紫坪铺工程枢纽区主要分布三叠系上统须家河组上段(
)地层,为一套湖沼相含煤砂页岩沉积建造,由灰、褐灰色厚层状含砾中—粗粒砂岩、细砂岩和黄灰、深灰色中厚层—薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩与煤质页岩夹煤线组成多个正向不等厚韵律层,总厚度978～1482m。
该套地层岩性较复杂,沉积厚度及其变化较大,沉积旋回具明显的韵律性。根据沉积韵律、岩性组合和结构特点,将枢纽区地层划分为15个韵律层,即
(见表6-1),并具有如下特征:
表6-1 枢纽区地层岩性特征简表
续表
(1)每一韵律层在岩性、岩相上都呈规律性的交替变化。即大体由下部含砾石的粗粒～中粒砂岩、岩屑砂岩开始,向上部逐渐递变为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩和煤质页岩夹煤线或薄煤层,形成上下粗细交替的正向沉积粒序。下部含砾中粒～粗粒砂岩和岩屑砂岩多发育大型缓流型单向斜层理,砂岩底面之下冲刷现象较普遍,越往上部不但组成岩石的颗粒变细,而且含煤线,煤块或薄煤层数量也呈递增之势。
(2)每一韵律层的岩石组合较复杂,其厚度随沉积环境的不同在纵横向上变化较大。在与枢纽建筑物密切相关的
层中:就韵律层厚度变化而言,
、
层一般厚度为46～78m,
层可达161～176m。依各韵律层砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩和煤质页岩所占比例关系而论,
、
层以湖滨相或河床相沉积的含砾中粒～粗粒砂岩、细砂岩为主,分别约占该层厚度的72%和61%,是拦河大坝、泄洪、引水发电建筑物基础的主要依托对象；
、
层以粉砂岩为主；
层以浅水湖相、湖沼相沉积的薄层泥质粉砂岩,煤质页岩为主,分别约占该层厚度的72%、65%、53%和82%,多分布于泄洪洞出口部位。
(3)从岩体的组成结构上看,各韵律层的岩石组合具层状结构特点,其力学性质具各向异性。根据岩石的组合及其相似的工程地质特性,可将枢纽区进一步分成为如表6-1所示的若干小层或工程地质岩组。总体看,枢纽区岩石以砂岩类为主,粉砂岩类次之,煤质页岩和薄层泥质粉砂岩类仅占14%左右。其中,含砾中粒～粗粒砂岩、细砂岩,呈厚层—巨厚层状结构,新鲜岩石坚硬完整,湿抗压强度60～80MPa,属坚硬岩类,具良好的力学特性,是枢纽区质量最好的岩石；粉砂岩以中厚层状结构为主,湿抗压强度30～40MPa,属中等坚硬岩石,岩石质量尚可；煤质页岩、泥质粉砂岩多呈薄层状结构,间夹煤线或薄煤层,岩性软弱,易碎,吸水膨胀,遇水泥化,局部富集瓦斯等有害气体,受构造作用易产生明显的塑性变形,往往形成不同规模的层间剪切错动带或软弱夹层,是枢纽区力学强度低、完整性最差的岩类。
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