1　绪论

1.1　问题的提出

我国拥有巨大的水能资源蕴藏量。据统计，我国水能资源总蕴藏量为676GW，可开发的水能资源为378GW。截至2015年年底，全国水电累计装机3.19亿kW，居世界第一，68％分布在西南地区，所面临的工程地质问题复杂。其中，顺河断层的分布、规模、性状等，往往是水利水电工程建设面临的重大工程地质问题。

顺河断层是水利水电工程建设中引发各类工程地质和水文地质问题最普遍、危害性最大的一类地质现象，如区域构造稳定性和地震活动性、水库和坝址渗漏、坝基变形与稳定等，无不常常受控于顺河断层，甚至影响到工程建设的成败。在长江流域的水利水电工程建设中，早期建设的丹江口大坝、紫坪铺大坝、南河水库等，都因坝基顺河断层特征事前没有查清，开工后或者被迫下马停建、或者停工研究对策。后期建设的大部分工程，包括一些大型工程，如东江水电站、向家坝水电站、铜街子水电站、安康水电站、紫坪铺水利枢纽、隔河岩水电站、五强溪水电站、二滩水电站、锦屏一级水电站、缅甸伊江上游流域某水电站，都曾在坝址、坝型比较，坝线选择，水库渗漏和库岸稳定评价，以及坝基、边坡、地下洞室等不同建筑物的工程地质问题研究中，遇到顺河断层所带来的特殊地质问题。例如，丹江口大坝1958年开工，1959年河床坝基开挖后，于9～11坝段（右河床）发现F16与F204两条近顺河向断层，其交汇带宽达30余m，且断层构造岩性状极差，由于事前的勘察工作中将其遗漏，所以被迫暂停施工，补充地质勘测、试验、分析计算和研究处理方案。柘溪水电站存在多条顺河向断层，其中河床左侧的F5断层规模较大，性状较差，由于位于河床水下，其对工程的影响如何，一时成为工程设计的关键地质问题，为评价其工程地质特性，为工程设计提供依据，不得不采用开挖过河平洞的方法来加以查明。耒水东江水电站位于燕山期花岗岩体上，岩体坚硬完整，但坝址区存在一条规模较大的F3断层，在坝线选择时，充分考虑了该断层的影响，在准确查明断层位置的基础上，将坝线下移，避开了F3断层，从而使拱坝的地质条件更加简化和优越。铜街子水电站河床坝基两侧隐伏一组中低倾角的逆冲断层F3、F6，错断了作为坝基抗滑稳定控制面的层间错动带，将其错断成高程不同的几个片区，断层和层间错动带的存在及相互关系，成为枢纽布置方案选定和坝基变形、抗滑稳定分析及基础处理的关键。隔河岩水利枢纽坝基分布着众多的顺河断层，不仅给坝基稳定带来影响，而且沿断裂构造岩溶发育，构成坝基渗漏的主要通道，也给防渗帷幕的设计和施工带来极大的困难。缅甸伊洛瓦底江上游流域某水电站坝址区发育有顺河断层，断层走向5°～20°，总体倾向近E，倾角75°～85°，断层带物质主要为泥化物，宽度13～42m，断层工程性状是该水电站建设中的关键工程地质问题，为使水电站主要建筑物避开该断层，不得不下移坝址。

查明顺河断层特征，跨江勘探成为必然的选择，主要的手段有过江（河）平洞、河底竖井和水上垂直加密钻孔。据统计，国内曾经采用过河平洞或河底竖井的坝址共有14座，大多数都是20世纪70年代以前实施的。近30年来，采用这种勘探方法的仅有黄河大柳树水利枢纽、红水河龙滩水电站、金沙江溪洛渡水电站和向家坝水电站等4个工程。从现在的工程经验和勘探技术水平出发，过河（江）平洞这一勘探方法已经很少采用。一方面是因为它勘探周期长、资金投入大、施工安全风险高，已经不适应现今水利水电开发水平；另一方面是因为利用双向成对跨江大顶角斜孔钻探技术可以查明顺河断层的分布特征，为工程设计提供可靠的地质依据。水上垂直加密钻孔对于75°～85°的陡倾角顺河断层而言适应性差，存在局限性，而且安全风险大。为此，双向成对跨江大顶角斜孔钻探技术成为顺河断层跨江勘探的必然选择。例如：雅砻江官地水电站就是利用两岸向河床交汇斜孔查明重力坝坝基无顺河断层分布的；缅甸伊洛瓦底江上游流域某水电站通过运用55°大顶角双向成对跨江斜孔钻探技术，查明了顺河分布断层的宽度、组成物质、工程性状等，在水利水电工程跨江勘探技术应用上具有里程碑意义，受到国内外好评与关注。