缅甸莱比塘铜矿堆浸场地层的渗透性特征分析

吕建中　邹加学　何智

摘 要： 本文以缅甸莱比塘铜矿堆浸场地层特点为例，分析了影响各地层渗透性的因素及提出了层状结构、带状（或环带状）结构和壳状结构三种不同的渗透结构，对比分析各渗透结构之间的联系，加强了对该类地层渗透性分布规律的认识。

关键词： 砂泥岩互层； 斑岩侵入体； 风化壳； 渗透性

在许多水利水电工程、堆场工程及基坑工程等建设中，经常会遇到相关的工程水文地质问题，如岩体边坡中的水压力计算，渗控工程评价、坝肩绕渗、场地渗透性及废弃物堆场的防渗问题等。因此，研究地层渗透性特征，分析其渗透规律，对解决相应的渗流问题有着重要的意义。

1. 研究区概况

本次以缅甸莱比塘铜矿堆浸场场地为例，对其场地砂泥岩互层地层及斑岩（侵入体）的渗透性特征作研究分析。

拟建堆浸场内喷淋液含强酸和铜离子，故对地层渗透性的了解对将来防渗措施的设计起至关重要作用。

堆浸场场地面积约7km2，以丘陵地形为主，地形起伏。场地地层由砂岩、泥岩及斑岩侵入体组成，覆盖层较薄，其中砂岩、泥岩呈互层关系，薄—中厚层状，倾角较小，一般小于10°，砂岩节理裂隙发育，而泥岩节理裂隙则弱发育；斑岩侵入体呈岩墙或岩株状产出，岩体呈块状，纵向上风化差异较大。对三种岩石的渗透系数进行统计，总体具弱透水性（详见表1）。

2. 岩体的渗透结构分析

岩体的渗透结构是指不同渗透性的岩体在空间中的组合方式，即岩体渗透性的空间分布规律，研究裂隙岩体渗透结构是研究裂隙介质中地下水移动和溶质运移的基础。

在砂、泥岩等非碳酸盐岩地层中，节理裂隙是地下水渗流的唯一通道，裂隙发育程度及空间分布规律决定了地层的渗透性特征，而影响地层节理裂隙发育程度及空间分布规律的因素有场地分布的岩性、风化作用和动力构造作用。

通过对堆浸场地层渗透性试验结果的统计分析研究，得出场地内地层的渗透结构可分为层状渗透结构、壳状渗透结构和带状（或环带状）渗透结构：

2.1 层状渗透结构

场地内层状渗透结构主要表现在砂泥岩互层地層中。现场对砂、泥岩裂隙进行统计（详见表2），

表2 砂泥岩裂隙统计表

[岩性＼&裂隙宽度（mm）＼&裂隙密度（条/米）＼&范围值＼&平均值＼&范围值＼&平均值＼&砂岩＼&2～8＼&4＼&2～5＼&3＼&泥岩＼&0.5～3＼&1.5＼&1～3＼&1.3＼&]

结果表明，砂岩中裂隙无论是宽度或密度，均大于泥岩中裂隙的发育程度。这一现象可由地层高密度电法勘探场地电阻率得到验证：砂岩层电阻率420（Ωm），泥岩层电阻率280（Ωm）。说明在无地下水的情况下泥岩体介质的连续性高于砂岩。

同时，由于泥岩中裂隙被泥质物质充填堵塞，其贯通性或连续性均小于砂岩中裂隙。统计堆浸场内砂岩、泥岩压水试验结果，砂岩透水率（Lu）3.75，而泥岩仅透水率（Lu）0.57。显然，在裂隙宽度、密度及裂隙长度等因素的综合影响下，砂岩层的渗透性要远大于泥岩层的渗透性。这一规律即形成了砂岩为相对透水层，泥岩为相对隔水层的层状渗透结构。

2.2 带状（环带状）渗透结构

场地内侵入岩体发育，与围岩接触带在平面上呈带状或环带状分布，围岩与其接触带由于热液及动力作用的影响，岩体裂隙发育，且部分成碎裂状构造，影响距离一般小于35m。

侵入岩体的侵入活动是影响裂隙发育的重要因素，因此岩体的渗透性也必然受其影响。侵入岩体与围岩的接触带这一裂隙密集发育带，即形成了地层渗透性的带状（或环带状）结构，表现为透水性。

对接触带及附近对裂隙进行统计，呈现出在接触带影响区内，岩体裂隙的宽度及密度均有所增加，且随着距接触带距离的增加，裂隙的宽度与密度渐趋于稳定现象（详见图1）。

2.3 壳状渗透结构

根据场地内钻探及高密度电法勘探成果，地层浅部存在一个风化壳层，与各岩性抗风化能力程度有关，这一特点在斑岩侵入体中尤为明显，斑岩侵入体强风化壳厚度一般在10m～20m之间，平均电阻率350（Ωm），且风化壳的厚度主要受地形地貌条件的控制，一般说来，在山梁或山丘顶部风化壳层厚度较大，呈“帽”状，越往深部走，岩体风化程度越低。

由于受风化卸荷作用，风化程度越高，岩体内裂隙越发育，风化程度越低，深部裂隙趋于闭合。钻探及高密度电法勘探成果证实（详见图2），在风化卸荷作用的影响下，山体表面存在一个裂隙相对发育的风化壳层，该壳层的渗透性明显大于其下部岩体（详见图3），这一规律构成了斑岩侵入体的壳状渗透结构，即中间厚四周薄的渗透结构。

3. 各渗透结构之间的关系

以上所述三种渗透结构都是相互联系的，其中层状渗透结构是最基本的渗透结构，带状（或环带状）和壳状透水岩体在渗透性方面同时具有层状渗透的基本特点。

场地内三种岩层的渗透性不尽相同，砂岩裂隙宽度、密度及贯通性均大于泥岩和斑岩，其渗透性最大；泥岩主要呈薄层状构造，裂隙弱发育或呈闭合状态等因素，其渗透性最小；而斑岩则渗透性较小，由于其裂隙多被长石类矿物充填，其渗透性受到影响，由于渗透性差异的存在，造成的场地内相对透水层和相对隔水层同时存在，宏观上使整个场地渗透性具各向异性分布的特点。

4. 小结

4.1 砂泥岩互层地层的渗透结构一般表现为层状渗透结构；侵入岩体与围岩接触带的渗透结构主要表现为带状（或环带状）渗透结构；而在斑岩侵入体中，由于山丘顶浅部风化壳的存在，而使其渗透结构表现为壳状渗透结构。

4.2 裂隙是决定岩石地层渗透性大小的主（下转87页）（上接75页）要因素，层状渗透结构是最基本的渗透结构，带状（或环带状）和壳状透水岩体在渗透性方面同时具有层状渗透的基本特点。

4.3 同一场地不同渗透性介质同时存在时，渗透性一般表现为各向异性的渗透特点。

4.4 在渗透结构及各向异性渗透性的影响下，地层渗透性特点一般复杂多变，在研究岩体裂隙渗流及其对建筑物的作用时，应对此予以足够重视。

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