石头峡水电站工程初步设计阶段地质勘察报告

绪言01工程概况石头峡水电站位于青海省门源县西北部的大通河干流上，属门源县苏吉滩乡辖区，坝址距门源县城36KM，其中青石嘴至门源县城22KM为柏油路面，青石嘴至工程区14KM为砂石路面，国道227线贯穿青石嘴镇，交通条件较为便利。石头峡水电站工程是大通河流域水利水电规划的13个梯级中的第5座水电站,是对“引大济湟”工程起调蓄作用的龙头水库，工程的主要任务是发电、供水，兼顾防洪，由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、引水发电系统等建筑物组成。拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高1145M,坝顶高程30913M，正常高水位3086M，总库容976亿M3，调节库容467亿M3，为年调节水库，属于大（）型工程。电站总装机容量9万千瓦，多年平均发电量344亿千瓦时，保证出力29万千瓦。02勘察过程021勘察过程1988年8月12月青海省水利水电勘测设计研究院完成了大通河流域规划阶段的工程地质勘察工作，在石头峡坝段选择了四个坝址，对这四个坝址进行了不同程度的工程地质勘察；1992年6月10月青海省水利水电勘测设计研究院进行了石头峡水电站可行研究阶段工程地质勘察工作，重点进行了坝址及坝址的工程地质条件的比较；2007年9月12月进行了可研阶段补充地质勘察工作；2008年1月2325日,在西宁召开了青海省大通河石头峡水电站工程可行性研究报告审查会,并通过了审查；2008年4月12月青海省水利水电勘测设计研究院组织地质勘探人员对石头峡水电站进行了初步设计阶段地勘工作，完成了青海省门源县石头峡水电站工程地质勘察报告；2009年4月7日10日，在青海省西宁市召开了青海省门源县石头峡水电站工程初步设计报告（咨询稿）技术咨询会，西北勘测设计研究院组织专家组对设计报告内容进行咨询；2009年5月8月根据咨询意见对库区、坝址、建筑物及天然建筑材料进行了补充地质勘察。022可研审查意见工程地质审查意见如下（1）工程区位于祁连山褶皱系南缘，隶属北祁连加里东褶皱带和中祁连隆起带的相邻地段，地质构造复杂，新构造运动强烈，主要表现为断块间的差异性隆升和北西西向断裂的逆冲左旋走滑运动，工程区属第四系以来构造运动相对较弱的地段，地震危险性主要受外围中强地震波及的影响。根据中国地震动峰值加速度区划图及中国地震动反映谱特征周期区划图，工程区50年超越概率10的地震动峰值加速度为015G、地震动反映谱特征周期为045S是合适的，对应的地震基本烈度为度。（2）同意对水库工程地质条件的评价意见。库区两岸山体雄厚，岩体透水性微弱，水库不存在永久渗漏；库岸以岩质边坡为主，整体稳定性较好，局部有坍塌现象，但范围及体积小，对水库运行无影响。水库工程地质总体良好。下阶段应补充进行A水库浸没问题的勘察论证，预测评价水库浸没范围。B根据水库环境地质、地震地质条件，对水库诱发地震的可能性做出评价。（3）同意对比选坝址工程地质条件的评价意见和坝址选择意见。本工程经4个坝址的初选比较后，本阶段以、坝址为重点进行坝址的勘察比较。从初步勘察成果看两坝址均具有修建100M级挡水建筑物的地形地质条件，地层岩性基本相同，建基岩体主要为前寒武系石英片岩、花岗片麻岩及角闪片岩，属中硬坚硬岩；河床覆盖层厚度基本相当，一般59M，主要为冲洪积卵砾石层。但坝址河床及右岸断层破碎带发育频次高、规模也较大；左岸山体单薄，岩体卸荷、风化强烈；受各组断裂结构面切割及卸荷、风化等的影响，坝址范围内岩体完整性相对较差，基岩多呈强透水中等透水，透水率小于3LU的界限深达基岩顶板以下100M。而坝址两岸山体宽厚，岩体完整性较好，基岩透水率3LU的界线均浅于基岩顶板以下50米。因此，本阶段从地质角度推荐坝址是适合的。（4）基本同意对推荐坝址（坝址）两个方案（混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝）主要建筑物工程地质条件的评价意见。推荐坝址河谷狭窄，河床及两岸低阶地覆盖层厚度不大，最深1015M，两岸基岩强风化层厚1020M；坝基范围内发育的F32等断层，经必要的工程处理后可满足百余米混凝土重力坝基础承载及变形的要求；但相对而言，混凝土面板堆石坝对地基的适应性会更好，基础处理工程量相对较小而措施简单。下阶段应结合坝型及其枢纽设计进一步开展以下工程地质稳定的勘察论证工作1）进一步查明坝基（趾板）岩体的卸荷、风化情况和渗透特性等，补充进行建基岩体质量标准的分类评价和物理参数的试验研究工作。2）结合趾板、上下围堰等建筑物基础的勘探，进一步查明河床及两岸低阶地松散堆积层的厚度、层次结构及物质组成，并进行物理力学特性的试验研究。3）紧密结合水工设计，进一步查明导流（泄洪）洞、引水发电洞、调压井等水工建筑物的工程地质条件，在详细围岩分类的基础上，对其成洞（井）及其围岩稳定性、边坡稳定性等做出评价。4）补充进行电站厂房、压力管道基础的勘探，对其基础稳定性及边坡稳定性做出评价。（5）同意对各种天然建筑材料的初查结论及评价意见。工程区天然砂砾料、块石料储量丰富，除混凝土细骨料含泥量、孔隙率偏大外，其余均满足天然建筑材料的质量技术工作。下阶段应结合坝型设计，开展各种天然建筑材料的详查工作。同时建议1）结合水工及施工布置，适当扩大块石料的勘察储量和比选范围，以便进行坝体填筑料的比较研究；同时，对各水工建筑物开挖料作为填筑料的可行性做出评价。2）进行混凝土骨料的详查论证，进一步研究少占耕地的可能性。03勘察阶段及工作任务2008年6月25日受青海水利水电集团公司的委托，青海省水利水电勘测设计研究院承担了大通河石头峡水电站进行初步设计阶段的勘测设计工作，设计院工程勘察分院承担该电站的工程地质勘察工作。根据可研审查意见、咨询意见及水利水电工程地质勘察规范，本次勘察内容主要有（1）查明库区的工程地质、水文地质条件，分析工程地质问题，并预测水库蓄水后可能引起的环境地质问题，重点分析评价水库诱发地震及浸没问题；（2）查明建筑物地区的工程地质条件并进行评价，为选定各建筑物的轴线及地基处理方案提供地质资料和建议；重点查明混凝土面板堆石坝坝基及趾板工程地质条件，溢洪道工程地质条件，引水发电系统工程地质条件，泄洪洞工程地质条件；（3）查明导流工程的工程地质条件，根据需要进行施工附属建筑物场地的工程地质勘察和施工与生活用水水源初步调查；（4）进行天然建筑材料详查，查明面板堆石坝所需的堆石料、垫层料、过渡料及混凝土骨料的质量和储量。04勘察依据的规范及相关资料（1）水利水电工程地质勘察规范GB504872008；（2）水利水电工程地质测绘规程（SL2992004）；（3）水电水利工程天然建筑材料勘察规程DL/T53882007；（4）水利水电工程钻探规程DL2912003；（5）水利水电工程坑探规程SL16696；（6）水利水电工程钻孔压水试验规程SL312003；（7）混凝土面板堆石坝设计规范SL22898；（8）土工试验规程GB/T501231999；（9）水利水电工程制图标准（SL7395）；（10）水利水电工程地质勘察资料内业整理规程（SDJ1978）等。勘察工作主要参考地质资料（1）120万区域地质调查报告门源幅；（2）青海省石头峡水电站坝址地震安全性评价报告，中国地震局地壳应力研究所，1999年10月；（3）青海省石头峡水电站诱发地震可能性评价，中国地震局地壳应力研究所，1999年10月；05完成勘察工作量2008年6月初，设计院工程勘察分院根据审查意见及设计大纲，编制勘察大纲组织勘察人员进驻工地，开展野外地质勘察工作，截至9月底完成野外勘探任务，表01为初设阶段完成勘察工作量表，表02为初设阶段提交成果资料表。表01初设阶段完成地质勘察工作量表数量工作内容单位库坝区料场备注110000平面地质测绘KM215315000平面地质测绘KM29711000平面地质测绘KM259214平面测绘1500平面地质测绘KM20911000剖面地质测绘M13951剖面测绘1500剖面地质测绘M15330钻孔M/个13601/282543/12坑探M/个123/10174/28槽探M3/个736/16201/12硐探M/个90/222/1钻孔波速测试M/个609/9剖面测试M/条1185/8勘探物探平硐岩体波速测试M/个90/2砂砾石组91岩石组1013土样组34取样水样组2砂砾石颗分组1049砂砾石抗剪试验组412砂砾石渗透组412混凝土骨料分析组10试验室内试验土质分析组34岩石试验组108水质分析组2砂砾石天然密度组18砂砾石渗水试验组6动力触探组6野外试验压水试验段次1401区域地质概况11地形地貌石头峡水电站位于门源盆地和皇城断陷盆地之间的石头峡峡谷地段，属构造剥蚀、侵蚀中高山区，一般高程在30003500M，整体地形西北高、东南低。山脉总体走向呈北西向，山体陡峻。河流南部为大坂山（属祁连山南部分支山脉，北西南东走向），一般高程为32004000M，最高点为4370M；北部为冷龙岭（属祁连山脉，北西南东走向），一般高程为32004200M，最高点为5254M。大通河在坝址、库区内总体流向为NWSE向。从苏吉滩乡的察汉达吾附近至上游的纳子峡口，河谷较开阔，属宽谷或山涧盆地地貌，一般宽度为1122KM，河谷中一般高程为30253090M，河流比降一般在46之间。由于河谷宽阔，河流分散，分支发育，部分有河心滩生成。河谷形态多呈不规则“U”字型，河流两岸地形起伏大，呈现高山河谷的地貌特征，且大多数河谷两岸岸坡发育不对称。坝址位于大通河石头峡下游段，河谷呈“U”型，两岸山体雄厚，地形坡度3070，河床宽5080M，纵比降46，两岸发育有不对称的级与级阶地，阶面开阔平坦，宽度200400M，具有二元结构，河谷两岸冲沟较发育，地形完整性差，相对高差100300M，河谷岸坡坡度3035，自然边坡基本稳定。级阶地形成于全新世中期，为基座阶地，高810M，级阶地形成于全新世中期，为基座阶地，高2535M，级阶地形成于更新世末期晚更新世早期，为基座阶地，高7080M。12地层岩性本区出露的地层自老至新有前寒武系、中上奥陶统、中志留统、石炭系、二叠系、三叠系、中下侏罗统、上第三系及第四系等。其中上古生界及三叠系出露较为广泛，中新生界基本上广布全区。（1）前寒武系（AN）主要分布在大坂山和大通河沿岸地带，主要是由中浅变质的结晶片岩和片麻岩系所组成。在扎麻沟西侧一带的变质岩石，主要属于碱长片麻岩类和石英片岩类，其次还有斜长角闪岩、角闪片岩、大理岩类和云英片岩类。南子海沟西侧一带岩石主要为黑云母石英片岩、黑云母钾长石英片岩、云母角闪片岩、黑云母绿泥石角闪片岩、石英岩及黑云母斜长片麻岩，原岩主要由相当于中酸性及基性的火成岩和碎屑岩、碳酸盐岩等，出露厚度约为50006900M。（2）中寒武统1仅见于托赖山区羊肠子沟及二道子沟等地。受断裂控制，呈狭窄的带状或零星的孤岛状出露，其岩性主要为灰绿色及灰褐色变质火山岩、硅质岩及灰褐色片岩、千枚岩夹大理岩、板岩和变质砂岩组成，顺片理有超基性岩、基性岩及斜长斑岩脉等侵入，与二叠系或三叠系为断层或不整合接触，出露不全，出露厚度约330M。（3）奥陶系（O）奥陶纪地层发育最佳，广泛分布于冷龙岭、托赖山及大坂山一带。下奥陶统O1主要分布于冷龙岭东段，其岩性以中性安山质火山岩、火山碎屑岩和海相正常沉积岩为主。中奥陶统O2主要分布于托赖山及冷龙岭南坡。该岩组下部属滨海浅海相粗碎屑岩建造，上部属浅海相碳酸盐建造，下部碎屑岩的厚度和岩性不稳定，上部碳酸盐以薄至巨厚层状深灰色石灰岩为主，靠近底部有砂质泥灰岩、砾状灰岩、薄层细砂岩和砂质页岩夹层。上奥陶统O3广泛分布于大坂山地区，此外还在扣门子以西地带也有出露，按岩性组合拟分为下、中、上三个岩组。下火山岩组松树南沟以西岩性主要为灰绿色安山质凝灰岩，夹安山质角砾熔岩、英安岩等，厚7952450M。碎屑岩组主要为灰褐色千枚岩、灰绿色凝灰质砂岩、安山质凝灰岩、灰白色石灰岩、砾岩及泥质板岩，局部夹少许安山岩。厚度不稳定，沿走向变化甚大，从数米至数百米。上火山岩组主要为安山岩、安山质凝灰岩、安山质角闪熔岩、英安岩、流纹英安质凝灰岩、流纹质凝灰岩及灰岩等。（4）中志留统（S2）仅见于永安西河大樑扣门子以西一带，下部为灰色及灰黑色板岩夹淡灰色砂岩、砾状砂岩、页岩及灰岩条带，与灰白深灰色中厚层灰岩及灰黑色中薄层灰岩互层；中部为深灰色中厚块状灰岩，局部为薄层灰岩，偶夹少许泥质板岩；上部为杂色板岩、绿黄色砂质页岩及浅灰色厚层砾状灰岩夹灰绿色砂岩和板岩。总的属轻变质的浅海相碳酸盐及碎屑岩建造。（5）泥盆系（D）主要分布于冷龙岭、托赖山一带，为北祁连海槽褶皱回追后于山间或山前拗陷带沉积的一套巨厚的磨拉石建造。代表湿热条件下，由山麓相到滨海相的沉积环境，岩性为紫红色砂砾岩夹灰岩透镜体。（6）石炭系（C）石炭系为一套由砂岩、页岩、泥灰岩夹灰岩为主组成的海陆交互相含煤建造，在托赖山附近有少量分布。下部为紫红色砂岩夹灰岩透镜体；上部为灰白色石英砂岩、石英长石砂岩与灰黑色灰岩互层，与下伏泥盆系及上覆二叠系均呈平行不整合接触。（7）二叠系（P）二叠系时期各山间盆地内继续发育了一套红色陆相（局部为海相）碎屑岩建造。该区在大通河西侧分布较多，主要岩性为紫红色长石石英砂岩、石英砂岩，底部有043M厚的砾岩，呈角度不整合覆盖于前震旦系之上；向上为紫红色砂岩与灰白色砂岩互层，局部夹灰色透镜状砂砾岩，与上覆三叠系呈平行不整合接触，或与新第三系呈角度不整合接触，总厚375M。（8）三叠系（T）三叠纪时承袭了二叠纪的扭陷盆地，在逐渐趋向气候温湿、利于植物生长的沼泽环境下，继续接受了一套陆相碎屑含煤建造。在大通河两侧出露的该套地层底部为灰白色含砾粗砂岩砾岩，局部夹紫红色砂岩或砂质页岩，下部为杂色长石石英砂岩、粉砂岩、砂质页岩或炭质页岩，上部为灰绿浅黄绿色长石石英砂岩、长石砂岩、页岩，局部薄煤层厚08M，总厚度4001000M。（9）中下侏罗统（J12）仅在铁迈一带零星分布，下部为灰绿色砂岩、长石砂岩与粉砂质页岩、粘土岩互层，上部为绿色油页岩、粘土岩夹灰白色紫红色砂岩、长石砂岩及粘土，厚60367M。上第三系（N）为一套湿热气候条件下形成的山麓相碎屑堆积，分布在大通河两侧的铁迈、吊沟及黑水沟一带，下部为紫红色砾岩、砂砾岩，与下伏奥陶系、二叠系、三叠系、中上侏罗统均呈角度不整合接触；上部为紫红色棕黄色砂岩及粘土。（10）岩浆岩主要为加里东期侵入岩，分布在大通河以南的大坂山地区，在构造上相当于北祁连加里东褶皱带南缘及中祁连隆起带至北源河附近的断裂带上，其岩性主要为酸性岩和中性岩，其次有少许超基性岩，受附近断裂控制明显，除个别呈较大的岩珠状产出外，一般多为NWSE向长条状岩枝、岩脉或岩墙，与区域构造线方向基本一致。根据其与围岩接触和彼此穿插关系，结合区域构造运动和岩浆侵入活动规律分析，可分为加里东早、中、晚三期。加里东早期侵入岩，包括大黑山西北部和东部及冰沟、草毛山等地的片麻状花岗岩和花岗伟晶岩，主要受深大断裂南侧的次级构造控制，均呈不规则的岩枝状，侵入于前震旦变质岩系中。加里东中期侵入岩，分布于大黑山南侧的花岗岩和巴尔哈图沟一带的伟晶花岗岩、白云母花岗岩及斜长花岗岩，成岩珠或岩枝状侵入前震旦系中统和上奥陶统火山碎屑岩中。加里东晚期侵入岩，分布较广，主要为花岗闪长岩，部分为超基性岩，受构造控制明显，几乎全部分布于中祁连隆起带北缘断裂带上，多侵入于前震旦纪变质岩系中，部分地区其上为二叠系，呈沉积不整合。（12）第四系（Q）全为陆相松散堆积物，主要发育于大通河河谷及两侧山麓地带，成因类型较复杂。上更新统洪积砾石层，由砂砾层夹砂及亚砂土组成，砾石呈棱角状，一般粒径310CM，部分微胶结，分布于河谷左右岸的沟谷台地。上更新冲积洪积层,由粉土（粉砂）、卵石组成,上部物质颗粒较细,以粉土或粉质粘土夹砂砾透镜体为主,分布于大通河高阶地及山麓地带。全新统冲积层，主要分布于河流的低阶地及河漫滩中，主要岩性为粉土、卵石层，一般厚度57M。全新统坡积物及崩积物，分布于河谷两侧的谷坡、谷底、山麓地带，由块石、角砾、砂及粉土组成，尤其大通河峡谷崩积物极为发育，岩块直径最大可达45M。全新统沼泽堆积，位于大通河以北的乱海子地区，分布于南北向延伸的椭圆形沼泽地中，主要由灰黑色黑色淤泥质粘土组成。13地质构造本区在大地构造位置上属于祁连山加里东地槽褶皱系东部，处于该褶皱系中次级构造单元北祁连优地槽褶皱带中段，近场区位于青藏高原隆起东北部，新构造分区属青藏高原断块区中二级单元北西西向祁连山强烈隆起带，该隆起带自新第三纪以来强烈隆升。进一步可划分为北部的冷龙岭强烈隆起区、南部的大坂山强烈隆起区和挟持在两隆起区中间的门源盆地沉降区三个次级新构造单元。该区处于门源盆地相对沉降区中的石头峡弱隆起。图11为区域构造单元划分图。区域断裂构造发育有北西西向、北北西北西向、近东西向和北东北东东向四组，其中以北西西向断裂为主，规模大，与区域构造线方向一致。其次是北北西北西向断裂。这两组断裂活动性强，且活动时代新，是区域内主要孕震和发震构造，主要表现左旋走滑兼逆冲性质，活动性质表现为既有继承性又有新生性。NWW向的主要断裂有龙首山北缘断裂带、龙首山南缘断裂、民乐大马营断裂、皇城双塔断裂、冷龙岭断裂带、中祁连北缘断裂带、大坂山南缘断裂带和疏勒南山大通山断裂等。NNWNW向的主要断裂有日月山热水断裂带、武威天祝断裂两条活动断裂。近东西向的主要断裂有大黄山南麓断裂22、哈溪大靖断裂带23。14新构造运动及地震场区位于青藏高原的东北部，新构造运动极其强烈，主要表现在（1）大幅度、间歇性地挤压性隆起运动晚第四纪以来冷龙岭的大坂山的隆起幅度超过3000M；（2）较大幅度的挤压相对沉降运动门源盆地第四纪的沉降幅度达400M，盆岭高度15002500M；（3）逆走滑断层活动和褶皱活动在盆地的南北两元和冷龙岭均有活动断裂分布，这些断裂的活动时代新、强度大。褶皱发育在第三系地层中，在大坂山北坡褶皱较为平缓，在冷龙岭山前间有倒转褶皱，反映了盆地以北的新构造运动比盆地以南强烈；（4）现代地震较为活跃发生多次破坏性中强地震。图12为石头峡电站区域构造及强震震中分布图，图13为石头峡水电站近场区地震构造图，表11为工程进场区主要活动断裂特征一览表。13521383610102363810102肃南张掖山丹民乐祁连金昌永昌武威门源天祝海晏西宁共和4青海湖民和刚察1234561图11区域大地构造单元划分图1、一级构造单元2、二级构造单元3、场区4、震中M805、震中M70796、震中M6069中朝准地台1阿担善台隆祁连褶皱系1走廊过渡带2北祁连优地槽褶皱带3中祁连中间褶皱带4拉脊山优地槽褶皱带5南祁连冒地槽褶皱带秦岭褶皱带分布图编制。纪活动构造图及区域强震震中研究所拉西瓦水电工程区域第四注本图根据国家地震局地壳应力KM1689年0年以来）21强震（M216M14中强震（5）度地震区隐伏断裂及等震线走滑断层逆冲断层地震形变带全新世活动断裂带活动断裂活动断裂带图例石头峡电站区域构造及强震震中分布图0000000000000212114121212山南廊走坝址海源宕昌西河裂断干拉河黄河黄裂断山脊拉裂断寺察岗山卿玛尼阿山拉鄂卡香玉哇裂断泉温裂断山月日湖海青山南南贵州甘谷武都南坪若尔盖银川中卫固源静宁通谓天水礼县岷县陇西康乐定西白银兰和政兴海德令哈民乐刚察天俊乌兰花石峡玛多清水河久治达日玛沁甘德玛曲碌曲合作河南泽库同仁同德贵南贵德尖扎循化化隆共和民和乐都西宁大通湟源门源古浪武威民勤阿拉善右旗祁连张液木里都兰诺木洪图12石头峡电站区域构造及强震震中分布图15地震安全性评价根据中国地震局地壳应力研究所青海省石头峡水库坝址地震安全性评价报告工程区所在区域在大地构造位置上属于祁连山加里东地槽褶皱系东部，场区及近场区处于该皱褶系内次级构造单元北祁连优地槽褶皱带中段。在新构造运动分区上，属青藏高原隆起断块东北部，主要位于该区内的次级单元祁连山强烈隆起带。该隆起带自第三纪以来强烈隆起，断裂构造强烈，尤其以北北西北西向逆冲左旋走滑运动为主。近场区范围又可进一步划分为北部的冷龙岭强烈隆起区、南部的大坂强烈隆起区和挟持在两隆起区中间的门源相对沉降区三个次级新构造单元。场区处于门源盆地相对沉降区中的石头峡弱隆起。图13石头峡水电站近场区地震构造图近场区主要活动断裂特征一览表表11产状断裂名称走向倾向倾角长度（KM）断裂性质主要活动特征最新时代冷龙岭断（F2）NW300658052逆冲左旋走滑左旋位错山脊、年轻冲沟、阶地、晚更新世以来地层全新世门源盆地北缘断裂（F3）NW300310NE657042逆冲左旋走滑左旋位错山脊、年轻冲沟、阶地、晚更新世以来地层全新世硫磺沟狮子口断裂（F4）EWN7028左旋走滑为主左旋位错山脊、年轻冲沟、阶地、晚更新世以来地层全新世金洞沟断裂（F1）NW300310SW607018逆冲左旋走滑左旋位错山脊、年轻冲沟、阶地全新世门源盆地南缘断裂（F7）NW290NE657024左旋走滑左旋位错山脊沟、晚更新世早期洪积扇晚更新世莱日图河苏吉滩断裂（F6）NW335340NE7030左旋走滑为主左旋位错山脊、年轻冲沟、阶地晚更新世大坂山断裂带（F8）NW290300SW708064逆冲为主、兼左旋走滑断错前第四纪地层，地貌上呈负地形，断错第四纪早期夷平面早、中更新世大梁河长河断裂（F5）NW310320SW657018左旋走滑为主左旋位错中更新世冲洪积扇早、中更新世近场区内主要展布有8条第四纪活动断裂,按其走向分为北西西北西向、北北西向和近东西向三组,以北西西北西向为主。其中全新世活动断裂4条,晚更新世活动断裂2条,早中更新世活动断裂2条。在全新世活动断裂中,规模最大、活动性强的是展布于北部隆起区冷龙岭断裂带（F2）、硫磺沟狮子口断裂（F4）和金洞沟断裂（F4）,它们表现为强烈的左旋走滑运动,并兼有逆冲活动的特点,其次是规模较小的门源盆地北缘断裂带（F3）。场区距冷龙岭断裂带（F2）、硫磺沟狮子口断裂F4最近距离分别为26KM、33KM，距离门源盆地北缘断裂带为18KM。场区及周围邻近地区皆为前第四纪断裂，且规模不大，距场区最近的第四纪断裂为场区以西的莱日图河苏吉滩断裂（F6）,它是属晚更新世活动断裂,距场区最近距离8KM左右。场区新构造运动强烈，主要表现为断块间的差异性隆升和北西西向断裂的逆冲左旋走滑运动，工程区属第四系以来构造运动相对较强的地段。近场区总体属于第四纪及现代构造运动较强的地区，且是中强地震活动区。但构造运动表现最强烈的地带是近场区北部展布有全新世活动断裂的冷龙岭强烈隆起区，该构造区在1986年曾发生过64级地震及一系列中强余震，具备发生7级以上地震的构造条件。场区所在的门源盆地相对沉降区及其以南地区，第四纪晚期以来构造活动相对较弱，但展布有晚更新世活动断裂和规模不大的全新世活动断裂，而且于1925年、1929年先后发生2次55级地震，1963年发生过47级地震，对场区影响较大的历史地震为1927年古浪8级地震、1986年门源64级地震，它们的最大影响烈度分别为度和度，因此该地区具有发生65级左右地震的地质构造环境。表12为近场区地震对场区的影响烈度。表12近场区地震对场地的影响烈度一览表序号地震时间震中位置北纬，东经震级震中距场地地最大距离对场地最大影响烈度11925420青海大通372，10145533KM21927523甘肃古浪376，10268803192942青海门源372，10125533KM91986826门源西北3777，101636443KM121991101青海门源3783，101425231KM表13为坝址50年10、5，及100年5、2四种概率水准的地震烈度值及基岩水平加速度值，可得坝址区50年超越概率10的地震烈度为76度，坝址的地震基本烈度经复核应为度，50年超越概率10的基岩水平加速度峰值为133GAL。与中国地震局1/400万中国地震动参数区划图GB183062001基本一致，基本地震烈度为度。表13坝址地震烈度及基岩水平加速度值超越概率50年1050年5100年5100年2烈度值76798285加速度值（GAL）13318023232316构造稳定性评价场地所在区域属青藏高原断块区北部，主要位于该区内次级单元祁连山强烈隆起带，展开有规律较大的晚更新世活动的断裂，为第四纪及现代构造运动较强的地区。新构造运动强烈，主要表现为断块间的差异性隆升和北西西向断裂的逆冲左旋走滑运动，工程区属第四系以来构造运动相对较强的地段。近场区总体属于第四纪及现代构造运动较强的地区，且是中强地震活动区，根据水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程（DL/T53392006）区域构造稳定性划分标准，工程区属构造稳定性较差地区。建议场区地震水平峰值加速度按015G、地震动反应谱周期045S，大坝按度设防，其它建筑物按度设防。2水库区工程地质条件石头峡水电站当正常高水位3086M，总库容976亿M3，回水长度约17KM，回水到纳子峡电站尾水一带，水库最宽处达4KM，位于苏吉滩永安河一带，最小宽度250M，位于原石头峡水库坝址峡谷段处。21地质概况211地形地貌石头峡水库库盆呈窄长的漏斗形，坝址到石头沟段为峡谷段，石头沟到纳子峡段为宽广的河谷段，由库尾向坝址逐渐变窄，在地形上表现为由山间盆地区过渡到中山峡谷区，形似漏斗，两岸北东向冲沟发育，库区北侧有小红山，磨石大坂，三道晏梁等低山或中低山，有黑水河，永昌河，倒淌河等到水系汇入库区。南面为大板山，山体高大雄厚，构成大通河与宝库河的分水岭，有大红沟，石头沟等水系汇入库区。大通河发育有级阶地，呈不对称状分布于两侧，阶地开阔，具二元结构，阶地主要为草场。212地层岩性库区基底岩性为前寒武系片岩、花岗片麻岩，二迭系紫红色长石石英砂岩，三迭系灰白色长石石英砂岩及上第三系砖红色砂岩、砂砾岩，覆盖层岩性为第四系冲积、冲洪积、坡积、洪积等构散堆积物，冲积砂卵石层，分布于现代河床及其两岸的阶地之上，厚度710M，冲积砂砾石层分布于黑水河、永昌河、大红沟、石头沟等冲沟之内；坡积层分布于大通河两岸及其冲沟的坡麓；洪积层分布于河谷两岸小冲沟之内。213地质构造工程区位于北祁连优地槽皱褶带内的次级构造单元门源相对拗陷内，库区位于皇城盆地沉降区，坝址位于石头峡弱隆起区，库区未发现区域性断裂带通过，但受区域构造的影响，库区近坝库岸7KM的古变质岩峡谷段，两岸岩体中断裂构造十分发育，主要断裂有F3、F7、F2、F11等NE向断层，宽度大于10M，其次是NNW向的构造线，形成顺河断层如F32，在断层带有泉水出露。图21为石头峡库区地质构造图。214物理地质现象工程区位于高山峡谷区，河流深切，两岸山体高大，陡峻（岸坡坡度一般在4065之间），一般海拔在3100M4700M之间，相对高差大（一般在340420M左右）。主要物理地质现象为（1）岩体风化工程区地处高山峡谷，地形陡峻，河谷两岸大分基岩裸露，近坝库岸岩性多为坚硬岩石，抗风化能力相对较强，库区以砂岩、砂质板岩等中等坚硬岩为主，抗风化能力较差。受地质构造、岩性、气候等因素的影响，表部岩体的风化作用较强烈。坚硬岩石的强风化厚度35M，中等坚硬岩石的强风化厚度46M。（2）冲沟与泥石流区内河流地势较高，气候寒冷，雨量较充沛，植被发育，河谷两岸山体高大、坡度较陡，冲沟发育，大的冲沟有大红沟、石头沟、东沟、永安河等，这些冲沟进垂直于大通河，纵坡较陡，均为常年流水，不存在泥石流问题，有些小冲沟，流域面积小，平时沟内无水，沟内沉积着坡洪物，在雨季或冰雪消时，携带沟底的碎石机泥沙向下排泄，形成泥石流，但规模均不大。（3）岩体卸荷工程区大通河及其两岸冲沟深切，岸坡陡峻，库区多为块状岩体，断裂构造发育，岸坡表部岩体风化卸荷、松动及小崩塌、掉快等现象普遍而广泛。卸荷裂隙多呈高倾角切割岸坡，方向各异，倾向岸外，卸荷裂隙追踪性和延伸性不强，规模和范围有限，岩体多被切割成松动块体，块体一般为221M3，局部稍大。卸荷裂隙宽度25CM，卸荷深度10M左右，水平深度815M，其表现形式以拉裂倾倒为主。图21石头峡水电站库区地质构造图（4）冻胀工程区海拔一般在2950M3200M，属高寒山区，具有干寒、多风、昼夜温差大、无霜期短等高原气候特征。地表黄土状土及部分冲洪积粉土含水量较大时具有冻胀性。根据中国季节性冻土标准冻深线图，工程区属高海拔、较高纬度地区，标准冻深为220CM。215水文地质大通河流域的洪水每年有春汛和夏汛两个洪水期，但较大洪水都发生在夏汛，主要由暴雨形成。多年平均降雨量370480MM，降雨时间主要集中在69月，降雨量占全年降水量的70以上。库区两侧分布着多条平行的间歇性溪沟与常年流水的支流，构成了大通河的主要补给源，其次是受大气降水、降雨与冰雪消融水的补给，水量丰富。地下水按埋藏条件，可分为第四纪孔隙潜水和基岩裂隙水两类，均受雪山融水和大气降水补给，排泄于大通河。第四纪孔隙潜水呈树枝状分布于大通河及两侧沟谷第四系地层之中，受大气降水及地表水的补给，含水层厚度715M，埋深15M，水量较丰富。基岩裂隙水受岩性、构造、地形的制约，分布不均一，一般呈带状分布于断层及节理集中带，以下降泉形式悬挂于不同高程的斜坡之上，流量一般05L/S3L/S。22主要工程地质问题及评价221水库渗漏石头峡水库两岸山体高大雄厚，南西侧的大坂山是大通河与宝库河的分水岭，与大通河河谷相对高差大于500M，山体宽度2030KM，在地形上不存在低于水库最高水位的垭豁。山体为下元古界变质岩系，古生界碎屑岩及加里东期侵入岩组成，不存在通向邻谷的深大断裂。库区两岸有多条支流排泄于大通河，坡体上多有泉水出露，其高程均高于正常高水位，库区北东岸为低山或中低山，基岩为前寒武系变质岩，二迭系、三迭系及上第三系碎屑岩，断层不发育。沿岸高于正常高水位3086M的斜坡及沟脑有8处泉水，并有数条支流补给于大通河，表明库区两侧的地下分水岭均高于正常高水位。F2断层宽度大，为压性断层，于大通河近于垂直，透水性差，不存在地下水渗漏通道。因此，水库蓄水后，虽然苦水抬高，但苦水依然被限定在大通河河谷内，库盆山地中的地下水向大通河径流排泄的基本条件不会发生变化，水库封闭条件较好，不存在永久渗漏问题。222库岸稳定石头峡水库库岸全长32KM，其中坝址以上到石头沟为峡谷段，长约7KM，两岸冲沟发育，基岩裸露，山体陡立，石头沟到纳子峡口段为开阔的大通河河谷，岸坡坡度较缓，库岸分布的基岩岩性主要有前寒武系变质岩、二叠系砂岩及第三系紫红色砂岩，其中在左岸第三系砂岩出露长度为1000M、二叠系砂岩3650M、前寒武系变质岩5090M，右岸二叠系砂岩4890M、前寒武系变质岩4000M，前寒武系变质岩主要分布在石头峡峡谷段，砂岩主要分布在宽阔的河谷两岸级阶地前缘。石头峡峡谷段地段为变质岩系，岩石坚硬，构造发育，大部分边坡处于稳定或基本稳定，岸边垂直裂隙裂隙是库岸再造的主要结构面，局部地段在蓄水后存在掉快或塌岸，但规模不大，主要在原坝址左岸，基岩陡立，断裂构造发育，并且卸荷裂隙也发育，水库蓄水后也将会出现塌岸现象。库区右岸宽谷地带，主要为大通河级阶地，阶面高程31453160M，台地开阔平坦，上部为冲积砂砾石及黄土，岸坡大部分基岩裸露局部分布有坡积碎石土，厚度510M，基岩为岩性为二叠系砂岩夹泥岩，产状为NW350SW19，强风化厚度36M，岩体呈碎块状，完整性差，预测存在塌岸的长度有2KM左右，宽度2030M，蓄水后表部碎石土及强风化层出现塌岸现象，但只是表部松散体，图23为右岸砂岩塌岸边坡示意图。左岸在永安河下游由第三系砂岩组成的岸坡12KM，也为级阶地前缘，岩层产状不利于边坡稳定，在水库蓄水后两岸将会出现不同程度的塌岸，但规模小，塌岸方量少，不会影响水库的正常运行。图22左岸砂岩边坡地质剖面图。表位预测基岩边坡塌岸方量。左岸塌岸地质示意剖面图正常蓄水位（3086MNW279NW350S19SE9NE1520NW130图22左岸砂岩边坡地质剖面图第四系松散堆积物构成的库岸主要在冲沟一带及石头沟上部的宽谷中，地形坡度1025,由坡积碎石土、冲积砾卵石层、冲洪积砾卵石层及洪积砂砾石层组成，其自然边坡小于水下休止角,因此,水库蓄水后,库岸仍是稳定的。SW207NE37蓄水后地下水位线蓄水后地下水位线右岸塌岸地质示意剖面图正常蓄水位（3086MPPPNW350S19图23右岸砂岩边坡地质剖面图表21预测基岩岸坡塌方量表位置边坡长度（M）边坡高度（M）边坡宽度（M）地形坡度（M）塌岸方量万M3岩性坝线左岸801005107048花岗片麻岩的卸荷带左岸及阶地12003040101560710砂岩风化层右岸及阶地2000406010155070812砂岩及砂砾岩风化层223水库浸没水库正常水位3086M范围,库区内无固体矿产资源分布,有少量农田，库岸由砂岩、片岩、粉土、碎石土、砾卵石层组成，根据调查在正常蓄水位3086M时，在左岸的永安河沟口，有一些燕麦耕地，耕地粉土厚度12M左右，表部有3050CM的腐殖土，局部耕地将受到浸没，估算浸没面积约8亩，另外在右岸有2间户农的房屋基础存在浸没问题。（1）浸没临界深度的确定库区浸没主要在左岸的永安河沟口，经颗粒分析土质为粉质壤土，其中粉粒含量占5868，粘粒含量占2028，根据试验粉质壤土的毛细上升高度为074092M，结构土壤含盐量、地下水的矿化度及库区自然气候条件，综合确定库区粉质壤土毛细上升高度为092M。库区种植农作物主要为青稞、油菜，根据门源县相关部门资料及实际调查情况，主要农作物根系的深度03M，民宅基础深度为05M。依据水利水电工程地质勘察规范（GB5028799）附录C的规定，库区临界浸没深度按下列公式计算HCRHKH式中HCR浸没的临界地下水位埋深（M）；HK地下水位以上，土壤毛管水上升带的高度（M）；H安全超高值（M）。粉质壤土层毛细上升高度按092M、植物根系深度按03M，地下水壅高取029M，浸没耕地临界高度为151M，其浸没临界高程为308751M，浸没民宅临界高度为171M，浸没临界高程为308771M。（2）浸没面积的计算根据浸没临界高程及耕地地形坡度，经计算当正常蓄水位3086M时，左岸永安河口浸没耕地约8亩左右，右岸有2间户农的房屋基础存在浸没问题，在苏吉滩有12亩耕地存在浸没问题。总体浸没问题不大。224固体径流石头峡库区两岸植被良好,除洪水期外,河水清澈，冲沟基本没有暴发泥石流的可能性，只是在暴雨季节有发生稀性泥石流的可能，但泥石流的规模有限。暴雨季节可能携带的部分入库泥沙以及岸坡浅表层发育较广的卸荷松动岩体和部分库段两岸的松散堆积物在水库蓄水后可能发生的库岸再造，将成为库区内固体径流的主要来源。据此分析认为，石头峡库区固体径流主要来源于上游携带泥沙和库区岸坡再造，但固体径流的方量有限，对水库正常运行无大的影响。225水库诱发地震预测根据中国地震局地壳应力研究所青海省石头峡水库诱发地震可能性评价报告结论如下（1）库区地质构造背景库区的地质构造较为齐全，褶皱、断裂发育，轴向为北东东的背斜核部和两翼穿过库区的主体部分，核部由前寒武系的斜长角闪石英片岩、角闪岩、花岗岩组成，两翼由二叠系和三叠系的长石石英砂岩及部分砾岩、砂岩组成。水库蓄水后东区峡谷段最大水深达98M，水域面积56KM2，西区宽谷段库面开阔，最大水深50M，水域面积2156KM2。库区岩石主要由变质岩和沉积岩组成，并有加里东期的花岗岩、闪长岩侵入，变质岩主要是前寒武系地层，由石英岩、角闪片岩、花岗片麻岩组成，岩石致密，分布在库区水域东部，沉积岩主要为二叠系、三叠系和第三系的地层，由长石砂岩、石英砂岩组成，分布在库区水域西部。库区岩石总体较为致密坚硬，但由于断裂发育，稳定性较差。库区的断裂构造发育，有多组走向的断裂，但集中库区东段，即峡谷地带，规模最大的一条为走向NW330335。的菜日图河苏吉滩断裂，该断裂走向与库区大体平行，破碎带宽约6080M，出露长度14KM，为一扭性走滑正断层，断裂最新活动时代为晚更新世，表明活动年代相对较新，是对库区诱发地震有一定影响的断裂。（2）库区地震活动环境场区地处祁连山地震带中段，地震活动频繁，1972年5月23日的古浪8级大地震离库区80KM，这次地震震中烈度级，影响库区烈度级，在距离库区50KM范围内曾发生MS5级的地震4次，其中1986年8月26日的门源北64级地震震级最高，影响最大，该震中烈度度，影响库区度，自1970年以来，在距离库区25KM范围内，曾发生51MS30级的地震105次，这些地震空间分布上是不均匀的，主要集中在库区以外的东部，库区仅有一次ML39的地震。库区及临近地区的地震震源在09KM的有103个，约占总数的63，地震烈度复核结果为度。（3）区域构造应力场特征近场区现代地震活动所反映的地壳构造应力场主要表现为北东北东东向的水平应力主应力状态。震源错动性质主要以北西北西西向断层的挤压逆冲运动为主，兼有左旋走滑错动性质。（4）水库诱发地震预测综合因素分析，石头峡水库具备一些水库诱发地震的自然条件，不能排除发生诱发地震的可能，尤其在水库东段，但概率不高，发生水库诱发地震的最大地震级为37级，给水库造成的影响烈度为度，库区地震基本烈度为度，因此诱发地震可能造成的影响不会超过基本烈度。综合分析评价水库不存在永久性渗漏问题，浸没损失少、库岸局部存在塌岸问题，但规模小，不会影响水库正常运行，库岸整体稳定性较好，水库具备一些水库诱发地震的自然条件，可能造成的影响不会超过基本烈度。库区总体工程地质条件良好。3坝址比较及选择意见31基本地质条件石头峡峡谷段全长近6KM，在规划选点其间共选四个坝址，经勘察、坝址具有建坝的地质，在可研其间重点对、坝址进行了地质勘察，坝址位于峡谷的中段，坝址位于峡谷的下游段，两坝址相距2KM，坝段河谷狭窄，地形陡峻，冲沟发育，两坝址所出露的基岩岩性均为前寒武系角闪片岩或花岗片麻岩，岩石坚硬。32坝址工程地质条件坝址位于峡谷的中段，河床覆盖层厚度58M，河床及右岸断层破碎带发育频次高、规模较大；左岸山体单薄，岩体卸荷、风化强烈；受各组断裂结构面切割及卸荷、风化等的影响，坝址范围内岩体完整性相对较差，基岩多呈强透水中等透水，透水率小于3LU的界限深达基岩顶板以下100M。33坝址工程地质条件坝址位于峡谷的下游段，段河谷狭窄，河床及两岸覆盖厚315M；基岩为坚硬岩石，岩体呈次块状结构，坝基岩体透水性弱，坝基岩体完整性较好，河床发育顺河断层，岩体呈次块状，透水率为3LU的界限位于基岩顶板以下548M。表31为、坝址主要工程地质条件比较一览表，推荐坝址为石头峡电站代表坝址。34坝址比较意见可研审查意见“同意对比选坝址工程地质条件的评价意见和坝址选择意见，本阶段从地质角度推荐坝址是适合的。”本阶段以坝址为勘察坝址。、坝址主要工程地质条件比较一览表表31编号地形地貌地层岩性地质构造水文地质条件主要工程地质问题坝址河谷呈“U”型，河床宽5080M，左岸地形坡度1530，多为坡积碎石土覆盖，局部基岩裸露，自然边坡稳定，右岸地形坡度3070，基岩大部分裸露，局部被坡积碎石土覆盖，自然边坡基本稳定。河床冲积砾卵石层厚48M，左岸坡积碎石土层厚310M，右岸15M，基岩岩性为前寒武系斜长闪石英片岩，斜长角石英片岩及花岗岩，岩石坚硬，岩体呈次块状。强风化层厚213M，弱风化层厚1235M，微风化层厚720M。以NE向断层为主，节理发育，对工程影响最大的是顺河向断层F32，破碎带宽911M，角砾岩，压碎岩，断层泥及糜棱岩充填；其次是F9断层带宽40M，主要为压碎岩，其次有角砾岩及糜棱岩，对右坝肩的稳定有一定影响。冲积砾卵石层渗透系数521921M/D，含水层厚48M，坝基岩体透水率为1LU的界限位于基岩顶板以下1060M，透水率为3LU的界限位于基岩顶板以下548M。F32的不均匀沉陷及渗透与渗透稳定问题。坝址河谷呈”V”型底宽60120，左岸山体单薄，基岩裸露，地形坡度3070，自然边坡基本稳定；右岸多为坡积石土覆盖，局部基岩裸露，地形坡度1935，自然边坡稳定。河床冲积砾卵石层厚5M左右,左岸角闪片岩,石英片岩,花岗片麻岩裸露,岩石坚硬,岩体呈层状结构,右岸表层有27M的坡积碎石土,基岩以石英片岩为主,夹有花岗片麻岩与角闪片岩,岩石坚硬,岩体呈层状或碎裂结构强风化层厚1225M,弱风化层厚920M,，微风化层3050M。以N或NEE向断裂为主NWWNW向也有断层发育，影响坝基岩体结构的断层有F119、F178、F177、F124、F176、F104、F113、F106、F21F118、F115等多条断层，破碎带宽0510M，使坝基岩体破碎，另外在坝后还有顺河向断层F11破碎带宽411M，形成一个压缩变形带。坝基透水性强，透水率为3LU的界限多大于100M。左坝肩山体单薄，断层发育，稳定性差，坝基岩体断裂发育，岩体完整性差，坝基岩体多呈碎裂结构，压缩变形量大，坝基渗漏严重，F11在坝后形成一个压缩变形带。4坝址工程地质条件41基本地质条件411地形地貌枢纽区位于石头峡峡谷的下段，河谷在平面上呈倒“”型，河谷由NW向转为NE向，在坝址处右转为NW向，在厂房段转为NE向。河谷呈“U”型,两岸山体雄厚,地形坡度3070，河床宽5080M,纵比降46，两岸发育有不对称的级与级阶地，阶面开阔平坦,宽度200400M,具有二元结构,河谷两岸冲沟较发育,地形完整性差,相对高差100300M，河谷岸坡坡度3035,右岸基岩裸露坡度陡立，左岸大面积覆盖第四系堆积物，基岩零星出露坡度较缓,自然边坡基本稳定。412地层岩性坝址区第四系覆盖层主要为坡积、崩积、洪积碎石土或碎块石,及冲积砂卵石,厚度315M，发布在两岸坡及冲沟一带，为松散堆积物；基岩为前寒武系斜长石英片岩、角闪石英片岩、斜长角闪石英片岩及花岗片麻岩,岩石坚硬,岩体呈块状层状结构。413地质构造及结构面分级坝址区位于石头峡弱隆起区，坝址区没有发现区域性断裂通过，但断裂构造复杂，表411为坝址区主要断裂一览表。根据断层规模将趾板结构面分为级（见表412），以F32、F130代表的级结构面，其他为、级结构面，断层以NE向挤压结构面为主，NNE向次之。（1）断层坝区主要断层统计表表411编号产状性质宽度（M）充填物F130N61ESE45压性1240主要为糜棱岩、断层泥、角砾岩F131SNE41压性34糜棱岩、压碎岩F136N20ESE40压性45压碎岩、角砾岩F27N45ENW69压性10角砾石、压碎岩F26N35ESE57压性10角砾岩、糜棱岩、断层泥F13N47ESE61压性20角砾岩、糜棱岩、断层泥F32顺河断层压性10压碎岩F133N76ENW86张性12压碎岩、少量角砾岩F134