三峽工程地質(zhì)研究綜述

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流三峽工程地質(zhì)研究綜述.精品文檔.三峽工程地質(zhì)研究綜述陳德基摘要: 三峽工程地質(zhì)勘察與研究長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)，歷經(jīng)了眾多的歷史階段，吸引了無數(shù)中外地學(xué)工作者的參與和關(guān)注。本人對(duì)三峽工程地質(zhì)勘察的歷史作了簡(jiǎn)要回顧，全面扼要地介紹了三峽工程建設(shè)中主要的地質(zhì)問題的研究思路、方法和工作內(nèi)容，并從這一特大型工程的地質(zhì)勘察與研究中，總結(jié)出了幾點(diǎn)基本經(jīng)驗(yàn)，供從事大型水利水電工程勘察的同仁借鑒和思考。一、勘察工作歷史回顧長(zhǎng)江三峽地區(qū)，地處我國(guó)中部，交通比較方便，且地層出露齊全，對(duì)它所進(jìn)行的現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)研究最早可追溯到19世紀(jì)末葉，較系統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查則開始于上世紀(jì)20年

2、代。上世紀(jì)40年代中期，原資源委員會(huì)全國(guó)水力發(fā)電工程總處和美國(guó)墾務(wù)局合作，曾作過揚(yáng)子江三峽工程計(jì)劃的勘測(cè)設(shè)計(jì)。這是三峽工程最早的專門性工程地質(zhì)勘察工作。新中國(guó)成立后，三峽工程逐步開始了全面的綜合性地質(zhì)勘察研究，大體經(jīng)歷了以下幾個(gè)重要時(shí)段。19521955年，長(zhǎng)江水利委員會(huì)多次組織進(jìn)行了宜昌奉節(jié)河段查勘。除40年代已概略研究過的南津關(guān)石牌河段外，又增選了黃陵背斜核部的結(jié)晶巖河段作為三峽工程建設(shè)的比選河段。19561960年，配合三峽工程的規(guī)劃和初步設(shè)計(jì)要點(diǎn)，開展了基礎(chǔ)地質(zhì)研究和壩區(qū)、壩段比較的勘察，先后在南津關(guān)石灰?guī)r壩區(qū)和美人沱結(jié)晶巖壩區(qū)選出了15個(gè)壩段進(jìn)行比較。1959年初設(shè)要點(diǎn)報(bào)告通過后，即

3、開始集中力量在選定的三斗坪壩址開展了早期初步設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察研究。受國(guó)家的委托，原地質(zhì)部承擔(dān)了這一時(shí)期主要的地質(zhì)勘察與研究工作。19581961年，國(guó)家組織了全國(guó)規(guī)模的三峽科研工作，先后有30多個(gè)生產(chǎn)、科研和教學(xué)部門，數(shù)百名地學(xué)工作者，圍繞三峽工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問題，開展了多學(xué)科的專題研究。我國(guó)許多著名的地質(zhì)學(xué)家、地理地貌學(xué)家、地震學(xué)家、工程地質(zhì)及巖石力學(xué)專家，都直接指導(dǎo)和參加了這一階段的研究工作。本階段是三峽工程地質(zhì)工作的一個(gè)重要時(shí)期，取得了大量的基本資料和成果。19611979年期間又在河谷較窄的河段上重新選擇三峽工程的壩址。重點(diǎn)勘察研究了結(jié)晶巖河段中河谷較窄的太平溪壩址。這一時(shí)期，還重

4、點(diǎn)加強(qiáng)了區(qū)域地震地質(zhì)條件和地震活動(dòng)性的研究，庫區(qū)勘察工作的重點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到了庫岸穩(wěn)定性的研究上。1979年，經(jīng)國(guó)家審查批準(zhǔn)，選定了三斗坪壩址，從此，三峽工程的地質(zhì)勘察進(jìn)入了一個(gè)新的階段。從1979年至1985年，圍繞三斗坪壩址的設(shè)計(jì)優(yōu)化和方案比較，以及相應(yīng)的工程地質(zhì)問題進(jìn)行工程地質(zhì)勘察、巖石力學(xué)試驗(yàn)及專題研究工作；為適應(yīng)葛洲壩工程興建后天然建筑材料場(chǎng)地情況的變化，選擇了一批新料源和料場(chǎng)進(jìn)行勘察研究；利用航天和航空遙感圖像、區(qū)域重力、航磁測(cè)量、多年來的測(cè)震和斷裂定點(diǎn)變形監(jiān)測(cè)成果，擴(kuò)大和深化了區(qū)域地殼穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性的研究；系統(tǒng)地對(duì)庫區(qū)干流段大型崩塌、滑坡進(jìn)行了調(diào)查、穩(wěn)定性分析及滑坡入江涌浪的模型試

5、驗(yàn)和計(jì)算。1986年1989，三峽工程重新論證期間，地質(zhì)地震專題專家組以區(qū)域地殼穩(wěn)定性、水庫誘發(fā)地震危險(xiǎn)性及庫岸穩(wěn)定性3個(gè)專題作為論證工作的重點(diǎn)。長(zhǎng)江水利委員會(huì)與地礦部、中國(guó)科學(xué)院及有關(guān)高等院校，圍繞論證專題，再次開展了科研大協(xié)作。在此期間，國(guó)家“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃中，也將三峽工程建設(shè)的重大科學(xué)技術(shù)問題列入項(xiàng)目進(jìn)行研究。上述兩個(gè)方面平行進(jìn)行并互為補(bǔ)充的研究，從廣度和深度上，都將三峽工程地質(zhì)地震問題的研究水平大大推進(jìn)了一步。19911992年，長(zhǎng)江水利委員會(huì)根據(jù)論證的主要成果，先后完成了長(zhǎng)江三峽水利樞紐可行性研究專題報(bào)告和長(zhǎng)江三峽水利樞紐初步設(shè)計(jì)報(bào)告(樞紐工程)。1992年4月第七屆全國(guó)人民

6、代表大會(huì)第五次全體會(huì)議審議通過了興建三峽工程的決議。1994年12月14日，三峽工程正式動(dòng)工興建，地質(zhì)工作進(jìn)入了緊張而繁雜的施工地質(zhì)工作階段。三峽工程開始后， 為確保施工的順利進(jìn)行，在前期勘測(cè)工作的基礎(chǔ)上，又有針對(duì)性地提出了10余項(xiàng)地質(zhì)專題和勘測(cè)技術(shù)方法，列為施工專題進(jìn)行研究，如大江河床斷裂構(gòu)造，壩區(qū)河床演變與深槽成因，主要斷裂及大巖脈工程地質(zhì)特性與處理措施，建基面巖體質(zhì)量快速檢測(cè)，永久船閘高邊坡地質(zhì)概化模型及變形趨勢(shì)分析，高邊坡變形影響因素分析，高邊坡超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，三峽工程地質(zhì)信息系統(tǒng)等；同時(shí)針對(duì)左廠15機(jī)組壩段緩傾角結(jié)構(gòu)面和壩基深層抗滑穩(wěn)定，升船機(jī)上閘首抗滑穩(wěn)定問題，創(chuàng)造性地采用特殊勘探方

7、法加以研究并取得了突破性進(jìn)展。同時(shí)在近10年的施工期間，配合施工完成了大量的施工地質(zhì)工作，僅施工地質(zhì)簡(jiǎn)報(bào)一項(xiàng)，至2002年底，共編制簡(jiǎn)報(bào)689期， 發(fā)送給設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位，總字?jǐn)?shù)達(dá)250萬字。上述專題研究，補(bǔ)充專項(xiàng)勘察及施工地質(zhì)工作，為保證施工的順利進(jìn)行和工程運(yùn)行的安全起到了重要作用。1955年至1960年，前蘇聯(lián)政府曾派遣了大批專家，參與長(zhǎng)江流域規(guī)劃和三峽工程早期的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。70年代末我國(guó)實(shí)行改革開放政策以來，三峽工程的國(guó)際合作迅速擴(kuò)大，先后有捷克、美國(guó)、瑞典、加拿大、意大利、日本、法國(guó)等國(guó)的專家、學(xué)者，參與三峽工程有關(guān)地質(zhì)問題的技術(shù)合作、咨詢與交流，對(duì)推進(jìn)三峽工程地質(zhì)地震問題的研

8、究，起到了重要的作用。目前三峽主體工程的主要部分均已完建，并將于2003年實(shí)現(xiàn)第一批機(jī)組建成發(fā)電，主體工程的施工實(shí)踐表明，前期勘察所作出的主要地質(zhì)結(jié)論正確，具有很高的水平和預(yù)見性，得到眾多方面的一致好評(píng)。二、主要地質(zhì)問題研究的技術(shù)路線與方法三峽工程的地質(zhì)研究，主要圍繞工程建設(shè)關(guān)系密切的五個(gè)關(guān)鍵性地質(zhì)問題進(jìn)行。研究?jī)?nèi)容包括：區(qū)域地質(zhì)、區(qū)域地貌、第四紀(jì)地質(zhì)及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地震及地震地質(zhì)、深部地球物理、水庫及壩址工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、巖(土)體物理力學(xué)特性、礦產(chǎn)地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、天然建筑材料等與工程建設(shè)有關(guān)的各類地學(xué)問題。采用了地面地質(zhì)、遙感地質(zhì)、深部地球物理勘探、鉆探、硐井探、工程物探、專門性工程地質(zhì)水

9、文地質(zhì)觀測(cè)、測(cè)試與試驗(yàn)、巖(土)體物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究、高精度形變測(cè)量、物理模擬、數(shù)值解析、先進(jìn)的分析鑒定技術(shù)、專用地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)等技術(shù)方法。(一) 區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性研究區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性問題，除涉及地質(zhì)學(xué)的眾多領(lǐng)域外，還與地貌學(xué)、地震學(xué)、地球物理學(xué)、大地測(cè)量學(xué)等學(xué)科密切相關(guān)。這一課題的研究，既要以傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)的理論與方法(如地層學(xué)、巖石學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)、地史學(xué)等)為基礎(chǔ)，又必須藉助于最新的地學(xué)理論和先進(jìn)的技術(shù)(如遙感技術(shù)、現(xiàn)代地球物理勘察技術(shù)、測(cè)年技術(shù)、測(cè)震技術(shù)、高精度形變測(cè)量技術(shù)等)，才能取得認(rèn)識(shí)上的突破。三峽工程經(jīng)過幾十年反復(fù)探索，對(duì)這一問題的研究取得了兩條最基本的經(jīng)驗(yàn)：一是

10、盡可能采用多學(xué)科的綜合手段，從多個(gè)側(cè)面勾繪出一個(gè)地區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性的較清晰的面貌；其次，凡是可以用數(shù)據(jù)說明的研究對(duì)象，一定設(shè)法取得數(shù)據(jù)。三峽工程依靠后者，包括各殼層深度、厚度，莫霍面形態(tài)及埋深，主要斷裂的切割深度,斷裂形變速率，斷裂最新活動(dòng)年齡，地形變測(cè)量成果，河流階地形成年代及高程，30余年的測(cè)震成果等，多方面地提供了有說服力的數(shù)據(jù)，并與宏觀地質(zhì)、地震研究所得出的結(jié)論相互支持、相互印證，才得以作出可信的結(jié)論。三峽工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性研究的主要內(nèi)容和方法有：1. 區(qū)域地層、巖性、地質(zhì)史和大地構(gòu)造環(huán)境的研究充分利用不同時(shí)期的區(qū)測(cè)成果，補(bǔ)充進(jìn)行了必要的中、 小比例尺地質(zhì)測(cè)繪；與之

11、相適應(yīng)，進(jìn)行了廣泛的基礎(chǔ)地質(zhì)研究，包括地層學(xué)、地史學(xué)、礦物巖石學(xué)、巖相學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)等的研究。2. 深部地球物理場(chǎng)和地殼結(jié)構(gòu)的研究包括大面積航空重力、磁力測(cè)量資料分析，壩址及庫首段高精度航磁測(cè)量，地面重力測(cè)量，東西向(奉節(jié)江陵)和南北向總長(zhǎng)3260余公里的縱和非縱測(cè)線人工地震測(cè)深(其中縱測(cè)線1040km)等，以研究區(qū)內(nèi)地殼結(jié)構(gòu)(各殼層的深度、厚度、物質(zhì)組成、界面特征、連續(xù)性等)、莫霍面特征、主要斷裂切割深度、各地球物理異常帶的性質(zhì)、大地構(gòu)造單元間的接觸關(guān)系及重力場(chǎng)均衡狀況等。3. 區(qū)域及壩區(qū)斷裂構(gòu)造，特別是環(huán)繞壩區(qū)外圍幾條主要斷裂的展布、規(guī)模、性質(zhì)及活動(dòng)性的研究對(duì)壩區(qū)及外圍幾條主要斷裂的活動(dòng)性

12、進(jìn)行專門性的研究，包括斷裂帶運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、巖石學(xué)、年代學(xué)以及地質(zhì)力學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)室研究，各種比例尺的專門性地質(zhì)測(cè)繪，多種衛(wèi)星影像、黑白及彩紅外航空攝影、側(cè)視雷達(dá)掃描等遙感圖像線性構(gòu)造解譯和實(shí)地核查，最新活動(dòng)年齡測(cè)定，汞氣體測(cè)定，微重力測(cè)量，垂直和水平位移定點(diǎn)測(cè)量，斷裂兩側(cè)地貌(含微地貌)調(diào)查，斷裂和微震活動(dòng)關(guān)系的分析研究等。4. 地貌及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的研究包括山區(qū)夷平面分級(jí)特征、形成年代及變形，西部鄂西山地與東部江漢平原過渡帶特征與接觸關(guān)系，中新生代沉積盆地的形成及演變歷史，河流階地形成年代和位相對(duì)比，河床縱剖面特征研究，第四系堆積物變形的調(diào)查研究等。5. 現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的研究近壩庫區(qū)總長(zhǎng)8

13、00km的精密水準(zhǔn)環(huán)線測(cè)量，應(yīng)用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行大范圍地形變監(jiān)測(cè)等，以研究壩區(qū)及附近地區(qū)地形變特征、現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和強(qiáng)度。6. 地震活動(dòng)特征與規(guī)律的研究收集分析整理庫壩區(qū)周圍10余個(gè)縣、市近2000年歷史地震資料，結(jié)合1958年起在壩址及周圍70km范圍設(shè)立的地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)所獲得的大量資料和區(qū)域地震地質(zhì)條件，研究本區(qū)地震活動(dòng)的本底特征和時(shí)間、空間、強(qiáng)度規(guī)律，進(jìn)行震型分析和震源物理模型研究。7. 地震危險(xiǎn)性分析和地震動(dòng)參數(shù)研究正確圈定潛在震源，確定各區(qū)相應(yīng)的地震活動(dòng)性參數(shù)，進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析。計(jì)算不同超越概率條件下的地震烈度、基巖水平峰值加速度、相應(yīng)的反應(yīng)譜及合成地震動(dòng)時(shí)程，作為建筑

14、物抗震設(shè)計(jì)和模型實(shí)驗(yàn)的依據(jù)。通過上述工作，有關(guān)三峽工程庫壩區(qū)的構(gòu)造穩(wěn)定性、地震活動(dòng)性以及地震危險(xiǎn)性分析都得出了明確可信的結(jié)論。(二) 水庫誘發(fā)地震問題研究水庫誘發(fā)地震問題是一個(gè)世界范圍內(nèi)從理論到實(shí)踐都還未能得到解決的課題。三峽工程從70年代起，就將水庫誘發(fā)地震問題列為專題進(jìn)行研究。開始階段以震例分析和工程類比為主；進(jìn)而逐項(xiàng)分析水庫地震地質(zhì)條件， 然后綜合進(jìn)行分析研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步作出水庫誘發(fā)地震發(fā)震地段和強(qiáng)度預(yù)測(cè)及危害性評(píng)價(jià)。根據(jù)三峽工程水庫區(qū)各地段不同的地質(zhì)條件，分析其可能產(chǎn)生何種類型的誘發(fā)地震，可能發(fā)震的地段，并采用多種方法(條件類比、數(shù)值解析等)進(jìn)行最大可能震級(jí)的分析預(yù)測(cè)及地震動(dòng)參數(shù)

15、的計(jì)算。在水庫誘發(fā)地震可能最大震級(jí)的分析上，考慮到三峽工程的規(guī)模和重要性，對(duì)于構(gòu)造型水庫誘發(fā)地震，采取外包的方法，將相應(yīng)潛在震源區(qū)天然地震的震級(jí)上限(Mu)，作為該地段水庫誘發(fā)地震的震級(jí)上限，評(píng)價(jià)其對(duì)工程建筑物可能的危害，這無疑一種保守的估計(jì)。由于采用了這樣一種方法，國(guó)內(nèi)外研究水庫誘發(fā)地震的專家學(xué)者，很少有人對(duì)三峽工程水庫誘發(fā)地震對(duì)工程建筑物的影響評(píng)價(jià)提出異議。三峽工程水庫誘發(fā)地震問題的研究?jī)?nèi)容和方法有：(1) 分析整理了全世界百余座水庫誘發(fā)地震的震例，和三峽工程的誘震條件進(jìn)行分析對(duì)比。(2) 全面研究了水庫區(qū)的巖性、地質(zhì)構(gòu)造和滲透條件，著重研究了壩址和庫首區(qū)的水文地質(zhì)條件和主要斷裂的活動(dòng)性。

16、(3) 在壩址區(qū)和庫首的茅坪鎮(zhèn)和秭歸縣城附近進(jìn)行了深孔(孔深分別為300m、800m和500m)地應(yīng)力、孔隙水壓力、滲透率、節(jié)理裂隙和地溫測(cè)量，得出了近壩地段地應(yīng)力狀態(tài)的寶貴資料。(4) 利用小孔徑臺(tái)網(wǎng)對(duì)壩區(qū)，庫首結(jié)晶巖分布區(qū)，九灣溪、仙女山斷裂展布區(qū)等河段進(jìn)行地震強(qiáng)化觀測(cè)，確切掌握本區(qū)地震活動(dòng)的本底情況。(5) 用數(shù)值和物理模擬方法研究在庫水作用下，庫盆的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的變化，分析其對(duì)水庫誘發(fā)地震的影響。(6) 依據(jù)各庫段巖性、地質(zhì)構(gòu)造、滲透條件、地應(yīng)力狀態(tài)、地震活動(dòng)以及各種數(shù)值解析成果等，進(jìn)行水庫誘發(fā)地震可能性綜合評(píng)價(jià)做出可能發(fā)震地段、發(fā)震類型及震級(jí)預(yù)測(cè)。(7) 針對(duì)水庫誘發(fā)地震的特點(diǎn)，研

17、究極近場(chǎng)地震動(dòng)參數(shù)，探討如果庫首段產(chǎn)生誘發(fā)地震時(shí)，壩址區(qū)可能的基巖峰值加速度和影響烈度值。為全面加強(qiáng)和提高工程的地震監(jiān)測(cè)和水庫誘發(fā)地震的預(yù)報(bào)能力，受中國(guó)三峽工程開發(fā)總公司的委托，在中國(guó)地震局主持下，于2001年10月建成了“長(zhǎng)江三峽工程水庫誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)由數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)，地殼形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)，地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)形網(wǎng)和地震監(jiān)測(cè)總站4大部分組成。數(shù)字遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)達(dá)到了當(dāng)前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。該系統(tǒng)的建成為三峽工程地震活動(dòng)性及水庫誘發(fā)地震的研究，提供了重要的條件。(三) 庫岸穩(wěn)定性研究三峽工程庫岸穩(wěn)定性是水庫區(qū)最主要的地質(zhì)問題，有如下幾個(gè)特點(diǎn)：面大。調(diào)查研究的范圍從干支流兩岸第一分水嶺起算，面積約4500

18、km2；線長(zhǎng)。干流回水長(zhǎng)度約650km，回水長(zhǎng)度在1km以上的支流有173條，合計(jì)總長(zhǎng)約1840km。按兩岸岸坡計(jì)，則干支流庫岸岸坡合計(jì)總長(zhǎng)約5000km；地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。不論從庫岸岸坡結(jié)構(gòu)類型、巖性、構(gòu)造、地貌、水文氣象等自然條件，還是崩塌、滑坡的類型、規(guī)模、形成條件和穩(wěn)定狀態(tài)，都復(fù)雜多變；研究程度要求高。三峽工程庫岸穩(wěn)定性問題，涉及工程、長(zhǎng)江航運(yùn)、庫區(qū)城鎮(zhèn)和居民點(diǎn)的安全，以及庫區(qū)移民選址的正確與否等。因此要求勘察結(jié)論有足夠的可靠性，能貼切地回答工程建設(shè)所關(guān)心的問題。庫岸穩(wěn)定性研究的主要內(nèi)容和方法有：(1) 對(duì)干流及173條支流庫岸岸坡的地質(zhì)條件、岸坡類型、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定程度進(jìn)行專門性調(diào)查。在此

19、基礎(chǔ)上進(jìn)行庫岸穩(wěn)定條件的分類和分段評(píng)價(jià)，圈定出穩(wěn)定條件差的庫段，做為重點(diǎn)研究的對(duì)象。(2) 對(duì)基巖岸坡，尤其是順層高邊坡的結(jié)構(gòu)類型、變形機(jī)制、破壞方式等進(jìn)行了專題研究，并作出穩(wěn)定性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和蓄水后的變化預(yù)測(cè)。(3) 充分利用多種遙感圖象資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，反復(fù)核查崩塌滑坡體的數(shù)量、位置和規(guī)模；對(duì)干流庫段進(jìn)行崩塌滑坡體史實(shí)調(diào)查考證。(4) 對(duì)大型崩塌、滑坡體逐個(gè)進(jìn)行專門性工程地質(zhì)勘察，結(jié)合蓄水后條件的可能變化進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算。(5) 與大壩安全、長(zhǎng)江航運(yùn)及主要城鎮(zhèn)關(guān)系密切的大型崩、滑體，對(duì)其失穩(wěn)后入江物質(zhì)可能造成的水下堆積體的規(guī)模、引起的涌浪、沿程衰減特征和可能造成的危害進(jìn)行計(jì)算和模型試驗(yàn)。(

20、6) 自70年代中后期起，對(duì)干流及主要支流幾處規(guī)模大、變形正在發(fā)展、且位置重要、失穩(wěn)后可能影響城鎮(zhèn)居民及航運(yùn)安全的崩、滑體，建立了監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。(7) 結(jié)合水庫移民安置和城鎮(zhèn)新址勘察， 擴(kuò)大和深化了庫岸穩(wěn)定性的研究；對(duì)移民城鎮(zhèn)安全可能造成危害的滑坡，在2003年初期蓄水前進(jìn)行了必要的整治； 對(duì)由松散堆積體構(gòu)成的城鎮(zhèn)岸坡進(jìn)行了坍岸的勘察設(shè)計(jì)和防護(hù)處理，以保證城鎮(zhèn)沿江庫岸不因坍岸而危及居民和公用設(shè)施的安全。(四) 水庫移民城鎮(zhèn)遷建新址的地質(zhì)勘察三峽工程是有史以來水庫淹沒搬遷人口規(guī)模最大的工程。淹沒或部分淹沒縣(市)所在城市13座， 建制鎮(zhèn)140個(gè)，涉及移民人數(shù)達(dá)84萬余人。水庫移民的主

21、要方式是就地后靠安置，為安置移民的新建城鎮(zhèn)大多位于河谷兩側(cè)位置較高的斜坡地帶，也是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)地帶。為確保移民新址的場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境的安全，做好移民新址的地質(zhì)勘察是三峽工程建設(shè)所獨(dú)有的重大地質(zhì)勘察任務(wù)之一。為此長(zhǎng)江水利委員會(huì)投入了大量的人力和物力，完成了世界上其它任何工程都不可能進(jìn)行的專項(xiàng)地質(zhì)勘察。這一工作也是在沒有規(guī)程規(guī)范、沒有先例可循的條件下進(jìn)行的，因而也具有許多可借鑒的開創(chuàng)性。水庫移民遷建城鎮(zhèn)新址地質(zhì)勘察的中心任務(wù)是確保所選新址有一個(gè)安全地質(zhì)環(huán)境，在天然條件下和水庫運(yùn)行后，都不會(huì)發(fā)生危及城鎮(zhèn)安全的重大地質(zhì)災(zāi)害；其次為是遷建城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃提供地質(zhì)資料，以保證所選新址有足夠的土地容量、環(huán)境容量

22、滿足新建城鎮(zhèn)多方面功能的需要。水庫移民城鎮(zhèn)遷建新址的地質(zhì)勘察大體分為三個(gè)階段：1. 規(guī)劃選址階段：這一階段的移民選址是綜合性的工作，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素常占有主導(dǎo)地位。工程地質(zhì)工作的主要任務(wù)是要從宏觀地質(zhì)環(huán)境把握所規(guī)劃的場(chǎng)址沒有重大地質(zhì)問題，適于興建相應(yīng)規(guī)模的城鎮(zhèn)。主要的工作方法是充分利用已有的水庫區(qū)工程地質(zhì)勘察成果，區(qū)測(cè)成果，航空、航天遙感資料，結(jié)合地質(zhì)踏勘和路線地質(zhì)調(diào)查，掌握規(guī)劃場(chǎng)址及周邊一定范圍內(nèi)用作興建城鎮(zhèn)的宏觀地質(zhì)條件的適應(yīng)性，包括場(chǎng)地及周邊巖土體的整體穩(wěn)定性，場(chǎng)地及周邊地形的完整性，各類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性及其危害性，對(duì)外交通及大型公用設(shè)施總體布局的合理性，供水的地質(zhì)條件等。在已有資料缺乏

23、的地段，本階段也可安排進(jìn)行110000125000比例尺的地質(zhì)測(cè)繪，一般不進(jìn)行專門性的勘探工作。2. 初勘階段：這是在規(guī)劃選定的場(chǎng)址上初期的全面勘察工作，其任務(wù)是系統(tǒng)地對(duì)規(guī)劃場(chǎng)地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，進(jìn)一步論證所選場(chǎng)址地質(zhì)環(huán)境的安全性，勘察研究的范圍應(yīng)包括所有可能產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害從而危及場(chǎng)地安全的鄰近地區(qū)和問題，勘察工作的精度應(yīng)能滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃的需要?？睖y(cè)成果最終以場(chǎng)址的穩(wěn)定性分區(qū)服務(wù)于新址的規(guī)劃。規(guī)劃場(chǎng)地分為穩(wěn)定區(qū)、基本穩(wěn)定區(qū)、潛在不穩(wěn)定區(qū)、不穩(wěn)定區(qū)和特殊地質(zhì)問題區(qū)；同時(shí)結(jié)合場(chǎng)地的功能，編制可供新城鎮(zhèn)總體規(guī)劃用的建筑適宜程度分區(qū)圖。將整個(gè)場(chǎng)地綜合劃分為：最佳建筑場(chǎng)地區(qū)(區(qū))、良好建筑場(chǎng)地區(qū)(區(qū))、一般

24、地區(qū)(區(qū))和不宜建筑地區(qū)(區(qū))。這一階段的成圖比例尺一般為110000，相關(guān)的地質(zhì)剖面為12000。勘察成果不僅要保證所選場(chǎng)址的整體穩(wěn)定性，而且要為場(chǎng)地合理規(guī)劃提供基本資料。3. 詳勘階段：這一階段勘察工作的主要任務(wù)是對(duì)規(guī)劃場(chǎng)址區(qū)今后可能出現(xiàn)的環(huán)境地質(zhì)問題作出盡可能明確的結(jié)論或預(yù)測(cè)；在110000建筑適宜程度分區(qū)的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確圈出各區(qū)實(shí)際可用的范圍，做為城市進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃的依據(jù)；根據(jù)城鎮(zhèn)總體規(guī)劃中各片區(qū)場(chǎng)地的功能特點(diǎn)，分區(qū)(片)論證其地質(zhì)條件。需要指出移民遷建新址規(guī)劃的地質(zhì)勘察不能代替各個(gè)單體建筑物和公用設(shè)施工程地質(zhì)勘察，后者應(yīng)在城鎮(zhèn)新址建設(shè)過程中，針對(duì)單個(gè)建筑物的勘察設(shè)計(jì)進(jìn)行。(五) 壩址主要

25、工程地質(zhì)，水文地質(zhì)題研究三斗坪壩址位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)基底一前震旦紀(jì)結(jié)晶巖體上，主要巖石為閃云斜長(zhǎng)花崗巖。壩址處河谷開闊，兩岸谷坡平緩，地形地質(zhì)條件均甚優(yōu)越，完全能夠適應(yīng)興建高混凝土重力壩的要求。但對(duì)三峽工程而言：有些建筑物，如永久船閘深開挖邊坡，升船機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)及其對(duì)地基的要求，二期圍堰深厚覆蓋層基礎(chǔ)防滲，壩后式廠房深開挖基礎(chǔ)等，都對(duì)地質(zhì)勘察提出了特殊要求。盡管壩區(qū)總體地質(zhì)條件較好，但這一古老的結(jié)晶巖體，存在許多局部地質(zhì)缺陷需要查清和認(rèn)真對(duì)待。三峽工程規(guī)模巨大，大壩及廠房建基面面積達(dá)40萬m2，永久船閘開挖形成4個(gè)人工高邊坡，總長(zhǎng)8000m(不含上下游引航道)。因此，巖體力學(xué)參數(shù)、邊坡開挖坡角和建

26、基巖面高程的微小變化都會(huì)給工程量和造價(jià)帶來很大的影響。三峽工程建筑物類型多，大的建筑物類型多達(dá)10余種。鑒于以上特點(diǎn)，壩址區(qū)及建筑物的地質(zhì)與巖石力學(xué)問題的勘察研究，在全面掌握基本地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)問題、重點(diǎn)地段和建筑物的重點(diǎn)部位，必須集中力量進(jìn)行深入研究和超常規(guī)的地質(zhì)勘察。主要的研究專題有：1. 風(fēng)化殼工程地質(zhì)特性的研究包括風(fēng)化殼物質(zhì)組成，物理化學(xué)特性，形成、保存條件和控制因素，風(fēng)化巖體物理力學(xué)特性的測(cè)試和試驗(yàn)等。在此基礎(chǔ)上，探討弱風(fēng)化帶下部巖體用作壩基的可能性，確定建基巖面，對(duì)深風(fēng)化槽，沿?cái)鄬恿严都觿★L(fēng)化等特殊風(fēng)化現(xiàn)象的形成規(guī)律、分布位置、性狀及其對(duì)工程的可能影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。充分利用施

27、工開挖所提供條件，深入觀察和研究各風(fēng)化帶的過渡特征，接觸關(guān)系和變異情況。2. 斷裂構(gòu)造研究研究斷裂構(gòu)造的成生聯(lián)系、力學(xué)屬性及其空間展布規(guī)律。深入研究斷裂形成的物理場(chǎng)背景(溫度、壓力、材料破壞及變形特點(diǎn)等)，構(gòu)造巖的類型及其性質(zhì)和后期蝕變特征，深化對(duì)不同時(shí)期、不同方向斷裂的展布規(guī)律及其工程特性的認(rèn)識(shí)。工程施工后，充分利用100余萬m2面積的基礎(chǔ)開挖面，運(yùn)用摩擦流變學(xué)理論重新研究和認(rèn)識(shí)壩址斷裂構(gòu)造的形成條件，生成序次及其組合形式。3. 緩角結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)研究通過地表調(diào)查，大量勘探資料的統(tǒng)計(jì)分析， 鉆孔彩色電視觀察及定向取芯鉆探和大口徑鉆探，研究緩傾角結(jié)構(gòu)面的成因、分布規(guī)律、性狀及其力學(xué)特性。在壩

28、基范圍內(nèi)進(jìn)行緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度分區(qū)，統(tǒng)計(jì)分析得出壩基緩傾角結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢(shì)方向及其連通率。對(duì)緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育且不利于建筑物穩(wěn)定的局部地段，如左廠1#5#機(jī)壩段，升船機(jī)上閘首壩段，準(zhǔn)確確定長(zhǎng)大緩傾角結(jié)構(gòu)面的位置、產(chǎn)狀、延伸范圍及性狀，在此基礎(chǔ)上，提出確定性概化地質(zhì)模型，進(jìn)行壩基深層抗滑穩(wěn)定性分析計(jì)算。4. 巖體卸荷帶特征研究通過對(duì)平硐、豎井、鉆孔的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，鉆孔聲波及電阻率曲線、單位吸水量變化，緩傾角結(jié)構(gòu)面風(fēng)化水蝕跡象等資料綜合分析，得出不同地貌單元卸荷帶特征、深度及卸荷作用對(duì)壩基巖體工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，特別是對(duì)主河槽強(qiáng)透水帶的形成的影響。5. 壩基巖(土)體水文地質(zhì)特性研究在大量滲透試驗(yàn)及全

29、面分析壩基巖體滲透特性的基礎(chǔ)上，圈劃出較嚴(yán)重透水地段，研究其成因及其與建筑物的關(guān)系。進(jìn)行裂隙巖體透水性的不均一性、各向異性及疏干效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和物理數(shù)學(xué)模型研究，求取裂隙巖體的各向異性滲透參數(shù)。結(jié)合地下水長(zhǎng)期觀測(cè)，了解基巖裂隙水動(dòng)力特征、動(dòng)態(tài)變化特征及其影響因素。6. 大壩建基巖體結(jié)構(gòu)及質(zhì)量研究利用大量勘探資料及試驗(yàn)成果，進(jìn)行壩基巖體結(jié)構(gòu)類型的劃分。采用多因子綜合分析的方法，對(duì)大壩建基巖體進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)、分區(qū)和評(píng)價(jià)，并以此作為壩基巖體質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)。7. 深挖巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性研究在自然邊坡和人工開挖邊坡調(diào)查的基礎(chǔ)上，確定全強(qiáng)風(fēng)化巖體開挖邊坡坡角；根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)、巖體及結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度、斷層及裂隙的展布及

30、組合、地下水動(dòng)力特征、巖體初始應(yīng)力等因素，對(duì)微風(fēng)化、新鮮巖體的開挖邊坡分別進(jìn)行整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的研究；通過地質(zhì)力學(xué)模型，極限平衡，二維、三維有限元分析等多種方法綜合研究，提出開挖坡角、開挖型式及邊坡加固、排水措施的建議；研究并不斷完善高邊坡超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的技術(shù)和方法。利用永久船閘邊坡開挖的有利條件，在詳細(xì)地質(zhì)編錄和結(jié)構(gòu)面調(diào)查統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行高邊坡工程地質(zhì)分區(qū)，建立地質(zhì)概化模型，進(jìn)行高邊坡變形因素分析及變形趨勢(shì)預(yù)測(cè)，系統(tǒng)進(jìn)行高邊坡變形監(jiān)測(cè)。8. 巖(土)體力學(xué)特性試驗(yàn)研究在早期試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，又系統(tǒng)地補(bǔ)充了大量的室內(nèi)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、著重研究了影響混凝土與基巖結(jié)合面抗剪強(qiáng)度的主要因素，不同風(fēng)化帶和

31、結(jié)構(gòu)類型巖體的強(qiáng)度、變形特性和不同結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度。(六) 天然建筑材料勘察三峽工程所需天然建筑材料，種類多、數(shù)量大。三峽工程從開始勘察設(shè)計(jì)到正式?jīng)Q策興建，歷時(shí)40余年，其間社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的巨大變化，最直接、最顯著的影響之一就是天然建筑材料場(chǎng)地條件的變化。因此，三峽工程在天然建筑材料選擇和設(shè)計(jì)方案之間，形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，給天然建筑材料的勘察帶來了復(fù)雜的局面和眾多的要求。其中最主要的研究?jī)?nèi)容有：(1) 混凝土骨料類型勘察。三峽工程混凝土所需粗細(xì)骨料達(dá)4171.3萬m3，因此經(jīng)濟(jì)合理地選擇混凝土骨料的料源、料種和料場(chǎng)，不僅直接影響工程造價(jià)，還涉及到施工總體布置，對(duì)外交通方案的選擇等，具有巨大

32、的經(jīng)濟(jì)效益。先后勘察研究過長(zhǎng)江干支流河床、漫灘的天然砂礫石料，花崗巖風(fēng)化砂，壩基花崗巖開挖料，壩址周圍6個(gè)碳酸鹽巖及結(jié)晶巖人工骨料場(chǎng)等。通過反復(fù)比較研究，最終確定一期工程選用黃柏河南村坪天然砂礫石料，二、三期工程則選用下岸溪花崗巖人工骨料。(2) 混凝土骨料質(zhì)量和加工工藝的論證研究。包括風(fēng)化砂淘洗、加工、篩選以減少黑云母和去掉風(fēng)化長(zhǎng)石途徑的研究；天然骨料、人工骨料堿活性反應(yīng)研究；不同類型骨料單獨(dú)或混合使用及不同配比條件下混凝土的技術(shù)指標(biāo)和性能研究；結(jié)晶巖人工骨料加工破碎方法及設(shè)備的研究等?；炷寥斯す橇腺|(zhì)量的研究中，堿活性反應(yīng)的研究占了最重要的位置，采用了目前國(guó)際國(guó)內(nèi)通用的各種方法進(jìn)行比較研究

33、，包括巖相法、化學(xué)法、砂漿長(zhǎng)度法、快速測(cè)定法、混凝土棱柱體法等。(3) 土料的勘察研究。三峽工程的土料主要用于各期土石圍堰及茅坪溪防護(hù)大壩的防滲。早期勘察的峽內(nèi)外土料場(chǎng)，隨著歲月的流逝，均已成為重要的工農(nóng)業(yè)基地或移作它用，無法滿足任何一項(xiàng)建筑物防滲工程的需要。最終實(shí)施的結(jié)果，一、二、三期土石圍堰以及隔流堤，均采用高噴墻或混凝土防滲墻方案，茅坪溪防護(hù)大壩則采用瀝青混凝土心墻方案。(4) 圍堰填筑料的勘察、試驗(yàn)與研究。圍填筑料主要利用壩址建筑物開挖的風(fēng)化砂礫土。風(fēng)化砂礫土用作圍堰填筑料的關(guān)鍵因素是水下拋填后的質(zhì)量能否滿足堰體強(qiáng)度的要求。為此，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作，包括天然狀態(tài)下的礦物、化學(xué)成分

34、分析，風(fēng)化砂礫土現(xiàn)場(chǎng)顆粒級(jí)配、含泥量、天然容重、天然含水量測(cè)定，在剪、壓、震、沖、浸泡等條件下的級(jí)配穩(wěn)定性試驗(yàn)，以及天然和水下拋填后各種力學(xué)性能、滲透性能的試驗(yàn)研究對(duì)比分析等。三、幾點(diǎn)體會(huì)組織實(shí)施三峽工程這一巨型水利水電工程地質(zhì)勘察研究，有以下幾點(diǎn)主要體會(huì)：(1) 注意多學(xué)科和邊緣學(xué)科的協(xié)調(diào)、搭接和配合。三峽工程地質(zhì)地震問題的研究，僅地質(zhì)學(xué)就直接涉及10余門學(xué)科，此外尚有地理學(xué)、地貌學(xué)、地震學(xué)、地球物理學(xué)、巖土力學(xué)、測(cè)量學(xué)、土木工程、水利工程、建筑材料、環(huán)境科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域。將這些學(xué)科中為三峽工程地質(zhì)地震問題研究服務(wù)的有關(guān)專業(yè)有機(jī)地組織協(xié)調(diào)起來，圍繞特定的課題從事專題研究，是一項(xiàng)至關(guān)重要的工

35、作。這就需要了解每一學(xué)科和專業(yè)在回答有關(guān)問題中能夠起到作用和能解決問題的程度，以便合理地加以應(yīng)用，并取得有效的成果。做好這一工作的另一個(gè)重要條件是充分發(fā)揮有關(guān)高學(xué)院校和科研單位的優(yōu)勢(shì)。對(duì)待這一問題，生產(chǎn)單位和技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)持積極開明的態(tài)度。三峽工程先后有兩次規(guī)模宏大的全國(guó)性科研協(xié)作攻關(guān)，工程開工后，也有選擇地與有關(guān)高等院校和科研單位密切合作進(jìn)行專題研究，在一些重大問題上，都取得了很好的研究成果，充分體現(xiàn)出了科研和生產(chǎn)相結(jié)合的強(qiáng)大生命力。(2) 充分、適時(shí)地應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。實(shí)踐證明，為了深入研究和正確回答三峽工程有關(guān)的重大地質(zhì)問題，充分、適時(shí)地應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵措施，在這方面三峽工程有許多好的經(jīng)驗(yàn)。如區(qū)域地殼