某核供热项目场地隐伏断层的分析评价

王俊卿

(郑州中核岩土工程有限公司，河南 郑州 450008)

1 概述

核能是重要的能源之一，核能供热无污染，无任何烟尘、灰渣、碳化物等的排放，如同气代煤、电代煤一样，核能供热成为实现清洁取暖的一个新途径。但涉核项目安全性及其对环境的影响至关重要，必须充分查明和预测各种可能遭受的不良地质作用和地质灾害。在各种危及安全的不良地质作用和地质灾害中,与工程地质直接有关的问题有许多方面，其中断层的发育分布特征及活动性直接关系到厂址的稳定性，而厂址稳定性对厂址的安全性尤为重要，是厂址选择的颠覆性因素之一，因此在厂址选择时,查明断层问题是岩土工程勘察的重点问题之一，尤其是隐伏断层由于其在形成之后被新沉积物所覆盖，为隐伏断层的评价带来很大难度，探查隐伏断裂的展布和活动性是安全性评价工作的一项重要内容[1]。文章以某核供热示范项目可行性研究阶段岩土工程勘察项目为依托，对厂址南侧的隐伏断层进行调查研究，查明断层的发育特征及活动性，在项目可行性研究阶段为工程建设提供可靠的科学依据，节约项目建设周期和成本[2]。

2 工程概况

该核供热示范项目位于河北省邢台市西北，根据区域地质资料，厂址区南侧发育一条隐伏断层，隐伏于第四系之下，在地表无出露。按照相关核安全法规、导则及技术规范要求，必须查明其在测区内规模、产状、性质、活动性等，为确定核岛位置和总平面布置、可行性研究报告、厂址安全分析报告提供可靠的依据，避免断层给工程带来安全隐患。

2.1 地形地貌

研究区属太行山东麓的构造剥蚀微切割丘陵区，在内、外力作用下，多形成波状起伏的丘陵地貌，东侧为山间洼地、混圆状山丘，东北侧、西侧为连绵的山丘低山，地面标高一般为236.7 m～297.5 m，东南部和北部为山前平原，地面标高一般为233 m～261 m,地形相对较平坦。主要地貌分为丘陵地貌和山前平原地貌。

2.2 地层条件

3)中元古界长城系。常州沟组(Chc3)：石英砂岩，紫红色，中细粒结构，中厚层状构造，主要分布于厂址北侧残丘和厂址所在残丘。

4)太古界。西黄村组(Xgn)：黑云二长片麻岩：浅灰白色、肉红色，粒状、片状、柱状变晶结构，片麻状构造，主要在厂区北侧山坡及测区北部分布。

2.3 地质构造

根据区域地质资料，测区主要发育三条断层，F1断层为正断层，为后青峪断裂分支，从厂址西南侧的双峰山拗口处向厂址东北侧延伸，距离核岛边界最近距离约160 m，断层整体产状约315°∠70°，断层带宽约2.0 m～10.0 m，断层带内碎裂岩，一般胶结较好，局部挤压破碎呈泥状、粉沫状，断层带内多见角砾岩，断裂带附近有挠曲现象。F2断层为逆冲断层，推覆构造，在厂区南侧分布，走向北东向，该断层隐伏于第四系之下。F3断层为正断层，始于后青峪村西北，经60°方向至马庄村西北，长度约3 km，在测区范围内延伸长度约0.9 km，走向50°～240°，倾向南东140°，倾角约55°，断层宽度从几十厘米至几米不等，断裂以裂隙发育，岩石破碎，两侧岩性及产状不一致为特征，该断裂在地形上表现为山谷或鞍部。

3 隐伏断层分布特征研究

由于目标断层F2断层为隐伏断层，测区南侧为第四系覆盖区，按照相关技术规范及文献[3-5]，主要通过工程地质测绘(地形地貌)、工程物探(高密度电阻率法)、钻探和槽探等综合手段对目标断层进行研究分析。

3.1 钻探

根据在主厂区施工完成的钻孔ZX5，ZX6，ZX12，ZX15，ZX16，ZX17，ZX18和ZX23，钻孔由孔口往下揭露地层顺序依次为石英砂岩(Chc3)→黑云二长片麻岩(Xgn)→石英砂岩(Chc3)，岩性变化处岩石为碎裂岩和断层泥，胶结较好，局部岩体受挤压挠曲，岩石角砾化，断层带两侧岩体一般较破碎，岩体擦痕明显。根据地层时代关系、区域地质构造图及飞来峰地貌等，结合区域地质资料，判断F2为逆冲断层，推覆构造，上盘部分石英砂岩(Chc3)、黑云二长片麻岩(Xgn)地层由北向南推覆于原石英砂岩(Chc3)之上，且形成上盘石英砂岩(Chc3)地层山顶岩层倾角平缓，山脚岩层倾角50°～70°的较大的产状变化，断层走向近东西向。近东西向典型工程地质剖面图见图1。

3.2 工程物探

高密度电阻率法是电测深与电剖面法组合的一种电法工程物探方法，其观测点密度高，以岩土层之间电阻率差异为基础，同时探测水平和垂直方向上的电性变化，通过研究电性变化在空间上的分布特点和变化规律查明地质构造。高密度电阻率法具有野外数据采集自动化和资料处理计算机化，成果图片直观等优点，因此采用高密度电阻率法查明隐伏断层可以提高工作效率，降低劳动强度和节约项目成本。

结合区域地质资料和钻探成果，为进一步查明断层的展布情况，结合地形条件，在主厂区南侧第四系覆盖区垂直F2断层走向自南向北布置了四条物探线剖面，根据高密度电阻率法结果，W4-W4′测线里程264 m～270 m处存在低阻异常，W6-W6′测线里程143 m～160 m处存在低阻异常，W7-W7′物探测线里程170 m～190 m处存在低阻异常，推测低阻异常处为F2断层。W8-W8′物探测线测线厂区西南侧，测线南端和中部上部出现低阻处为小面积麦田，覆盖层厚度较薄且变化不大，测线大部分基岩直接出露，下伏基岩面完整，无明显异常，高密度电法成果见图2～图4。在平面上将根据高密度电法推测的三处断层位置连线，推断F2断层的走向为NE74°～87°。

3.3 剖面追索法

3.4 断层空间分布特征

综合区域地质资料、地形地貌调查成果和工程物探信息解译及钻探资料，F2断层在厂区南侧分布，为逆冲断层，断层的走向为NE74°～87°，延伸长度约1.1 km，断层带宽约0.5 m～1.0 m，断层倾向NW330°，倾角平缓，整体倾角小于10°，在推覆体前缘(厂区南侧)断层倾角逐渐增大，该断层隐伏于第四系之下。

4 隐伏断层活动性研究

根据工程地质测绘，厂区南侧山前平原地面标高一般为251.5 m～256.5 m，地形平缓，沿断层没有发现断错地貌现象；根据钻探和工程物探资料，钻孔内岩芯揭露的断层带角砾已经胶结，未见新近活动形成的断层泥，基岩面标高稳定，未见明显落差。在断层断点附近进行槽探，探槽揭露第四系覆盖层粉土层和粉质黏土层均分布连续，地层起伏不大，未见有明显的地层落差。综合以上成果资料，F2断层带埋深在分布连续的第四系地层以下，为局部构造变形过程中形成的断裂，断层仅分布于基岩中，为非全新世活动断层[6-7]。

5 结语

1)目标断层F2断层为逆冲断层，在厂区南侧由北向南推覆，在推覆体前缘(厂区南侧)断层倾角逐渐增大，隐伏于第四系之下，为非全新世活动断层。断层走向NE74°～87°，倾向NW330°，整体倾角小于10°，延伸长度约1.1 km，宽约0.5 m～1.0 m。

2)工作中采用多种简单有效的方法和手段查明了隐伏断层在测区内的规模、产状、性质和活动性等，满足了项目可研阶段的要求。

3)隐伏断层分布特征研究宜在充分分析研究区域地质资料的基础上，对目标断层针对性的进行钻探和高密度电阻率法勘探，结合剖面追索法可以合理经济的查明隐伏断层的分布特征，为工程地质分析提供可靠的科学依据。