1 工程区基本地质条件
1.1 区域构造稳定性及地震
工程区处于华北断块南缘的二级构造豫皖断块与太行断块的交接部位,广泛发育燕山运动以来形成的各种构造形迹。
盘古寺断层是区域内规模最大、距坝址最近的一条断层,该断层总体呈近东西走向,延伸长度大于60.0km。据测定,其最新活动年龄大于10万年,晚更新世以来没有活动迹象,应不属于活断层。
工程区地震动峰值加速度为0.10g,相应的地震基本烈度为Ⅶ度,反应谱特征周期为0.40s。
1.2 地形地貌及地层岩性
河口村水库为峡谷河道型水库,回水长度约18.5km。库坝区为古生代石灰岩地貌形态,多呈悬崖峭壁。张庄以上库岸地形分水岭比较宽厚,张庄以下左岸库外有切割较深的山口河,分水岭相对比较单薄。水库基岩库盘基本处于封闭状态。
坝址区沁河平水期水位为172.00~178.00m,河谷横断面成U形。龟头山古滑坡体分布在左岸坝肩,全长约560m,宽约80m,体积约71万m3。
库坝区出露的地层主要有太古界登封群(Ard)、中元古界汝阳群(Pt2r)、古生界寒武系(∈)及新生界第四系(Q)等。与工程关系最为密切的主要是寒武系馒头组(∈1m)地层,岩性为白云岩、灰岩、泥质条带状灰岩夹页岩等,总厚94.0~105.6m。该层下部夹一层岩溶化灰质白云岩,构成水库漏水的通道。
1.3 地质构造
根据构造形迹,由北至南可分为3个构造单元。
(1)单斜构造区。位于余铁沟至老断沟连线以北。区内岩层向北缓倾,断层与褶皱基本不发育,构造形迹微弱。但在馒头组下部,发育一拖曳褶皱层,其中伴生构造夹泥及裂隙溶洞。
(2)龟头山褶皱断裂发育区。位于两沟以南至五庙坡断层间。该区共发育5条较大规模的断层(F9、F10、F11、F12、F14)及两个褶皱束,断层以东西向为主。除以上构造外,临近五庙坡断层带附近尚有大量近东西向小断层发育。
(3)断层密集带区。位于五庙坡断层以南至盘谷寺断层北支(F1)之间。以一组走向270°~300°的正断层为主,其中F1规模最大,起控制作用,其次为五庙坡断层带。五庙坡断层带是与盘古寺断层北支相伴生的分支断裂,主要由F6、F7、F8三条近东西向的阶梯状正断层组成,是很多断裂面与岩层层面错综交汇组合而成的破碎岩体,断层带宽度为6.0~70.0m。由于五庙坡断层邻近水库主体工程部位,因此带来一系列工程、水文地质问题,如龟头山山体稳定及左坝肩绕坝渗漏等问题。
1.4 水文地质条件
(1)岩溶。库坝区岩溶多属于近代岩溶,主要沿河谷两侧的阶地(古河道)和近岸岸坡发育。坝址区岩溶发育主要在馒头组下部(∈1m4~∈1m1)的灰质白云岩中以及五庙坡断层带以南的碳酸岩岩层中。
近坝区单斜构造区馒头组下部岩溶总体上不甚发育,主要集中在馒头组下部的构造层中,岩溶发育多沿层间的小断层和皱曲发育,较为明显的岩溶现象多发育在受地质构造、河流阶地、古河道以及地下水活动影响强烈的近岸坡地段,且其发育程度具有随远离岸坡减弱的特征。
龟头山褶皱区岩溶发育主要受构造作用控制,馒头组下部岩层岩溶发育程度较高;在五庙坡以南的断层密集带区,岩溶多沿断层带发育。
表1 各水文地质单元岩层透水性指标表
注 表中岩体透水率不小于100Lu的值,来源于1985年以前的勘察资料,由岩体单位吸水量换算而来。
(2)水文地质单元及岩体透水性。根据岩层、地质构造、岩体透水性等,将库坝区划分为余铁沟—老断沟以北的单斜构造双层含(透)水层区、余铁沟—老断沟以南至五庙坡断层间的龟头山褶皱断裂混合透水层区、五庙坡断层以南至F1间的断层密集带低水位区、河床砂卵石及浅层风化带含水层区4个水文地质单元。河床砂卵石层渗透系数为40~60m/d,各单元的透水性指标汇总见表1。