鲜水河断裂带道孚—康定段南西侧边界断裂—木茹沟断裂基本特征及处理措施

沈习文，李 毅，曹 廷（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）



鲜水河断裂带道孚—康定段南西侧边界断裂—木茹沟断裂基本特征及处理措施

沈习文，李 毅，曹 廷
（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

摘 要：鲜水河断裂带是四川境内最强烈的全新世活动断裂带，也是我国著名的活动断裂带之一。鲜水河断裂带道孚—康定段，由北东、南西两边界断裂组成，北东侧边界断裂为道孚—康定断裂，南西侧边界断裂为木茹沟断裂。对于道孚—康定断裂已有较多论述，对于木茹沟断裂则论述相对较少。本文结合两河口水电站库区复建县道XV02线两河口至瓦日乡段，阐述了木茹沟断裂基本特征，指出公路工程应遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震思想，在公路总体设计中按“以避为主，综合治理”的原则，进行选线及主要建筑物的布置，并提出相应处理措施，为公路穿越活动断裂地段的设计与施工提供了参考资料。

关键词：鲜水河断裂带；木茹沟断裂；活动断裂；处理原则；两河口水电站

0 前 言

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，离雅江县城上游约25 km，为雅砻江中下游梯级电站的控制性水库电站工程，对整个雅砻江梯级电站的开发影响巨大。

两河口水电站库区淹没所涉等级公路包括库区复建县道XV02线两河口至瓦日乡段，该段库区复建公路在瓦日乡木茹沟沟口以下800 m附近穿越鲜水河断裂带道孚—康定段南西侧边界断裂，即木茹沟断裂。

鲜水河断裂带位于两河口（雅砻江与其支流鲜水河汇合处）北东侧，距两河口55 km左右，断裂带长约400 km。该断裂带既是川滇菱形断块的北部边界，又是“雅江—理塘”断块的东北部边界，是我国西部著名的一条地壳壳内断裂和我国大陆内部少有的一条地震活动带。该断裂带自北西起于甘孜西北，向南东经道孚、康定，消失于公益海以南，是四川境内最强烈的全新世活动断裂带，也是我国著名的活动断裂带之一。由炉霍段、道孚段、乾宁段呈左阶羽列组合而成，结构比较单一，很少有次一级的分叉活动断裂伴生，断裂主要呈直线状延伸并伴有微角度的走向弯曲。地震活动是鲜水河断裂带现今活动的直接反映。强震具有丛集、分段分布的特征，而小震活动主要分布在甘孜拉分型盆地和磨西以南段。强震段小震活动则很少，充分反映了断裂带不同段落运动方式的差异性。

鲜水河断裂带道孚—康定段，由北东、南西两边界断裂组成，北东侧边界断裂为道孚—康定断裂，南西侧边界断裂为木茹沟断裂。本文结合两河口水电站库区复建县道XV02线两河口至瓦日乡段，阐述了木茹沟断裂基本特征，分析了木茹沟断裂对公路工程的影响，并提出了相应对策。

1 木茹沟断裂基本特征

木茹沟断裂属于全新世活动断裂（见图1），从第四纪以来，一直处于近东西向的水平压应力为主的区域应力场控制下，为大型左旋走滑断裂带［9］。木茹沟断裂最新地面活断层的延伸与基岩中的既存断裂基本一致，但被限制在基岩破碎带的有限范围内，不少地段呈现沿最新地面活断层的重复断错［10］。现场调查时，其断错地貌令人印象非常深刻，断层陡崖等成群出现，呈羽列状分布，表现出第四纪活动性强、地震强度高、有限范围内重复断错的特点［11］。

木茹沟断裂走向北西，倾向北东，倾角约65°～70°。沿断层通过的地方多为沟谷地貌，该断裂在航、卫片上的线性影像特征也比较清楚，表现为断层陡崖、断层槽谷、线状水系、对头沟、山脊等呈线状分布，断层两侧的色调及影纹等均有一定的差异。

断层北东盘出露三叠统如年各组地层，岩性为灰绿色基性火山岩、粉砂质板岩、硅质岩及薄层结晶灰岩。沿断层北东盘发育劈理化带40°～50°∠60° ～70°，并见有中酸性脉岩沿劈理化带分布，一些地段产状零乱、揉皱强烈。

在夏马龙一带该断裂被延伸北东向的断层所切割。在长坝春至二台子道班一带，花岗闪长岩经韧性剪切作用形成花岗质糜棱岩，碎斑由粒径在4～5 mm的微斜长石组成；糜棱物质由微斜长石、微粒石英及黑云母、白云母等片状矿物组成，环绕碎斑分布或定向排列。在糜棱岩中发育四组剪切裂隙，产状分别为160°∠64°、305°∠15°、60°∠15°、280°∠45°。断裂南西盘出露上三叠统新都桥组一段地层，岩性为灰黑色、深灰色板岩及粉砂质板岩。

沿长坝春、夏马龙、庆大河至木茹沟一带，沿断层下盘发育强劈理化带，S1产状为30°～50°∠47° ～70°。在木茹沟及白崖子一带，见二叠系大理岩构造透镜体沿断裂分布，透镜体长约7 500 m、宽约300 ～1 500 m，其长轴方向与断裂延伸方向一致，并逆冲推覆于上三叠统新都桥组黑色板岩之上。夏马龙至长坝春一带黑色板岩经构造挤压形成强劈理化带S1产状38°∠54°，劈理化带宽约400～1 200 m，长约20～30 km。在新都桥组黑色板岩中见中酸性岩脉分布，与围岩之间呈侵入接触，发育的两组剪切裂隙分别为282°∠29°、142°∠82°，后期石英脉沿裂隙充填、其脉宽约l～2 cm、长约40 cm。

木茹沟断裂包括木茹沟主断裂及其南北两分支断裂，在木茹沟主断裂及木茹沟北侧分支断裂之间分布一条性质不明分支断裂。木茹沟主断裂在道孚县瓦日乡木茹沟沟口至雅江方向800 m附近与鲜水河相交，木茹沟北侧分支断裂在木茹沟沟口至雅江方向160 m附近与鲜水河相交，木茹沟南侧分支断裂位于木茹沟沟口至雅江方向950 m附近与鲜水河相交。木茹沟主断裂及其南北两分支断裂在平面上基本平行分布。木茹沟主断裂及木茹沟北侧分支断裂之间的性质不明分支断裂与木茹沟主断裂及木茹沟北侧分支断裂以中等角度斜交，夹角40°～50°。

鲜水河左岸木茹沟主断裂与木茹沟北侧分支断裂之间受构造运动影响强烈，发育强劈理化带，揉皱现象明显。基岩岩性为三叠系如年各组极薄层～薄层状粉砂质板岩，岩体破碎，呈碎裂状结构。（见图2）。

图1 木茹沟断裂平面位置示意

1．1 木茹沟主断裂

木茹沟主断裂在木茹沟沟口至雅江方向800 m附近以大角度与鲜水河河道相交。木茹沟主断裂在地貌上表现较明显，地表发育断层陡崖、断层槽谷（见图3、4、5、6）等。断层陡壁高100～150 m，地形坡度75°～80°；断层槽谷宽20～40 m，上覆第四纪覆盖层，结构松散～稍密。鲜水河河道宽20～35 m，两侧岸坡坡度60°～75°。主断层分布糜棱岩及碎裂岩，断层宽5～10 m，主断裂影响范围50～100 m。主断裂上盘即北东盘岩层产状为47°∠75°，岩性为三叠系扎尕山组灰绿色大理岩夹少量板岩及灰岩，大理岩在鲜水河左岸出露长约20 m。主断裂下盘即南西盘岩层产状为80°∠64°，层厚0．1～0．3 m。岩性为三叠系上统新都桥组下段薄层状粉砂质板岩与中厚层状变质砂岩不等厚韵律互层。节理J1产状：280°∠16°，间距0．2～0．4 m。结构面迹长20 ～30 m，结构面平直粗糙，岩体较破碎，呈块裂镶嵌状结构。

图2 粉砂质板岩强劈理化带

图3 木茹沟主断裂断层陡崖（鲜水河左岸）

图4 木茹沟主断裂断层槽谷（鲜水河左岸）

图5 木茹沟主断裂（鲜水河右岸）

图6 木茹沟主断裂附近灰绿色大理岩

1．2 木茹沟北侧分支断裂

木茹沟北侧分支断裂在木茹沟沟口至雅江方向160 m附近与鲜水河相交（见图7、8），发育糜棱岩及碎裂岩，北侧分支断裂在地貌上较易辨认。北侧分支断裂宽1～2 m，分支断裂影响范围5～10 m。断裂上盘即北东盘岩层产状47°∠70°，断裂下盘即南西盘岩层产状岩性为80°∠64°，层厚0．1～0．3 m。岩性为三叠系如年各组极薄层～薄层状粉砂质、炭质板岩夹少量变质砂岩，岩体破碎，呈碎裂状结构。木茹沟北侧分支断裂附近平行分布两个小断层。

图7 木茹沟北侧分支断裂（鲜水河左岸）

图8 木茹沟北侧分支断裂（鲜水河右侧）

1．3 木茹沟南侧分支断裂

木茹沟南侧分支断裂位于木茹沟沟口至雅江方向950 m附近与鲜水河相交（见图9、10），地貌表现较明显，地表发育断层陡崖，陡壁高100～150 m。南侧分支断裂分布糜棱岩及碎裂岩，分支断裂宽1 ～2 m，分支断裂裂影响范围5～10 m。断裂上盘即北东盘岩层产状为80°∠64°，层厚0．1～0．3 m。岩性为三叠系上统新都桥组下段薄层～中厚层状粉砂质板岩与中厚层状变质砂岩不等厚韵律互层。节理1产状：280°∠16°，间距0．2～0．4 m。结构面迹长20～30 m，结构面平直粗糙，岩体较破碎，呈块裂镶嵌状结构。断裂下盘即南西盘岩层产状85°～69°，层厚0．1～0．2 m。岩性为三叠系上统新都桥组下段薄层～中厚层状粉砂质板岩与中厚层状变质砂岩不等厚韵律互层。

图9 木茹沟南侧分支断裂（鲜水河左岸）

图10 木茹沟南侧分支断裂（鲜水河右岸）

1．4 木茹沟主断裂与木茹沟北侧分支断裂之间性质不明断裂

木茹沟主断裂与木茹沟北侧分支断裂之间的性质不明分支断裂与木茹沟主断裂、木茹沟北侧分支断裂以中等角度斜交，夹角40°～50°。性质不明分支断裂分布糜棱岩及断层岩，分支断裂宽0．5～1．5 m，分支断裂裂影响范围4～8 m。基岩岩性为三叠系如年各组弱风化～微风化砂质板岩、炭质板岩夹少量变质砂岩，岩体总体上较破碎，呈薄层～中厚层状结构，岩层产状45°～50°∠60°～75°。

2 公路工程抗震思想及原则

工程区位于GB18306—2001《中国地震动参数区划图》第1号修改单未改变区域。根据2001年版“中国地震水平动参数和反应特征周期区划图”，工程区水平地震动加速度为0．3 g，地震动反应特征周期为0．4 s，相当于地震基本烈度为Ⅷ度。

公路工程应遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震思想，在公路总体设计中按“以避为主，综合治理”的原则，进行选线及主要建筑物的布置，并提出相应处理措施。

3 处理措施

鉴于活动断裂具有复杂性、突发性、不可预见性、不可抗拒性及灾害的严重性，对公路工程活动断裂的防治必须遵循“以避为主，综合治理”的原则。从选线设计、结构措施、防水措施、预警系统等方面开展多方位、多角度的综合治理。

3．1 选线设计

工程区主要结构物包括明线段、木茹隧道及木茹大桥。

鉴于鲜水河左岸木茹沟主断裂与木茹沟北侧分支断裂之间岩体破碎，呈碎裂状结构，发育强劈理化带，揉皱现象明显。同时为绕避鲜水河左岸木茹沟主断裂附近的断层陡崖，减小工程高边坡施工难度，减小地震灾害的破坏，将库区复建公路路线从鲜水河左岸岸坡改为岩体相对较完整的鲜水河右岸岸坡，以明线方式通过木茹沟主断裂及木茹沟南侧分支断裂，以木茹隧道中等角度～大角度穿越木茹沟北侧分支断裂、木茹沟主断裂与木茹沟北侧分支断裂之间的性质不明分支断裂。木茹隧道已避开木茹沟主断裂。木茹隧道及木茹大桥均位于木茹沟主断裂的上盘位置。木茹大桥距木茹沟主断裂平距约1 600 m，距道孚—康定断裂平距约700 m，大于规范安全避让距离300 m的要求。

3．2 结构措施

（1）路基及路面。对于路线通过的木茹沟主断裂及木茹沟南侧分支断裂影响区，建议适当加强路基及路面刚度，并在混凝土路面下增加一层或多层钢筋混凝土加固层。

（2）边坡。工程区明线段基岩裸露，为横向陡倾坡，发育顺坡向节理。为确保岩质边坡稳定，岩质高边坡建议采用预应力锚索框格梁、预应力锚筋束框格梁等工程措施，并应坚持分段分层开挖、分段分层支护的原则。

（3）木茹隧道。木茹隧道按“以避为主，综合治理”的原则，已避开木茹沟主断裂，并以中等角度～大角度穿越木茹沟北侧分支断裂、木茹沟主断裂与木茹沟北侧分支断裂之间的性质不明分支断裂。木茹隧道进出洞口边仰坡应适当加强防护措施，洞口上方应设置被动防护网或设置明洞。对于隧道穿越的木茹沟北侧分支断裂及木茹沟主断裂与木茹沟北侧分支断裂之间的性质不明分支断裂影响区，初期支护时若条件允许可在断裂影响区喷射钢纤维混凝土，建议适当增加衬砌厚度刚度及衬砌长度，适当增加衬砌断面，并结合施工缝、沉降缝、伸缩缝每隔10 ～15 m设置抗震缝［4］。

（4）木茹大桥。木茹大桥按“以避为主，综合治理”的原则，已避开木茹沟断裂。木茹大桥距木茹沟主断裂平距约1 600 m，距道孚—康定断裂平距约700 m，大于规范安全避让距离300 m的要求。木茹大桥建议采用简支梁桥跨结构，适当加强桥台胸墙，并在梁与梁及梁与桥台胸墙之间加装橡胶垫或其他弹性衬垫，以便减小冲击作用以及限制梁的位移，并采取防止梁横向产生较大位移的措施。并应采用合适的限位装置，防止结构相邻构件产生过大相对位移，并设置横系梁。基础底面建议采用平面形式［2］。

3．3 防水措施

隧道穿越活动断裂影响区地段应加强防水措施，并采取预注浆措施，压注水泥浆、水泥砂浆或双液法注浆等。对二次衬砌的施工缝、沉降缝、伸缩缝、抗震缝等应采取经济、适用、可靠的综合防水治理措施。

3．4 预警系统

活动断裂具有突发性、复杂性等特点，建议结合已规划的两河口水电站水库诱发地震监测台网，建立木茹沟断裂预警系统，实时掌握该活动断裂的活动情况及未来发展趋势。

4 结 论

（1）木茹沟断裂为鲜水河断裂带道孚—康定段南西侧边界断裂，属于全新世活动断裂，从第四纪以来，一直处于近东西向的水平压应力为主的区域应力场控制下，为大型左旋走滑断裂带。木茹沟断裂包括木茹沟主断裂及其南北两分支断裂，在木茹沟主断裂及木茹沟北侧分支断裂之间分布一条性质不明分支断裂。木茹沟主断裂在地貌上表现较明显，地表发育断层陡崖、断层槽谷等地貌。

（2）鉴于活动断裂活动具有复杂性、突发性、不可预见性、不可抗拒性及灾害的严重性，公路工程应遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震思想，对公路工程活动断裂的防治必须遵循“以避为主，综合治理”的原则。从选线设计、结构措施、防水措施、预警系统等方面开展多方位、多角度的综合治理。

参考文献：

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［2］ 中华人民共和国交通运输部．《公路桥梁抗震设计细则》（JTG／T B02－01－2008）［S］．北京：人民交通出版社，2008．

［3］ 中华人民共和国交通运输部．《公路隧道设计规范》（JTG D70 －2004）［S］．北京：人民交通出版社，2004．

［4］ 中华人民共和国交通运输部．《公路隧道设计细则》（JTG／T D70－2010）［S］．北京：人民交通出版社，2010．

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［9］ 熊探宇，姚鑫，张永双．鲜水河断裂带全新世活动性研究进展综述［J］．地质力学学报，2010，16（2）：176－188．

［10］ 钱洪，C．R．艾伦，罗灼礼，等．全新世以来鲜水河断裂的活动特征［J］．中国地震，1988，4（2）：9－18．

［11］ 钱洪．鲜水河断裂带的断错地貌及其地震学意义［J］．地震地质，1989，11（4）：43－49．

作者简介：沈习文（1979－），男，湖南常德人，硕士，高级工程师，从事公路工程及岩土工程勘测设计工作。

收稿日期：2014-10-11

中图分类号：P542

文献标志码：B

文章编号：1003－9805（2016）01－0028－05