1　緒論

1.1　問題的提出

我國擁有巨大的水能資源蘊藏量。據統計，我國水能資源總蘊藏量為676GW，可開發的水能資源為378GW。截至2015年年底，全國水電累計裝機3.19億kW，居世界第一，68％分布在西南地區，所面臨的工程地質問題復雜。其中，順河斷層的分布、規模、性狀等，往往是水利水電工程建設面臨的重大工程地質問題。

順河斷層是水利水電工程建設中引發各類工程地質和水文地質問題最普遍、危害性最大的一類地質現象，如區域構造穩定性和地震活動性、水庫和壩址滲漏、壩基變形與穩定等，無不常常受控于順河斷層，甚至影響到工程建設的成敗。在長江流域的水利水電工程建設中，早期建設的丹江口大壩、紫坪鋪大壩、南河水庫等，都因壩基順河斷層特征事前沒有查清，開工后或者被迫下馬停建、或者停工研究對策。后期建設的大部分工程，包括一些大型工程，如東江水電站、向家壩水電站、銅街子水電站、安康水電站、紫坪鋪水利樞紐、隔河巖水電站、五強溪水電站、二灘水電站、錦屏一級水電站、緬甸伊江上游流域某水電站，都曾在壩址、壩型比較，壩線選擇，水庫滲漏和庫岸穩定評價，以及壩基、邊坡、地下洞室等不同建筑物的工程地質問題研究中，遇到順河斷層所帶來的特殊地質問題。例如，丹江口大壩1958年開工，1959年河床壩基開挖后，于9～11壩段（右河床）發現F16與F204兩條近順河向斷層，其交匯帶寬達30余m，且斷層構造巖性狀極差，由于事前的勘察工作中將其遺漏，所以被迫暫停施工，補充地質勘測、試驗、分析計算和研究處理方案。柘溪水電站存在多條順河向斷層，其中河床左側的F5斷層規模較大，性狀較差，由于位于河床水下，其對工程的影響如何，一時成為工程設計的關鍵地質問題，為評價其工程地質特性，為工程設計提供依據，不得不采用開挖過河平洞的方法來加以查明。耒水東江水電站位于燕山期花崗巖體上，巖體堅硬完整，但壩址區存在一條規模較大的F3斷層，在壩線選擇時，充分考慮了該斷層的影響，在準確查明斷層位置的基礎上，將壩線下移，避開了F3斷層，從而使拱壩的地質條件更加簡化和優越。銅街子水電站河床壩基兩側隱伏一組中低傾角的逆沖斷層F3、F6，錯斷了作為壩基抗滑穩定控制面的層間錯動帶，將其錯斷成高程不同的幾個片區，斷層和層間錯動帶的存在及相互關系，成為樞紐布置方案選定和壩基變形、抗滑穩定分析及基礎處理的關鍵。隔河巖水利樞紐壩基分布著眾多的順河斷層，不僅給壩基穩定帶來影響，而且沿斷裂構造巖溶發育，構成壩基滲漏的主要通道，也給防滲帷幕的設計和施工帶來極大的困難。緬甸伊洛瓦底江上游流域某水電站壩址區發育有順河斷層，斷層走向5°～20°，總體傾向近E，傾角75°～85°，斷層帶物質主要為泥化物，寬度13～42m，斷層工程性狀是該水電站建設中的關鍵工程地質問題，為使水電站主要建筑物避開該斷層，不得不下移壩址。

查明順河斷層特征，跨江勘探成為必然的選擇，主要的手段有過江（河）平洞、河底豎井和水上垂直加密鉆孔。據統計，國內曾經采用過河平洞或河底豎井的壩址共有14座，大多數都是20世紀70年代以前實施的。近30年來，采用這種勘探方法的僅有黃河大柳樹水利樞紐、紅水河龍灘水電站、金沙江溪洛渡水電站和向家壩水電站等4個工程。從現在的工程經驗和勘探技術水平出發，過河（江）平洞這一勘探方法已經很少采用。一方面是因為它勘探周期長、資金投入大、施工安全風險高，已經不適應現今水利水電開發水平；另一方面是因為利用雙向成對跨江大頂角斜孔鉆探技術可以查明順河斷層的分布特征，為工程設計提供可靠的地質依據。水上垂直加密鉆孔對于75°～85°的陡傾角順河斷層而言適應性差，存在局限性，而且安全風險大。為此，雙向成對跨江大頂角斜孔鉆探技術成為順河斷層跨江勘探的必然選擇。例如：雅礱江官地水電站就是利用兩岸向河床交匯斜孔查明重力壩壩基無順河斷層分布的；緬甸伊洛瓦底江上游流域某水電站通過運用55°大頂角雙向成對跨江斜孔鉆探技術，查明了順河分布斷層的寬度、組成物質、工程性狀等，在水利水電工程跨江勘探技術應用上具有里程碑意義，受到國內外好評與關注。