1.2 西部水电工程特点
西部水电工程均位于西部高山峡谷内,区域的地质条件决定了西部的水电工程的特点。通常,西部水电工程区地形地貌复杂,地层层序和岩性复杂,地质构造和地震构造背景复杂,具有高地震烈度、高地应力特征,滑坡和泥石流等物理地质现象发育,深切河谷具有岩体风化和卸荷强烈。具体地质背景特征如下。
1.2.1 复杂的地形地貌特征
西南地区从东向西,依次从四川盆地过渡到川西丘状高原高山峡谷区,到有着“世界屋脊”之称的青藏高原。西部地区具有明显的高海拔、深切河谷、高原地形地貌特征。
川西高山峡谷区,通常为深切河谷地貌,河谷狭窄,水流湍急,河谷形态以V形为主,U形相间,局部为峡谷,两岸谷坡阶地分布零星,可见规模不等的Ⅰ~Ⅴ级等阶地。高山区常见冰斗、刃脊、角峰、U形谷(悬谷)等冰蚀地貌残迹及高山“海子”(古冰川、冰斗、冰湖的残余)。总体反映出第四纪以来强烈上升隆起,河流急剧下切侵蚀以及冰川作用强烈的特点。
青藏高原地貌的基本结构以高山、深谷与高原盆地相间排列为特色。其中最普遍的地貌类型为极高山-高山山地地貌,它们是喜马拉雅山和冈底斯山、念青唐古拉山的一部分,海拔平均高达5000.00~6000.00m,个别达7000.00m。其中6000.00m以上的山地往往发育有现代冰川,是青藏高原现代冰川发育的中心之一,在现代冰川发育地的外围发育多期古冰川作用的遗迹。
1.2.2 复杂的地层岩性
西部区域地层岩性复杂,受地质背景的控制和构造运动的影响,区内不同区块的地层发育及其组合具有较为明显的差异。
从东到西,区域地层主要依次为扬子地层区、巴颜喀拉地层区、冈底斯-腾冲地层区、雅鲁藏布江地层区、喜马拉雅地层区。每个地层区内部又可以分成若干个子地层分区。各地层区内层序、岩性复杂多变,区域动力变质作用、区域热变质作用强烈,各种片岩较发育,部分岩石具高温流变特征。
西部地区,第四系各类不同成因的松散堆积层主要沿谷坡及河谷分布,残积、崩坡积、冰川、冰水堆积主要分布于山顶平台及缓坡地带,冲洪积广泛分布于沟口、河床及两岸阶地,湖积主要分布在局部低洼盆地。河床覆盖一般深厚,层次结构复杂。
1.2.3 复杂的地质构造背景以及高地应力和高地震烈度
川西高山峡谷区及其外围广大地区位于青藏高原块体与华南块体的交汇部位,区域地质构造复杂,褶皱、断裂构造发育。其最主要的构造是由龙门山断裂带、鲜水河—小江断裂带构成近似Y字形的构造带,统称川滇南北向构造带。其中龙门山断裂带、鲜水河—小江断裂带的中南段是青藏高原块体与华南块体的分界线。该构造带是一条非常复杂的褶皱和断裂带,例如鲜水河—小江断裂带中间段包括了安宁河断裂带、则木河断裂带及其以东的大凉山断裂带和马边断裂带等,其影响范围十分广泛。川滇南北向构造带以西是著名的川滇菱形块体。区域范围内主要发震构造带有龙门山断裂带、鲜水河—安宁河—则木河断裂带、大凉山断裂构造带、马边断裂构造带、理塘—德巫断裂等。现代地应力测量也给出了区域主压应力的方位。在雅江、雅安、西昌北、天全等地的测量资料显示,现代主压应力方向为北西—南东向。而在康定东、康定西等地的测量结果为主压应力,方向是近东西向(马杏垣,1989)。西部地应力主要属中—高地应力区。
西部板块碰撞结合带由金沙江、盖玉—定曲河与甘孜—理塘三条蛇绿岩带、义敦中生代弧后带以及乡城三叠世岛弧带组成的古特提斯火山岛弧及俯冲杂岩带,为NW转为NNW向的弧形逆冲—滑脱体系。金沙江以东主要隶属松潘—甘孜印支褶皱系;金沙江以西、怒江以东地区划属“三江”褶皱系。金沙江构造带内历史上记载的一些强震,特别是大于等于7级的强烈地震,主要发生于金沙江断裂带内巴塘断裂带,德钦—中甸断裂带内。
雅鲁藏布江地区地质构造复杂,不同层次、不同级别、不同性质、不同规模的构造形迹均很发育,雅鲁藏布江及邻近地区发育近EW向、SN向、NNE~NE向及NW向4个方向的断裂,其中以近EW向的雅鲁藏布江(深大)断裂带规模最大、其他方向断裂(带)规模次之。雅鲁藏布江地区活动断层发育。雅鲁藏布江断裂规模巨大,长度达1000km以上,大致沿雅鲁藏布江发育,在米林以东全新世以来活动性较强烈,米林以西活动性较弱,最新活动时代为中、晚更新世。雅鲁藏布江地区地震发育,米林以东主要是雅鲁藏布江南、北边界断裂诱发强烈地震,而米林以西主要是南北向或近南北向断裂控制强烈地震。
1.2.4 复杂的物理地质现象和风化卸荷特征
由于西部地区特有的地形地貌、地层岩性、地质构造和地震构造背景,西部地区物理地质现象发育,物理地质作用较强烈,主要表现为滑坡、泥石流、岩体风化卸荷、崩塌等易发和多发,多具有高位、规模大、破坏性强的特点。
在西部地区,由于青藏高原的快速隆升,河谷的快速下切,形成高山峡谷地貌,为滑坡的形成及发育提供了地质条件。这些地区地质条件十分复杂,不良地质发育,特别是发育众多大型和特大型的滑坡和滑坡群,制约水电站的选址、枢纽布置方案,以及威胁水电工程的安全运营。
由于河谷深切,岸坡高陡,岩体卸荷强烈,岩体局部易形成卸荷拉裂岩体,或形成深部拉裂缝,在一些西部水电工程坝肩边坡中出现深部拉裂缝、拉裂变形体或岩质滑坡。
1.2.5 复杂的水文地质条件
西南高山峡谷地区,一般河谷均为区内最低侵蚀和排泄基准面,受其控制,两岸山体地表水、地下水均向河流排泄。地下水一般为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水,主要受大气降水和冰雪融水补给,向河谷及下游排泄,局部支沟岸坡偶见地下水出露。岸坡地下水补、径、排循环条件及岩体透水性主要受断层、裂隙及风化、卸荷的发育程度控制,断层带裂隙及裂隙密集带等透水性取决于其断层性状及裂隙连通结合程度。