不存在活斷層壩址構(gòu)造均受斷層F7與F3控制，因此，壩址斷層的活動性主要取決于斷層F7與F3的活動性。F7斷層：該斷層活動時期在中更新世及以前，晚更新世以來沒有活動跡象，主要依據(jù)有：（1）從地層學(xué)方面分析，F(xiàn)7斷層上覆厚度不等的第四系沖洪積或坡積層，現(xiàn)場勘察證明，都沒有被斷層擾動的現(xiàn)象。通過黃河六級和七級階地探槽剖面可見，階地基座仍保持了黃河沖刷形成的平整侵蝕面；基座上