趙正寶，王洪蜀

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 崇州，611231)

攀枝花觀音巖水庫(kù)引水工程工程地質(zhì)研究

趙正寶，王洪蜀

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 崇州，611231)

觀音巖引水工程是解決攀枝花市供水問(wèn)題的重點(diǎn)水利工程。本文從巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象、巖石風(fēng)化與卸荷等方面，對(duì)該工程輸水管線沿線的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了研究。

觀音巖水庫(kù) 引水工程 輸水管線 工程地質(zhì)

1 工程概況

攀枝花市位于中國(guó)西南川滇交界部位，金沙江與雅礱江匯合處，地理位置為東經(jīng)101°08′～2°15′，北緯26°05′～27°21′。東北與四川省涼山彝族自治州的會(huì)理、德昌、鹽源三縣接壤，西南與云南省寧蒗、華坪、永仁三縣接壤。攀枝花市區(qū)位于四川盆地西緣。

觀音巖引水工程是金沙江水資源綜合開(kāi)發(fā)利用工程，它以在建的觀音巖電站水庫(kù)作為水源地，主要任務(wù)是向攀枝花市供水，其次兼顧灌溉。本工程是解決攀枝花市供水問(wèn)題的重點(diǎn)水利工程。

觀音巖引水工程由干線及仁和支線組成，干線總長(zhǎng)63.12km，仁和支線長(zhǎng)度15.26km。干線設(shè)計(jì)最大引用流量9.4m3/s，采用重力自流方式輸水；由于仁和水廠高程較高，采用加壓方式輸水。

引水工程從金沙江上的觀音巖電站壩前右岸31號(hào)壩段取水，輸水管線沿金沙江右岸下行約1.58km后，以觀音巖管橋跨越金沙江，沿左岸下行至金沙電站，通過(guò)尖山隧洞繞過(guò)金沙電站施工區(qū)后沿著左岸敷設(shè)；管線在新莊大橋下游330m處經(jīng)503管橋過(guò)江至右岸，沿右岸金沙江大道外側(cè)以淺埋和局部高架的型式鋪設(shè)，經(jīng)過(guò)倮果大橋、金沙江鐵路橋、巴拉河大橋，到達(dá)火車(chē)站片區(qū)；該片區(qū)沿金沙江右岸架空敷設(shè)至金江水廠，為金江水廠供水，全長(zhǎng)約63.12km。

在干線行至仁和溝處分出仁和支管，為仁和水廠和花城新區(qū)水廠供水。支線沿仁和溝架空敷設(shè)，并在支線樁號(hào)2.2km處設(shè)置中途加壓泵站及花城新區(qū)分水口，線路繼續(xù)沿迤沙拉大道敷設(shè)，經(jīng)過(guò)攀枝花市電器廠、南山管委會(huì)、市交警支隊(duì)車(chē)管所汽訓(xùn)場(chǎng)進(jìn)入仁和區(qū)，并繼續(xù)沿公路經(jīng)過(guò)仁和電力管理所至先鋒橋，在先鋒橋處橫穿迤沙拉大道至道路右側(cè)，沿公路進(jìn)入總龍路至仁和水廠結(jié)束。仁和支線長(zhǎng)約15.26km，管徑DN800mm～DN1400mm，單管敷設(shè)。

2 地層巖性

引水線路沿線兩側(cè)多見(jiàn)基巖裸露，出露的地層巖性較多，總體以納拉河為界分為兩段，上游段主要為沉積巖，下游段主要為巖漿巖。

納拉河上游段地層為中生界三疊系上統(tǒng)丙南組(T3b)、大蕎地組(T3dq)、寶鼎組(T3bd)，侏羅系中統(tǒng)張河組(J2z)、蛇店組(J2s)以及下統(tǒng)馮家河組(J1f)地層，巖性軟硬相間。其中，左岸煤矸石電廠至老花地為三疊系上統(tǒng)砂巖、礫巖夾頁(yè)巖(T3b)，老花地下游左岸為二疊系上統(tǒng)峨眉山組玄武巖(P2β)及華力西期正長(zhǎng)巖(ξ4)。

納拉河下游主要為巖漿巖，地層巖性以晉寧期石英閃長(zhǎng)巖(δo2)，以及晉寧期、華力西期輝長(zhǎng)巖(ν2、ν4)為主，少量印支-華力西花崗巖(γ4-5)及下元古界康定群咱里組(Pt1zl)片麻巖、花崗混合巖，在炳草崗水廠附近見(jiàn)輝長(zhǎng)巖內(nèi)有鐵礦脈充填。地下元古界康定群咱里組(Pt1zl)以變質(zhì)巖為主，巖性為片麻巖、花崗混合巖，主要分布于密地大橋附近及仁和支線溝底。

工區(qū)內(nèi)的臺(tái)地及支溝地帶，普遍有新近系昔格達(dá)組(N2x)半成巖的泥(頁(yè))巖、粉砂巖分布。

第四系更新統(tǒng)的地層包括上更新統(tǒng)的河流沖積(Q3al)卵石夾砂層，上更新統(tǒng)與中更新統(tǒng)冰水堆積(Q3fgl、Q2fgl)之上中部泥砂層與中下部塊卵石層，局部夾砂層透鏡體。分布于莊上至清香坪污水處理廠沿線的Ⅱ、Ⅲ階地，厚度一般5m～10m，局部達(dá)40m以上。

第四系全新統(tǒng)的各種堆積物(Q4)，以人工填土、坡積物、崩坡積物為主，少數(shù)地段為Ⅰ級(jí)階地堆積物。金沙水電站左岸沿線普遍有少量崩坡積物分布，規(guī)模較大主要分布于莊上、灰壩上等地段；在格觀公路、濱河大道外側(cè)，荷花池～密地沿線，均有公路修建時(shí)堆積在岸坡的棄碴及棄土，以塊碎石夾碎屑及粉質(zhì)粘土為主，厚度一般1m～5m。

金沙江右岸陶家渡有厚3m～10m階地堆積卵石夾粉土，另外麗攀高速公路沿線有大量棄渣堆積；荷花池至金江鐵路橋沿線地表多有厚度較小的人工堆積和坡積碎石夾碎屑等，厚度一般1m～5m不等；金江鐵路橋至金江水廠沿線，多有厚度較大階地堆積粉土與細(xì)砂等。

莊上崩塌堆積體、徐家灣棄渣體、小沙壩堆填體等厚度較大，一般20m～30m，大者達(dá)50m；物質(zhì)以碎石夾碎屑、碎石夾粉土、碎屑土為主，少量粉質(zhì)粘土夾碎屑。

3 地質(zhì)構(gòu)造

線路區(qū)的構(gòu)造背景是以川滇南北構(gòu)造為主體，周邊發(fā)育一系列近南北向的斷裂，受其影響，線路區(qū)的斷層、裂隙等多為近南北或北東走向。線路區(qū)內(nèi)攀枝花斷裂對(duì)中生代的沉積有明顯的控制作用，荷花池上游段處于以大姚為核心的陸相構(gòu)造湖盆北緣，為層狀巖體，宏觀上呈單斜構(gòu)造，走向N20°E～N40W°、傾向SE或SW、傾角20°～50°，褶皺較發(fā)育。

3.1 褶皺

規(guī)模較大的褶皺有觀音巖向斜、汗鲊背斜。

3.1.1 觀音巖向斜

軸部位于金沙江左岸觀音巖至莊上段岸坡頂部，軸向近NE向，與金沙江斜交，長(zhǎng)度5km～6km，核部地層為侏羅系中統(tǒng)蛇店組(J2s)，巖層近水平；兩翼地層為侏羅系中統(tǒng)張河組(J2z)、下統(tǒng)馮家河組(J1f)，受構(gòu)造影響巖層傾角變化較大，一般為中～陡傾角，傾角為50°～60°，其南東翼延伸過(guò)金沙江后過(guò)渡為汗鲊背斜西北翼。

3.1.2 汗鲊背斜

軸部位于金沙江右岸汗鲊至灰木路段岸坡中上部，軸向近NE向，與金沙江斜交，長(zhǎng)度4km～6km，核部地層為侏羅系下統(tǒng)馮家河組(J1f)，兩翼地層為中統(tǒng)蛇店組(J2s)、張河組(J2z)，北西翼巖層傾角由近70°漸變至47°左右，延伸過(guò)金沙江后過(guò)渡為觀音巖向斜南東翼。汗鲊至莊上一帶金沙江縱切觀音巖向斜之南東翼、汗鲊背斜之北西翼，形成左岸逆向坡、右岸順向坡的縱向河谷。

3.2 斷裂構(gòu)造

引水線路區(qū)有5條區(qū)域性斷裂穿過(guò)，為攀枝花斷裂之分支——布德斷裂、弄弄坪斷裂、納拉箐斷裂、倮果斷裂與阿基魯斷裂(表1)。斷裂活動(dòng)性不強(qiáng)，區(qū)域研究表明其活動(dòng)時(shí)間均在中更新世以前，晚更新世后未見(jiàn)活動(dòng)，不屬工程活動(dòng)斷裂。

3.3 構(gòu)造裂隙

引水線路第Ⅰ段以沉積巖為主，管線斜穿觀音巖向斜、汗鲊背斜。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，主要裂隙特征見(jiàn)表2。

引水線路第Ⅱ段勘察主要針對(duì)隧洞進(jìn)出口部位進(jìn)行裂隙調(diào)查統(tǒng)計(jì)。尖山隧洞進(jìn)口基巖為玄武巖，裂隙極為發(fā)育，主要發(fā)育NNE、NNW、NWW三組，陡傾角為主，中緩傾角裂隙較少，長(zhǎng)度一般數(shù)米至10m左右。玄武巖內(nèi)短小裂隙極為發(fā)育，間距一般數(shù)厘米至10余cm，無(wú)序狀分布，常形成裂隙密集帶。

尖山隧洞出口基巖為華力西期正長(zhǎng)巖，主要發(fā)育NNE、EW、NW、NE四組裂隙，陡傾角為主，少量中緩傾裂隙，以NNE、NE向?yàn)橹鳎c岸坡方向近一致；裂隙長(zhǎng)度一般10m～30m，少數(shù)長(zhǎng)達(dá)50m左右。裂隙特征見(jiàn)表3。

表1 引水線路主要斷層一覽

表2 第Ⅰ段裂隙特征

表3 第Ⅱ段裂隙特征

引水線路第Ⅲ段以巖漿巖、變質(zhì)巖為主，巖體中主要發(fā)育三組構(gòu)造裂隙，其特征見(jiàn)表4。

表4 第Ⅲ段裂隙特征

4 物理地質(zhì)現(xiàn)象

工區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，主要為崩塌堆積體、棄渣體、堆填體，少量滑坡、危巖體與泥石流溝，大多分布于莊上上游右岸，少量分布于法拉大橋至金沙水電站壩址一帶兩岸。

崩塌堆積體共6處，其中莊上、灰壩上、尖山、503等4處崩塌堆積體位于金沙江左岸，施家坪、丙老2處崩塌堆積體位于金沙江右岸。

危巖體2處，即攀煤矸石電廠危巖體和獅子包強(qiáng)卸荷帶危巖體，整體穩(wěn)定性較好，但局部穩(wěn)定性較差，易不斷產(chǎn)生小規(guī)模崩塌。

人工堆填體8處，灰壩棄渣體、白麗坡、馬坎3處堆填體位于金沙江左岸，沙壩地、長(zhǎng)途客運(yùn)站堆、攀鋼冷扎廠、流沙坡、度假村5處堆填體位于金沙江右岸，整體穩(wěn)定性較好，但前緣岸坡穩(wěn)定性較差。

沿線規(guī)模相對(duì)較大的泥石流溝有4處，為肖溝泥石流溝、老花地泥石流溝、灰壩橋泥石流溝、503泥石流溝。其中，503泥石流溝已進(jìn)行渠化整治，不具備產(chǎn)生泥石流的條件；其余3條泥石流溝規(guī)模較小，但雨季有暴發(fā)稀性泥石流的可能。尖山隧洞已避讓了除肖溝以外的其它3條泥石流溝，肖溝經(jīng)清香坪污水處理廠段已進(jìn)行渠化整治，肖溝溝內(nèi)與兩岸固體物質(zhì)儲(chǔ)存相對(duì)豐富，暴雨時(shí)具發(fā)水石流可能，一次性沖出物質(zhì)的方量較小，但沖擊力較大。

與工程相關(guān)的不良地質(zhì)體，包括莊上和施家坪崩塌體2處、攀煤矸石電廠危巖體1處、肖溝泥石流1處。

管道沿線小沖溝發(fā)育，由于工程區(qū)屬于暴雨多發(fā)區(qū)，暴雨作用下沿小沖溝形成的洪流對(duì)跨溝段的管基、橋基和進(jìn)、出口邊坡易產(chǎn)生不同程度的沖刷，建議采取相應(yīng)的防護(hù)處理措施。

5 巖體風(fēng)化與卸荷

5.1 巖體風(fēng)化

5.1.1 巖體風(fēng)化分帶特征

巖體風(fēng)化特點(diǎn)與其巖性密切相關(guān)，如前所述，輸水管線分為兩大巖系，其風(fēng)化特點(diǎn)各具特點(diǎn)，分別敘述如下：

納拉河上游沿線基巖以侏羅系至三疊系粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾巖屑砂巖、石英砂巖、粗礫巖等碎屑巖為主，依據(jù)其風(fēng)化帶的特征，分強(qiáng)、弱風(fēng)化兩帶，本次勘察圖中只表示強(qiáng)、弱兩個(gè)風(fēng)化帶。納拉河下游以晉寧期(δo2)閃長(zhǎng)巖與華力西期輝長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖(ν2、ν4)等巖漿巖為主，風(fēng)化具垂直分帶特點(diǎn)，分帶特征較為明顯，按風(fēng)化程度的強(qiáng)弱，從上至下可分為全、強(qiáng)、弱、微四個(gè)風(fēng)化帶，統(tǒng)稱(chēng)風(fēng)化殼或風(fēng)化巖體，由于微風(fēng)化巖體與新鮮巖體差別不大，本次勘察圖中表示全、強(qiáng)、弱三個(gè)風(fēng)化帶。兩大類(lèi)巖體風(fēng)化分帶特征見(jiàn)表5、表6。

表5 沉積巖風(fēng)化帶特征

表6 巖漿巖風(fēng)化帶特征

5.1.2 引水線路沿線巖體風(fēng)化特征

(1)金沙水電站上游段引水線路沿線巖體以沉積巖為主，強(qiáng)風(fēng)化巖體厚度一般2m～5m，其下弱風(fēng)化帶變化較大，為6.5m～12.2m；

(2)金沙水電站下游至金江鐵路橋沿線以巖漿巖和變質(zhì)巖為主，裸露的基巖地表多為灰白～黃褐色砂狀至碎屑散體結(jié)構(gòu)的中粗砂夾塊碎石全風(fēng)化層，厚度一般為0～7m；下伏多為強(qiáng)風(fēng)化巖體，其厚度一般5m～10m，少數(shù)地段厚10m～15m；

(3)金江鐵路橋至終點(diǎn)引水線路處于山坡地帶，淺表部巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，全強(qiáng)風(fēng)化帶厚度大，一般20m～30m，其下為弱風(fēng)化帶；

(4)仁和支線溝口段引水線路處于大河溝岸坡頂，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度較大，一般5m～15m，其下為弱風(fēng)化帶。中間段多由第四系地層覆蓋，仁和區(qū)上游至仁和水廠引水線路處于大緩坡地帶，全強(qiáng)風(fēng)化帶厚度大，全風(fēng)化厚度一般5m～7m，強(qiáng)風(fēng)化厚度一般3m～5m，弱風(fēng)化厚度一般9m～11m。

5.2 巖體卸荷

線路區(qū)處于中山區(qū)，部份為峽谷地段，山高坡陡，沿線岸坡多有不同程度的卸荷。其中，巖漿巖岸坡，巖體卸荷較強(qiáng)烈，卸荷裂隙發(fā)育；沉積巖岸坡卸荷現(xiàn)象不突出。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及觀音巖水電站、金沙水電站、銀江水電站前期勘察成果，引水線路沿線淺表部巖體卸荷作用總體不甚強(qiáng)烈，以弱卸荷現(xiàn)象為主，其水平深度一般小于20m，未發(fā)現(xiàn)較大范圍強(qiáng)卸荷巖體分布，只有小范圍強(qiáng)卸荷巖體零星分布。其中，金沙水電站一帶左岸正長(zhǎng)巖、玄武巖山坡表部多有強(qiáng)卸荷巖體分布，其水平深度一般5m～15m，其內(nèi)為弱卸荷巖體。

6 結(jié)論

6.1 不良地質(zhì)體評(píng)價(jià)

工區(qū)不良地質(zhì)體較發(fā)育，有崩塌堆積體共6處，人工堆填體8處，危巖體2處，棄渣體3處，泥石流溝4處。其中與工程相關(guān)不良地質(zhì)體4處。

管線應(yīng)繞避不良地質(zhì)體。管道從施家坪堆積體金沙江大道側(cè)通過(guò)，開(kāi)挖規(guī)模小，開(kāi)挖后要進(jìn)行回填，對(duì)堆積體的整體穩(wěn)定性影響不大，可能引起開(kāi)挖邊坡的局部失穩(wěn)。建議盡量減少開(kāi)挖并及時(shí)支護(hù)。

管道布置在攀煤矸石危巖體后緣，危巖體向金沙江滑移后，后部巖體在坡腳失去支撐，可能進(jìn)一步變形失穩(wěn)。破壞模式主要為順層塌滑，對(duì)管道存在一定潛在的威脅，須采取相應(yīng)的工程處理措施。

尖山隧洞已避讓了除肖溝之外的其它3條泥石流溝，肖溝經(jīng)清香坪污水處理廠段已進(jìn)行渠化整治，溝內(nèi)與兩岸固體物質(zhì)儲(chǔ)存有限，暴雨時(shí)具發(fā)水石流可能，一次性沖出物質(zhì)的方量較小，但沖擊力較大。建議進(jìn)行治理或采取其它避讓措施。

管道沿線小沖溝發(fā)育，由于工程區(qū)屬于暴雨多發(fā)區(qū)，暴雨沿小沖溝形成的洪流對(duì)跨溝段的管基、橋基和進(jìn)、出口邊坡易產(chǎn)生不同程度的沖刷。建議采取相應(yīng)的防護(hù)處理措施。

6.2 水庫(kù)塌岸對(duì)管線的影響評(píng)價(jià)

觀音巖引水工程輸水管線主要沿金沙江兩岸布置，位于金沙、銀江和烏東德三個(gè)水電站庫(kù)區(qū)沿岸，庫(kù)區(qū)淹沒(méi)范圍內(nèi)臨江(河)岸坡多覆蓋層分布，在庫(kù)水長(zhǎng)期浸泡、浪蝕等作用下，各個(gè)庫(kù)岸段均存在不同程度的塌岸問(wèn)題。建議塌岸范圍內(nèi)的管線采用樁基礎(chǔ)形式，或在塌岸范圍外側(cè)設(shè)置擋墻以防治庫(kù)水沖刷、侵蝕。

6.3 天然建筑材料

本引水工程設(shè)計(jì)所需天然建筑材料類(lèi)型，有混凝土骨料、回填砂礫料和塊石料，勘察過(guò)程中選取了老花地玄武巖料場(chǎng)、龍洞灰?guī)r料場(chǎng)、攀鋼尾礦輝長(zhǎng)巖料場(chǎng)、大沙壩天然砂礫石料場(chǎng)4處混凝土骨料料源。4處料源儲(chǔ)量均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量除大砂壩砂礫料為具有潛在堿活性危害的骨料外，其它料場(chǎng)質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范要求。由于引水線路長(zhǎng)、施工點(diǎn)多、混凝土需求量不大，采用就近市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)骨料或商品混凝土為宜?，F(xiàn)施工規(guī)劃使用商品混凝土料，施工過(guò)程中應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，滿(mǎn)足規(guī)范要求后方可使用。

工程區(qū)塊石料儲(chǔ)量豐富，質(zhì)量較好，第Ⅰ段建議采用龍洞灰?guī)r料場(chǎng)的灰?guī)r作為塊石料源，第Ⅱ段、第Ⅲ段料場(chǎng)開(kāi)采均存在征地問(wèn)題，設(shè)計(jì)需用量較小，建議就近購(gòu)買(mǎi)?；靥畲至Ａ?塊卵礫石)儲(chǔ)量及質(zhì)量滿(mǎn)足要求，可直接在大沙壩天然砂礫石料場(chǎng)開(kāi)采，或在龍洞灰?guī)r石料廠、老花地玄武巖料場(chǎng)及攀鋼尾礦料場(chǎng)機(jī)械破碎巖石加工。

〔1〕鄒 剛.觀音巖水電站大壩地基涌水分析及處理方法.四川水利，2015，(5).

〔2〕李進(jìn)勇.觀音巖水電站生態(tài)流量研究.廣東水利水電，2015，(3).

〔3〕張 樂(lè).水城觀音巖水庫(kù)水資源分析與研究.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2013，(7).

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P642∶TV732

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2095-1809(2016)04-0024-06

趙正寶(1980-)，男，四川人，碩士，講師，從事工程地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)教學(xué)科研工作。