弥勒坝水库大坝断层确认过程及处理方案探讨

张 磊

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）

1 概况

弥勒坝在建水库位于云南省滇西北高原的怒江州兰坪县境内，地处澜沧江水系的支流清河上，西距澜沧江11km。 水库总库容为497.5万m3，属小（1）型水库，正常蓄水位2978.7m，坝顶高程2982.7m，上游设1.0m防浪墙， 坝顶宽6.0m、 长219.0m， 最大坝高54.7m，大坝为沥青混凝土心墙土石分区坝型。

水库所在滇西北高原的区域地质构造背景：由于印度板块与欧亚大陆的强烈碰撞作用， 对云南也产生了强烈影响， 以致造成云南地壳在喜马拉雅期受到了强烈的改造，在滇西北地区产生了规模宏大、范围广泛的逆冲-推覆和走滑运动，造成了地块之间的相互叠覆和水平位移， 使原有构造格局受到了强烈的变形，地壳大规模压缩，这是云南地质构造中的一个显著特点。也正由于这一过程一直延续至今，以致造成了云南地质构造极其复杂。

坝址区附近发育的断层主要有两条， 一条是兰坪—云龙断裂带（F13），另一条顺清河发育断层（f1）。其中，兰坪—云龙断裂带（F13）：夹持于澜沧江断裂带和维西—乔后断裂带之间，长约135km，走向近南北，倾向东，北端在维西河西至通甸被德钦—雪龙山断裂带断裂所切，南端在云龙一带与北西向断裂交汇。 断裂具挤压性质，产状为NE0°～20°，SE∠50°～70°，张性，有多条次级断裂平行排列，距坝址最近距离1.8km。该断裂带（F13）远离坝址，且位于库区之外，对水库无影响。故本文仅针对大坝有影响的顺清河发育断层（f1）展开。

2 f1断层情况介绍

可行性研究勘察阶段， 查阅区域地质调查报告（兰坪幅）得知坝址区发育了一条顺清河断层（f1），调查报告描述该断层东端与兰坪—云龙断裂带（F13）相交于三家村河汇入口附近，西端延伸至坝址区下游，延伸长度约6km，断层性质为扭性平移断层。

初步设计勘察阶段， 依据区域地质资料结合现场实际情况， 在坝址区针对f1断层做了大量勘察工作， 包括沿区域调查报告标注的断层走向位置针对性的开展地质测绘及坑探工作。 通过地质测绘及坑探工作， 在坝线上游约1.5km左岸沟内发现疑似f1断层，断层走向NW280°，倾向SW，倾角60～70°，断层影响带宽度3～5m，多为泥夹岩屑，沿着该走向追踪至坝址区， 但限于坝址区左岸覆盖层较厚 （10.2～12.4m）、岩石露头极少，且碍于库区交通条件限制，挖掘机无法抵达坝址区（人工开挖探坑深度有限），故仅通过地质测绘及人工探坑开挖难以在坝址区确定f1断层确切位置。区域地质显示坝址区右岸为白垩系下统景星组下段（K1j1）砂岩地层，左岸为白垩系上统南新组（K2n）泥、砂岩互层地层，从坝址区左、右岸基岩出露的不同时代、岩性，上游左岸沟内发现的疑似f1断层走向，坝轴线钻孔揭露地层情况，基于以上3点综合分析，判断断层位于左岸靠近河床部位。

初步设计阶段针对f1断层的结论为： 断层性质为扭性平移断层，且断层两盘岩层（泥、砂岩）主要为相对隔水岩层， 故沿该断层及破碎带的渗漏量总体不大，亦不会产生渗透破坏。

3 施工揭露断层情况

2020年3月， 施工心墙坝基开挖过程中发现，拦河坝桩号0+080.9～0+111.0m范围基础开挖揭露的岩体相对破碎，呈碎块状，完整性差，该段心墙基面已开挖至设计高程， 设计坡比1∶3.5。 桩号0+080.9～0+096.0m段为泥岩地基， 基面平整、 密实； 桩号0+096.0～0+111.0m段主要为砂岩地基， 表层破碎、松散、夹泥，不宜直接作为坝基。

为进一步查明松散岩体分布深度及范围，首先从0+096.0m向河床方向进行试探后发现下部岩体破碎，黄绿色，呈粗砂状岩屑，较纯净，分布宽度约1m。 松散岩屑揭露位置起始于0+098.0m，先沿上游侧壁向下游水平段延伸，再呈不对称U字型斜向穿越心墙基础后，终止于0+110.0m下游侧壁，消失高程约2924m。

4 断层性状分析

根据初步设计勘察成果和施工阶段坑探、 观察分析，判定该段破碎岩质地基是受f1断层影响所致。

根据区域地质资料，f1断层为扭性平移断层，断层走向NW280°，倾向SW，倾角60°～70°，断层影响带宽度3～5m，多为泥夹岩屑。 以f1断层为界，左岸为白垩系上统南新组（K2n） 泥岩、泥质砂岩地层，右岸为白垩系下统景星组下段（K1j1）砂岩地层为主。

从施工开挖心墙基槽上游侧断面可见， 桩号0+098m附近有一条斜竖向挤压变形带，与f1断层特征极为相似：宽度1～3m，泥岩质，夹岩屑，致密（相对隔水），断层左右侧岩体、岩性、产状迥异（左岸泥岩，右岸砂岩），倾向SW。据此判断，此异常变形带正是f1断层。 其实际影响范围主要位于砂岩一侧（0+098.0m～0+111.0m），影响宽度6.9～9.6m，影响区岩体破碎，岩体完整性差，透水性强。

5 施工处理措施建议

为彻底清除受f1断层影响松散岩屑地基，选择相对坚实、平整的坝基，建议如下：

（1）水平段基础高程保持不变，向左岸延长至桩号0+101m，再向上顺坡至桩号0+080.9m，最终坡比约1∶2.3。 处理后桩号0+080.9～0+101m段坝基主要为白垩系下统泥岩，完整，致密，可以作为天然地基。其中桩号0+095.5～0+100m （下游侧桩号0+098.6～0+101m）为f1断层带，泥岩质，夹砂岩碎石，因挤压和剪扭作用性质坚实， 性质同相临泥岩， 无需处理。 0+101～0+111m段为断层影响带，清除上部松散岩屑和砂岩孤石后，基础为砂泥岩互层岩基，砂岩为主，基面岩体相对完整、坚实，可作为坝基基础。

图1 坝基f1断层展示图

图2 坝基f1断层处理示意图

（2）考虑到断层影响区岩体较破碎，透水性较强，对坝基抗渗不利， 因此建议对该段坝基采取帷幕灌浆、 固结灌浆等防渗、 补强措施。 同时，0+111～0+134.1m段坝基同为脆性砂岩为主的互层岩基， 完整性较差，透水较强，因此建议一并加强灌浆处理。

6 结语

断层是常见的构造现象之一， 常对工程岩体的稳定性和渗漏造成很大的危害。 本文从前期查阅区域地质资料发现f1断层，到初设阶段针对性的开展勘察工作进而推测其位置及性质， 再到施工开挖揭露并确定f1断层的具体位置、规模、性质及其对坝基岩体的不利影响，最终针对该断层提出科学、合理的工程处理措施建议。 对类似工程断层开展前期勘察及后期施工复核、处理具有较强的指导意义。