白鹤滩工程地质条件概述及实践

8.4.2.1　地形地貌

坝区属高原深谷地貌,地势北高南低,向东侧倾斜,左岸为大凉山山脉,山峰高程大于2000m,高程900～1100m以下为陡崖区,以上呈缓坡地形;右岸为药山山脉,山峰高程3000m以上,高程1000～1400m以下为陡崖区,以上呈台地缓坡。

坝区自上游三滩村至下游白鹤滩沟,全长约5km,金沙江自南向北渐转至北西向流经坝址,枯水期水面宽50～100m,水深6～15m不等,水流湍急,常年浑水。根据河流流向及深切冲沟的分布,将白鹤滩坝段分为上、中、下3个坝址。上坝址位于三滩村至大寨沟口段;中坝址位于大寨沟口至其下游1.5km的南北向河段;下坝址上起横Ⅳ线,下至白鹤滩沟的北西向河段。其分布如彩图8.14所示。

8.4.2.2　地层岩性

坝区主要为二叠系上统峨眉山组玄武岩,下伏二叠系下统灰岩。上覆三叠系下统飞仙关组砂页岩,三叠系上统须家河组砂岩、泥岩、白云岩。各地层呈假整合接触。第四系松散堆积物主要分布于河床、阶地及缓坡台地上。

(1)二叠系下统茅口组(P1m)。为浅海相灰岩。下部为浅灰色厚层块状致密石灰岩,性脆,质纯;上部为深灰、灰色厚层—巨厚层状致密块状灰岩,含硅质结核。茅口组总厚度约30～60m,与下伏泥盆系泥质白云岩呈假整合接触,主要分布于白鹤滩村下游。

(2)二叠系上统峨眉山玄武岩(P2β)。坝区峨眉山玄武岩以岩浆喷溢和火山爆发交替进行为特征,根据喷溢间断和爆发次数,共分为11个岩性层,如表8.8所示。

(3)三叠系下统飞仙关组(T1f)。为一套紫红色河湖相沉积的砂岩、泥岩及砾岩。微角度不整合于下伏峨眉山组玄武岩之上,总厚度250m,分布于上坝址右岸高程740m以上,该层自下而上可分为3部分。下部为暗紫红色含云母中、细砂岩夹泥岩,间夹多层桔黄色、蛋白色砾岩,底部见厚约3～15m的灰褐色底砾岩,厚度约50m;中部为紫红色夹灰绿色钙质砂岩夹泥岩、泥质粉砂岩,中夹一薄层含砾砂岩,厚度约50m;上部为灰紫色中细粒杂质砂岩夹紫红色泥岩,偶夹浅灰绿色条带,磨圆度好,由泥质及砂质胶结,厚度约150m。

图8.6　白鹤滩坝段工程地质平面图

表8.8　白鹤滩水电站坝区峨眉山玄武岩地层岩性

(4)三叠系上统须家河组(T3x)。由灰、黄灰色厚层块状细粒石英砂岩、杂色砂岩夹紫红色泥岩组成,下部见薄层状白云岩,与下伏地层呈假整合接触。总厚度650m,分布于上坝址右岸高程940m以上。

(5)第四系上更新统()。为一套含泥砂碎石层,碎石呈弱风化状,泥质胶结密实。分布于上、中坝址之间的左岸高程820～750m平缓斜坡上,大多被坡、崩积层所覆盖,总厚度为20～30m。(www.xing528.com)

(6)第四系全新统(Q4)。包括冲洪积层()、冲积层()、洪积层()、崩坡积层()和残坡积层()等。

8.4.2.3　地质构造

坝区外围东侧为莲峰至巧家断裂带,南侧为小江断裂带北部,西侧为凉山南北断裂带的南段和则木河断裂带的东南段,这些区域断裂带和北北西—南南东方向的区域构造应力场,以及外围区域断裂控制了坝区及外围地质构造的基本格架。褶皱轴向为NE(E)～SW(W)方向,岩层产状为N30°～50°E、SE∠15°～25°。这种构造位置基本奠定了坝区的构造轮廓。在坝区出现的主要构造行迹有:层间错动带、层内错动带、断层和大量的构造裂隙组成的较为复杂的构造系统。

根据白鹤滩坝址区结构面的规模、特性,将坝区结构面分成五大类,每一大类结构面又据其性质不同,分为不同亚级,共分成五大类九个亚级(类),见表8.9。

8.4.2.4　岩体风化卸荷

(1)岩体风化。坝区岩体的风化程度,主要受岩性、地质构造及地下水活动的影响,根据坝址区岩体表面特征和平硐、钻孔所揭示的岩体的裂隙发育程度、平硐弹性波等资料,归纳坝区玄武岩各风化带岩体特征如下。

表8.9　白鹤滩水电站坝区结构面分类系统表

强风化岩体:岩体结构大部分已被破坏,呈碎裂—散体结构。主要矿物表面失去光泽,长石类矿物已风化呈高岭土化,裂隙面铁锰质渲染严重,岩质疏松易碎,锤击声哑。

弱风化岩体:根据岩体结构破坏情况、裂隙面铁锰质渲染和两侧风化晕发育程度,以及岩体内卸荷发育情况和岩体弹性波速等方面的差异,将坝址区弱风化岩体进一步划分为上、下两段。弱风化上段岩体结构部分遭破坏,岩体相对较破碎,以次块状—镶嵌结构为主,局部呈碎裂结构;弱风化下段岩体结构遭轻微破坏,岩体以次块状结构为主,部分镶嵌结构。

微风化岩体:岩体结构未发生变化,以块状结构为主。裂隙面一般较新鲜,少数裂隙面有轻微铁锰质渲染,锤击声脆,回弹强。

(2)岩体卸荷。坝区地壳强烈抬升,河流下切剧烈,造成两岸谷坡陡峻,NW向断裂构造发育,左岸顺坡的层间(内)错动带发育,加之后期地应力调整(释放),形成多种形式的岩体卸荷及松弛现象,可分为强卸荷带和弱卸荷带。卸荷带的共同特征是,多沿顺河的NNW向和NNE向或者与谷坡走向呈小角度夹角裂隙密集带、断层发育。强卸荷带规模(松弛带宽度)较大,带内岩体松弛较显著,并存在较明显的架空现象。带内充填有块碎石、岩屑及次生黄泥,局部地段塌顶严重,部分可见植物根系,带两侧岩体无明显变位。弱卸荷带内充填次生泥,周围岩体轻度松弛,张开度较小。

根据地质测绘及平硐调查统计,岩体卸荷带分布于弱风化岩体内,强卸荷带位于弱风化岩体的上部,切割陡坡坡脚;弱卸荷带位于弱风化岩体的中下部,直至河床。总体上左岸的卸荷带较右岸深,强卸荷带一般分布于左岸,右岸仅在局部的表层。