波堆藏布及洛隆縣巴村河谷區域冰磧粒徑特征對比分析

武 龍,侯羿騰,汪 波

(1. 西南交通大學地球科學與環境工程學院，四川成都 611756; 2. 中鐵西南科學研究有限公司，四川成都 611731； 3. 青海省有色第一地質勘察院,青海西寧 810000)

隨著川藏鐵路的修建，其中雅安至林芝段行走于青藏高原及其邊緣地帶，穿越橫斷山、念青唐古拉山、喜馬拉雅山等三大山脈，跨越大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等五大水系。西藏地區冰川運動十分強烈，冰磧物的分布十分廣泛，尤其在西藏境內的波密到林芝一段存在大量冰磧層。

對冰磧物的研究發現冰磧物是由冰川搬運堆積，未經其他外力特別是冰融水改造的沉積物，主要由漂石、礫石、卵石、砂、粉砂及黏土等物質組成，是一種無分選、無定向、無磨圓、無層理、級配差、結構復雜、架空現象普遍，塊石含量大、力學特征差異大、粒徑范圍很寬的堆積體[1]。

劉昌以西藏巴河沖久電站為例，對覆蓋層深厚，結構較松散，滲透系數較大，巖性、巖相和厚度變化大，成因類型復雜，物理力學性質差異較大的冰磧物的特征、工程特性、主要工程地質問題進行評價，提出了工程處理措施[2]。徐鼎平基于對太和鐵礦西端幫冰磧土邊坡研究，將冰磧土試樣導入FLAC3d軟件數值模擬，得到綜合分析冰磧邊坡穩定性的方法，其中冰磧體粒徑特征是主要控制因素之一[3]。

袁廣詳在帕隆藏布流域許多典型的高陡冰磧邊坡的研究中指出冰磧物具有粒度分布范圍廣、粗粒含量多等與其他沉積物不同的粒度特征。冰磧土的力學強度一般強于其他堆積體，但受不同粒徑顆粒的含量及分布、形成時代的影響,其力學特征也有所差異[4]。馬澤平總結了川藏交通廊道不同區段的冰磧物高程分布的分布規律；通過室內顆粒分析實驗，測出該地區冰磧物顆粒的不均勻系數很大，并缺失一些粒徑[5]。

川藏鐵路沿線多處無法避開冰磧層，這使得在冰磧物中進行鐵路建設是必須要面對的問題。國內目前對于冰磧物尚沒有系統的研究，對在冰磧層中進行鐵路施工建設的研究更是少之又少，因此對于川藏鐵路沿線冰磧體性質的研究迫在眉睫。

本文基于野外實地調查，結合工程鉆探的勘察成果，基于圖像識別和現場量測手段，將巖芯長度概化為巖塊直徑，運用數理統計理論對每個工點的鉆孔巖芯長度進行統計分析，結合測線法現場量測的巖塊粒徑數據，綜合確定冰磧巖石塊體的粒徑范圍，進而分析得出每個區域冰磧物巖塊的巖性特征及粒徑級配，為之后研究冰磧巖土體物理力學性質及工程性質提供基礎。

1 工程地質條件

本文擬對波堆藏布區域、洛隆縣巴村河谷區域的冰磧巖土體特征進行調查研究，具體位置如圖1所示。

圖1 研究區域位置

波堆藏布調查區域地處雅魯藏布江梯形大拐彎內、外側，研究區地形復雜，山高谷深，坡面陡峻，冰川與冰磧物發育，巖體破碎、崩塌、滑坡與流砂十分活躍。本區出露的地層主要有石炭系來姑組、石炭系-二疊系洛巴堆組、侏羅系馬里組和第四系。波堆藏布調查區域為東段南北向構造與西段東西向構造的過渡區，主要構造線方向為北北西向，表現為大規模北北西向展布的花崗巖體，小規模北北西或北西向的斷層和褶皺。

洛隆縣境內地勢南北高，中部較低，呈扇形向東北方向傾斜，地勢起伏大，溝壑縱橫，路況險峻，河流密布，湖泊眾多，冰山雪峰、干熱河谷與原始森林、高山草甸相間并存，地形地貌復雜多樣。洛隆縣巴村河谷調查區地形地貌為高山寬谷地貌，調查區高程分布于3 700～5 200 m之間，河谷兩側山峰高差大，坡度陡。

洛隆縣巴村河谷研究區地層結構復雜，出露地層繁多，主要有：第四系崩坡積物，崩落石塊母巖成分主要為變質砂巖、大理巖及板巖；新生界古近系宗白群，主要巖性為紫紅色礫巖、含礫砂巖及泥巖；白堊系下統多尼組，主要巖性為灰色板巖夾同色變質砂巖及煤層；古生界二疊系下統石。

2 冰磧物特征

對波堆藏布、洛隆縣巴村河谷區域的冰磧巖土體進行了現場勘查，對冰磧巖土體進行實地測量(圖2、圖3)，基于測線法原理，運用圖像處理軟件對現場測量照片進行量測，得到調查區域冰磧礫石的實際長度，從而對調查區域冰磧巖土體粒徑進行初步分析。

圖2 波堆藏布區域冰磧物粒徑測量

圖3 洛隆縣巴村河谷區域冰磧物粒徑測量

2.1 波堆藏布區域

波堆藏布區域調查了3個點，根據現場調查發現，調查點1的冰磧物，膠結性較好，棱角分明、無磨圓，粒徑分選性差、大小不一；調查點2現場可見植物根系，冰磧物膠結程度一般，冰磧塊石棱角分明，分選性差；調查點3一定深度可見植物根莖，冰磧物膠結程度較好，冰磧塊石棱角比較分明、部分磨圓，粒徑大小不一、分選性一般。

通過對調查點1～3冰磧巖土體各粒徑范圍的礫石長度進行數據統計，分析各調查點不同粒徑范圍礫石累計長度所占百分比，知該區域的冰磧巖土體主要集中在粒徑0～15 cm范圍之間，具體見表1?；诂F場測量，調查點1冰磧粒徑最大為43.5 cm，調查點2最大粒徑為30.3 cm，調查點3冰磧粒徑最大為25.2 cm。

2.2 在洛隆縣巴村河谷區域

洛隆縣巴村河谷區域調查了兩個點。調查點1冰磧塊石粒徑大小不一，塊石和細砂土混雜，分選性差，大的塊徑可達1.8 m，一定深度內可見植物根系，冰磧大多呈棱角、次棱角狀，極少有磨圓，礫石成份以花崗巖為主。調查點2冰磧物粒徑多在0.2-0.5 m，極少數粒徑大于1 m，冰磧物大多呈棱角、次棱角狀，極少數有磨圓(表2)。

表1 波堆藏布區域各粒徑范圍礫石含量 %

表2 洛隆縣巴村河谷區域各粒徑范圍礫石含量 %

通過對調查點1和調查點2的冰磧巖土體進行了多組粒徑測量，對各個粒徑范圍的礫石長度進行數據統計，得出各調查點不同粒徑范圍礫石累計長度所占百分比，知該區域的冰磧巖土體主要集中在粒徑0～15 cm范圍之間，具體見表2?；诂F場測量，調查點1冰磧粒徑最大為102.2 cm，調查點2最大粒徑為46.9 cm。

3 巖芯統計分析

通過圖像處理軟件對波堆藏布區域、洛隆縣巴村河谷區域的鉆孔巖芯礫石粒徑長度進行測量，運用數理統計方法對統計的礫石長度進行分析，從而得到研究區域的冰磧巖土體粒徑特征。

波堆藏布區域擬選取具有代表性的兩個鉆孔，鉆孔BDZB-1和鉆孔BDZB-2。

鉆孔BDZB-1經緯度為N3321231.9900，E404553.4400，地面高程2 830.22 m，鉆孔巖芯主要為角礫土、塊石土，礫石原巖主要為花崗巖、板巖、砂巖。鉆孔孔深70 m，共統計1 141個數據。鉆孔BDZB-2經緯度為N3318553.2500，E465833.5010，地面高程2 755.69 m，在鉆孔深度60 m以上鉆孔巖芯主要為角礫土、塊石土，礫石原巖主要為花崗巖、板巖、石英砂巖，在鉆孔深度60 m至65 m為石英啥巖，塊狀構造。鉆孔孔深65m，共統計 1 269個數據。

洛隆縣巴村河谷區域擬選取具有代表性的兩個鉆孔，鉆孔LLBC-1和鉆孔LLBC-2。

LLBC-1巖芯礫石原巖主要為花崗巖、板巖，呈棱角狀，其余主要為砂土充填。經緯度為N3353749.7127，E516569.2834，地面高程3 806.37 m，鉆孔孔深85 m，共統計有 1173個數據。鉆孔LLBC-2經緯度為N3353973.5700，E516705.1200，地面高程3 808.42 m，在深度54.0 m以上，巖芯為碎石土、卵石土、圓礫土、礫砂等，礫石原巖為花崗巖、板巖，鉆孔深度54～85 m，巖芯為板巖，板狀構造。鉆孔孔深85 m，共統計956個數據。

通過對鉆孔巖芯礫石粒徑的統計分析，得出各鉆孔不同粒徑的礫石含量，詳見表3。同時對各個鉆孔進行數據分析，從而得出礫石粒徑平均值、中位數、最大值、粒徑標準差以及各鉆孔全程數據的偏度和峰值，詳見表4。

表3 鉆孔各粒徑范圍礫石含量 %

表4 鉆孔巖芯礫石粒徑數據參數值 cm

在波堆藏布區域，鉆孔BDZB-1中粒徑最大礫石出現在深度45～50 m區間，在鉆孔BDZB-2中，出現在深度45～50 m區間。在洛隆縣巴村河谷區域，鉆孔LLBC-1中粒徑最大礫石出現在深度35～40 m區間，在鉆孔LLBC-2中，出現在深度65～70 m區間。

筆者運用Origin軟件，利用鉆孔中所有礫石直徑數據進行繪圖，通過對x軸求對數之后，得出鉆孔巖芯塊石粒徑長度的累計曲線，橫坐標(按對數比例尺)表示某一粒徑，縱坐標表示小于某一粒徑的塊石百分含量，詳見圖4～圖7。

圖4 鉆孔BDZB-1塊石粒徑長度累計曲線

圖5 鉆孔BDZB-2塊石粒徑長度累計曲線

圖6 鉆孔LLBC-1塊石粒徑長度累計曲線

圖7 鉆孔LLBC-2塊石粒徑長度累計曲線

如圖，鉆孔BDZB-1粒徑小于10 cm的礫石達90 %，其中在4～10 cm區間的礫石含量最多。鉆孔BDZB-2粒徑小于15 cm的礫石約占90 %，其中在粒徑3～10 cm區間的礫石含量最多。鉆孔LLBC-1粒徑小于20 cm的礫石達90 %，其中在4～15 cm區間礫石含量最多。鉆孔LLBC-2粒徑小于30 cm的礫石達90 %，其中在5～30 cm區間礫石含量最多。

4 結論

(1)波堆藏布區域冰磧巖土體膠結較好，棱角分明，少數磨圓，粒徑大小不一，分選性差，礫石粒徑平均值約為4 cm，最大粒徑在20～50 cm區間?，F場調查發現冰磧塊石集中在5～15 cm區間，其次是15～20 cm區間。由鉆孔巖芯統計知，該區域冰磧塊石集中在0～10 cm區間，結合鉆孔塊石粒徑長度曲線可知，冰磧塊石主要集中在4～10 cm區間。

(2)洛隆縣巴村河谷區域冰磧巖土體礫石呈棱角狀，極少磨圓，粒徑大小不一，分選性差，礫石粒徑平均值約為6.5 cm，最大粒徑約在40～100 cm區間?，F場調查發現冰磧塊石集中在5～10 cm區間，其次是0～5 cm區間和10～15 cm區間。由鉆孔巖芯統計知，該區域冰磧塊石集中在0～15 cm區間，結合鉆孔塊石粒徑長度曲線可知，冰磧塊石主要集中在4～30 cm區間。

(3)對比分析波堆藏布區域和洛隆縣巴村河谷區域，兩個區域的冰磧礫石集中在0～15 cm區間，而洛隆縣巴村河谷區域粒徑大于15 cm的冰磧塊石較波堆藏布區域含量較多，且洛隆縣巴村河谷區域出現粒徑大于等于1 m塊石。