南欧江流域梯级电站地质环境特征及主要工程地质问题

夏雄彬，张　燚，贺湘军，陈　砺

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051)



南欧江流域梯级电站地质环境特征及主要工程地质问题

夏雄彬，张燚，贺湘军，陈砺

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051)

对南欧江流域的地层岩性、区域构造、新构造运动、地震环境等区域地质环境因素进行了详细的调查研究，针对特殊的地质环境特征，对修建大坝涉及到的水库渗漏、库岸稳定、水库诱发地震、边坡稳定、围岩稳定、料源等可能引发的工程地质问题进行了详细论述。

地质环境特征；工程地质问题；南欧江流域；老挝

0　引　言

南欧江是湄公河左岸老挝境内最大支流，发源于中老边境山脉一带，河流自北向南流，在琅勃拉邦省巴乌县汇入湄公河，全流域面积25 634 km2，河段长475 km，具有典型的山区河流特性，蕴藏着丰富的水力资源。南欧江流域按七级电站进行开发，全梯级总装机容量1 272 MW，多年平均发电量55.82×108kW·h。

1　区域地质环境特征

1.1地形地貌

南欧江流域地处青藏高原东南缘，属云南高原的南延部分，地势由北向南倾斜，平均坡度约0.25%，形状大致呈上窄下宽的梯形。分水岭高程大都在1 300～1 800 m之间，由北向南逐渐降低，但降幅不大，分水岭平均高程西部高于东部，东部高于北部，南部最低。流域内主要发育三级夷平面，海拔分别为1 600～1 800、1 200～1 400 m和800～1 000 m。区内河流具有典型的山区河流特性，河谷深切，河道及两岸坡度较陡。区内地貌受活动断裂控制，发育系列断块山、断陷盆地和断裂谷地。地貌形态特征主要表现为构造剥蚀、侵蚀堆积和岩溶地貌。

1.2地层岩性

流域内主要出露石炭系(C)、三叠系(T)、侏罗系(J)、白垩系(K)和第四系(Q4)地层，在琅勃拉邦至奠边府一带还分布有侵入和喷出的岩浆岩，岩性为花岗岩、辉绿岩及玄武岩。石炭系地层有一定程度的轻微变质作用，岩性以板岩为主。

1.3区域构造

南欧江流域分属5个一级大地构造单元：冈底斯—西印支褶皱系(Ⅰ)、昌都—思茅褶皱系(Ⅱ)、扬子准地台(Ⅲ)、华南褶皱系(Ⅳ)和东印支褶皱系(Ⅴ)。一级构造单元可进一步划分为若干个二级和三级构造单元[1]。流域主要位于昌都—思茅褶皱系中的思茅—南塔褶皱带(Ⅱ1)及东印支褶皱系中的琅勃拉邦—黎府褶皱带(Ⅴ1)内。

1.4新构造运动

流域内新构造运动总体具有以下3个特征：大面积整体间歇性掀斜抬升运动、断块之间的差异升降运动、断裂活动的继承性和新生性[2]。新构造运动时期，早已存在的主要断裂构造均有明显的强烈活动表现，形成了一系列沿断裂带发育的新生带断陷或拉分盆地，沿一些大断裂带分布的一系列断陷盆地、湖泊、断错地貌等。

1.5地震环境

流域内历史强震主要分布在西北部、西南部和东部，北部相对较少。地震震中大致展布于思茅—普洱附近和会晒—琅南塔—勐腊一带。在越南境内则主要展布于班乌当、巡教一带。在各梯级电站近场区内历史地震较少，无破坏性地震记录。根据研究区域内和梯级电站近场区断裂活动性、地震构造和地震活动性进行地震反应分析，确定了流域内各梯级电站坝址区不同超越概率基岩地震动参数(见表1)。地震基本烈度为Ⅶ度[3]。

表1工程场地不同超越概率基岩地震动参数

不同超越概率设计地震动参数水平加速度ah峰值加速度amax50年10%0.12g0.114g50年5%0.15g0.147g100年2%0.235g0.24g

2　主要环境及工程地质问题

2.1水库区环境地质问题

南欧江梯级电站库区内两侧无低邻谷，库区临水岩层以相对隔水岩层为主，无可溶岩发育。部分库段有断裂构造斜穿库区，但断裂具挤压逆冲性质，主要由劈理带、揉皱带及断层泥带组成，透水性较弱。总的说来，流域内电站库盆封闭性较好，库水不存在沿构造向下游河道的渗漏问题及向库外低邻谷渗漏的可能性。

南欧江流域内库区主要为中低山峡谷地貌，分布有较多的Ⅰ、Ⅱ级残留阶地及平缓台地。库区江边多见基岩出露，岸坡以纵向谷、斜向谷为主。第四系覆盖层广泛分布，两岸植被覆盖良好，不良物理地质现象不发育，流域库水影响范围内规模较大的滑坡和松散堆积体较少，水库库岸稳定条件总体较好，属稳定型库岸和基本稳定型库岸。水库蓄水后，在阶地前缘、第四系覆盖层和全强风化岩体中会出现坍岸、滑坡等库岸再造现象，但规模总体不大。

梯级电站正常蓄水位以下均无具开采价值的矿产分布，亦无重要古文化遗址和公路，仅在两岸阶地及较平缓山坡上分布有少量居民点需要搬迁。库区当地居民多分布在阶地部位，阶地略微向河流倾斜，排水通畅。根据老挝当地居民建筑物结构形式及两岸植物、作物分布特点，水库蓄水后产生水库浸没的影响较小。

流域范围水库区未发现构成水库固体径流物源的规模较大的滑坡和松散堆积体，固体径流来源主要为蓄水后库岸再造过程中的坍岸物，其方量较小，且随时间推移逐渐减少，对水库库容及工程运行基本无影响。

流域内地质构造总体较为简单，部分梯级库盆分布有断裂构造，断层一般胶结较好，横河展布，与库水接触段很短，且第四纪以来无新活动迹象。库区所在的区域现代构造应力场主压应力方向为南南东～南东向，以水平作用为主，主要构造呈大角度相交且陡倾。工程近场区范围内属弱地震活动地区，从构造条件分析不具备产生构造型水库诱发地震的条件。各电站库区分布岩性主要以软岩为主，蓄能条件差，透水性弱，水库封闭条件好，产生诱发地震的可能性较小。即使发生，其影响烈度也将小于场地地震基本烈度，对枢纽区水工建筑物不会产生影响。

2.2枢纽区主要工程地质问题

2.2.1坝基稳定

根据南欧江流域河流水力学特点，各梯级电站料源分布特点、当地气候条件、施工条件、工程规模及投资效益等综合因素，南欧江梯级电站拟建坝型为：中下游河段(一级～五级)采用低水头、大流量的混凝土重力坝坝型，上游河段(六级～七级)采用当地材料坝坝型。

南欧江一、二级电站坝基以辉绿岩为主，辉绿岩属坚硬岩，承载力和抗变形能力高，坝基稳定条件较好；三级～五级电站坝基以砂质板岩为主，属软岩～中硬岩，由于坝高一般在50～74 m之间，且坝基岩性单一，无软弱夹层、大的构造及缓倾角结构面分布，岩体较完整，其承载力、抗变形能力均可满足中等混凝土坝坝高建基要求[4]。河床部位的高坝段(坝高在80 m附近)建基面置于弱风化下部～微风化岩体上，以Ⅲ类岩体为主，局部采取适当的系统补强处理；两岸低坝段坝基置于弱风化中上部岩体上，局部为强风化底部，为Ⅳ类岩体，采取了有效的加固处理。总体而言，一级～五级电站坝基稳定条件较好，没有较突出的地质问题。

六级～七级电站坝址及周边因混凝土骨料料源缺乏，采用当地材料坝坝型，坝高90～150 m，虽属高坝，但对坝基要求较低。坝基为板岩、砂岩夹粉砂质泥岩，坝基处理工程量小，不存在坝基抗滑问题。趾板及垫层部位的下部(低高程部位)置于弱风化岩体之上，上部(高高程部位)置于弱风化或强风化岩体之上，坝基其他部位清除覆盖层及全风化岩体即可。

2.2.2开挖边坡稳定

南欧江梯级电站开挖边坡稳定问题较突出的主要是中上游河段的4个梯级电站(三级～七级)，其枢纽区河谷深切，两岸地形自然坡度30°～45°，属中陡坡，边坡高度一般为80～150 m，分布的地层岩性为板岩、砂质板岩、砂岩夹泥岩等，岩体软弱，强度低，软化系数小，属软岩～中硬岩，岩体自身抗风化能力弱。流域位于热带雨林山区，一年仅分为干、湿两季，多年平均降雨量大，一般在1 400～2 200 mm之间，气候炎热，干湿交替频繁，这也加剧了岩石的风化，以致岸坡地段岩体风化层厚度大，且表部岩体后期次生改造作用明显，岩体倾倒变形松弛、崩塌等现象多有发生。

由于开挖边坡中上部均由覆盖层及全强风化岩体组成，岩体破碎，结构松散，呈散体及碎裂结构，受降雨作用影响明显，边坡稳定条件差，开挖过程中易发生沿覆盖层与基岩接触面和全强风化岩体间的圆弧型及平面型滑动破坏。

边坡中下部为强～弱微风化岩体，不利结构面组合切割后产生滑塌。同时，由于边坡开挖高度大，岩石总体较软弱，高边坡中仍应注意在岸坡重分布应力及水的软化作用下引起的压缩变形对其上部边坡稳定的影响，其坡脚部位的支护亦尤为重要。此外，在逆层坡及软硬相间岩体组成的边坡中易发生倾倒变形破坏现象；在斜、顺向坡中容易发生沿层面间软弱结构面的平面型滑动破坏及溃屈变形破坏等。为避免这些岩质边坡的变形破坏现象，采取深层锚索加固支护以确保边坡、大坝及厂房等建筑物的安全。

此外，南欧江梯级电站各场内公路开挖边坡较陡，主要由覆盖层及全强风化岩体组成，稳定条件较差。其设计原则为：尽可能降低公路边坡高度，减少开挖量及对环境的影响，部分地段允许变形。边坡存在表层滑坡、塌滑等现象。对这类边坡，主要采取及时清坡、削坡处理，完善排水设施，加强监测巡视等措施。

2.2.3地下洞室围岩稳定

南欧江六级～七级电站为当地材料坝，布置有导流洞、引水隧洞、放空洞等众多中等～大跨度地下洞室。围岩岩性以板岩、砂岩夹泥岩为主，强度较低，为软岩～中硬岩，且主要为薄层状结构，岩体间顺层挤压结构面、断层破碎带、软弱泥化夹层及板理发育，结构疏松。进出口段洞室埋深浅，风化深，围岩类别总体为Ⅳ类，夹部分Ⅲ类，围岩稳定问题十分突出。洞室开挖后，围岩自稳时间短，衬砌支护工程量较大。主要破坏形式是各种结构面组合形成的不利块体的掉块、塌方、滑落等；在软岩分布洞段(板岩、泥岩内，包括断层破碎带、挤压结构面影响带)围岩稳定条件尤其差，岩体遇水后易软化、泥化、崩解，围岩强度进一步降低，或因膨胀产生附加的围岩压力，使围岩产生较大的塑性变形或冒顶、片帮等变形破坏，成为最主要的工程地质问题。

2.2.4骨料料源

南欧江流域中游至上游河段四级～七级电站坝址及周围分布的地层主要为石炭系下统和三叠系中、下统地层，岩性主要为板岩夹变质砂岩与砂岩、粉砂质泥岩及少量灰岩，可用作工程骨料的目标层只能是其中的砂岩夹层和灰岩透镜体，两者均呈夹层或透镜状，集中分布的厚度小；河两岸零星分布于滩地，且厚度和规模均较小。天然砂砾料匮乏，无法满足工程骨料需求。因此，由于地层岩性分布和产出特征造成的骨料料源稀缺是南欧江中上游梯级水电建设中存在的较为突出的工程问题。

2.2.5泥石流等地质灾害

南欧江梯级电站工程区岸坡地形坡度中等～较陡。工程建设过程中，岩土回填和工程弃渣堆积对地质环境的影响主要表现为地形、地表径流的改变，极易造成次生泥石流和滑坡。因此，必须确保工程部位内外排水系统的顺畅，拦渣坝等设施的稳定。

3　结　语

南欧江流域地处青藏高原东南缘，以中山峡谷地貌为主。区内是古今板块强烈活动带，造就了区域内较为复杂的地质环境。区内地震基本烈度为Ⅶ度，构造稳定性较差。各梯级电站水库库盆封闭性好，不存在水库渗漏问题；水库诱发地震的可能性较低；水库地质环境问题不突出，主要存在蓄水后的库岸再造稳定问题，但规模一般不大。根据各坝址岩性分布特征及其地基适应性，选择了合适的坝型，坝基地质条件总体较好，满足建坝要求。

研究表明，在南欧江流域内修建梯级电站是完全可行的，主要存在开挖边坡稳定性问题、地下洞室围岩稳定问题及骨料料源稀缺等工程地质问题。

[1]LOVATT SMITH P F， STOKES R B， BRISTOW C， et al. Mid-Cretaceous inversion in the Northern Khorat Plateau of Lao PDR and Thailand[J]. Geological Society of London， 1996， 106(1)： 233- 247．

[2]云南省地质矿产局. 云南省区域地质志[M]. 北京： 地质出版社， 1990．

[3]云南省地震局. 关于老挝6.6级地震勐腊现场工作情况的报告[R]. 昆明： 云南省地震局， 2007．

[4]梁培金， 张燚， 贺湘军， 等. 老挝南欧江五级水电站可行性研究报告[R]. 昆明： 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司， 2012.

(责任编辑杨健)

Study on Geological Environment Characteristics and Major Engineering Geological Problems of Nam Ou River Basin

XIA Xiongbin, ZHANG Yi, HE Xiangjun, CHEN Li

(PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming 650051, Yunnan, China)

According to the survey of geological environment element including strata lithology, regional structure, neotectonic movement, earthquake environment and so on at the drainage basin of Nam Ou River, major engineering geological problems induced by reservoir seepage, reservoir banks’ stability, reservoir-induced earthquake, slope stability, surrounding rock stability or construction materials as the construction of power stations are studied herein．

geological environment characteristics; engineering geological problem; Nam Ou River basin; Laos

2016- 03- 08

夏雄彬(1981—)，男，湖北通山人，高级工程师，主要从事水电工程地质勘察工作．

TV221.2

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0559- 9342(2016)05- 0040- 03