3.1　工程区基本地质条件

3.1.1　地形地貌

抽水蓄能电站工程区内地势总体为西北高、东南低。山区山高谷深，切割强烈，多悬崖绝壁，瀑布险滩，海拔140.00～1300.00m，相对高差达1000余m，为中山区。山前倾斜平原区，地形平坦，海拔100.00m左右。

上水库位于峪河左岸东沟内。东沟的总体走向从库尾由北向南至东沟村转为由东向西，沟长约2.5km，平均比降10%，谷底宽20～100m。左岸为狼山，山顶海拔1080.10m，走向为60°，坡度较陡，一般为30°～40°。高程800.00m以上多基岩裸露；高程800.00m以下，基岩多被坡积物、崩积物覆盖，厚8～25m，最大厚度可达41m。右岸为关山，山顶海拔1283.00m，山体雄厚，总体走向290°。自然坡度较缓，一般为20°～30°。高程750.00m以上的基岩多裸露，高程750.00m以下基岩被松散—半胶结的坡积物、崩积物覆盖，厚5～16m。沟谷基本对称，为U形谷，河床内有厚5～13m的洪积物及堆石。勘察资料及施工开挖揭露分析，上水库古河床靠近左岸。

3.1.2　地层岩性

与抽水蓄能电站有关的主要地层自下而上分别为太古界登封群（Ar）古老变质岩系、中元古界汝阳群浅变质石英砂岩、古生界寒武系（∈）泥灰岩、灰岩地层和第四系（Q）坡积、洪积、冲积、崩积等松散堆积物。

太古界登封群（Ar）：主要岩性为灰、浅灰、灰白色黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、花岗岩状片麻岩，并有辉长岩、花岗伟晶岩呈岩脉或岩株侵入。片麻理走向290°～320°，一般倾向SW，倾角20°～30°。片麻岩岩体较为完整，强度较高，微弱透水。但云母富积夹层、粗粒状斑晶片麻岩则较易风化，形成软弱夹层。

该层出露于下水库坝基及库区两岸岸坡，顶面高程440.00～480.00m。与上覆地层呈角度不整合接触。在接触面处，有古风化壳存在，厚1～2m，为相对隔水层。

下水库两岸岸坡直接与其相关。

中元古界汝阳群：为浅红、肉红、灰白色巨厚—厚层状细—粗粒浅变质石英砂岩，薄—中厚层状粉砂岩，夹薄层状泥质粉砂岩、粉砂质页岩（厚度一般小于5cm）。在中上部夹有一层厚约15cm的泥质粉砂岩，底部有底砾岩（角砾大小不一，呈次棱角状至次圆状，最大粒径15cm，硅质胶结，厚度0～1.2m）。岩层顶面出露高程640.00～670.00m，总厚150m。与上覆地层呈平行不整合接触。在接触处有古风化壳存在，厚0.5～1m。岩石致密坚硬，抗风化能力强，地形上形成一陡壁，为区内的相对隔水层。该层分布于下水库两岸谷坡上部。

古生界寒武系（∈）地层产状，倾角一般2°～5°，倾向N～NW。由馒头组（∈1m）、毛庄组（∈1mz）组成库盆、库岸，徐庄组（∈2x）、张夏组（∈2z）在正常蓄水位以上。具体见表3.1－1。

∈1m2中的相对不透水层在库坝区未构成圈闭，对上水库的防渗无多大意义，隔水层汝阳群位于库底。

第四系（Q）：在上、下水库区两岸岸坡堆积着大量的坡积、洪积、冲积、崩积的巨大石英岩状砂岩大块石、碎石、壤土及砂卵石。这些松散堆积物在相当地段直接临库，构成水库岸坡。

3.1.3　地质构造

电站场地在大地构造上位于华北断块区内的太行断块和冀鲁断块的交接地带。近场区位于太行山拱断束的东南部，燕山运动使区内元古界、古生界地层发生褶皱和断裂，燕山运动后，由于太行山东麓深断裂和焦作—商丘深断裂的活动影响，形成本区现今西北高东南低的断块构造地貌。

本区太古界基底构造小褶皱发育，并见有南北向、东西向断裂。片麻理的走向290°～320°，倾向SW，倾角20°～30°。片麻岩中局部云母片岩软弱夹层富集，呈不连续的透镜状产出，下水库坝址区工程地质剖面中可见夹1、夹2、夹8、夹9等。中元古界、寒武系地层平缓，近于水平，产状为300°～350°∠0°～5°，其中以寒武系为主的上水库地层层理发育。

3.1.3.1　节理裂隙

根据探洞揭示以及地表基岩露头调查，节理裂隙主要有以下几组：

（1）走向70°～90°，倾向NW，倾角85°～90°，节理微张，粗糙，节理面有钙膜，延伸长度0.5～2m，切层，多属风化裂隙。

（2）走向270°～310°，倾向SW，倾角60°～90°，节理微张或闭合，微张节理钙质充填，延伸长度2～5m，切层。

（3）走向20°～40°，倾向SE或NW，倾角63°～90°，节理微张或闭合，微张节理钙质充填，延伸长度小于2m，切层。

（4）走向330°～350°，倾向NE，倾角86°～90°，节理微张或闭合，微张节理钙质充填，延伸长度大于2m，多不切层。

以上四组节理在厚层、脆性岩层中相对发育，而薄层页岩、泥灰岩中则不发育，总体上说节理属发育—稍发育。

3.1.3.2　断层

上水库主要有F1～F6六条断层（见表3.1－2）。它们由库区中部风门口一带顺河延伸到坝址下游，其断距2～17m，断层宽度0.03～3m，由断层泥、角砾组成，全为正断层，从断层物质组成及压水试验和室内断层带渗透试验表明，断层透水性较大。上述断层是在施工前根据地质测绘所发现发育规模较大的断层，后期由于施工开挖地形变化较强，且断层规模及发育情况有所变化，对施工期开挖揭露的断层进行重新编号，多规模不大，且延伸不长，对工程影响较小。

3.1.4　风化卸荷及物理地质现象

上水库风化卸荷厚度，主要受地形、岩性的控制，差异较大。泥灰岩、页岩强风化卸荷厚度垂直方向一般4～8m，最深ZK004钻孔达23.52m，水平方向4～6m。中等风化卸荷厚度垂直方向一般5～10m，最深ZK908钻孔达19.35m，水平方向8～24m。灰岩卸荷裂隙相对发育，中等风化带厚度一般1～2m，由于岩性坚硬，抗风化能力较强，未发现强风化带。

整体来说，地形陡、岩性脆的地方卸荷裂隙相对发育一些，风化程度相对弱一些；地形缓、岩性软的地方，风化程度相对强，而卸荷裂隙相对不发育。

区内地形多悬崖绝壁，水文地质条件较复杂，岩性软硬相间，加之降雨量较多及历史古地震作用，从而产生了区内的崩塌体、滑坡以及上述的风化卸荷裂隙等多种外动力地质现象。

崩塌体在谷坡上分布较普遍，但规模一般不大，主要是张夏组灰岩的崩落，发育于狼山南坡。分布在山麓及冲沟，规模较小，且多数分布于高程800.00m以上的山坡上，对库区的影响不大。

上水库及其附近主要有龟山塌滑体、岭脑塌滑体、老爷顶塌滑体等，分布于狼山西侧及南坡、鸡冠山西坡。其中龟山塌滑体规模巨大，作为上水库石料场，另有专门讨论。此外，1996年雨季，在宝泉村南，沿土层、风化层发生了数处滑坡，规模为几立方米到几百立方米，对工程影响不大。

3.1.5　水文地质

根据区内含水介质特征、地下水的赋存条件和水力性质等，可将其划分为2个水文地质单元（类型）。

（1）松散岩类孔隙水分布区。主要分布于东沟河床，地下水赋存、运移于砂卵石层中。地下水主要接受大气降水补给和来自基岩地区裂隙水或裂隙岩溶水的补给。地下水位埋藏较浅，为1～2m。

（2）基岩裂隙水分布区。在上水库区分布广泛，对工程产生主要影响的一种地下水类型。可细分为：风化带网状裂隙水，含水层为地表风化带中的风化裂隙，呈面状分布，未风化的母岩构成隔水底板，为潜水，由于地形切割强烈，富水性差，在雨季，成浸染状或以泉水形式出露于山坡或沟底；层间裂隙水，含水层与相对隔水层互层，由于地层近于水平，为无压的潜水；脉状裂隙水，上水库小断裂发育，以张性断层、张扭性断层为主，断层带常由断层泥、角砾岩及碎裂岩组成，断层影响带内裂隙发育，是良好的导水通道和赋水空间，地下水呈脉状或带状分布。

本区地下水系统的补给可分为两个途径：一是系统外的补给；二是系统内部的转移补给。前者主要来源于太行山深山区和大气降水补给；后者则是不同水文地质单元之间地下水转移产生的补给。基岩裂隙水与裂隙岩溶水向河谷松散岩层中转移即属于此类。

对上水库的寒武系地层进行了400余段压水试验，结果表明风化带岩体的透水性大于微风化、新鲜岩体，都为中等透水。需要指出的是，寒武系同一地层的透水性与距岸边的远近关系不明确，这说明节理裂隙、层面等结构面是控制透水性的主要因素。∈1m2地层中存在着一层至少连续两段厚10m以上透水率小于3Lu的岩组，构成相对不透水层。但由于东沟的切割、风化的影响，上水库东沟ZK005孔以下至大坝，该层未构成上水库完整的隔水层。∈1m1地层，库坝区统计了75段的压水试验资料，其中，27段抬不起水头，占36%，沿该地层，在雨季有大量的季节性泉水涌出，从以上分析可见，∈1m1地层应属强透水层，影响透水性的主要原因为岩溶及层间构造破碎带。

根据可行性研究阶段水质分析结果，坝址区水化学类型主要为·Mg2＋型，其次为型，p H＝6.6～8.0，总硬度、水化学成分基本接近。地表水以及地下水对混凝土不会产生腐蚀性。

3.1.6　岩石（体）物理力学性质

根据前期各阶段成果资料整理分析，各岩体力学指标建议值见表3.1－3。

坝基河床开挖掉覆盖层和强风化层后，将部分出露∈1m1。∈1m1岩组层间构造发育，小断层、褶皱多，岩石破碎。如中间夹的白云岩，几乎为碎块状，RQD小于2%。另外，还发现了一些小溶洞。在中、下各有一层泥灰岩，特别是下层，岩性软弱，遇水极易软化，厚2～5m，钻孔取芯率一般小于30%。在坝轴线，软弱层顶面高程680.00～686.00m，坝轴线位置软弱层顶面高程674.00～686.00m。

在坝址下游左岸1号探洞内对∈1m1泥灰岩软弱层进行了10个点的野外抗剪强度试验，其成果为：

抗剪断强度　　　　　　f′＝0.560，c′＝0.050MPa

摩擦强度　　　　　　　f＝0.510，c＝0.050MPa

摩擦试验残余值　　　　f＝0.504，c＝0.045MPa

从剪切面的地质素描看，大多数试件的剪切面起伏差都不大，最大为1.6cm，剪切面上大都有明显的擦痕。根据1号探洞试验资料，软弱夹层的抗剪强度f＝0.51，c＝0.05MPa。由于试验时，剪切速率较高，为此建议采用0.7的折减系数，f＝0.51×0.7＝0.36，c＝0MPa作为安全储备。

3.1.7　水库触发地震

工程区在大地构造位置上处于华北断块区内的太行断块东南角，临近太行断块、冀鲁断块的交接地带。外围东部、西部地震活动强烈，近场区地震活动较弱。库区无区域性大断裂，仅有数条断层穿过库区，其规模小，晚更新世以来已停止活动。

库区地层近水平状，库底下部为厚达150多m的汝阳群石英岩状砂岩，岩石强度大，不透水，为区域隔水层，库区与库水接触或有水力联系的地层为馒头组泥灰岩、粉砂质页岩及毛庄组页岩、粉砂岩、灰岩，该地层有一定的透水性。虽然馒头组、毛庄组有一定的透水性，但汝阳群隔水，加上周围地形的切割，地下水常沿汝阳群顶部出露排泄。断层的透水性强，地下水虽可沿断层向下渗透，但断层规模小，切割浅，因此，地下水向深部渗透的可能性小。

另外，上水库虽坝高94.80m，但库容仅约782万m3；水面不足1km2，水的载荷作用影响不大。

综上认为，库区不具备产生水库触发地震的地质条件。