老撾川壙省礦床地質特征及工程地質問題研究

鐘 輝，楊緯卿

（1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.云南建投第一勘察設計有限公司，云南 昆明 650000）

隨著“一帶一路”倡議的實施，我國企業(yè)在老撾承接的勘測設計項目逐漸增多，尤其在川壙高原附近有多個基建項目。鐵、鋅、鉛、銻、硫黃等作為川壙高原具有代表性的地質礦物[1]，分布廣泛，為該區(qū)域重要的工程巖體。為更好地進行該地區(qū)的基建工作，本文以某礦山工程為例，對該區(qū)域的工程特性及其典型工程地質問題進行初步研究，以期為基建工程提供一定幫助。

1 工程區(qū)基本工程地質條件

工程區(qū)屬中國南方—東印支板塊的川壙—長山華力西皺褶帶南側邊緣區(qū)，位于普雷山斷裂、蘭江—河靜斷裂與長山—峴港斷裂帶所夾持的地塊內，為川壙—長山花崗巖帶。

區(qū)內地勢總體北高南低，向湄公河傾斜，屬中高山構造侵蝕、剝蝕地貌類型。流域兩岸山頂渾圓，植被發(fā)育，河谷以“V”型谷為主，沖溝較發(fā)育，地形完整性一般。工程區(qū)分布地層為印支—海西期侵入的花崗巖，區(qū)內地質構造較簡單，僅揭露少量Ⅲ、Ⅳ級結構面（見圖1）。物理地質現象主要表現為巖體風化與卸荷，勘探成果顯示深厚全風化，最大埋深達72m；在陡峭部位，卸荷裂隙較發(fā)育。

工程區(qū)地處熱帶季風型氣候區(qū)，降雨豐富，徑流來源以降雨為主。區(qū)內水文地質條件較簡單，地下水埋藏總體較淺，主要為孔隙水和基巖裂隙水，補給來源主要為大氣降水，南杉河是流域地下水的最低排泄基準面。

圖1 工程區(qū)地質分布圖

2 礦體主要特性

2.1 礦石特征

礦石主要由斜長石、正長石、石英、黑云母、白云母及少量不透明礦物組成。斜長石及正長石總含量50%～60%；石英含量23%～27%；黑云母含量17%～22%；白云母含量小于3%；金屬礦物及硫化物含量1%～2%。

根據巖礦鑒定結果可知，該地區(qū)長石含量較高，石英含量較低，即抗風化能力較弱的礦物含量高，且礦物顆粒呈中粒、粗粒狀，為巖體風化提供了有利條件，以致工程區(qū)巖體風化劇烈，深厚全風化層特性突出。

2.2 地質礦物的物理力學特性

根據礦石試驗成果，弱風化礦石飽和抗壓強度在67.9MPa～94.8MPa之間，平均值79.5MPa（見表1），屬于堅硬礦石。全風化層為散體結構，呈土狀，主要成分為砂質黏土，物理力學性質較差，弱透水～中等透水層；強風化巖體為碎裂結構～鑲嵌碎裂結構，節(jié)理發(fā)育，完整性差，物理力學性質一般，多為強透水層；弱風化～微新巖體為次塊狀結構～塊狀結構，節(jié)理發(fā)育一般，完整性較好，物理力學性質較好，多為弱透水層。

表1 礦石物理力學試驗指標

2.3 礦體風化特性

由于礦體風化劇烈，使得礦體風化成為區(qū)內主要物理地質現象，同時也是本工程的主要工程地質問題之一[2]。根據勘探成果及對開挖揭露情況的統(tǒng)計分析可知：全風化層底界15m～35m，鉆孔揭露最深可達72m；強風化層底界30m～35m，層厚1.5m～3.0m，局部較厚；弱風化礦體底界一般大于30m，覆蓋層以下即為弱風化礦體。

對不同部位的風化情況進行分析可知，在凸出的山梁及地形平緩的山坡，風化層較厚，山坳、沖溝及地形較陡的部位，風化層較薄。節(jié)理發(fā)育及地下水活動強烈部位，風化層較厚，反之則較薄。同時，球狀、囊狀等不均勻風化現象較突出，常沿結構面風化加劇，呈全風化狀，厚度一般0.1m～1.5m。

礦體風化特性總體表現為風化程度由地表向深處逐漸變弱的均勻風化趨勢，但全風化層厚度大、強風化層薄、不均勻風化等問題較突出。

3 主要工程地質問題及其分析

3.1 全風化高邊坡穩(wěn)定問題

工程區(qū)深厚全風化層特性突出，結構松散，物理力學性質較差，易產生圓弧型滑移失穩(wěn)，邊坡穩(wěn)定性差。由于左岸山體較高，自然坡度約33°，壩肩邊坡若采用較陡的開挖方案，雖開挖量小，但邊坡穩(wěn)定性差，為保證邊坡穩(wěn)定所需支護成本較大[3]。根據全風化層的性質，經穩(wěn)定性計算，在1:1.2的開挖坡比下，邊坡基本穩(wěn)定。經綜合比較，采取了放緩坡比+適當支護方案。

開挖后，左岸壩肩邊坡最大坡高達60.5m，除下部局部為強風化層外，其余部位均為土質邊坡。由于采取了放緩坡比的方案，邊坡基本穩(wěn)定，但余度不大，且主要為砂質黏土成分，其抗沖刷能力較差，支護方案以增加穩(wěn)定性為主，結合坡面防護。主要開挖方案和支護措施：①開挖坡比1:1.2，設3級馬道，寬3m，每級邊坡高19.5m～20m；②坡面設C20混凝土拱形網格梁，間距3×3m，節(jié)點設φ25錨桿；③開口線設截水溝，每級邊坡中下部設φ76排水孔，間距6m，深10m，上仰10°，馬道設排水溝；④坡面植草。邊坡支護完成后，經過近三年時間的監(jiān)測分析，其位移變形在允許范圍內，并趨于收斂，邊坡穩(wěn)定性良好。

3.2 不均勻風化問題

兩岸斜坡壩基開挖過程中，揭露多處不均勻風化條帶，其中規(guī)模最大的條帶位于右岸壩縱0+050～0+063.16處，順結構面展布，呈全風化土狀，寬度0.5m～1.5m，貫穿整個壩段，并連通上下游。條帶位于河床壩段與斜坡壩段交界處，低處接近最大壩高，水頭壓力較大。全風化礦石物理力學性質接近于土體，形成壩基軟弱帶，易使壩體產生不均勻沉降，對壩體穩(wěn)定形成安全隱患。同時，全風化層滲透系數較大，屬弱透水～中等透水，如不進行專門處理，可能發(fā)生流土和接觸沖刷滲透破壞，易形成滲漏通道。

地質專業(yè)會同結構設計專業(yè)對該風化槽進行了專門處理。主要采取方案為地基加固，對整個風化槽進行擴挖置換，擴挖深度按風化槽寬度的1.0～2.5倍控制，回填與壩體同等級混凝土。回填后加鋪HRB400φ20金屬網，間距20cm，垂直走向延伸1m。后期固結灌漿加深處理，由3m度調整為5m，灌漿深度穿透風化槽，同時沿壩軸線進行帷幕灌漿。后經多年運行檢驗，壩體穩(wěn)定，壩基滲透量亦控制在規(guī)范允許范圍內，防滲效果良好。

3.3 涌水突泥問題

巷道開挖過程中，發(fā)生多處涌水突泥現象。主洞整體埋深較大，多數洞段位于弱風化礦體中及地下水位以下，開挖過程中共發(fā)生6處涌水較嚴重洞段，其中涌水量最大的部位，實測涌水量達777.6m3/d，呈噴射狀。現場地質復核，突水易發(fā)區(qū)域礦體多呈弱風化狀態(tài)，節(jié)理密集發(fā)育，且有貫穿性張開節(jié)理，礦體較破碎，完整性較差。礦體破碎，節(jié)理連通性好，地下水豐富是造成涌水的主要因素。施工過程中為保證洞室穩(wěn)定，設置了拱架，間距80cm，掛金屬網，噴混凝土10cm進行一次襯砌，二次襯砌采用雙層混凝土。同時，對水文地質條件進行復核可知，外水壓力常年大于內水壓力，增設排水孔，使外水內滲，增加了引水流量。后期檢查發(fā)現，巷道穩(wěn)定性良好，支護措施有效。2#施工支洞位于斜坡部位，埋深不大，進口前段埋深小于50m，位于全風化層中。開挖過程中，發(fā)生多次突泥現象。為此，可通過調整開挖方案，采取小管棚注漿預固結巷道周邊巖土體，嚴格控制開挖進尺，及時進行一次襯砌。在這種情況下，雖然工期會受到一定程度的影響，但洞室穩(wěn)定性可以得到保證，處理效果明顯。

4 結語

（1）川壙地區(qū)多種礦產資源分布廣泛，抗風化能力弱的礦物含量高，且多呈中粗粒狀，為礦體風化提供了有利條件，以致礦體風化劇烈，深厚全風化層特性突出，并伴有不均勻風化現象。

（2）在礦區(qū)進行地下巷道開挖時，應充分重視涌水突泥現象，必要時進行超前地質預報工作，制定針對性的開挖和支護方案，確保工程質量。

（3）在礦區(qū)施工過程中，應加強施工地質勘察工作，及時將揭露的地質情況與前期勘察成果進行復核，當與前期成果不一致時，應及時進行處理。

（4）通過對老撾川壙礦體特性以及工程地質問題的分析研究，積累了一定工程經驗，可作為該地區(qū)或其他工程地質條件類似工程的參考。