南水北调西线工程及其主要工程地质问题

  南水北调西线工程(简称西线工程)位于青藏高

 

  原东北部, 从长江上游采用深埋长隧洞方案经巴颜喀拉山输水入黄河, 其建设规模、难度都是当今世界之最;给工程地质和岩石力学提出了新的挑战。目前, 西线工程规划确定的一期开发目标是大渡河方案, 二期是雅砻江方案, 规划有仁青里和阿达枢纽,三期是通天河方案, 规划有同加和侧仿枢纽;三条河流的调水量为150 ～ 170 亿m3。从技术经济及运行管理等方面对比, 西线工程目前拟采用自流引水方案。

 

  1  工程区及河段枢纽工程地质条件

 

  西线工程区是新构造活动相对发育的地区之一, 也是青藏高原地貌的陡变带, 因此, 调水区的地理、地质特征都有其独特的方面。

 

  1 .1  地层岩性

 

  根据地质特征可分为:(1)北巴颜喀拉-阿尼玛卿构造地层元(Ⅱ1), 以三叠系中统甘德组和下统昌马河组地层为主, 局部为上统巴颜喀拉群;(2)中巴颜喀拉构造地层单元(Ⅱ2), 主要为三叠系下统昌马河组、中统甘德组和上统巴颜喀拉群, 夹岩浆岩带;(3)南巴颜喀拉构造地层单元(Ⅱ3), 以三叠系上统的巴颜喀拉组为主, 局部为三叠系中统甘德组和下统的昌马河组;(4)玉树-义敦构造地层单元(Ⅱ4),以三叠系上统巴塘群为主, 夹有中基性岩浆岩带。

 

  调水区除太古界和寒武系之外, 各时代地层均有出露。其中以三叠系分布最广, 岩性主要是浅变质砂、板岩及其韵律层组合, 这套地层厚度巨大、挤压紧密, 褶皱强烈, 多为轴面向北东倾斜的紧闭型复式褶皱, 地层大多呈陡倾角。化石稀少, 缺少标志层, 野外只能依据岩性组合、变质程度和砂板岩比例进行综合分层。砂、板岩属中等坚硬～ 坚硬岩体, 砂岩属弱～ 中等透水岩体, 板岩为相对不透水层。

 

  1 .2  区域稳定性

 

  调水区主要断裂大多形成于中生代, 以北西向断裂为主, 第四纪早期构造运动较为强烈, 北西向断裂大多后期重新活动, 活动方式以逆冲兼走滑为主。

 

  晚更新世以来, 特别是全新世以来, 主要是调水区南北边界的玉树断裂、鄂陵湖南断裂和中部的桑日麻断裂东段有大规模活动, 其它断裂活动性相对较弱,活动方式以水平左旋走滑为主。此外, 西线调水区还发育有弥散性的近南北向的横向构造(图2), 这种弥散性的构造使得山体破碎, 降低了洞室围岩的稳定性, 给隧洞的防渗与加固处理带来困难。

 

  西线调水区处于可可西里-金沙江地震带中地震活动水平相对较低的中西部地区, 区内地震分布零星, 强震相对较少, 震级大多以中等为主, 地震强度和频度相对较低, 地震活动性相对较弱。地震动峰值加速度大部分地区为0 .10g 、局部为0 .15g (相当于地震基本烈度Ⅶ 度区), 达日地区为0 .20g(相当于地震基本烈度Ⅷ 度区), 阿坝地区为0 .05g。

 

  调水区分为阿尼玛卿和玉树两个不稳定区、巴颜喀拉山北部次不稳定区、两湖和巴颜喀拉山南部两个基本稳定区以及巴颜喀拉山中部稳定区。引水枢纽和主要水工建筑物主要规划在基本稳定和稳定区。

 

  1 .3  外动力地质现象

 

  调水区外动力地质现象发育程度不均, 具有平面分区、垂向分带的特性。北区江河源和巴颜喀拉山主脊是地势较缓的高山区或极高山区, 多年冻土厚度大, 冻土现象(冰缘地貌)发育, 地势平坦而岸坡变形现象稀少。南区(通天河称多、玉树以下, 雅砻江温拖以下和大渡河壤塘、斜尔尕以下地区)为中深切割高山区或极高山区, 属岛状多年冻土分布区, 外动力地质现象垂向分带明显, 4300m 以上为冻土冰缘地貌发育区, 其下岸坡变形破坏现象如滑坡、崩塌、泥石流等较为发育。

 

  西线调水工程建筑物主要布置在中南部地区,处于片状多年冻土向岛状多年冻土的过渡地带, 属轻微～ 中等切割高山区。引水枢纽均在多年冻土下限(4250m)之下, 易进行工程处理, 冻土冻害和河谷岸坡变形破坏不致对工程造成重大危害。

 

  1 .4  通天河与雅砻江河段枢纽工程地质条件经综合比选, 目前选取通天河的楚玛尔河口～直门达河段, 雅砻江的宜牛～ 甘孜河段、支流达曲阿安以上和泥曲仁达以上河段, 大渡河足木足河亚尔堂～ 斜尔尕河段以及支流绰斯甲河上杜柯～ 雄拉河段为取水河段。枢纽均处于稳定区或基本稳定区,地震动峰值加速度为0 .10 ～ 0 .15g 。坝段附近砂砾料和块石料比较丰富, 防渗土料普遍缺乏。库区一般封闭条件较好, 不存在向邻谷或洼地的永久渗漏问题。库区主要为牧区, 水库淹没损失很小, 不存在浸没问题。

 

  1 .4 .1  通天河河段

 

  (1)同加枢纽:总体地势西北高南东低, 属中等切割高山～ 中高山区, 河谷为“V”形横向谷。冻土主要为季节冻土, 厚度一般为1 .03m ;多年冻土呈不连续岛状分布。坝段基岩主要为砂、板岩互层, 褶皱发育, 多为NW 向紧密直立褶皱, 节理发育中等。

 

  微风化砂岩干抗压强度为136 ～ 151MPa , 板岩为72～ 97MPa 。河床覆盖层厚度9 .4 ～ 10 .1m 。坝区附近缺乏天然砂砾石料;近坝库段(7 ～ 12km)存在三处不稳定岸坡, 对枢纽稳定有一定影响。

 

  (2)侧仿枢纽:坝段总体地势北高南低, 河谷为“V”形斜向谷, 两岸坡度25 ～ 42°, 外动力地质现象不太发育, 岸坡稳定条件较好。岩性主要为二叠纪的片岩、砂岩夹板岩及三叠纪的大理岩、片岩、长石石英砂岩等, 属中等坚硬～ 坚硬岩类。区内超基性、基性和中性岩脉十分发育, 多为顺层侵入。坝段褶皱和断裂构造较为发育, 坝基可能存在沿砂岩裂隙、大理岩溶隙、褶皱核部及破碎带的渗漏问题。

 

  1 .4 .2  雅砻江河段

 

  (1)仁青里枢纽:坝段河谷狭窄, 呈“V”形, 两岸谷坡30 ～ 40°, 右岸崩塌较发育, 但规模不大。坝段岩性主要为花岗闪长岩, 抗压强度为89 .8 ～ 129 .8MPa 。坝段褶皱和断裂不发育, 节理属不发育～ 中等发育。坝基强风化带岩体透水率为29 .9 ～ 47 .56Lu , 弱风化及新鲜基岩透水率为0 .97 ～ 2 .15Lu ;河床覆盖层厚1 .8 ～ 10m , 基岩风化带厚1 ～ 6m 。近坝区块石料丰富, 砂砾料质量和储量基本满足要求, 土料距坝段较远(8 ～ 22km)。主要问题是:右岸松散堆积体厚3 ～ 47m , 坡脚雨季经常发生滑塌, 施工清除量较大。

 

  (2)阿达枢纽:河谷为“V” 形峡谷, 谷底宽度70～ 130m , 两岸坡度25 ～ 40°, 基本对称, 外动力地质现象不发育, 岸坡稳定性较好。坝段基岩为砂、板岩及花岗闪长岩, 属坚硬岩石。坝段断裂构造不发育,不发育集中渗漏通道。

 

  2  一期工程的地质条件

 

  2 .1  工程概况

 

  一期工程选择从雅砻江的支流达曲引水, 经大渡河流域到黄河支流贾曲, 简称达贾引水方案, 全长260km , 隧洞长244km , 主要由5 个枢纽、7 段隧洞、一段明渠串联而成, 引水量40 亿m3 。5 座引水枢

 

  纽指阿柯河的克柯、麻尔曲的亚尔堂、杜柯河的上杜柯、泥曲的仁达、达曲的阿安枢纽, 枢纽的坝高分别为63m 、123m 、104m 、108m 、115m ;7 段隧洞指通过支流使引水隧洞自然分为7 段;明渠指的是出口处贾曲的16 .1km 的引水渠道。

 

  从规划方案看, 达贾引水方案并没有无法克服的技术难关, 在国内国际上均有相似的工程实例。

 

  国内的龙羊峡和西藏的羊卓雍湖水电站的海拔和冻土条件与一期工程相似, 一期工程规划坝高在60 ～123m , 坝型初步选定当地材料坝, 在技术上可行。

 

  相对来讲, 主要的工程地质问题集中在深埋长隧洞的勘察及施工方面, 一期工程规划的最长单洞为73km , 隧洞的施工和勘探难度较大。但国外已有近似长度的隧洞投入运营, 正在施工的长隧道有瑞士56 .9km 长的San Gotthard 铁路隧道和法-意52 .0长的Basis 铁路隧道。因此, 如何进行深埋长隧洞的勘测、处理施工及运行期间的工程地质灾害就成为制约西线一期工程顺利实施的重大技术问题。同时, 一期工程规划有16 .1km 长的引水明渠出口, 又位于季节冻土区, 引水明渠运行过程中的稳定性问题也显得相当突出。

 

  2 .2  各坝段主要地质条件

 

  一期工程区地层主要为三叠系巴颜喀拉群的砂岩、板岩及砂板岩互层, 局部出露有灰岩和岩浆岩体;工程区复式褶皱和断裂构造较发育, 断裂的走向以北西向为主, 但线性延伸较短, 多不具有明显的断裂结构面, 在TM 图像上多表现为灰色的影纹条带。枢纽多布置在稳定区, 除阿安枢纽地区的地震动峰值加速度为0 .15g 外, 大部分地区的地震动峰值加速度为0 .10g 。初步地质勘察表明, 5 座枢纽处未发现大的构造断裂带, 岩性为砂岩、板岩或砂板岩互层, 局部发育有灰岩, 属中等坚硬～ 坚硬岩类;坝段河谷一般为“V”型, 岸坡稳定性好, 处于基本稳定区, 建坝条件良好。

 

  (1)阿安坝段:坝段河谷呈“V” 形, 谷底宽度38～ 90m , 两岸坡度30 ～ 34°, 为逆向坡, 总体稳定条件较好。坝段基岩为中厚层砂岩夹板岩, 弱风化砂岩抗压强度为41 .2 ～ 63 .6MPa , 弱风化板岩为33 .5 ～46 .2MPa 。区内褶皱构造发育, 断层规模很小。坝段河谷处于背斜核部, 岩层走向与河流平行, 对坝基防渗不利, 渗漏形式主要是沿裂隙及背斜轴部向下游渗漏。河床覆盖层厚度6 .11 ～ 17 .42m , 平均10 .58m 。

 

  (2)仁达坝段:坝段河谷呈“V”形, 谷底宽度170～ 350m , 为纵向谷。两岸坡度25 ～ 45°, 为逆向坡,总体稳定条件较好, 见有5 处小规模的表层滑坡体,最大约5 ～ 6 万m3 。坝段基岩主要为中厚层砂岩夹板岩, 弱风化砂岩抗压强度为53 .1 ～ 114MPa , 弱风化板岩为41 ～ 66 .8MPa , 属中等坚硬～ 坚硬岩石。

 

  坝区总体为一背斜, 轴部沿泥曲延伸, 两翼基本对称, 断裂构造不太发育, 仅见3 条小断层, 破碎带宽度一般1 .5 ～ 2 .5m 。坝基处于背斜核部, 裂隙较为发育, 存在沿裂隙密集带渗漏问题。河床覆盖层厚度1 .03 ～ 5 .78m 。

 

  (3)上杜柯坝段:坝段总体地势西北高东南低,属浅～ 中等切割高山区, 河谷较为开阔, 为斜向谷,两岸岸坡较缓, 天然岸坡稳定条件较好, 外动力地质现象不太发育。坝段基岩为砂、板岩互层, 地层褶皱强烈, 出露的断层延伸短, 规模小。节理裂隙发育程度总体上属完整～ 不发育, 局部地段为中等发育。

 

  砂岩的干抗压强度为99 .3 ～ 147 .7MPa , 板岩为26 .8 ～ 40 .2MPa , 一般为中等坚硬～ 坚硬岩类。坝基岩体透水率一般为3 .2 ～ 9 .5Lu , 属弱透水, 局部裂隙发育孔段透水率达11Lu , 属中等透水。河床覆盖层厚度一般4 ～ 17m , 河床下部基岩风化带厚度6 .49 ～ 15 .5m , 新鲜基岩埋深一般10 ～ 21m 。

 

  (4)亚尔堂坝段:坝段总体地势西北高东南低,属浅切割～ 中等切割的高山区, 河谷呈“ V” 形或浅“U”形, 为横向谷或斜向谷, 河漫滩及阶地等微地貌较发育。两岸山坡稳定性较好, 未发现大的滑坡、崩塌或倾倒变形体。坝区基岩为砂、板岩, 地层褶皱强烈, 小规模断层发育。坝基岩体透水率为1 .4 ～21Lu , 属弱透水～ 中等透水。岩层倾向上游, 天然防渗条件较好, 不存在绕坝渗漏问题, 坝基渗漏的形式主要是沿裂隙向下游渗漏。坝段砂岩、板岩属中等坚硬～ 坚硬岩石。河床覆盖层厚度9 .55 ～ 20 .19m , 基岩风化带厚6 .53 ～ 14 .12m 。

 

  (5)克柯坝段:坝段总体地势西高东低, 属中等切割的中高山区。河谷呈不对称“V”形, 为斜向谷或纵向谷, 右岸陡峻, 左岸低缓, 岸坡整体稳定条件较好, 局部有小规模崩塌或残坡积物滑塌存在。坝段基岩为砂、板岩, 弱风化砂岩抗压强度大于60MPa , 弱风化板岩38 .2 ～ 44 .3MPa , 属中等坚硬～ 坚硬岩类。坝区褶皱构造总体为一规模较大的倒转复式背斜, 两翼次级褶皱发育。区内断裂构造不发育, 节理总体上属中等发育。河床覆盖层厚度约23m , 基岩风化带厚度为6 ～ 10m , 下部新鲜基岩埋深约33m 。坝基无集中渗漏通道, 渗漏形式主要是沿砂岩裂隙向下游渗漏。

 

  一期工程洞线的最大埋深约1100m , 隧洞围岩多为Ⅲ类, 断裂破碎带和褶皱核部围岩主要为Ⅳ类;存在的主要问题是:穿越断层破碎带的围岩稳定性问题, 顺河发育断层洞段的涌水和突水问题, 出口明渠段的边坡稳定、渗漏及冻害问题等。西线的工程地质问题集中在深埋长隧洞的勘察和地质灾害处理方面。

 

  3  若干重大工程地质问题讨论

 

  3 .1  深埋隧洞的工程地质勘察

 

  深埋长隧洞跨越的工程地质单元多, 水文地质条件复杂, 工程地质问题隐蔽、复杂, 给隧洞施工带来许多难以预料的困难。目前, 深埋隧洞的地质勘察风险依然很大, 预先认识隧洞经过部位岩体的地质结构, 把握可能出现的突发性地质灾害, 对于工程设计和施工部门是十分重要的。

 

  西线工程区海拔高, 冻土地貌发育, 地形相对高差大, 植被发育, 地质观测点稀少, 给地面地质调查工作带来极大的困难;采用过遥感、物探等手段进行过地质勘测工作, 但精度有待进一步提高。如何从已知的地表地质情况认知深埋隧洞的围岩特征, 是一个亟需解决的方法问题。万家寨引黄工程TBM开挖中围岩类别的确定方法提供了可行的思路[ 3] ,国内的勘察实践表明, 深埋长隧洞的勘察又必须是多种勘察方法及多种勘察手段的综合利用。需要注意的是, 综合物探在评价隧洞围岩特性方面有着不可替代的作用, 根据围岩的物性参数, 间接判断围岩的质量等级, 通过隧洞勘探加以验证, 是一个值得探讨的问题。

 

  3 .2  深埋长隧洞的围岩稳定性问题

 

  西线调水工程的自流线路洞体深埋于山体基岩之内, 上覆岩体厚度一般为500 ～ 800m , 最大厚度达1100m 。因此, 隧洞所在深度的岩体工程地质条件、围岩力学特性直接影响到隧洞的设计与施工。

 

  3 .2 .1  地温场分布与岩体地应力特征

 

  影响地温场的主要参数是岩石的传热系数和地下水的流向及流速, 但也与区域地质构造的稳定性和深部地壳结构的性质密切相关[ 5] 。计算结果表明, 西线调水区内平均地温梯度介于18 ～ 26 ℃/km 之间, 平均值多在22 ℃/km 左右;地温梯度的高值区主要分布于清水河、达日～ 久治、玉树以及甘孜附近的马尼干戈～ 温拖四地区, 其平均地温梯度达到24 ～ 26 ℃/km , 是调水区内中高温地下热水的主要排泄区。根据地温增温率推算, 引水隧洞高程处的地温可达20 ～ 25 ℃, 局部地温异常区的洞室围岩温度可达53 ～ 68 ℃。从目前的工程地质实践看, 地温的计算成果往往与实际情况有一定的误差;但如何计算西线工程区的地温增温率, 研究区域地质构造、深部地壳结构, 预测隧洞断面处的岩温, 以便指导施工, 仍是需要进一步研究的基础地质问题。

 

  地应力和岩爆关系密切, 对西线工程的深埋隧洞而言, 其洞室的稳定不可避免受到高地应力和岩爆的威胁。引水隧洞大部分洞段上覆岩体厚度在400 ～ 600m 之间, 隧洞的围岩主要为三叠系的浅变质砂板岩, 局部洞段为花岗岩、花岗闪长岩, 这些坚硬脆性岩体具备了储存高能量的条件;同时部分洞段将穿越高地应力区。计算结果显示, 隧洞开挖时可能会遇到50MPa 左右的高水平挤压应力;岩爆预测表明, 隧洞经过的黑云母花岗闪长岩洞段肯定会发生岩爆, 但强度的大小取决于硐室荷载工况。

 

  初始地应力状态是评价岩爆发生的重要条件,目前, 西线地区仅在两个钻孔中进行了地应力的测试, 且深度在200m 以内[ 6] , 难以满足实际需要。岩爆的发生与施工方法也有一定的关系, 初步研究, 西线工程的长隧洞倾向于采用双护盾全断面掘进机(TBM)施工, 在TBM 施工条件下, 岩爆发生的概率显著降低。因此, 在西线工程的进一步研究中, 应以岩爆与岩性和围岩应力的关系、围岩中原始应力状态为重点, 进行长隧洞灾害发生洞段预报系统研究,为隧洞衬砌结构的选择、合理选择硐线、走向、硐室断面型式及施工程序的选择等提供地质依据。

 

  3 .2 .2  高压水的突水问题

 

  地下水是影响围岩和洞室施工安全的重要因素, 隧洞的涌水更是常见的工程地质灾害;而且, 深埋长隧洞的涌水还具有涌水量大、水头压力高、补给丰富的特点。西线工程区地下水具有非多年冻土区地下水特点。松散岩类孔隙水、冻结层上水、风化带网状基岩裂隙水等因隧洞埋藏深, 对围岩稳定影响甚微, 影响较大者主要为构造裂隙水。尤其是引水线路地区的某些顺河发育断层, 与地表水有密切的水力联系, 地下水源补给充沛, 洞室的开挖必将形成地下水富集廊道, 使断层破碎带内充填物和褶皱核部的破碎岩石涌出, 形成突水和碎屑流地质灾害。

 

  目前, 隧洞涌水预测的准确性有待进一步提高;因此, 针对不同的地质条件和水文地质背景, 对涌水发生的环境地质条件进行必要的类比, 预测隧洞施工中发生高压涌水的洞段, 以便制定合理可行的防治措施, 可以减少涌水灾害的发生概率, 指导隧洞的施工。

 

  3 .2 .3  工程软岩的蠕变问题

 

  软岩的变形特性取决于工程力与岩体强度的相互关系, 软岩在高地应力作用下将产生大变形和长期流变, 围岩软岩的大变形和流变成为远比岩爆更难处理的工程地质问题。西线工程的引水隧洞洞径最大的接近10m , 围岩多为浅变质砂板岩, 根据现有浅部实测值, 推断埋深1100 ～ 1300m 处铅直地应力将达到30MPa 左右, 而水平地应力可能达到18 ～20kPa 左右, 洞壁应力将为60MPa 左右。在这样大的洞径、如此高地应力的持续作用下, 砂板岩将产生怎样的变形和破坏, 高应力软岩是否发育, 工程部门应当采取什么措施, 将是整个工程成败的技术关键。

 

  目前, 如何认识在持续高地应力作用下深埋洞室软岩变形和长期流变的机制、规律和工程处理问题仍然是工程设计、施工中的难题。隧道变形的预测是一个比较复杂的问题[ 7] , 研究复杂地质构造条件下岩体运动的机理, 给出岩体地下开挖过程中岩体变形的规律以及长期的蠕变效应可能对工程的影响, 可以为工程设计提供依据和为岩体稳定性预测预报系统建立不可缺少的理论平台。通过室内试验, 进行水-岩(应力)-温度耦合作用数值模拟研究和软弱围岩变形的硐室尺寸效应的物理模拟研究, 结合实际地质条件(岩石的强度和变形特性), 给出软岩在一定应力作用下的时间-应变曲线, 计算出隧洞最大允许变形量, 是一个可行的研究方法。

 

  3 .3  活断层和地震构造环境问题

 

  活动断层对工程的破坏作用始终是工程地质学界关心的问题, 过去的工程建设通常可以通过工程地质选线、选址来回避断层带, 特别是活动断层带;但西线工程不同程度地邻近或穿越多条活动性断裂, 其位置和方向不可能回避活动性深大断裂的影响。对于深大活动性断裂, 断裂带宽度常达到数百米以上, 断层变形的规律性及其变形量, 特别是工程有效期内的变形量, 以及由此引起的隧洞变形与稳定性问题是不可回避的问题。因此, 研究活断层的变形型式和变形速率是评价活断层对工程影响的先决条件。

 

  在西线工程区的活动断层中, 以桑日麻断裂、鲜水河断裂和甘德南断裂对工程的影响最大, 也是主要的发震断裂, 应加强研究上述主要发震断裂在工程寿命期(100 ～ 200 年)内的活动特征(包括活动性分段、活动方式、活动周期及活动速率等)。活断层的监测数据对于隧洞穿越活断层需采取的结构措施十分有用, 地震监测对于结构设计和水库诱发地震预测意义重大, 地形变监测主要取得地壳不均匀差异升降的数量级, 以便对隧洞的比降作出科学设计。

 

  从目前国内活断层和地震监测的运转情况看, 还有一些问题需要进一部深化, 比如, 根据活断层监测数据如何确定断层活动的警戒值, 根据具体条件判断发震趋势;地震监测给出的本底地震数据如何用于地震的预报等等, 这些问题仍有待深入探讨。

 

  3 .4  冻土地质灾害

 

  西线调水区引水工程建筑物多布置在多年冻土区和多年冻土与季节冻土的混交地带内, 冻土工程地质问题复杂。多年冻土下限最大深度花石峡地区为55m , 平均为40 多米, 主要表现为融沉危害;季节冻土主要表现为冻胀危害。根据调水区建筑物布置状况, 位于季节冻土区的引水建筑物有引水枢纽、引水隧洞进出口及配套工程等, 这些水工建筑物不可避免受到冻害的影响。对于引水隧洞, 因其埋深大,多年冻土对引水隧洞洞身不会产生危害。但在隧洞进出口附近, 由于工程建筑的营造, 导致洞口部分地段的融化深度加大, 可造成大面积的向源滑塌和溯源侵蚀, 引起斜坡失稳, 因此在施工中必须加强护坡和排水设施。

 

  此外, 一期工程规划的引水明渠坐落在冲洪积扇和阶地上, 其修建必然改变这些地区的地下水补排条件, 造成冲洪积扇中的水体排泄通道不畅, 诱发冻胀灾害的发生, 导致一期工程16 .1km 明渠的稳定受到冻害的威胁。在严寒地区修建水库, 除了存在非寒区影响库岸稳定的因素外, 当水库蓄水后, 必然会因为热容量的增大而改变当地的小气候环境,出现热融滑塌和冻融泥石流, 特别是当地下冰被库水冲掏暴露于地表后, 其溯源滑塌的危害性更大, 也增加了库内淤积, 是一个不可忽视的工程地质问题。

 

  3 .5  特殊地质介质的工程地质特性研究

 

  在西线调水工程中, 不可避免地会涉及到特殊地质介质及其工程地质性质问题, 主要表现为:(1)活动性断裂及其宽大影响带内强烈构造破碎岩体的特殊性质;(2)岩体应变储能状态和高应变岩体的工程行为;(3)持续高地应力作用下深埋隧洞软岩大变形与长期流变行为;(4)非连续介质的力学特性研究。

 

  宽大活动性断裂带内强烈构造破碎岩体的性质, 如结构性质、压缩变形性质、强度性质及渗透性等与中小型断层带的物质有显著不同, 也与完整岩体和松散土体有本质区别;由此也决定了宽大断层带将可能出现一系列难于处理的工程地质问题, 如围岩结构性坍塌、围岩挤入缩径变形与压剪破坏、围岩遇水软化、泥化发生大规模溜坍或突泥等。

 

  过去, 大型山体滑坡的预报、铁路隧道端部的塌落、矿藏开采的岩爆和地面沉陷以及石油开采中的油井缩孔等大量问题的处理主要依赖于经验的判断, 已有的理论研究的成果, 难以直接用于水利工程, 对像岩体这样的非连续介质研究的基本框架还没有形成。研究复杂地质构造下的工程荷载、构造应力、渗透力、温度荷载等多种性质力源的耦合问题, 必须解决多种结构模型的介质在变形和运动中的协调问题。

 

  3 .6  其他环境地质问题

 

  工程的兴建不仅要适应复杂的环境地质条件,而且会改变环境地质固有的平衡, 会产生许多新的环境地质问题。主要表现为:(1)输水主洞和施工支洞的修建势必改变当地的水文地质条件, 造成地下水位下降和地下水的流失, 由此诱发的环境问题值得进一步研究;(2)输水明渠的岸坡稳定及大型泥石流的防治与处理;(3)岸坡稳定问题, 西线区的水库岸坡分为松散岩类岸坡和基岩类岸坡两类, 其变形破坏的形式主要是崩塌和滑坡;据西线工程去的岸坡调查和统计资料, 岩体结构面与临空面的关系是影响岸坡稳定的主要因素。(4)水库诱发地震问题,西线工程的水库规模、构造条件、地应力和地震活动性等因子有利于诱发水库地震, 而岩性条件和渗透条件等则属于非有利因子, 初步认为, 西线工程区有产生构造型水库地震的可能。

 

  4  主要认识和结论

 

  西线工程地质条件相对复杂, 但主要水工建筑物均布置在基本稳定区和稳定区, 引水枢纽的建坝地质条件较好, 避开了主要活动带, 库区淹没损失小, 工程地质条件可行。一期工程区的区域地质条件在整个西线工程区中是最优的, 枢纽位于基本稳定区。深埋长隧洞工程典型的地质问题如高地温、高压涌水、高地应力及岩爆等问题均可能出现。从初步研究来看, 断层带涌水、碎屑流及软岩问题较为突出, 高地温问题也不容忽视。