夏雜的地質條件

中國三峽集團新聞中心 王 波

壩區區域地質構造。資料圖片

向家壩水電站的前期勘察設計工作從1957年開始，歷經數十年艱苦、細致、深入的地質勘察，從長達7.5公里壩段中的7個比較壩址中，選定目前的壩址，經過“壩址選擇”、“預可研報告”、“可研報告”等階段多次國家審查和專家評估咨詢，向家壩水電站地質條件滿足建壩條件。

但向家壩水電站壩址地質條件因具有諸多特殊性而顯得十分復雜，主要反映在以下幾個方面：

一是地形條件不利。壩址位于峽谷出口，河谷寬闊，河床普遍堆積厚度10至40米，最厚近80米的河流沖積的砂卵礫石層，而且該河段常年通航。這些條件極大地增加了勘探的難度，也就給了解掌握壩址地質條件增加很大難度。

二是壩址的巖石條件相當復雜。壩址分布的基巖是在兩億至兩億五千萬年前形成的，沉積環境是河流、湖泊以及沼澤。隨水流條件的變化，沉積物質的顆粒大小發生變化，形成了砂巖夾泥巖或者泥巖夾砂巖、二者交替分布的這樣一種地層。突出特點就是軟弱層多，巖層厚度不穩定，多數呈透鏡狀，這樣的地層通常還含有煤層。向家壩壩址地層中不規則的煤線或雞窩煤較普遍，其中T33巖組含7個薄煤層，并且當地老百姓在上世紀50年代末期亂采亂挖較嚴重，進一步增加了地質條件的復雜性。

三是壩址構造條件極端復雜。壩址處在穹窿狀的糖房灣短軸背斜的東傾伏端，并且發育了一條北西向的立煤灣膝狀撓曲帶，使得背斜兩翼地層不對稱，右岸及河床右側的巖層平緩、傾向右岸偏下游，左岸及河床左側的巖層稍陡、傾向左岸偏下游，分布在河床的撓曲帶核部巖層急劇陡傾。因而壩址巖層向三面傾斜，傾角變化從15度到90度，空間形態很不規則。巖層發生撓曲變形的同時，還伴生或派生出二到三組小型斷層和節理裂隙，而且形成了較多的層間錯動破碎帶。這些派生的結構面的發育程度又與巖層產生撓曲變形的強烈程度密切相關，使本來已很復雜的地質條件更趨復雜。

四是壩址的水文地質條件比較復雜。壩址區有兩層基巖地下水。上層水水量少，水位起伏大；下層水的排泄條件好，水位低緩，與河水聯系緊密，二者基本同漲同落。而且淺部基巖、河床巖體的透水性較好。

壩址地質構造。制圖/田宗偉

五是壩址巖石的風化、卸荷比較特殊。砂泥巖地層中不常見的囊狀風化在向家壩壩址較多。卸荷裂隙也不完全隨深度增加均勻地逐漸變少和變窄，常常是淺部較明顯，中間一段不發育，之后又集中出現。

向家壩水電站復雜的地質條件使工程施工難度大大增加。

首先，由于河床覆蓋層厚，層次結構復雜，不僅有砂卵礫石層、砂層，底部的砂卵礫石層中還含較多崩塊石，形成局部架空結構，使得圍堰的基礎處理難度很大，如一期圍堰防滲墻成槽時容易出現護壁泥漿漏失、塌孔等；沉井施工時容易產生流沙、出現偏斜，遇崩塊石更可能出現被挾持、下沉速度慢等問題。

其次，由于泥質巖石含量多，巖石強度低，易風化崩解，遇水軟化。邊坡開挖后泥巖坡面很快風化成碎石狀，產生剝落，坡腳形成碎石堆。下大雨時，容易被沖進排水溝，形成堵塞。

第三，亂采亂挖形成的煤洞采空區大多僅有30～50厘米高，并且有棄碴、有空洞，不僅給勘探調查帶來很大困難，而且增加了回填處理難度。盡管在壩線選擇和地下廠房的布置時盡力回避煤層采空區，但對兩岸高邊坡的影響是無法回避的，邊坡揭露煤洞的回填加固成為了邊坡工程的最大難題。

第四，由于巖層平緩、軟弱夾層多，不僅對重力壩的抗滑穩定不利，也容易引起地下洞室的頂拱巖層的拉裂與塌方，壩基深層抗滑穩定和超大跨度地下廠房的開挖與支護方案，因此成為重點研究的技術課題。

第五，由于巖體透水性好，不僅使沉井降水和基坑排水的難度增加，而且大大增加了廠壩防滲帷幕和排水的工程量。