三门峡地质属什么岩为主
㈠ 三门峡基坑验收地质工作的初步总结
贾福海 甘存绪 张占标
三门峡水利枢纽从1957年起已由边勘察、边设计的情况转入了大坝的紧张施工阶段。在主要建筑物基础开挖过程中，须进一步查明实际自然地质条件，是否与设计中所采用的地质资料相符，并且对设计高程的基础岩石是否符合大坝基础要求等，地质人员都应提出具体意见。因此，地质人员就进一步担负了一件最重要而又复杂的任务——基坑素描和基坑验收。
一、开挖过程中的地质观察
1)在基坑未开挖之前，地质人员首先对基坑地质条件作详细的了解，尤其对构造断裂带的地质资料须加以深入的研究。此外，还应该取得有关基坑开挖方面的所有设计图纸，开挖规范以及施工中混凝土浇筑块的划分情况，以了解设计和施工的意图。
2)在开挖过程中要经常去观察是否产生新的地质现象，如涌水、边坡的稳定性、新的断裂带等。如果有塌方或滑坡等的可能性应及早提醒施工单位的注意。
3)为了进一步查明主要建筑物地段的地质构造，在开挖中对不同高程岩石的风化、裂隙、断裂带要进行仔细观察。三门峡基坑内有较多的构造破碎带，尤其这些破碎带在水平方向上及垂直方向上的变化很大，因此必须仔细地进行了解，并同时做地质素描、照相、采集标本和岩样等，必要时在特殊地段采岩样进行试验，求出破碎带中的颗粒级配、可溶盐、抗压强度及显微镜下的性质等，以便基坑到达设计高程时，互相比较，作为地质结论的主要参考资料。在观察中必须在不同高程固定一些控制点，并进行测量，然后放到构造地质图上。这些点均应统一编号，注明高程。最好把照相、取样、试验资料能放在同一张图上，以便今后分析研究。如果发现有新的断层和破碎带，一定要放到构造地质图上，同时要详细地搜集有关的资料，并且把这种新的情况，告诉施工及设计单位，以便及时地补充或修改他们的设计或开挖图件。
4)在基坑的爆破过程中，地质人员应监督施工人员的爆破情况，避免由于爆破而引起人为地质条件的恶化(如爆破引起的裂隙)。例如在爆破过程中，打多深的钻眼，用多少炸药，多深以后就不准用钻机打大口径钻孔，放大炮，在接近最后设计高程时只许放小炮，甚至在地质条件不好时不准放炮，只许用镐进行挖掘等等，地质人员都要加以掌握。开挖中虽然有规范，但不一定适合于本地区的地质条件，因此，地质人员在基坑开挖工作开始就应当协助施工人员选择一些有代表性的地段(破碎带、裂隙密集带、裂隙不甚发育的地段等)分别进行爆破试验，取得经验后再修改规范，使其适用于本地段的具体条件。
5)基坑开挖过程中，地质人员应帮助施工人员解决开挖中的地质问题，如地下水的处理及基坑边坡的大小等等。此外，还要确定设计高程处的基础岩石是否符合大坝基础要求。如果开挖至设计高程时岩石还是不好，那么就必须继续开挖，这时候地质人员应根据所搜集的基坑地质资料以及过去勘察的成果(钻孔、坑槽探等资料)，进行综合分析研究后，提出挖多少，半米或1米的建议，只有这样才不致使开挖工作发生浪费，影响了建筑物造价的增高，另外一种情况就是没有开挖到设计高程，但岩石已符合大坝要求，地质人员也应当提出不需要开挖的建议，总之，设计人员是想尽一切办法使建筑物的造价低而又能把它放在稳固的基础岩石上，因此，地质人员有责任帮助他们解决这些问题。
6)在基坑开挖到最后高程时，为了更进一步论证大坝基础岩石的工程地质特性，必须选择有代表性的岩石作为标本，并应送试验室做物理力学试验——抗压试验、抗剪试验、容重、比重、空隙度、吸水性等，此外必要时也应做显微镜鉴定。如遇到地下水时，要测定涌水量，并取水样进行水质分析，测定对混凝土是否有侵蚀性。
7)当第一期基坑开挖结束后，要把破碎带、断层所观察的资料与以往的观察资料进行对比，并且要取得基坑涌水量的详细资料，更重要的是观测构造破碎带、裂隙密集带或断层等地段的透水性是否增高了，其中是否有颗粒流失(管涌现象)及集中渗漏等新的地质现象出现，如有上述现象就应及时向施工人员提出处理建议，以免今后影响建筑物的安全。
二、野外地质素描工作
1)基坑地质素描是把大坝基础岩石的工程地质特性以及所有地质现象反映出来的一项工作。因此，基坑地质素描图也是基坑的综合地质图，它既能反映出基坑内岩石中的裂隙、裂隙密集带、破碎带及断层发育程度、分布规律、长度、宽度、产状要素、充填物含的捕掳体，也能反映出地下水露头以及过去的勘探坑孔位置等。总之，基坑内一切地质现象，都应反映出来(如图1)。
2)当基坑开挖至设计要求的岩石时，先把岩石冲洗干净后，才能进行地质素描工作。过去我们在素描时，由于工程紧迫，往往要求在很短时间内要完成素描任务，否则会影响验收工作及混凝土浇筑的推迟，因此，我们往往分成两个以上的小组进行工作，每组两人互相协助，一人素描，另一人记录(包括量产状要素、宽度、充填物及编号等，见下表)。在素描范围内先用皮尺把它分成2m×2m方格网，然后采用2m见方上边刻有尺度的竹框进行素描，这样可以大大提高工作效率。
裂隙统计表
3)在野外素描中必须注意下列几点：(1)在素描时首先用红油漆把方格网点好，并要点的正确，否则在素描中会发生同一条裂隙连接不起来，或者是直线画成弯曲的现象；(2)在素描中应分主次，不应包罗万象，不要把那些微小的和由爆破产生的裂隙都画上去，使素描图复杂化。素描时应特别注意对基础有害的地段，如断层带和破碎带的范围、断层带及破碎带中的产物都要很清楚地表示出来；(3)对裂隙、破碎带、断层带相互关系要仔细观察，并要清楚表示出来。如互相切割的关系，水平方向和垂直方向的变化等情况，这对研究地质构造有很大帮助；(4)素描完成后，必须在野外与以前的素描图接图，如果接不起来，尽快找出原因加以纠正；(5)所有的平面素描图与剖面素描图都应与设计施工图纸符合。
4)野外素描图的比例尺，最好与室内清图的比例尺相同，以免图件发生误差和工作上的麻烦。在选择比例尺时主要是根据地质条件的复杂性及素描面积来确定。不论平面素描图与断面图，其比例尺一般可分为1：50，1：100，1：200等，现在三门峡所采用的比例尺是1：100。
5)基坑素描工作是一项比较复杂的工作，因此基坑开挖至设计标高时才进行素描，或者是浇筑混凝土时的那个最终面才做素描。对未达设计高程以前的中间高程面的观察和记录只能作为地质人员对今后分析岩石风化、裂隙、破碎带、断层带的主要资料，而重要的还是最终面素描资料。最终面的素描资料是地质上极有价值的文献，这部分资料设计、施工、地质单位都需要有。
三、内业图件整理
1.平面素描图(图1)
图1 平面素描图
图3 横剖图
图4 纵剖图
图例
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
基坑地质平面素描图就是将野外的草图加以整理后的正式图。按野外的记录表将裂隙、裂隙密集带、破碎带、断层带的倾向、倾角、宽度和充填物加上去。特大的裂隙和裂隙密集带、断层带都要统一编号，这些编号必须与过去统一。如过去没有编号则按顺序予以新的号码，若有分枝的现象，则在原编号加上A、B、C……等字样加以区别，然后把混凝土浇筑块的范围编号加上，同时将纵横剖面的位置、方向和比例尺、浇筑块的示意范围(如图2)等，都要在图上表示出来。
图2 混凝土浇筑块示意图
2.纵横剖面图(图3，图4)
纵横剖面是按施工竣工图及基坑地质素描图在开挖过程中的观察资料、勘察中的地质图综合编制成的。其目的是检查设计断面是否挖到设计高程或超过设计高程，不论是哪一种情况均应在剖面上加以说明原因，另一方面为了解开挖深度和覆盖层、风化层的厚度，裂隙密集带、断层和破碎带在垂直方向上的变化等，在图上还要把破碎带开挖处理的深度(从实际开挖面向下算起)，在剖面图中都表示出来。在剖面上原地线、设计开挖线、实际开挖线也得加以表示。
纵剖面图(图4)是通过一列浇筑块的中心线做的。横剖面图(图3)是根据开挖后的地质构造复杂程度及开挖情况而定。可以根据具体情况，适当地增减。三门峡的横剖面是采用每隔5m做一个。
四、工程地质结论
基坑验收以前必须准备好各种图件、说明书及验收证书。验收证书是由地质素描图、地质剖面图、工程地质结论、竣工图、爆破说明书和验收情况说明书(由验收委员会负责)等五部分资料组成的，其中基坑地质素描图、地质剖面图和工程地质结论是组成基坑验收证书中最重要的部分。所有的资料除了验收情况说明书是验收后写的以外，其他均要在验收前做好提交给验收委员会。
工程地质结论是一篇短小精干的文件，文字必须简单明了，所写的都是主要的，没有次要的。由于基坑验收是对到达设计高程以下岩石能不能作为基础而言，因此，除了破碎带外，对已开挖去的岩石部分，不进行描述，根据三门峡的具体情况，我们是按下列几部分编写的：
1.岩石
1)基础岩石如果只有闪长玢岩，那么就应该首先说明基础岩石是呈岩床状产出的灰绿色、块状、坚硬的中生代闪长玢岩，然后说明岩床的倾向、倾角及岩床的厚度。
2)对闪长玢岩要说它是属于斑晶显著的，还是不显著的，或者说哪一部分是显著的，哪一部分是不显著的，这些斑晶有没有排列，排列是什么方向。然后论证根据勘测资料闪长玢岩的饱和极限抗压强度。
3)在这段要说明闪长玢岩岩体中含有属于哪种岩石的捕掳体，它们的直径一般是多大，最大多大，最小多小。此外还得说明捕掳体和闪长玢岩胶结情况是紧密还是不紧密。
2.地质构造
(1)构造裂隙
1)首先说明构造裂隙分几组，各组裂隙产状要素，裂隙一般长度及其最大和最小长度，它们的发育程度。
2)在这一段内应说明闭合裂隙和张开裂隙的大致百分比，并说明张开裂隙一般宽度和长度，裂隙两壁的附着物(氧化铁、方解石或粘土薄膜)。
3)说明整个地段一般裂隙率(条/平方米)，如果各个地段的裂隙率有显著的差别，应分别加以叙述。
4)说明各组裂隙互相切割的情况。
5)细小方解石脉的分布情况、长度、宽度，它们和各组裂隙的关系。
(2)构造裂隙密集带
1)所验收基坑内有几条构造裂隙密集带，分布在哪一部分，它们的编号、产状要素、宽度及延伸的长度。
2)说明构造裂隙密集带内岩石是每隔多远被一条裂隙所切割，切割后岩石成什么形状。
(3)构造破碎带及断层带
1)基坑内或基坑哪一部分有几条破碎带，它们的编号、产状要素、宽度、长度以及分布情况。
2)分别或综合描述破碎带内的产物(糜棱岩、构造碎屑岩、构造角砾岩、构造块状岩)的分布情况、厚度变化、风化程度及其松散情况和颜色等。
3)破碎带两壁有否擦痕，如有应当记述它的倾向、倾角，并判断哪一壁是向哪一方推动的。
4)破碎带内有没有方解石脉，方解石脉破碎没有，方解石脉本身有没有擦痕，如有应当记述它的倾向、倾角，并和破碎带两壁的擦痕加以对比，以及方解石脉与岩石结合程度也要说明。
5)说明基坑内各破碎带在原地面及开挖过程中的情况，然后和基坑中同一号破碎带加以对比，进一步说明其破碎带的垂直变化。
6)最后说明这些破碎带经从开挖面继续下挖多少米后，已达到设计要求。
3.地下水
首先说明其出露地点，然后说明其出露形态(点滴出露或长流泉)，长流泉应说明其涌水量(升/秒)。如果基坑内没有地下水，也应加以注明。
4.结论
1)首先应说明建筑物(隔墩、隔墙、梳齿、左岸非溢流坝段、电厂、护坦等等)某一或某些浇筑块的天然地基是灰绿色、弱裂隙的或者中等裂隙的。坚硬的中生代闪长玢岩，作为这些建筑物的基础是适宜的。
2)如果基坑内仅只有弱点滴出露裂隙水，那么就应当说这些地下水的出露与基础是没有什么关系的；如果地下水的水量还不少，应当在这里提出处理的方法，但这方面必定是经地质人员和施工队、技术处、总工程师研究好了可以实现的方法。
3)说明基础岩石中捕掳体和基岩接合很紧密，它们的存在与基础设施有什么影响。
4)说明断层、破碎带经处理后，已符合于设计要求。
五、基坑验收
当开挖处理竣工后，各种验收文件亦已完成后，首先由施工单位自行检查，不合标准者必须继续清理，当自检认为没有问题后，才要求验收委员会进行验收。
在接到施工单位要求验收的通知后。首先由现场检查小组(由地质1人，技术处1人，质量检查处1人组成)进行全面复查工作。复查时要用地质锤或铁棒普遍敲打岩石。根据岩石发出的声音来识别开挖是否达到要求。对于发出哑声的岩块应进行清除，另外在开挖尺寸和高程方面，除了施工竣工图外，还应请技术处测量队复检，若没问题，验收委员会即约定验收时间，通知各有关单位进行验收。
验收委员会的验收工作是代表国家验收坝基的隐蔽工程，它不是形式而是一种很重要的工作，它的工作好坏直接关系大坝的安全。因此验收时认为完全合格了，才能进行浇筑混凝土，否则要继续加以清理，批准后得到通知，下一工序单位才可以开始工作。
(原载于《三门峡工程》1958年11月5期)
㈡ 黄河三门峡坝区地质勘探的历史丰碑（大口径勘探的理论依据）
张鉴新
一、坝区供水勘探373号供水井的钻孔工作创新理论依据
(一)1957年至1958年，黄河三门峡地质勘探总队，在完成坝区供水勘探的74号、231号和373号供水井的钻孔和抽水试验工作后，将此三个供水井移交工程局，经过孔口改造、泵房建造等工作后，便作为坝区大型供水设施，特别是373号供水井，它是三门峡大坝施工用水、三门峡枢纽改建工程施工用水、三门峡坝区至大安地区的工业和生活用水的主要水资源。
1970年至1980年期间，由水电北京设计院的三门峡设计代表组等单位组建的水电十一局设计院，住在大安，其生产和生活用水，均为坝区373号供水井，经输水管输送的，深感373号供水井，在该地区的国民经济建设中，发挥着举足轻重的作用。
(二)373号供水井，是黄河三门峡地勘总队的地质和勘探全体工作人员，在新中国诞生后，为治理黄河所做的科技成果。
由于黄河水含沙量大，不能作为大坝施工的直接用水，而漫滩沙砾层中水和闪长玢岩裂隙水，水量甚少，为解决三门峡施工用水、生活用水，当时三门峡地勘总队主任工程师贾福海和地质工程师夏其发为代表的地质科技人员，从区域水文地质查勘，到69号供水勘探孔的抽水试验成果后，认定：埋藏在奥陶纪石灰岩层的喀斯特裂隙水，水量大，是比较理想的坝区用水的水资源，因而贾福海主任工程师提出：373供水勘探孔，要兼作供水井施工。
1.当时总队党委非常重视373号孔的勘探工作，召开专门研究会，由贾福海主任工程师作了说明(大意)：
1)水量大，可按50L/s以上水量，计算所需用抽水设备，为求得可靠的涌水量数字，抽水试验时间，要延续30天或45天，届时，由试验现场讨论决定。
2)钻孔孔径，要比74号孔径增大，以利增大抽水，并按供水井施工。
3)石灰岩顶部的煤系岩层是隔水层，奥陶纪石灰岩喀斯特裂隙水，具有承压水性质，承压高度为10～12m，地下水位标高约为(269～273m)。要在石灰岩与煤系岩层之间作隔水，封孔处理。
2.由于373号孔的勘探工作，工程量大，抽水试验时间长，要求高，因此，总队党委和总队领导决定：
1)成立由杨兆详(书记兼总队长)、贾福海(主任工程师)、张洪生(副总队长)、张鉴新(勘探科、勘探工程师)组成的领导协调组(以下简称：协调组)：由杨兆详、张洪生负责组织动员工作，张鉴新负责制定全面勘探技术操作安装及钻具的设计工作等，并主管协调组的日常工作。
2)成立徐凤君为机长的大口径373号孔勘探机组(包括大型抽水试验组)属坝一队领导，调宋宝冲同志去坝一队为副队长，筹备373号孔钻探设备及大型抽水试验设备。
孙钊工程师协助坝一队，做好373号供水勘探孔的设备安装，包括14m高度的钻塔的改制工作等。
3)当时非常缺少大口径钻探设备及管材，总队协调组，要求物资科，派专人去北京、天津、上海相关物资局，请求支援，最终，物资科张英俊科长说(大意)：能够调给总队的最大管材：直径：ϕ14″、ϕ12″、ϕ10″、ϕ8″、δ=10mm；供水钻机的盘型钻机，无货；动力机为25 马力柴油机；当时总队现有最大钻机为 KAm-500型，配套钻杆为ϕ50mm，水泵为200/40型。
至此，坝一队相关领导，要求使用供水勘探的盘式钻机及相应配套钻具的钻头，不能实现。
对此，杨兆详总队长：要我拿出一个切实可行的技术措施和理由，表明：使用 KAM-500型钻机，ϕ50cm钻杆，25马力柴油机，承担373号供水勘探孔的可行性，让总队党委和相关领导人心中有数。
(三)勘探工作是地质查勘的一种手段，前已说明：373号供水勘探孔，是用大孔径，进一步探明奥陶纪石灰岩的喀斯特的裂隙水资源的涌水量，为此，当时我们设定：
1.钻孔结构示意图(本图仅供选用钻进方法，作参考)如图1
图1 钻孔结构示意图
注：图1中：
1)地下水、承压水的水位，是根据贾工《三门峡坝址工程地质条件》推算的。
2)岩层厚度，是由8号孔岩心分层记录中，推算的尺寸数字。
2.铁砂钻头、钻铤加压，示意图2、图3
1)铁砂钻头是用厚壁钢管材料，内贴外包钢板(δ=3mm)制作。
铁砂钻头(示意图2)
do=原钢管内径(mm)；
d=原钢管外径(mm)；
图2 铁砂钻头示意图
图3 钻铤加压示意图
Do=do-2×3(mm)；
D=d+2×3(mm)。
2)钻铤是用ϕ150mm圆钢柱，穿孔后，两端车锁接头丝扣。
钻铤加压(示意图3)
每个钻铤重约150～170kg
3.373号钻孔钻进，选用下列数据来校核：所需功率，ϕ50mm钻杆应力、KAM-500型钻机的主要部件强度等。
1)钻头转速n=120～150转/分钟。
2)闪长玢岩层：用铁砂钻进，但要少投砂、勤投砂，使钻孔孔径上下均匀，有利于钻杆导向器发挥导向作用。
石灰岩、煤系岩层：用硬质合金钻进。
3)钻头承受压力：
钻砂钻进：бo=钻头单位面积承受压力=8kg/cm2。
合金片钻进：每个钻头镶大块硬质合金片，ϕ14″或ϕ12″钻头，共计镶74块，每块承受20kg/cm2，共计承压：С=20×74=1480kg。
4)纯钻进进尺；参考 74号孔进尺，选用：h=62.5cm/台时，每分钟纯进尺：hmin=
5)钻头，选用ϕ14″，δ=10mm(或ϕ12″，δ=10mm)钢管，作为材料。
(1)制作铁砂钻头：在管材内壁、外壁，用δ=3mm钢板，内贴、外包，各焊一层(详见：钻头图示)。
(2)制作合金钻头：钻头唇部的内、外，交错镶大块合金片，间距为16mm左右；合金片在钻头内、外出刃各为3mm。
(3)孔底环状被刻取的岩层面积：
环状面积的外径：D=376+2×3=382mm。
内径：Do=376-2×3-2×10=376-6-20=350mm。
平均直径：Dcm=R+γ=
环状面积：F=
6)石灰岩或煤系岩，单向条件下岩层抗压：бcm=800kg/cm2。
而孔底岩层的抗压：б=3×800=2400kg/cm2。
(四)373号供水孔，钻孔需要功率计算：由《钻井力学》等。
1.刻取孔底岩层(选石灰岩或煤系岩层，用合金片钻头钻进)，功率：
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
式中：б=2400kg/cm2，孔底岩石抗压；
V=刻取岩层体积=Fhmin；
F=环状面积=184cm2；
hmin=1.04cm；
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2.克服摩擦力，所需功率：
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式中：c=考虑孔壁磨擦孔的倾斜度，下部钻杆的直度=1.1～1.3，选c=1.15；
f=孔底摩擦系数=0.30；
C=钻头承受压力=1480kg；
n=钻头转数≈150转/分钟(在煤系岩层、灰岩中，钻进时间较多，钻进较快)；
R+γ=36.6cm；
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3.空转钻杆及钻杆上导向器、钻具等，按理论近似计算有多种公式，都是适用于直径ϕ60mm以上的钻具，对于钻杆直径ϕ50mm，常引用相关实测数值。
由相关实测：100m长，ϕ50mm钻杆，实转测得功率为 N3=1.4～1.8Hp，对比后，选用：N3=1.6Hp。
综合以上，373号供水孔的钻孔，需要功率：
NΣ≈N1+N2+N3=2.041+19.6+1.6=23.241≈23.24Hp。
上式表明，在钻孔无故障条件下，用25Hp柴油动力机，可满足373号供水孔的钻孔功率。
但钻机所用水泵须另用其他动力机，作为动力机，带动两台200/40型水泵。
4.取25Hp柴油机，超载效率系数为1.1；由动力机至钻杆，传动效率为n=0.93。
(五)KAM-500型钻机，当时是由苏联进口的，配备专用ϕ50mm钻杆，按其产品说明规定，开孔直径为ϕ151mm，钻孔深500m，因此，用上述钻机和钻杆，承担373号供水井的钻孔工作，孔深没有超出，但孔径ϕ376mm，是该钻机规定的ϕ151mm的2.49倍，显然，是存有风险的。
因此采取有效技术措施，完成373号供水井的钻孔工作，把地下水抽出来，这既是我们勘探人员的职责，也是考验。
1.改善ϕ50mm钻杆，在钻进中的受力条件
钻杆下端，承受扭矩和最大压缩弯曲应力，使钻杆在受压、弯曲、折断；因此，采用钻铤加压(见图示)，即在钻具上端，连接钻铤，重约1.5t。形成钻具自重加压方式钻进，消除钻杆的弯曲压力；钻杆主要承担传递扭矩，其扭应力：
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式中：
Mk1=扭矩=
n=传动效率=0.93；λ=超载系数=1.1；
N∑=25Hp；n1=转速=150转/分钟；
Wk1=钻杆断面系数=
d1=钻杆外径=5cm；d2=钻杆内径=4cm
上式，表明采用钻铤加压钻进，钻杆的扭应力是安全的。
2.保持钻孔直度，是大口径钻进中非常重要的措施
钻孔偏斜，不仅增加弯曲荷载，甚至折断钻杆，阻止钻进工作。
1)当时，苏联学者B·C·费德洛夫提出：计算转动钻杆功率，要考虑井身弯曲影响，其计算公式：
N′3=αvd2Ln1.7Hp
式中：N′3=转动钻杆，消耗的功率，Hp；
v=冲洗液比重；
d=钻杆直径，cm；
n=钻杆转速，转/分钟；
L=钻杆长度，m；
α=与井身弯曲有关的系数：
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由系数α，可见当井身弯曲3°，增加功率：
2)我和坝一队有关领导，在处理69号孔井身偏斜时，当时值班班长告诉我(大意)：“钻孔偏斜，钻头转动阻力增大，动力机超负荷运行，钻头转数明显降低，突然卡钻后，钻杆接头(位于距孔口30cm)断裂”。估计转速为110～120 转/分钟。69号孔，当时孔深约2.5m，孔底中心，经测锤(吊手电筒)测得偏斜于孔口中心约3cm，铁砂钻头钻进。经估算：
钻杆接头承受扭矩应力，
超负荷系数为1.1。
传动系数为0.93；
转速n2=120转/分；
钻杆接头承受扭矩Mk2为：
Mk2=
钻杆接头外径d3=ϕ38mm=3.8cm
钻杆接头内径d4=ϕ22mm=2.2cm
钻杆接头断而系数Wk2为：
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∴钻杆接头剪力
以上表明，要把平接头更换为锁接头，同时钻孔必需保护直度，不偏斜。
(六)总结坝一队，69号供水孔的钻头直径ϕ6″(ϕ168mm)的钻进经验后，制定10～14″大孔径供水孔，钻进技术操作要点：
1.保持钻孔孔身直度，是大孔径钻进非常重要的技术操作措施：
1)钻机，按照安全技术操作规程，安装定位后，开孔钻孔不能偏斜，孔口管的孔底中心线，与钻机主轴中心线，必需同一垂直线，否则，要及时对孔口管纠偏。
2)优先选用合金钻头钻进；如用铁砂钻进，要少投砂，勤投砂，把给水量调到最佳水量，保持孔径上下均匀，以利钻杆导向器发挥作用。
3)钻头和岩心管，总长度大于8m。
4)岩心管，由上而下，每间距2m左右，周边等分，焊接6～8根筋条。筋条长80mm，宽6mm，厚度：铁砂钻进为5mm，合金钻进为3mm，筋条两端切成斜度，竖直焊在岩心管上。
5)采用自重加压钻进，岩心管上端连接钻铤，总重为1.5t。自重加压钻进，可减少钻杆受压弯曲应力。
6)每根钻杆外径，安装一个硬木制作的导向器；导向器外径与钻头直径相同，长度为其直径的1.2倍；它与钻杆的连接，要防止打滑，磨损钻杆；为防止井壁磨损导向器，可用耐磨软材料，外包导向器，具体制作，由大口径机组决定。
7)要经常测量孔身直度，开孔钻进至孔深6m，每钻进3m，要测直一次；孔深6～14m，每钻进6m，测直一次；之后，每钻进8～10m，测直一次。
偏斜度，不能大于0.22度；或长度8m钻具，放到孔底，转动，手感转动无阻力，否则，要对该孔段进行纠斜处理。
8)纠斜方法：用浓水泥灰浆，满灌偏斜孔段，灰浆凝固后，用合金钻头，岩心管长度为9m，由孔口而下，慢速转动(此时丝扣要拧紧，严防松扣、钻具脱落事故)，钻到孔底，把水泥岩心取出后，再次下落钻具到原偏斜孔段，转动无任何阻力，可继续钻进。
9)上述操作要点，由大口径机组，结合实际钻进情况，灵活撑握，具体操作。
2.增加钻杆接头和钻杆强度：
将钻杆平接头换为锁接头；选用优质钢材钻杆，钻杆两端头，墩厚，制作锁接头外扣；
在制作锁接头时，选用钢管厚度，大于平接头的厚度的2倍，这样，便大大增加钻杆接头和钻杆的强度。
锁接头制图工作，由季铁根同志负责，并负责与总队修配厂联系加工制作，交坝一队使用。
3.KAM-500型钻机
1)KAM-500型钻机的主轴、传动轴，承担25Hp荷载，给钻杆传递扭矩，由于它们的直径均大于钻杆直径，而钻杆的扭应力小于许用扭应力；因而，钻机的主轴、传动轴的扭应力，同样也应小于许用扭应力，是安全的，故不再验算。
2)钻杆的传动齿轮，经验算(此处将演算过程略)，齿轮的弯曲应力小于许用弯曲应力，是安全的。但齿轮的接触应力大于许用接触应力，表明齿轮在传递扭矩、转动钻杆，在钻进工作中，磨损可能较快，需要备用齿轮，以便及时替换磨损的齿轮。
就是说，要做好齿轮的磨损更换工作，KAM-500型钻机，承担373号供水井的孔径为ϕ376mm的钻进工作，是安全可行的。
(七)如上所说，在没有供水勘探设备——盘式钻机情况下，我们实施：
挖掘KAM-500型钻机潜力；保持孔身直度，减少钻具阻力；采用钻铤自重加压钻进方法，消除钻杆弯曲应力等措施；为ϕ50mm钻杆，承担ϕ376mm供水井的钻进工作，创造有效安全的运行条件。
以上这些措施要点，也是当时总队党委领导，亲自召开的由坝一队大孔径机组、总队修配厂、物资科等单位参加的动员会上所说的要点；并且明确：大孔径钻具等，由勘探科设计；总队修配厂要做好加工制造；物资科要及时供应大型钢管等材料，总之，为支援大孔径机组，做好服务工作。
由于大孔径机组的努力工作，373号供水井的钻孔工作，是按期完成的。
使用小直径ϕ50mm钻杆，完成大直径ϕ376mm供水井的钻孔工作，这在当时，尚无先例。这是黄河三门峡地勘总队的地质和勘探人员为大坝用水完成的技术成果。
二、三门峡坝区373号供水勘探孔，压缩空气扬水的几点认识
三门峡坝区373号供水勘探孔抽水试验，是由贾福海主任工程师(以下称贾总)提出的地质要求，目的是探明石灰岩喀斯特裂隙水的涌水量，由于涌水量大，煤系岩层隔离封孔后，喀斯特裂隙水，距孔口可能有20多米。因此使用常用抽水机是无用的，在此情况下，我们采用压缩空气扬水措施。
(一)压缩空气扬水，计算空气量的相关数据：
1.依据贾总提出的地质要求：
1)抽水量可按60～70L/s，选择抽水设备。
2)抽水试验，按四个阶段进行：
一次为试抽，求降低最大水位的涌水量。
转为正式抽水试验，分三个阶段降低水位：由最大降低水位开始；
第二次降低水位值，是最大降低水位值的
3)每次降低水位稳定后，测量涌水量，延续时间为10天，四个阶段降低水位，共计40天，具体由抽水试验实情决定。
2.关于喀斯特裂隙水位h值：
1)由373号孔结构图，估算h值，约为h=23m。
2)当裂隙水是由河水补给，h值小于23m，为安全计算风量，选h=23m。
3.为安全起见，选抽水量为75L/s。
说明：
1)图4尺寸是由373号孔结构图来的。
2)孔内水位是承压水位，未考虑河水补给影响。
3)为使排水喷射向下，出水口，应连接90°向下弯头。
4)封孔钢管，外径ϕ330，内径ϕ304mm，内外均作防锈处理。
图4 压缩空气扬水示意图
(二)试求提升1m3水所需空气量和空气压力及提升水管尺寸：
这里要说明一点，抽水试验、涌水量和降低水位是相关的，但这种互相关系，是在抽水试验施行中才能得知，因而所求空气量，也要在抽水试验中，由调正降低水位数值，来修正所需空气数值。
1.《钻井力学》中相关理论，已证明。
1)空气扬水，是在钻孔套管内地下水中，送入压缩空气与水混合后的比重小于管外地下水的比重，这样，由管外比重大的地下水形成的水压差，把管内地下水提升，溢出管口，流到孔外。
2)提升1m3水所需空气量(折合一个大气压的空气量)，由下式计算：
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
式中：V0=提升1m3水，所需空气量(折合一个大气压下空气量)。
K=克服各种阻力所需水头损失系数，可由以下经验公式计算：
即K=2.17+0.0164h0
h0=提升水的高度，即动水位(m)
H=混合器埋入水中深度(m)
注：V0式的演算由来，这里从略，其理论依据是利用空气在等温膨胀中所作的功：R=
式中：G=1m3水重。
2.求扬水启动时，提升1m3水，需要空气量、气管直径等：
1)扬水启动时：取h0=h=23m；水量为75L/s；H=38m。
K=2.17+0.0164h0=2.17+0.0164×23=2.17+0.3772=2.5472≈2.55
求空气量：
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
即当沉没系数：x=
V0=3.75m3。
2)由上，每秒提水75L/s=270m3/h，需要空气量为270×3.75=1012.5m3/h=0.28125≈0.3m3/s。
令：q=每秒钟提升水量=75L/s=0.075m3/s；
q0=需要空气量=0.3m3/s(1个大气压下的空气量)；
混合：q+q0=0.075+0.3=0.375m3/s。
3)求压气管直径d值：
由q2=
式中：q0=0.3m3/s=300L/s；
p0=流出排水管口的自然空气压力=1个大气压。
p2=
∴q2=
ΔP=气管阻力，取ΔP=0.8大气压。
取压缩空气流速v1=10m/s=100 dm/s；
压缩空气管的面积：F=
∴气管直径：d=
4)求排水管直径：D值：
(1)混合器，放在排水管中心，采用同心式排水装置：
取水管流速，v0=9m/s
∴排水管需要断面积：ω=
(2)由π4(D2-d2)=ω
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
5)由上，选择：
气管：外径ϕ89mm，内径：ϕ81mm。
水管：外径ϕ274mm，内径：ϕ254mm。
空气量：当沉没系数：χ=
提升1m3水，需要空气：V0=3.75m3≈4m3；
空气压力：q2=5.6大气压；取q2=6kg/cm2；
气水混合速v0=9m/s；气速v1=10m/s。
(三)试求降低最大水位时，提升1m3水所需空气量及备用空气总量。
1.参考74号孔抽水试验，可降低3m水位左右；
因此，取：h0=h+3=23+3=26m
H=38-3=35m
K=2.17+0.0164×h0=2.17+0.0164×26=2.5964≈2.6
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
即：当沉没系数χ=
2.备用空气量：
1)每分钟提水量=75×60=4500L/min=4.5m3/min。
需要空气量=4.5×4.51=20.295m3/min。
2)抽水试验是三个班连续进行，以上是一个班需要的空气量为20.295m3/min，三个班，备用60m3/min。为安全起见，拟选用：
6台：9m3/min·台·6台：6m3/min·台。合计为12台空压机。
总计每分钟可送空气量为90m3/min，备用安全系数为1.5。
3.以上，降低3m水位，是求备用空气量，选用参考数字，373号孔实际抽水最大水位降低数，需在试抽水中，才能得到。
(四)前已说明，我们拟筹备12台空压机，空气量为90m3/min，但这些空气量，是否满足扬水需求?这要通过试抽水试验来检验。
373号孔，试抽水试验启动后，我们向气管内，由小到大，逐渐增送空气量，直到送入空气量为45m3/min；在逐渐增送空气量的同时，观察气水混合体，经排水管出口，由断断续续喷出，到均匀连续不断喷出，延续一定时间，喷出的混合体，均为连续不断的均匀混合体，表明空气扬水状态，处于合适状态，在这种状态下，初步测得降低水位，约在2m位置。选用：空气：水=5：1的气水混合体，进行计算，我们送入45m3/min空气量，可提升9m3/min水量，大于抽水试验设计估算涌水量4.5m3/min的要求，可满足抽水试验需求空气量。我们把这种状态下送入45m3/min空气量，作为最大需求空气量，来调配备用空压机的合理组合。
1.把12台空压机分为两个组合，每一个组合，均有3台×9m3/min和3台×6m3/min，合计6台空压机，送空气量为45m3/min，以满足扬水所需最大空气量。
2.空压机厂房火灾后，烧坏上述部分空压机，因此，我们另行组合空压机，改为：一组有一台40m3/min和一台6m3/min，合计空气量为46m3/min，另一组有3台×9m3/min和3台×6m3/min，合计空气量为45m3/min，以满足空气扬水的最大需求。
3.以上是备用空气量，选用的参考空压机组合，实际抽水试验工作中，是由现场技术负责人，依据实情选用空压机数量。
(五)做好大型抽水试验的组织工作和技安工作是非常重要的
1.空压机的内燃机和压气机，运转时温度高，每组空压机运转8小时，需停机冷却降温，改为另一组空压机运转，因此，需要运转操作人员(包括燃油运送人员)，维修人员，此外抽水现场还有技术人员，可见，373号孔抽水试验规模很大，而且，抽水试验时间很长，总队决定，成立由坝一队宋宝冲副队长领导的大型抽水试验组，对空压机厂房、燃油库和抽水试验现场，统一管理，协调工作。
2.空压机远转时，内燃机温度高，使排气管温度也高，与排气管相距2～3cm的帆布，在风吹摆动下，贴近排气管，被烤烧，引发火灾，烧坏上述部分空压机，教训是深刻的，表明对空压机的防火工作，要做细，要排除易燃物品靠近排气管；切实做好油库的防火工作，为此，当时组织专职技安人员，督促检查安全工作，从而消除各种可能发生事故的隐患。
3.我们是首次采用压缩空气扬水，进行抽水试验工作，是由理性学习，到实践认识，对于如此大型的抽水试验工作，是边干边学，经过全体工作人员的努力，完成373号孔的抽水试验工作，成果是合格的。
在总结教训后，宋宝冲副队长较好地完成373号孔抽水试验工作中的组织协调工作。
(六)几点认识
1.选用压缩空气扬水进行抽水试验的条件：
1)孔内地下水位深度h大于抽水机吸水高度hf=7m。
2)地下水涌水量大于深井泵的扬水量。
在上述两种情况下，选择压缩空气扬水，是较好的选择。
2.要掌握以下知识：
1)混合器，埋入地下水深度H值，与压缩空气的压力是相关的，最大深度H值，由下式求得：
p2=
式中：[P2]=空压机的气压=7kg/cm2(民用空压机的许用压力)
故 H=[[p2]-p0-Δp]×
2)由前计算提升1m3水所需空气量V0值：
当沉没系数：χ=
χ=
可见，χ值愈小，V0愈大。因此，拟选用χ≥1.3，否则，将使气水混合体中气多水少，甚至使水极少，失去空气扬水价值。所以，常选用χ≥1.3，V0≈5m3。
3)抽水试验，最大降低水位涌水量，要大于平均降低水位的涌水量，两者需要的空气量也不相同，而抽水试验是连续进行，不能中断，无法更换气管和排水管；因此，气管和排水管要同时满足以上两种空气量，加排水量的要求，为此，可用调整空压机的压缩空气流速来解决。
由前计算：气管断面积和排水管面积：F=
当q2和q+q0增加，如能使v1和v0也增加；使F、ω的数值保持不变，或微变，不影响排水要求；为达到这个要求，可使用调动空压机的压缩空气压力，因为v1是由压缩空气压力驱动的；
图5 梯形堰断面示意图
调动空压机的压缩空气压力，可由空压机司机操作；v1值提高后，可带动v0值增加。
v1值：当时国外相关资料推荐为8～12m/s；华东某射流试验为10～14m/s。
3.计算备用空气量前，要全面了解抽水试验的地质要求，例如：
地下水位h值；含水层厚度；可能的单位涌水量；降低最大水位S值及最大涌水量等。
依据以上这些数据，求出合适的备用空气量。
4.我们选用的量水堰，是梯形堰，是按相关规定尺寸制作的。由于排水管出口，喷出浪大，为消除波浪冲击，引起槽内水面波动，将槽身增长，并增设两块带孔眼的横隔板，作为消波平浪用，效果尚好(注：本文没有列出梯形堰的尺寸图)。
梯形堰断面和涌水量计算方法，是学者宁有义著的《抽水试验的理论根据和工作方法》中推荐的，供参考。
(七)三门峡373号供水井，从钻孔到抽水试验，具有以下特点：
用直径ϕ50mm钻杆，完成直径ϕ376mm钻孔，这是当时没有先例的。
用规模特大的压缩空气扬水，进行单孔抽水试验，这是当时没有先例的。
抽水试验延续数十天，不间断进行，这是当时没有先例的。
由373号孔取出涌水量为70L/s如此大的涌水量，也是当时没有先例的。
所有这些，给人启示，以贾总为首的三门峡地质和勘探人员，对地质工作，是认真求实、科学严谨的，他们付出的劳动和代价是大的，目的是为查明喀斯特裂隙水涌水量的确切数据，为建设三门峡水利枢纽工程提供可靠的施工用水水资源。
373号供水井——三门峡地质勘探的历史丰碑，标志着新中国诞生后，三门峡总队地质勘探人员，为治理黄河水害，建设三门峡大坝的奉献。
2005.12.12
㈢ 三门峡水利枢纽主要建筑物地区的工程地质条件（总的结论）
黄河三门峡地质勘探总队
(一)
1.从大的区域看，三门峡是处于中条山和秦岭之间的山间盆地中。从沉积物的性质上看，三门峡地区正好是一个基岩和第四纪沉积物的分界处。由于三门峡以西主要的沉积物是第四纪岩层、三门峡以东则完全是基岩区，所以三门峡以西地区的黄河两岸在地貌上表现出来的特征是由黄土类土形成的级级阶地，河谷较宽，而且有广大的渭河平原；在三门峡以东则大多是高山深谷，河谷狭窄，由黄河所形成的阶地是很少的。因此三门峡被选为根治黄河水害、开发黄河水利的第一期工程地点，在地理地貌上是非常合适的。
2.三门峡主要建筑物地区及其外围地区，分布着下奥陶纪页岩、中奥陶纪白云质石炭岩、石炭纪煤系、石炭二叠纪煤系、二叠纪砂质页岩、中生代闪长玢岩、老第三纪红色岩系、老第四纪三门系砂、砂卵石、粘土、中新第四纪黄土类砂质粘土及近代的砂、砂卵石层。所有上述古生代的岩层在主要建筑物地区，都是以15°左右的倾角倾向上游，而且厚达90～130m的中生代闪长玢岩也恰好以岩床状侵入于石炭纪及石炭二叠纪煤系岩层之间。因此，三门峡的河床中就出现了横跨黄河而宽达700m的闪长玢岩岩体。这种坚硬岩石的出现，毫无问题，它必定是我们选择为大坝基础的唯一对象。
(二)
3.作为主要建筑物基础的闪长玢岩是一种很坚硬的岩石，它的饱和抗压强度平均为1042kg/cm2，但是它并不是只有一些构造裂缝，而实际上它已经被以北东方向为主的破碎带断层切穿而形成了许多大块，所以这就带来了一个主要问题——这些破碎带、断层究竟是什么时候产生的?它们产生后继续活动过没有?如果今后发生Ⅷ度以上的地震烈度时，会不会由于这些断层和破碎带的继续活动，使主要建筑物遭受到严重的破坏?
经过调查研究分析，说明主要建筑物地段的断层破碎带是中生代燕山造山运动末期生成的，它们在第三纪之后喜马拉雅造山运动期受到轻微的影响，但在整个第四纪的时期内是没有重新活动过，而近代所发生的Ⅹ度以上的地震烈度时，也没有使这些破碎带和断层复活。这就进一步说明主要建筑物地段至少一百多万年以来就是一个构造断裂方面的稳定区。因此，我们就有理由说在今后大坝运用期间，不会因任何地质构造断裂的发生而引起建筑物的破坏。
4.新的构造断裂究竟在三门峡地区有没有呢，并不是没有，只是这些新的构造断裂没有影响到主要建筑物地段。从马家河底至坝头的铁路路堑上所见到的新构造断裂带向东逐渐减轻，而到史家滩一带则完全消失的情况看，可以充分地说明新构造断裂主要是发生在第四纪沉积区的边缘区，而基岩区则没有受到任何的影响。
(三)
5.主要建筑物地段闪长玢岩中裂隙一般有三组：第一组走向30°～50°，倾向南东，倾角70°～85°；第二组走向320°～350°，倾向北东或南西，倾角70°～80°；第三组走向30°～60°，倾向北西，倾角20°～40°。这三组裂隙以第一组和第二组为最发育，第三组为数很少，而且延长也很短。这些事实说明做为坝基的闪长玢岩中可以说基本上是没有近乎水平的构造裂隙的。另外从闪长玢岩与混凝土的抗剪试验结果看，混凝土与新鲜的、弱风化的闪长玢岩的摩擦角为51°～66°。因此上面这两种事实，可以充分说明大坝由于受库水的压力而沿着基础岩石面或者角度小的构造裂隙产生滑动的可能性是没有的。
6.主要建筑物地区右岸的老鸦沟口至角胡同一带的闪长玢岩陡壁，由于近代地震引起了闪长玢岩的大量崩塌，形成了这一带广泛的崩塌堆积区。这种崩塌在古代曾经在主要建筑物的下游两次堵塞了河流，形成了天然的水库。那么这种情况在今后水库运用期间会不会还发生，以至影响到我们水电站的运转呢?根据现在情况，我们认为今后即使发生Ⅷ度以上的地震时也是不会发生的。这是因为这一个地段经过历史上几次大崩塌后，已经形成了一个距离较长、也比较稳定的边坡；这个边坡的形成不但减低了崩塌陡崖的高度，更重要的还是对崩塌陡崖起了良好的支撑作用。
7.在主要建筑物地区右岸的山头村、老鸦沟、永久变电站(指原设计永久变电站)及临时变电站一带的闪长玢岩及其上覆的黄土类砂质粘土中产生了不少较大的裂缝。这些裂缝的造成主要是闪长玢岩下伏石炭纪煤系岩层中废煤洞的存在以及在受到近代地震的作用下形成的。但必须指出这些裂缝在右岸非溢流坝以外150～200m的地方亦已发现，那么将来会不会继续发展，使整个右岸非溢流坝受到影响呢?这是不会的。因为废煤洞在水平方向上的挖掘深度不会达到右岸非溢流坝下边，而且这一建筑物下边的石炭纪煤系岩层埋藏很深，因此闪长玢岩就有了足够的不受崩塌影响的支撑。
(四)
8.根据钻孔压水试验和抽水试验，说明主要建筑物地段岩面5m以下的闪长玢岩，绝大部分属于不透水的岩石，只有以构造块状岩为主的破碎带或断层带才能达到微透水至中等透水的程度。一号竖井下穿河平硐曾经遇到一两个以构造块状岩为主的破碎带，但是通过破碎带进入平硐内的水只有0.42L/s。1958年在溢流坝基础的开挖中，虽然基坑面已经低于河水位，但通过一般裂隙渗到基坑中的水还是没有看到，而通过破碎带、断层带渗入基坑中的水的总量也只有0.5～1.0L/s，第二期基坑开挖后，地下水流入基坑中的水量为0.6L/s。这种种事实都有力地说明闪长玢岩基本上是一个不透水的岩层。
9.破碎带及断层中有微透水至中等透水带，这些地带仅存在于那些构造块状岩的分布地段，而构造块状岩在水平方向上，也常过渡为构造碎屑岩，成为不透水地带。破碎带、断层带的宽度变化往往也大，一般都是呈一连续的凸镜体伸延的。这些地质条件都大大地减低了库水沿破碎带及断层带产生渗漏的可能。因此，我们认为坝基下的破碎带和断层带没有进行任何灌浆处理工作的必要。
我们对溢流坝、电站坝体、电厂部分及右岸非溢流坝部分的坝基渗漏做简略的计算，计算结果，说明其总渗漏量为654m3/d，显然这个数字与正常高水位360m时水库库容640亿m3相比是很小的。
但必须指出黄河水含有大量的泥沙，水库充水后，这些泥沙必将沉淀于坝前，而形成一层天然防渗的铺盖，因之渗漏的通道也会为泥沙所堵塞。从神门河截流后上围堰上游的泥沙迅速淤塞看，这种计算的总渗漏量恐怕基本上是不会有的。
至于沿破碎带及断层是否产生机械管涌呢?我们认为可能性是很小的。因为断层及破碎带在水平方向上的分布，并不是宽窄一致，而且具有一透镜状延续的特点，另外一般破碎带、断层带中的产物又是以构造块状岩为主，所以由于地下水的机械搬运作用，把这些构造块状岩带走，形成管涌现象是不会存在的。
10.三门峡的大坝将全部建在闪长玢岩之上，而大坝的延长方向也基本上和闪长玢岩岩床的走向是一致的，所以绕坝渗漏的问题也就是通过大坝两端以外地区闪长玢岩的渗漏问题。坝址右岸大坝上游有一个三门沟，下游有一个老鸦沟，左岸大坝下游又有一个南山沟，而三门沟与老鸦沟的分水岭宽500m，南山沟与大坝上游黄河的分水岭为200m，因此绕坝渗漏问题又可以说是从三门沟通过闪长玢岩渗向老鸦沟和直接由黄河渗向南山沟的问题。既然通过钻探、水平探硐、竖井以及基坑开挖都说明了闪长玢岩是一种不透水的岩石，所以我们就可以根据这些事实来进一步说明库水在水平方向上通过200～500m长的闪长玢岩，而渗漏到南山沟和老鸦沟去基本上是不可能的。
11.至于在坝址附近库水可能通过南沟门里渗向南山沟及岳家河的问题，只要打开比例尺1：10000的地质图就可以初步地说明这种渗漏是不可能的。因为库水要向南山沟渗漏，就必须通过全部老第三纪厚达110m、而极少裂隙、胶结又很好的底砾石和厚达70m的石炭二叠纪砂岩、砂质页岩互层，向岳家河渗漏就必须通过水平距离近2000多米的老第三纪红色砂质页岩、页岩和底砾岩；这些岩层经地质调查及钻探都说明它们基本上都是不透水层。因此，这种在坝址附近向邻谷渗漏问题是完全不必考虑的。
12.坝址上下游各1000m的地方有史家滩断层和七里沟断层。这两个断层都穿过整个古生代各纪的岩层，而七里沟口上游又出现了不少具有喀斯特溶洞的奥陶纪白云质石灰岩。因此，人们很容易想到会不会今后通过史家滩大断层，库水向下游七里沟一带大量的渗漏呢?我们认为也同样是不可能的。这不但从断层带本身的性质上看可以说明这一问题，另外从闪长玢岩、石炭纪煤系岩层以及奥陶纪石灰岩中的地下水性质、地下水位标高以及水文化学方面，也可以找出不可能渗漏的有力证据。
(五)
13.按地下水分类，主要建筑物地区内有河漫滩砂层或砂卵石层中的潜水，老第三纪底砾岩、闪长玢岩及石炭二叠纪煤系岩层中的裂隙水，石炭纪岩层中的承压裂隙水及中奥陶纪白云质石灰岩中的喀斯特水。经过钻探证明除了喀斯特水而外，其他各层水的涌水量都是极小的，因此，喀斯特水就变成了整个工区用水的唯一供水水源。但是这种喀斯特水质有一个很重要的缺点，那就是水中SO4离子含量为440mg/L，超过了饮用水中SO4离子含量的标准。这种多量的 SO4离子究竟是从那里来的呢?到现在还没得到一个满意的解释。
14.根据水文化学主要建筑物地段闪长玢岩中的裂隙水可以分为三个地区：溢流坝、电厂、右岸非溢流坝段的重炭酸盐钠镁水，左岸非溢流坝段的硫酸盐氯化物钠钙镁水和右岸非溢流坝以东地区的硫酸盐重碳酸盐钠镁水。上述溢流坝、电厂、右岸非溢流坝段及左岸非溢流坝以东地区的地下水，对任何水泥都无侵蚀性，只有左岸非溢流坝段地下水，SO4离子含量达1123mg/L，超过了规范允许含量350mg/L很多。因此，这一段的地下水对于一般水泥拌成的混凝土是具有硫酸侵蚀性的。由于SO4离子含量还没有超过3500mg/L，所以对耐硫酸水泥所拌制成的混凝土是没有侵蚀性的。因此我们建议修建左岸非溢流坝段时，应当用抗硫酸性水泥来拌制混凝土。
(六)
15.主要建筑物地段闪长玢岩的风化程度可分为四类：全风化带、强风化带、弱风化带及新鲜岩石。全风化带内的岩石一般已变成碎砾，但是这种风化岩石厚度一般是极小的，而且只是在闪长玢岩的岩面上零星地分布着。强风化带的岩石的特点是具有较密的水平风化裂隙，但是它的厚度一般为0.5～2.0m，最大的不超过4m。弱风化带中的岩石则仅仅是裂隙的两壁，由于地下水的活动，造成1～5cm宽的黄褐色风化色带，色带本身的岩石还是很坚硬的。根据上边这种情况可以很清楚地说明只有全风化带、强风化带岩石在基坑开挖时必须加以清除，但弱风化带的岩石则可以和新鲜岩石一样看待。
16.作为大坝基础的闪长玢岩中的裂隙大部分是闭合裂隙。经过钻探过程中的压水试验都说明闪长玢岩基本是一个不透水层。因此灌浆帷幕是完全没有必要的。
(七)
17.根据勘察资料证明中生代闪长玢岩裂隙水，漫滩冲积层潜水，水质虽好，但水量极少，因此没有供水价值，只有奥陶纪喀斯特水，它具有丰富的地下水源。已有的74号、213号及373号供水孔总的出水量可达130L/s，因此，已有的三个供水孔已经可以满足了大部分的设计用水量。在水质方面喀斯特水基本上是符合于施工用水的要求，但对生活用水，由于含SO4离子较多，是有缺点的。关于生活用水的部分，三门峡工程局已经在七里沟沟口修建了两级沉砂池，将采取黄河水，经沉淀处理后加以使用。这样三门峡水利枢纽施工场地各个方面的用水就得到完全解决。
注：这份“总的结论”既是三门峡坝址工程地质条件总的评价，也是针对当时社会各界所担心的问题(归纳为七大问题)的答复。
(摘自黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察报告第一册第二卷“总的结论”P.180～183)
(原载于《三门峡工程》1959年第8期)
㈣ 三门峡闪长玢岩的显微镜鉴定
李鄂荣 朱德魁
黄河三门峡呈岩床状产出的火成岩侵入体，以前在国内鉴定，以其为近于闪长岩质的中性侵入岩，曾名为闪长斑岩。这个名词在许多有关的文献资料以及报刊上发表过。最近经苏联列宁格勒水电设计院鉴定改称为闪长玢岩，这个名词引起了一些有关工作人员的疑问。三门峡地质勘探总队认为有必要对这一岩石名称加以最后确定。为此，我们在中国科学院地质研究所何作霖先生的直接指导下，对这一岩石再一次进行了显微镜的详细鉴定。为了澄清这一岩石名称，对玢岩和斑岩的定义也加以概略的说明。
一、斑岩和玢岩的定义及历史
玢岩(porphrite)一词，来源于希腊字
斑岩(porphyry)一词，出现于1750年或更早些，它被许多作者用于致密石基中显巨大斑晶的岩石，而不考虑其中长石的种类。在那时是与玢岩当作同义字用的。
1859年德国地质学家罗斯(G.Rose)用玢岩一词于斑状的含斜长石、角闪石(或云母)的岩石。同时，蔡尔克(F.Zirkel)也用于其同一意义。以后德国岩石学家罗森布什(H.Rosenbusch)把斑岩一词用于富含正长石斑晶的花岗岩—正长岩类的斑状岩石；而把玢岩用于罗斯和蔡尔克的意义，即用含斜长石斑晶的闪长玢岩质的斑状岩石。
1894年蔡尔克将玢岩分为下列几种类型：
(1)斑晶仅为斜长石者名为闪长玢岩；
(2)斑晶为斜长石和普通角闪石者名为普通角闪石闪长玢岩；
(3)斑晶为斜长石和黑云母者名为黑云母闪长玢岩或云母闪长玢岩；
(4)斑晶仅为普通角闪石者名为普通角闪石玢岩；
(5)斑晶仅为黑云母者名为黑云母玢岩。
1908年罗森布什在他的著作中说：安山岩和玢岩的关系，恰如流纹岩和石英斑岩，粗面岩和无石英斑岩，以及石英安山岩和石英玢岩的关系一样；安山岩是新火山岩而玢岩是前第三纪古老喷发火山岩。因此，时代的差别在许多情况下说明了为什么玢岩的产状不同于安山岩。他又说：新鲜的安山岩和新鲜的玢岩不仅有相同的喷出岩的地质产状，而且有相同的化学和矿物成分。
在现代的岩石著作中，斑岩和玢岩都代表了两重意义：即古相的喷出岩和浅成侵入岩或未分异的脉岩。如第三纪前的古相流纹岩叫做石英斑岩；古相粗面岩叫做正长斑岩(或无石英)；古相的英安岩叫石英玢岩；古相的安山岩叫玢岩等等。而浅成的花岗岩质和正长岩质的斑状岩石叫花岗斑岩和正长斑岩；浅成的闪长岩质和辉长岩质的斑状岩石叫做闪长玢岩和辉绿玢岩等等。
从以上的情况可以看出，斑岩是代表含硷性长石斑晶的(或以硷性长石斑晶为主的)斑状岩石；而玢岩则代表含钠钙系长石斑晶的斑状岩石。这种用法适用于除美国以外的任何国家(包括英国在内)。因为美国地质调查所曾经规定：斑岩(porphry)作为一个结构术语，适用于一切斑状的岩石，它可以和岩石名称联接起来而不考虑其中所含长石的种类，除非长石名称已被冠于岩石名称之前。如花岗斑岩，正长斑岩、闪长斑岩等等。玢岩(porphrite)被当做一个赘余的词而废弃不用了。但美国的岩石学家也不完全接受这一规定。
在苏联，根据查瓦里茨基和芦奇茨基的火成岩的分类表，也是和美国以外的其他各国用法一样，斑岩(Порфир)代表含硷性长石斑晶的古相火山岩和浅成岩；玢岩(Порфирит)代表含钠钙系长石斑晶的古相火山岩和浅成侵入岩。
对于三门峡呈岩床状产出的相当于闪长岩质的斑状岩石，以前国内的鉴定有些是根据美国的岩石分类法，定名为闪长斑岩(diorite—Porphyry)。后经苏联列宁格勒水电设计院鉴定称为闪长玢岩(диорит—овый порфирит)。名称似乎不同，其实无论在产状上或者在岩石的组织结构和矿物成分上是完全相同的岩石。我们考虑到美国地质调查所的硬性规定，不合于大多数国家的习惯，因此建议使用苏联改定的名称——闪长玢岩。
这种闪长玢岩，除了含有斜长石、角闪石、黑云母的斑晶以外，尚有或多或少的石英斑晶。在石基中也含有一些石英，似乎它的岩石性质，是近于石英闪长岩质的浅成岩的。所以含石英较多的部分叫做石英闪长玢岩，似乎更合于实际情况一些。
二、闪长玢岩的显微镜鉴定
1.肉眼鉴定
闪长玢岩为灰色斑状岩石，石基为致密状到细粒状结构。斑晶见到的有白色长石、黑云母、角闪石和少量石英。长石斑晶大致为矩形或长柱状，角闪石为长柱状或针状，黑云母呈片状。风化比较严重的闪长玢岩呈灰黄色，其中暗色的矿物往往有绿泥石化现象，角闪石在风化岩石表面，仅仅保留晶体外形的长柱状或针状空洞。黑云母较新鲜，而次生方解石大量增加。石基颗粒很细、肉眼不能鉴别。在有些标本中，有云母片岩、暗色闪长岩、石墨片岩，及炭质页岩的捕掳体。在炭质页岩捕掳体中常见到黄铁矿晶体。
2.显微镜下的特征
闪长玢岩为自形或半自形斑状结构(图1)。石基为全晶质细粒或少量的花斑状，流状结构不显。细粒状石基中矿物成分以斜长石颗粒为主，有少量石英，晶体彼此没有明显界限，呈他形。具有这种石基的岩石，其斑晶主要为斜长石和普通角闪石。黑云母很少，石英斑晶只偶然见到或完全没有。花斑状石基中有较多的石英，石英大致呈球粒状，具熔蚀边缘，中含无数的小长条状斜长石微晶。具有这种石基的岩石，其斑晶以斜长石、黑云母为主，角闪石很少或没有，石英斑晶较多，是比前者较为酸性的类型。
还有一种是细粒状石英，仅含斜长石及少量石英斑晶，完全不具暗色矿物斑晶的类型，但比较少见。后面两种都是接近岩体边缘部分的岩石。
岩石中石基与斑晶的百分比一般约为60：40左右，即斑晶只占全部岩石40%左右，斑晶中斜长石占全部斑晶80%左右，普通角闪石占13%左右，黑云母及石英都在1%以下，铁矿物占2%以上。在暗色矿物很少或没有的岩石中，其百分比有变化。
图1 闪长玢岩的斑状结构，斑晶为斜长石基聚片双晶，正交偏光20×
矿物成分：主要成分为中性或较酸性斜长石、普通角闪石、黑云母及石英。次要成分为榍石、磷灰石、磁铁矿，以及有时偶见锆(英)石、褐帘石等。次生矿物为绿泥石、方解石、褐铁矿以及少量绿帘石、高岭土等。现将各种矿物分述如下：
斜长石：经过用弗氏旋转台的详细测定，斜长石主要为中性斜长石(Ab60An40)或较酸性的斜长石(Ab65An35)。在大部分斜长石斑晶中具有明显的环带状结构(图3)。环带构造的中心部分较基性，但不超过(Ab55An45)，而在其边部则较酸性一些，以(Ab65An35)为主，折光率为Ng=1.5525，Nm=1.550，Np=1.547。在石基中的斜长石比斑晶较酸性，和斑晶的边缘部分相近。斜长石呈平行于(010)的板状晶体或为在(010)或(001)面上的柱状结晶体，在薄片中常为矩形的断面。石基中斜长石微晶大都平行于(010)和(001)延长，其双晶纹也是平行于矿物的延长方向。斜长石都具聚片双晶(图1，2)：阿尔拜特双晶(Albite twining)和少量的派瑞克林双晶(Periclin twining)，也常见阿尔拜特和卡氏双晶的联合双晶(Albite—carlsba twining)，巴温诺双晶(Baveno twining)少见。斜长石聚片双晶(阿尔拜特)的消光角常小于20°，一般为18°左右。由于其环带结构，故边缘和中心部分消光角往往不一致。
斜长石晶体中之包裹物不多，但也能见到一些早期结晶角闪石、磷灰石、磁铁矿、锆(英)石、榍石等。包裹物是星散或环带状分布。斜长石一般为具有完整晶形的自形晶体，但也能见到有些被岩浆熔蚀的现象，即晶体之直线周边被破坏，棱角显圆滑曲线或边缘有向晶体内部凹入的曲线(图3)。
斜长石的变质现象，主要表现被次生的方解石所交替(图2)。方解石常填充于斜长石的解理和裂隙中，部分或全部代替了斜长石晶形。代替是从中心部分开始的，有时见到具有环带结构的斜长石、中心部分已全被方解石代替，两边缘部完整如新。比较特殊的是：斜长石的绢云母化不见，而高岭土化也不显著。
斜长石斑晶的直径0.5～4mm，而以2mm左右为最多，很少大于4mm者。
普通角闪石：为暗绿色或棕绿色的六边形长柱体或针状自形晶。结晶完整，多色性很强，由深绿色到浅棕色。其完全的平行于柱面的节理，其横断面为六边形，两组节理交角近于56°。平行于(001)柱面，常见聚片双晶。包裹物为早期结晶的磁铁矿、磷灰石、榍石和锆(英)石等。
图2 斜长石的联合双晶，以及斜长石被方解石交替的情况，正交偏光62×
P—斜长石；C—方解石
图3 斜长石的环带状构造及熔蚀状石英斑晶，正交偏光62×
p—斜长石；q—石英
在石基中的石英呈他形粒状，与斜长石微晶成细
普通角闪石也有被岩浆熔蚀现象，少量角闪石也出现圆滑周边，且为细粒状磁铁形颗粒所围绕。
普通角闪石的变质产物为绿泥石、方解石、铁矿及微量的次生石英。这些次生矿物往往充填于节理及裂隙中。在风化比较严重的情况下，角闪石几乎完全为这些矿物所代替，而占有角闪石结晶体的晶形。
黑云母：为棕褐色六边形片状斑晶，吸收性很强，从浅褐色到深棕色，平行消光。包裹物为磁铁矿、磷灰石、榍石等，并包裹少量斜长石微晶。
黑云母也有被熔蚀现象，呈不规则晶形，熔蚀边为磁铁矿颗粒所围绕。其变质情况不如角闪石严重，一般均较新鲜。仅少量风化严重的黑云母出现部分风化产物，即绿泥石、铁矿、方解石及次生石英等。
石英：在斑晶中和石基中都能见到。斑晶都呈浑圆形，具熔蚀周边，只有极个别的斑晶具有残缺不全的双锥体晶形，这是由于石英斑晶在形成后受到岩浆熔蚀的结果。
石英斑晶的包裹物不常见，一般为星散分布之不透明矿物，尘土状矿物微晶，少量磁铁矿等。
由于石英斑晶的颗粒大部分都经过岩浆熔蚀，因而成浑圆状(图3)，而且分布不均一，似乎有一部分不是来源于岩浆的原生矿物，而是岩浆在侵入围岩的过程中从围岩中(这里是上下煤系)取得的。
在石基中的石英呈他形粒状，与斜长石微晶成细粒状集合体。在花斑状石基中，石英颗粒较大，而长条状斜长石微晶被包含于其中。
有些石英是不规则的裂隙充填物，与次生矿物方解石、绿泥石等共生，似乎是次生的。
次要矿物成分：常见的为磁铁矿、磷灰石、榍石、锆(英)石及褐帘石。前三者较多。
磁铁矿：不透明、呈不规则粒状集合体，或星散状分布于斑晶体中或石基中。也有呈三角形、四边形或菱形的斑晶，但不常见。在风化岩石中，部分为褐铁矿所代替或围绕。
磷灰石：无色透明或带黄绿色调，有很好的粗糙面，长柱状或针状，横断面为六边形。常与磁铁矿伴生，大部被包裹于斜长石、石英、角闪石及黑云母的晶体中。在石基中也能见到少量磷灰石。
榍石：无色至淡黄色，突起很高，具完整的菱形或榍形，解理不发育，有不规则裂纹，其长对角线有1mm以上者，呈斑晶分布于石基中，也是被主要矿物包裹的重要包裹物。常与铁矿及磷灰石伴生。较大的晶体中往往包裹有磷灰石、锆(英)石，并且见有以(100)为双晶面之双晶。
锆(英)石：无色透明，在黑云母包裹内时具多色晕，突起很高，呈不规则粒状。被包裹于主要矿物的斑晶中。
褐帘石：棕褐色，多色性很强，从浅棕色到深棕红色。解理不发育，具不规则裂纹，突起很高，具麻面，平行消光，正延长，二轴晶负光性，呈不规则粒状或长柱状斑晶，分布于石基中。也有些被黑云母包裹，为原生矿物。其较大晶体并包裹有小颗粒的角闪石。
次生矿物：为方解石、绿泥石、褐铁矿、石英、粘土等风化产物。
绿泥石：暗绿色，为角闪石和黑云母的主要风化产物，而以角闪石中较多。大都充填于角闪石的裂隙中，与方解石等次生矿物共生。部分地或全部地代替角闪石晶体。黑云母的绿泥石化现象不如角闪石显著。在斜长石裂隙中也常见绿泥石填充。
方解石：为闪长玢岩中最常见而且最多的次生矿物。它分布于斜长石、角闪石等斑晶中，也分布于石基。一般为沿解理及裂隙的充填物。在斜长石斑晶中，往往沿环带结构交替斜长石，或代替了斜长石的中心部分，没有一定晶形。常和绿泥石及次生石英等共生。
褐铁矿：淡黄褐色，在风化比较严重的标本中，由磁铁矿及暗色矿物变质而成，为不规则粒状集合体，分布于被风化之角闪石、黑云母及磁铁矿晶体附近及裂隙中。也呈粉末状分布于石基中。
粘土矿物：浅黄色，粉末状。有些为高岭石，是斜长石风化产物。
参考文献
1.芦奇茨基：岩石学，中册，1956中文翻译版。
2.A.H.Заварицкий：Изверженные горныепороды1956.
3.F.Grout：Petrophy and petrology.
4.A.Johansan：A descriptive petrography of the igneous rocks.Vol.2 Vol.3.1949.
5.哈克尔，学生用岩石学，1955年，东北地质学院译本。
(原载于《水文地质工程地质》1957年第12期)
㈤ 忆三门峡地质工作二三事
蔡石泉
我是1955年初冬从北京调到黄河三门峡地质勘探总队，直到1959年初地质勘探工作结束，才离开三门峡。
来总队之前，1954年5月我们东北地院首届水文工程地质系的部分毕业生，在刘国昌老师带领下，前往三门峡库区进行了毕业实习。正式参加工作后，我被分到黄河规划委员会地质组。在组长冯景兰教授和副组长贾福海工程师的直接指导下，参与编制了黄河流域地质概况及各梯级坝址水库的地质报告。从此，我一生的地质生涯从未离开这条母亲河。从三门峡工作起步，沿黄河逆水而上，途径内蒙、宁夏直至黄河源头的青海。黄河哺育了我，而三门峡却为我这一生的地质工作打下了良好而又坚实的基础。
1.这次三门峡大会战，我们承担的第一项任务是：为建筑三门峡大坝所需的混凝土骨料——砂砾石寻找产地。这是一项极其重要的基础工作，从初步设计阶段、技术设计阶段直至最终确定灵宝涧河下游地段作为大坝砂砾石开采地，先后大约经历了两年的时间。从史家滩、陕县南涧河中段到距三门峡大坝约50km的灵宝县灵宝涧河，我先后和刘述淮、倪志文、王槐荫、汪原理、祝伍莱等将近10 位地质员共同完成了这项光荣的任务。
初步设计阶段是我们建筑材料队地质组最困难的时期。首先，对砂砾石勘探要求不熟悉，业务生疏，甚至对勘探点所显示的砂砾石如何描述，如何做好文字记录，都有过一段摸索的过程。加之勘探点分散，相距几十公里，导致出现战线长、任务紧等种种难以意料的事。好在我们当时都年轻，热情高，责任心强，相互帮助鼓励，形成了一个很好的工作团队。我们边学习边工作，白天顶着烈日，脚踩被晒得滚烫的高低不平的砂砾石，到各个勘探坑孔认真观察，做好描述；夜晚围在煤油灯旁边讨论边整理资料。
灵宝涧河最终确定为技术设计阶段勘探的唯一工地。限于当时的条件，我们地质组不分男女，大家挤在一顶大点的单帐篷里工作、生活和学习。一块不算太大的帆布算是一面墙，将两位男同胞挡在一边。就是这样，我们无怨无悔，为地质事业，为三门峡的建成，奉献着各自的智慧和青春。
工地虽然集中了，但勘探点的密度却加大了，又赶上雨季，新的情况又进一步地随着工作的进展考验我们。只要上游下雨，河水立即陡涨，来势凶猛，一点不次于黄河。我们抓紧时间，在靠近主河旁的试坑奋战。为了抢在洪水到来之前竣工，工人们付出了极大的努力。我和地质员守在现场坑旁，不停地记录。没等到我们全部完工，只听到水浪声呼啸而来，抬头只见洪水好像从天而降。真如诗中描述那样“黄河之水天上来”。见此状，大家相互照应、手牵手向岸边奔跑。待爬上高地，再回头望去，一身冷汗混在雨水中，让我们惊呆了，刚完成的试坑早已被洪水淹没，幸好资料不缺。
经历了一段对三门峡这项独立而又完整的地质勘探工作，我们每个人收获颇多，为以后的地质生涯打下了坚实的基础。在最终提交了最后的地质报告时，我们也成长了。
建成后的三门峡大坝，浇铸着我们寻找的砂砾石，也渗透着我们大量的汗水和心血。
2.三门峡工地是座大学校。要学的东西和能学到的知识和技能，真是太多太丰富了。更值得庆幸的是，有好老师和带头人时刻在帮助和教育我们。他们是负责总队地质工作的副队长贾福海主任工程师和地质组夏其发组长，他俩带领我们在完成各项地质工作的同时，还有计划、有目的的注意对年轻人的培养和帮助，使每位地质员得到最好的锻炼和教诲。
我曾在总队地质组工作过一段时间。在学习日常生产管理中，有更多的机会和时间接触各种不同类型目的的地质勘探工作。每到一个工地甚至一个勘探点，从同行中学到看到了在课堂上得不到的知识。每次下工地就如同上一堂课，也是一次次对自己学习成绩的测验。
我终身难忘的一次大考，是和任文灏工程师共同负责验收穿越黄河底下约10米深的平垌地质资料。任工是施工专家，平垌又是在他指挥下完成的。而我平日接触坝基勘探工作有限，没想到领导和组长这么信任我，将这么重大的验收工作交给我去完成。我只有鼓足勇气，排除杂念，充分运用已掌握的知识尽力完成任务。现在回想当时在黄河底部平垌中工作的情景，心情仍然激动不已。平垌四壁所展现的坚硬而又新鲜的岩面深深地印在脑海中。
在贾工的督促和指导下，我和刘述淮、倪志文完成了第一篇论文——《黄河三门峡大坝混凝土天然建筑材料砂砾石勘探》，之后我还写了题为《三门峡建筑材料勘探经验和教训》。两篇文章先后在1957年的《水文地质工程地质》刊物上发表。
3.三门峡工作期间，既是我青春沸腾的岁月，也给我带来了终生难忘的伤害。
1957年国庆节过后不久，我的命运突然发生了难以预料的改变，厄运降临在我这个20多岁的青年人身上，鸣放时的意见竟成了“右派”言论。随之而起的，是铺天盖地的大字报和没完没了地接受批判和检查。在继续完成了对库区等的野外地质调查后，我被停止参与室内整理工作，而被下放到钻机跟班劳动改造。我的日子越来越难熬，甚至于在离开三门峡前夕，也没有任何解释和说法，工资停发，改为每月30元生活费。这是我在三门峡最后日子的纪实。假如三门峡总队领导对我的所谓“罪过”是尽责的话，那么，就没有必要再回忆这段沉痛的往事了。
20年后，直到1979年，我先后收到水利电力部第十一工程局和我所在的青海地质局发出的关于对蔡石泉错划右派及改正的决定。令我震惊也是我一时无法接受的是，在三门峡总队带来的材料中，审查和批准机关的意见，前后矛盾，内容不符。更为重要的是“未见正式文件”，亦即没有书面档案材料。这不是草菅人命吗?我无法承受遭到的这又一次荒唐而残酷的事实，几乎要发疯了。三门峡呀，三门峡，为了你我付出了青春和智慧，用心血留下了地质成果。为什么却对我的生命造成无法挽回的遗憾，而且还连累了我的一群好友、好同志呢?在此我不得不特别提到《河南日报》常驻三门峡记者宋悟民先生，因为写了关于我的一篇“走出大学之后”曾在《河南日报》连载3日，其罪名是吹捧右派，因此也划入右派行列；还有为三门峡坝址做出了贡献的黄辉壁、孙翠玉；更有为三门峡建设抛弃上海优越工作条件的医务工作者郑巧云，还有……他们因为我受到不同程度的牵连，所幸的是，年轻的我们都经受住了这场风暴的洗礼与考验，当我们先后重逢时，无不感慨万千。值得欣慰的是，三门峡没有忘记我，在三门峡工程局(现为水电十一工程局)成立40周年大庆时，我以贵宾身份被邀请参加庆祝活动。这次能以三门峡人回到三门峡，所见所闻的亲身感受，更让我终身难忘。我还是要谢谢在三门峡那段多彩的人生经历。
4.离开三门峡沿着黄河逆水而上，先后在内蒙治沙队、水文队。1965年支援青海来到号称江河源头的青海，直到退休可以说我都与黄河有着不解之缘。值得欣慰的是，我从未离开过自己心爱的地质队，即使在劳动中也在与大自然接触中观察和积累地质知识。
1979年以后，在青海柴达木综合地质大队先后担任课题负责、分队技术负责、综合研究室主任等职时，承担的供水及专题等五项研究分获全国、部、省级的奖励。特别是在1986年青海省召开的首届科技进步奖大会上有三项成果同时获奖。
退休后，受格尔木市科委的委托，完成了对昆仑山矿泉水的调查与研究〔已开采〕。在此基础上发现格尔木冲洪积扇为一大型天然矿水田，于1991～1993年获国家自然科学基金委员会批准，于1993年完成《青海格尔木大型天然饮用矿水田形成机理研究》，该成果由青海省科委主持，陈梦熊院士担任评审组长，在北京评审通过。专家评审认为：“这是我国目前发现的罕见大型饮用矿水田，是我国找水工作的重大突破，反映了我国水文地质学在矿泉水应用基础理论上的新进展。”
㈥ 三门峡地质勘探期间的试验工作
何遂信
近两年多以来，我们在三门峡已经完成了土的天然含水量的试样1046个，土的物理力学试样735个(包括原状土及扰动土)，水的化学分析试样256个，天然建筑材料砂砾石的试样152个。
下边概略的谈一谈我们在黄土类土及砂砾石方面的试验工作，工作中存在的问题以及一些经验教训。
一、黄土类土的试验工作
在三门峡坝址区及水库区，到处都可以遇到黄土类土。除了大坝主体工程的基础是坚硬的闪长玢岩以外，其他如附属企业工程、交通运输线路工程及民用建筑的基础，几乎都是放在黄土及黄土类土之上。黄土类土，在坝址河岸区构成二、三、四级台地。所以，在整个地质勘探过程中，试验室作了大量的黄土的物理及力学性质试验。
(1)一般情况
对三门峡工程区的不同地段的黄土类土，作了统计，如表1。
表1 工程区内各不同地段土的性质统计
由表1可知，这些地段内的平均级配及其他物理性质，基本上是一致的。因此，可以将这些地段内的黄土类土的各种物理及力学性质指标统计在一起，而当成同一的黄土类土来认识。这些指标列入表2(其中的统计数字不是全部的试验资料)。
(2)黄土类土的物理性质
由表2中数据可知，黄土类土颗粒含量变化很大，所以，其成分是很不一致的。黄土类土的密度可根据干容重来判断，平均干容重为1.44t/m3，其变化介于1.24～1.68t/m3；而其孔隙率平均值为47%，最大孔隙率为38%。密度随深度的变化不大，根据试验资料，由上部的1.4t/m3，增高到30m深的1.5t/m3。
表2 黄土类土物理力学性质综合统计表
黄土类土的含水量不大，天然含水量平均为13%，与最大分子吸水量一致，饱和含水量则为32%。至于钻孔中由上到下的含水量变化没有什么规律性。这可能是由于土层不均一的缘故。塑限含水量高于天然含水量，其平均值为17%；液限含水量平均为27%。因为系数B值小于零，土的稠度是属于固体状态，是坚硬的。
根据渗透系数看来，这些土均属低等渗透性。
(3)黄土类土的力学性质
A.崩解
作土的崩解性试验时，有的在第一分钟内土的结构即破坏，在5min内基本上全部崩解；有的试样在15min内完全崩解；有的试样在40～60min内崩解。迅速崩解是黄土类土的特性之一，也是测定急剧沉陷性的间接指标。
B.压缩
关于黄土类土的压缩试验，试验室采用了长春仪器厂出产的压缩仪，分别用下面两种方法进行试验：
(1)试验开始时即将土样浸水饱和以及在天然含水量条件下的试样压缩试验；
(2)在荷重3kg/cm2时浸入饱和试样的压缩试验；
表3及表4列有相对压缩性(以%表示)及压缩系数值。这些数据是21个试样的试验结果的统计，土样是天然含水量状态下进行试验的。表中数据显示了压缩系数值在不同荷重时保持不变。根据H.H.鲍高斯洛夫基著的“地基与基础”按压缩系数(a)将土沉陷分级为：
高压缩性土a＞0.05cm2/kg
中压缩性土0.05＞a＞0.01
低压缩性土a＜0.01
据此，根据表4的数据，在天然含水量状态下的黄土类土的压缩性就不低，若浸水以后，就更会增大沉陷性。
表3
表4
表5及表6 中列的相对压缩性及压缩系数指标，是根据20个土试样的资料统计的(开始试验时即将土样浸水饱和)。
把表5、表6的指标数据与表3、表4的指标数据对照一下，可以看出，土浸水以后的沉陷性的一些指标数据，比天然含水量状态下提高约一倍。
表5
表6
表7列有相对下沉系数的统计数据。
表7
注：均方差及变化系数的计算公式如下
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
Q=均方差；n=测定次数；Σ=总值符号；v=变化系数；χ=部分值；χ-=算术平均值。
表7中的数据说明了以下二个问题：
①各种荷重下的相对下沉系数的均方差似乎是一致的；
②当荷重由零增到3kg/cm2时，沉陷量增加的速度很快；当荷重由3kg/cm2增至5kg/cm2时，沉陷量的速度增加得较慢；但当荷重增加至6kg/cm2时，沉陷性反而降低。
在荷重下的这种变化，是本工程区内黄土类土的特点。
按标准方法进行的试验，即在压力为3kg/cm2时将土样浸水饱和的压缩试验，根据74次试验结果的数据求得：平均大孔隙比为0.043，其变化介于0～0.313 之间；相对下沉系数的平均值为0.022，其变化介于0～0.156 之间。浸水的方向一般是从上到下，也曾作过从下到上浸水的对比试验，结果一致。有些文献中，对浸水方向持有不同论点，认为由下而上的浸水，其沉陷量较大些。这是需要深入研究的问题。在初步设计文件中，把在这种试验方法下求得的一些相对下沉系数作了一个统计，如表8。
表8
根据表8的统计，大约只有43%的土样超过规范规定而具有沉陷性。本区的黄土很厚，所以，在初步设计文件中建议“将此岩石列为二级沉陷性的岩石类”。
C.抗剪强度
黄土类土的抗剪试验，在1956年以前应用南京水工仪器厂出产的应变式剪力仪，这种仪器在加水平荷重时容易产生误差，根据专家建议，后来改用马斯洛夫型剪力仪。但现在的统计资料，大都是用应变式剪力仪作的试验。
用原状土作抗剪试验，方法为：①浸水固结慢剪；②浸水不固结快剪；③无水固结快剪。
求得的剪力数据，已列入表2中。
磨擦系数统计如表9。
表9
从表2及表9可看出，利用两种方法求出的系数，其经常重复的数值与平均值是接近的，因而证实平均值是有足够代表性的。
凝聚力的数值，在浸水以后剪切时，降低很多。无水试验时，凝聚力的平均值为0.27kg/cm2；而在水下试验时，其数值为0.13kg/cm2，也就是说，几乎降低一倍。
浸水不固结快剪时的摩擦系数，与固结慢剪的摩擦系数比较起来，要降低一倍以上。
在初步设计文件中，列有苏联列宁格勒水电设计院的剪力试验数据。用原状土作无水剪切试验时，凝聚力为0.25kg/cm2，摩擦系数为0.49(一次测定)。用扰动土作无水剪切试验时，摩擦系数降低到0.392，而凝聚力则达到0.24kg/cm2。因此说明，土样结构被破坏后，主要是影响摩擦系数，而不是凝聚力。
该院又用扰动土作浸水剪切试验，求出的摩擦系数为0.27，凝聚力为0.10kg/cm2。这表明土浸水后对抗剪强度的影响，要大于土的结构被破坏对抗剪强度的影响。
由以上所述，此区内的黄土类土的沉陷量将比单按压缩性求出的浸湿地层的沉陷量要大。
D.土的其他性质
试验室限于技术条件，对黄土类土的化学成分及矿物成分的试验不能进行，曾送请地质部水文地质工程地质局的土工试验室进行。试验结果简要叙述如下：土的矿物成分为石英、长石、云母及黑色矿物等。而其中以石英含量为最多，约占58%左右。一般的黄土类土化学成分以二氧化硅(SiO2)为主，其含量约在60%～90%之间，而在本区黄土类土的SiO2含量为61%～67%。
本区的黄土类土的比重为2.65～2.75，平均为2.70，这也表现了土中的主要矿物是石英(其比重为2.66)，以及所含盐类为碳酸钙(其比重为2.72)。
二、砂石材料试验
三门峡水力枢纽工程是一个高大的混凝土重力结构物，所需砂石天然建筑材料，共约4500000m3左右，并且对砂石质量要求也很高。在地质勘探过程中，曾详细而充分地研究了坝址附近及其上下游各有关地段的砂砾石产区，经过几个阶段的勘探(普查、C级、B级及A2级等)及试验，由面到点，最后选定了位于坝址上游相距54km的灵宝涧河产区。根据A2级勘探阶段的试验结果，砂砾石的质量如表10～表12。
表10 砂砾石混合级配表
表11 砾石质量表
表12 砂子质量表
试验结果表明灵宝涧河产区的砂砾石基本上可以满足作为水工混凝土的骨料的要求。但粘土杂质含量已超过国定全苏标准的规定。对此问题，尚有不同论点。有的认为必须冲洗砂砾石，去掉粘土杂质含量。有的认为可不必冲洗砂砾石。我也是同意后一种论点的。因为：
①粘土杂质含量超过规定数字并不多；②采掘砂砾石时，都需要从地下水位以下挖出，决定使用挖泥船进行挖掘，斗子均有空隙，这就使得在挖砂砾石时能使一部分粘土杂质含量被水带出去；③试验室曾用下列二种砂砾石作了混凝土比较试验，一种砂砾石用人工从产区地下水位以下取出，未加冲洗，测得砂中粘土杂质含量为2.86%，砾石为0.40%。另一种砂砾石用人工冲洗过，测得其粘土杂质含量几乎等于零。从混凝土强度比较看，未冲洗的砂砾石的混凝土强度比冲洗的反而高约10%左右。
当然，骨料冲洗不冲洗的问题需要再深一步作些试验研究。
砂子属中等粗度。孔隙率稍微超过规范规定。砾石在级配方面不大符合要求，80～150mm的砾石较少，这就限制了用较大粒径的砾石作混凝土。砾石中掺杂有粘土砾石，含量虽不多，但是一个讨厌的问题，不好冲洗又不好筛洗出来。曾把砾石中混入和天然含量比例相一致的粘土砾石作混凝土试验，似乎少量的粘土砾石对混凝土强度无大妨碍，对于粘土砾石的研究还在继续进行中。
三、存在的问题
在试验工作方面确实存在着不少问题，在试验技术的原理与方法上存在的问题更多。有些问题是限于水平而未能很好地得到解决；有些问题是我们所不能解决的。现在，将我们感到的几个主要问题提出来，加以讨论。
(一)统一操作规程问题
这对生产性试验机构来说是一个急待解决的问题，也是这些机构不能解决的问题。当然，统一操作规程，是会遇到不少学术性问题，但是，规程统一了，至少说对试验资料有一个可资比较的基础。不同的试验方法，可能会得到不同的成果。在统一操作规程时遇到的学术性问题，可以“争鸣”研究，一定时期后，得出必要结论，经过一定手续批准，再将规程加以修改。譬如水利出版社在1956年年底出版的“土工试验操作规程”，还附有说明书，我们认为很好，很想按照这个规程进行试验，但考虑到我们前后试验的一致性，不得已仍按照我们原来编写规程进行试验。在砂石试验、化学分析、混凝土试验以及其他试验中，我们深感无统一规程的不便。
(二)土颗粒分析试验加氨水问题
土颗粒大小试验，在水利出版社出版的“土工试验操作规程”上有二种方法，即国际法A和B，这两种方法的不同也表现在制备土样时加不加化学处理。苏联水电设计院在1955年夏季召开了土试验研究会议，会议上指出必须采用的一般规则中有这样一条：“为了测定土的颗粒级配，制备土样应在蒸馏水中进行煮沸(煮沸时间为40min)与粉碎，而不准许对土样作化学处理，如果土的微粒在煮沸时受到凝聚，则允许加入少量的氨水”(见水电科学研究通讯1956年10月第二期)。我们作试验时，曾对土样加以氨水(加量一般为1.5cm3，浓度为5%)，但有些同志不同意这样作，认为这是加化学药品处理，破坏了土颗粒。加氨水的结果，土的粘土含量是增多了，一般的可以与塑性指数相一致。所以，有的同志主张加氨水，他们的理由是氨水仅对土颗粒间的凝聚力起到分散作用，而不对颗粒本身起破坏作用。不加氨水的颗粒大小试验结果，和塑性指数不一致，粘土颗粒一般的都较小。我们是按不加氨水进行试验的，仅用水冲洗土中所含盐类。土定名乃根据塑性指数。这个问题，一直未得到解决。
(三)土的剪力试验终结的标准问题
在水利出版社出版的“土工试验操作规程”中规定为：“……直至在某一水平荷重下，变形速率不断增长时，认为已经剪损”。有的文献中规定剪变形超过2mm时即为剪损(如罗姆他捷著的土试验方法一书中所规定的)。我们曾分析了这两种不同标准的试验结果，发现以剪变形超过2mm时为终结标准所得的抗剪强度值比以试样完全剪坏时为终结标准的抗剪强度值要小，这似乎是偏于安全，但得出的粘聚力C值反而大，内摩擦角值减小了。有时C值大得不合理，跟塑性指数又不相一致了。剪应力与应变的关系相当复杂，需要深入研究。
(四)大粒径砾石的渗透试验问题
三门峡水力枢纽工程的围堰，拟用坝址上游附近几个砂石材料产区的砂砾石作为围堰的建筑材料，围堰可能不作心墙，把砂砾石从产区取出后不再有任何加工，即用电铲倾泻到围堰地点，砂砾石分层堆置后，仅用辗压机辗压。根据这种情况看，围堰作成后，可能渗透量很大，影响基坑作业。为了大致估计渗透特性，试验室接到了作砂砾石渗透试验的任务。这就发生了以下几个问题：①试样如何制备，才能与施工的实际情况相符?②用什么仪器作渗透试验?一般常用的渗透试验仪器的容积都很小，对于含有100mm粒径或更大的砾石的试样，就无法容纳。这样的试样，水流渗透能否符合“达西定律”也是问题。对以上两个问题，我们还没有很好得到解决。
四、几点教训
我们在试验工作中，确实无好经验可谈，现仅对工作中的一些教训叙述一下，以资借鉴。
(一)部门协作问题
三门峡地质勘探总队试验室的大部分仪器是借水电部门的，去年北京水电设计院抽回去了一部分仪器，特别是剪力仪抽走了，对试验工作不利。
(二)地质与试验关系问题
试验是为地质服务，地质应加强对试验的指导。这就是地质与试验的相互关系。但在以往，这两种工作显然是脱节了。这主要是由于试验人员不懂地质，也不主动跟野外工作取得联系，所以，在试验资料中，有与地质对不上头的现象。当然，地质师对试验工作指导不够，也是造成上述情况的原因。地质专家曾专为此事召开座谈会，在会议上专家说：“希望地质与试验密切携起手来”!
(三)试验目的性问题
试验目的应明确，否则，很容易把试验项目定得包罗万象，这就会招致人为地加大工作量。有些人有有备无患的想法，认为试验项目全一些，总是有好处。他们混淆了科学研究性质的试验和生产性质试验的界限。有一次跟苏联地质专家研究坝址区黄土类土试验任务时，专家对每一个建筑物、每一个钻孔都进行研究，什么样的建筑物，什么样的地区有不同的试验要求，也就有不同的试验项目，这样研究结果而确定的任务，比我们原来估计的任务减少了约3/4，对该区的工程地质特性的研究，专家也并不忽略，除了结合生产性试验结果进行研究外，专家又提出了专为研究用的一些钻孔和试验任务，并建议按不同的试验方法进行对比试验。目的性不明确，会产生另一个问题是：试验工作盲目性很大，试验室仅只是像一架试验机器一样。
(四)对试验成果的分析研究问题
应当对零星的、分期的、不同地区的试验成果加以系统整理和综合分析研究，这对生产及科学研究都有很大帮助。但我们在以往恰恰未这样作。每次试验报告提出即算交卷，而这个卷作的也是不够好，专家曾批评说只是些“死”的数目字，缺乏“活”的分析。未这样作，至少有两个缺点：①不可能对试验过的自然事物具有系统的清楚的理性认识；②试验中如产生了问题，有时不能根据自然规律去判断其原因。现在，我们已注意到这个问题，并且着手进行这一工作。
(五)计划安排问题
在一定时期内动员一定力量突击完成某一项任务，这是常见的事。但试验工作就不大容易这样作。譬如：土压缩试验，从把土样装到仪器中开始到试验完毕为止，它本身就是连续工作，且必须等待一定时间，不是突击能完成的。一部分试验工作是可以赶时间的，不会受到其他试验项目的制约。在以往工作中，常常遇到突击试验的现象，搞得异常紧张，也影响试验质量。分析其原因很多，主要的是整个勘探工作的有计划进行存在着问题。
(原载于《水文地质工程地质》1957年第12期)
㈦ 三门峡水利枢纽的地质状况
坝址地形地质复条件优越。黄河在潼关以制下为峡谷河段，潼关以上地形开阔。坝址基岩为花岗岩和中生代闪长玢岩，岩性坚硬，一般厚90～430m，无大规模构造断裂。地震基本烈度为8度，设计烈度为9度。坝址以上流域面积68.84万平方公里，多年平均年径流量419.43亿立方米，多年平均年输沙量15.9亿t，平均含沙量33.3kg/立方米，实测最大含沙量911kg/立方米。改建后，最高防洪运用水位335m，非汛期运用水位310m，防凌最高蓄水位326m。千年一遇设计洪水流量40000立方米/秒，万年一遇校核洪水流量52300立方米/秒。三门峡水利枢纽委托前苏联电站部水力发电设计院列宁格勒分院设计，设计中选定正常高水位360m，总库容647亿立方米，死水位335m，淹没面积3500平方公里。
㈧ 三门峡大坝增建工程的工程地质勘察工作及建成后的运行情况
1.根据水电部北京勘测设计院下达的“黄河三门峡水利枢纽增建工程地质勘察任务书”，北京勘测设计院勘测总队于1962年6月组建第六地质勘探队，负责该项勘察工作(注：黄河三门峡坝址的全部地质勘探工作已于1959年8月结束)。
第一阶段为左右两岸排沙隧洞位置选择(1962年6月～1963年初)。该阶段以收集分析前人地质资料为主，同时做一些校核性的地面地质工作。对拟建建筑物的重点地段布置了物探工作和少量的山地、钻探工作。通过上述工作，从工程地质条件看，右岸闪长玢岩底板受到下煤层采空影响，岩体裂隙张开严重，成洞条件差，故右岸方案相对不如左岸。最后综合选定左岸隧洞方案。
第二阶段为初步设计阶段(1963年初～1964年初)。首先测量了1：2000隧洞区的地形图；其次测绘了1：2000隧洞区工程地质图。隧洞进出口、洞身和工作闸门井地段均布置了勘探坑、孔和各项试验工作。分述如下：
进口段包括上游库内围堰、叠梁槽和进口渐变段。主要工程地质问题是查明坝前库内水下淤砂层的空间分布、厚度和物理力学性质；进口290m岩面高程分布情况和完整程度；主要断层和裂隙发育方向及充填情况；进口洞脸高边坡的稳定等问题。
洞身段主要是查明各类岩体的分布情况，风化厚度，断层破碎带和裂隙密集带的分布；特别要查明旁山洞的洞壁，在沟谷一侧的有效厚度；地下水空间分布，渗透性，预测可能的最大涌水量，分析确定隧洞的外水压力。
出口段主要是查明上覆岩层闪长玢岩、崩坡积层的分布和稳定情况，其次是查明下煤系地层的分布，预测建成后可能冲刷、回掏的范围与深度，评价出口段岩体(包括挑流鼻坎、冲刷坑)的稳定。
天然建筑材料调查。最后提出了储量、开采条件与试验报告。
地下水长期观测。本阶段对左岸隧洞区的闪长玢岩裂隙水，建立了长期观测网，并定期取样进行水质分析。主要是查明坝前库水位的变化(长时间高水位情况下)对隧硐区内的闪长玢岩裂隙水位的影响和分析评价洞身的外水压力。
第三阶段是施工地质阶段(1964年年初～1965年年底)。地质勘探六队完成初设报告后被调走，北京勘测设计院勘测总队在三门峡组建了施工地质组，并在三门峡设计组的统一领导下，承担了施工地质工作。施工地质工作主要是将各工程开挖地段，按照一定的比例尺进行现场编录成图；超前预报各段开挖稳定条件和地下水活动情况；提供开挖稳定值、临时支护措施、基坑最大涌水量；根据实际开挖的地质情况，复核初步设计阶段所提供的各类图纸和各项设计参数；并参加施工设计，选择不同地质条件的洞段，开展现场各项原位测试，以及埋设各项长期观测设施(如外水压力观测仪)；最后提供施工地质报告。
三门峡左岸增建工程的施工地质工作的重点，是两条主洞开挖的速度与安全问题。通过施工地质工作进行了山岩压力测定和地质预报，不但大量节省了临时支护材料，加快了施工进度，更主要的是两条洞没有发生一起人身伤亡事故，称为“无血洞”，得到了上级的赞扬。
隧洞出口挑流鼻坎段底部的闪长玢岩厚度仅有9m左右，其下为下煤系地层，岩性软弱，并有旧煤洞分布，对挑流鼻坎的地基稳定不利，建议采取加固处理措施。
2.关于在坝址左岸增建两洞四管的泄洪工程，于1965年1月经国家计委和水电部批准。由北京勘测设计院负责设计，三门峡工程局继续负责施工。1号隧洞提前两年于1967年8月投入运用，2号隧洞提前一年于1968年8月16日投入运用。四管于1966年5月完工。
1968年汛期两洞四管投入运用后，当坝前水位315m时，下泄流量由原来的3000m3/s增至6000m3/s，库区淤积有所减缓，潼关以下库区由淤积转为冲刷；但泄排沙能力仍感不足，潼关以上及渭河仍继续淤积。
㈨ 三门峡坝址地段的地质构造
朱钧 樊廷平
三门峡坝址区已经进行了各种比例尺的地质测绘和不同阶段的勘测工作，对坝址区的地质构造也搜集了一些资料。兹根据现有资料对三门峡坝址地质构造情况，简要介绍如下：
一、构造现象概述
Ⅰ.构造裂隙
1.裂隙
三门峡坝址闪长玢岩中的裂隙，主要是构造成因的裂隙，其他成因的裂隙，只是局部地分布着，这里所介绍的是构造裂隙，本区构造裂隙按走向可分为三组：
照片1 裂隙的合并、分叉及尖灭等现象
第一组：走向30°～60°，倾向南东，倾角70°～85°或倾向北西，倾角20°～55°。此组裂隙呈闭合或张开状态，裂隙间距一般1～2m，顺着走向以及顺着倾斜方向，裂隙常常消失，或者出现新的裂隙。也可以见到相互合并或重新分枝的现象(参看照片1)。延长皆在百米范围内，发育深度不超过20m。两壁常具擦痕。
第二组：走向320°～350°，倾向南西，倾角70°～90°或倾向北东，倾角20°～50°。多为闭合状态，裂隙间距0.5～1m，大都互相平行，沿走向和倾向延展比较稳定，延长超过100m，深度大于20m。两岸陡壁即沿该组裂隙形成。
第三组：走向60°～80°，倾向南东，倾角70°～90°。分布零星，呈张开状态，张口宽度1～30cm。沿走向延展多为几米至几十米，发育深度大于30m。
裂隙的切割关系：不同走向的高角度裂隙相互切割，走向320°～350°的裂隙多被走向30°～60°的裂隙所切。倾角平缓的裂隙又多为高角度的裂隙所截断。
裂隙中的填充物质：张开裂隙中都或多或少地为不同的物质所填充。常见的填充物有因风化产生的氧化铁，水流携带而来的粘土物质，搓碎的围岩，更普通的填充物为方解石脉及少量的石英脉、黄铁矿脉等。
2.裂隙带
闪长玢岩中的裂隙，常有宽达10～20cm的大裂隙，当这种裂隙有两条或数条相距很近时，我们称它为裂隙带，具有以下的特征：
(一)常常与挤压破碎带相连或与分散的裂隙相连，为构造裂隙和破碎带之间的过渡型产物。
(二)裂隙面遭受风化后，产生一些碎屑状的物质，继续扩大裂隙，因而在地形上逐渐造成长条状的空洞(参看照片2)。
(三)具有显著的透水性，如在第三灌浆段进行压水试验时，压入之水自距钻孔50m远的裂隙带中不断流出，停止压水后约三四小时始行断流。
照片2 裂隙带所形成的大裂缝状的空洞
照片3 裂隙带发育情况及所造成的条状岩块
(四)把岩石切割成长30～80cm，宽10～20cm的条形碎块(参看照片3)。
裂隙带在坝址范围内的分布方向有三：①走向0°～16°，倾向南东，倾角80°；②走向30°～60°，倾向南东，倾角75°～85°；③走向60°～80°，倾向南东，倾角80°～85°。
延长多在50m以内，沿倾向延展较深。壁上常具擦痕。普遍的填充有方解石脉。
3.裂隙密集带
裂隙密集带是由很多平行而又相互靠近的闭合裂隙组成的，裂隙间距1～10cm，将闪长玢岩切割成板状，但未破碎，走向多为320°～350°，倾向南西，倾角80°。长度多在百米以内，顺倾向延伸20～30m。因裂隙密集带的存在，常使闪长玢岩易于风化和遭受侵蚀而成孔洞或地形上的缺口(照片4、5)。
照片4 裂隙密集被河水冲蚀的溶洞
照片5 裂隙密集被河水冲刷的缺口
Ⅱ.破碎带
我们对破碎带的理解是坚固岩石受了构造运动力的作用，相辅的风化营力的作用，使岩石沿一定方向(水平的或垂直的)发生破碎，破坏了它的完整性，降低了岩石原有的工程地质特性，成为工程建筑上不利的软弱地带。
坝址区范围内存在有三种成因类型的破碎带；即断层破碎带、挤压破碎带和裂隙密集风化加剧的破碎带。
1.断层破碎带
图1
岩石发生断裂位移时造成的破碎带，走向30°～60°，倾向南东，倾角70°～85°，它们沿着近于水平的方向发生断裂，在平面上其位移方向是下盘向北东移，上盘向南西移，属于正向平推断层，垂直断距由二十几厘米到数米，延伸长度为200m至千米以上。因断裂而伴生的破碎带宽0.2～2m，穿过闪长玢岩而延入上煤系地层和下煤系地层，或者只延入一个煤系地层。断层破碎带内的产物主要为块状构造岩，其次为碎屑状构造岩、角砾岩和糜棱岩(如图1)。块状构造岩常常分布在中间，糜棱岩存在于边部，碎屑状构造岩和角砾岩也是如此。两壁有清晰的擦痕。一般在钻探中岩心获取率低，单位吸水量大，钻进中常发生掉块、卡钻、漏水、急进等现象。如下表：
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
2.挤压破碎带
是与断层破碎带同时产生的破碎带，就目前已搜集的资料证明，这类破碎带没有显著的位移，并且未延伸到上煤系中，仅存在于闪长玢岩中。根据竖井资料及钻孔资料证明垂直延伸较大，如一号竖井，破碎带从地表一直延伸到标高230m。而闪长玢岩底板标高200m。是否切穿了闪长玢岩底板而延入下煤系尚不得知。分布方向大部分为30°～60°。平面上的分布大都集中在人门岛和鬼门河两地区。宽度变化也很大，常从宽2～3m，收缩成一大裂隙。造成块状构造岩、碎屑状构造岩及粘土状构造岩。而以块状构造岩和碎屑状构造岩为主(照片6、7、8)，也充填有方解石脉，方解石脉上常有擦痕。两侧裂隙也比较发育。
照片6 破碎带的分叉合并现象（位于左岸公路旁）
照片7 挤压破碎带的块状构造岩的破碎情况
照片8 挤压破碎中带状分布的碎块状构造岩
3.构造裂隙密集风化加剧的破碎带
密集的构造裂隙经过地表风化营力作用而破碎。破碎程度随着深度的增加而减弱。一般到达外营力影响比较小的深度即行尖减。故深度多在30m范围内(参考图2)。
图2
二、破碎带的产物——构造岩
破碎带内的岩石受构造应力作用破坏了原有的岩石性质，成为与原岩物理力学性质完全不相同的岩石，我们就叫它为构造岩。
1.块状构造岩：是构造裂隙网切割成块状的岩石。岩块间有很小的变质，矿物成分没有改变。在显微镜下可以见到长石斑晶和石基有显微断裂及局部压碎现象。块径一般为10～20cm，最大可达2m。在主要受力面上有局部的绿泥石化。新鲜岩块的饱和抗压强度约为1000kg/cm2。稍低于一般闪长玢岩。靠近地表的因风化而减弱。
破碎带中分布最广的一种构造岩一般的为灰绿色，风化后呈黄褐色，岩块表面常具有近水平的擦痕(参看照片7)。
照片9 挤压破碎带中的角砾状构造岩未胶结的情况
2.角砾状构造岩(角砾岩)：经过位移破碎了的闪长玢岩，为碎屑和角砾的混合物，粒径大小悬殊，大至数厘米，小至粘土颗粒。大颗粒上常有剧烈的磨擦痕迹，失去了棱角，呈浑圆状(参看图片9)。有时为钙质物胶结，但胶结程度很差，一击即碎。大都处于压密状态而未胶结。因此取出后以手搓之即成砂砾。颗粒分析结果如下：
10～80mm 16%～50%
2.5～10mm 30%～40%
0.15～2.5mm 10%左右
小于0.15mm者 10%以下
不均匀系数n=27.1～27.4，水溶盐含量0.2%～0.5%，有高岭土和绿泥石化现象。局部的呈透镜状分布在破碎带中。
3.碎屑状构造岩：灰绿色，风化后呈淡黄色，肉眼观察为近于等粒的破碎颗粒组成，颗粒呈棱角状和片状。有时可以成块的取出，但稍压即碎。颗粒分析结果：0.6～10mm者，60%～70%；大于10mm，10%～20%，小于0.6mm者，15%左右。不均匀系数n=12～16。水溶盐含量0.49%～0.71%。显微镜鉴定结果，斑晶和石基都呈压碎状态，在边部分布有糜棱岩状的物质，矿物局部有高岭土、绿泥石和绢云母化现象，多分布在块状构造岩的边部或单独的分布在狭窄的破碎带中(参看照片8)。宽度一般不超过20cm。
4.粘土状构造岩是一种颗粒极为细小的岩石，含大量的绿泥石、高岭土。具有很大的粘性，以手搓之即成粘土条，遇水崩解。在显微镜下可见很少的长石和石英的残余物，并有少量的绢云母。有与破碎带平行的流纹状构造，呈透镜状分布在破碎带的边部，厚度为1～3cm。
三、破碎带的共同特征
1.岩心：在各种成因类型的破碎带中，块状构造岩比较发育，钻进过程中常发生掉块漏水等现象，岩心获取率大都低于50%，岩心呈碎块状，表面具有擦痕，单位吸水量大于0.01L/min。其他构造岩的岩心获取率多等于零。
2.所有破碎带中都普遍的填充有方解石脉或方解石和石英的共生岩脉，这些岩脉无论在水平或倾向方向上都呈断续的透镜状。在裂隙中也同样广泛的分布着。
3.构造破碎带的分布方向有80%的走向为30°～60°。有风化破碎和个别的几条构造破碎带是沿320°～350°的走向发育的。
4.破碎带所形成的地面形态：
a.在岸坡及陡崖部分，破碎带皆被侵蚀而成冲沟及槽状地形(照片10)。
照片10 在陡壁上形成的凹槽
b.在河床中则形成与破碎带同方向的条状冲沟为现代冲积物所填。
四、构造产生的时期及其规律
三门峡水电站正设计在三门峡地垒上，即史家滩大断层和七里沟大断层之间，这个地垒是喜马拉雅运动时期的断裂运动所形成的，作为坝址地基的中生代闪长玢岩侵入体，经历了燕山运动的晚期和喜马拉雅运动，就产生了上述的裂隙和破碎带。它们的走向大都呈30°～60°；320°～350°方向。这两组相交所成的锐角方向近于南北，破碎带和裂隙中较为普遍的存在着近于水平的擦痕，裂隙多呈闭合状态，因此可以推断这些构造带系直接由剪应力作用产生的，构造应力破坏作用偏重的表现在北东方向上。北西方向的构造带就不太发育。
由于运动力的不均衡，而使构造带变化非常大，宽度可以从几厘米到几米，长度可从几十米到一两千米。不论在垂直方向或水平方向都有分叉合并等现象(如照片2)。勘测资料证明，当破碎带产生之后，仍遭受了比较强烈的地壳运动，方解石脉上的擦痕即为一有力证据。擦痕方向也是近于水平的，这些新构造运动的结果无疑的加剧了破碎带的破碎。
结语
由于这些构造现象表现不同，轻重不一，因此它们对坝址地基的影响也各不相同，在处理方法上也是不同的。
1.断层破碎带的主要产物和挤压破碎带的产物基本上是一样的，宽度差不多，甚至局部挤压破碎带反而更宽一些。它们的深部延展却是不同的，断层一般比较深，它们切穿了闪长玢岩或延入下煤系，坚硬的层状侵入体被割成了块段，显然降低了地基的稳定性，一旦遭受地震，会发生不均匀的活动。因此在建筑物结构上必须采取防止不均匀活动的措施。对地基下的破碎产物，可采取固结灌浆或电化学的方法以提高地基承载强度。
2.裂隙密集风化加剧的破碎带：因由地表下延而风化成砂砾状，同时深度不大，在基坑开挖范围内差不多就将尖灭掉。因此对这种破碎带最好全部挖除。
3.坝址区内的裂隙虽然大都为闭合的，但张开的也不少，就是闭合的也不是绝对的密闭，它还是可以渗水的，因此基础下的裂隙应进行帷幕灌浆，以防渗漏。对裂隙带就必须进行灌浆处理。未风化的裂隙密集带一般是不透水的可以不进行处理。
(原载于《水文地质工程地质》1957年第12期)
㈩ 三门峡大坝基础岩石闪长玢岩中的断层及构造破碎带和对这些软弱带的处理
贾福海 夏其发 陈祺江
前言
三门峡大坝处于库容大、水头高、泥沙压力大和地震烈度为Ⅷ度的复杂情况之下，而大坝的安全又直接关系着对黄河的根治和黄河下游25万km2土地上8000万人民的生命财产，因此，对于大坝基础处理的要求，无疑地应该是很高的，特别是对于那些岩石中软弱地段(断层和破碎带)的处理，更需要非常慎重。现将三门峡大坝基础岩石中的断层和破碎带及处理情况简述于后。
一、大坝基础岩石闪长玢岩的特征
整个坝基都位于闪长玢岩之上。闪长玢岩为浅成中性火成岩体，呈岩床状侵入于石炭二叠纪和石炭纪岩层之间，岩层走向北东，倾向上游，倾角12°～14°。其在河床部分出露长为600～700m，厚度为90～130m。
闪长玢岩是一种坚硬、耐风化、具有裂隙呈浅灰或灰绿色的块状结晶岩。一般岩石中的斑晶非常显著，斑晶主要为斜长石、角闪石和黑云母，石英亦偶然可以看到，石基绝大多数以致密状或细粒的斜长石为主，其次也有少量的石英。
闪长玢岩属于弱透水性或不透水性的岩石。其平均饱和极限抗压强度为1200～2000kg/cm2。
作为大坝基础的闪长玢岩厚度，一般为50～80m，极少数部分为15～20m。
二、大坝基础闪长玢岩中的断层和构造破碎带
三门峡坝址区的主要造山运动是中生代的燕山运动。坝址区及坝址外围所见到的正断层和构造破碎带都是这一期造山运动的产物。这些断层在喜马拉雅造山运动期，都曾经重新复活过。
整个大坝基础岩石中有四条断层和二十四条构造破碎带(图1)，它们绝大多数是以45°左右的角度与主要建筑物方向斜交的。
兹将各主要断层及构造破碎带分别简略说明如下：
(一)断层
它穿入了闪长玢岩之上的石炭二叠纪煤系岩层，也穿过了闪长玢岩之下的石炭纪煤系岩层，并具有明显的垂直断距。
1.第一号断层
位于人门河电站坝体的部分地段，往南西延伸穿过了厂房中部后，则为右岸2、3级沉积阶地所覆盖，往北东方向延伸，通过第一期上游纵向围堰和横向围堰后，在左岸的石炭二叠纪煤系岩层内消失。其在电站坝体和厂房地段的长度为175m，宽度一般为1～2.5m，最宽处可达4m，最窄处为0.5m。断层走向为25°～45°，倾向南东，倾角70°～85°。
图1 断层及构造破碎带分布示意图
断层带内的产物，在未开挖前，大部分为构造碎屑岩，其次为构造块状岩、构造角砾岩和构造粘土岩。开挖后，说明带内较宽的地方中间部分为构造块状岩，边缘和狭窄的地方为构造碎屑岩。较少的未胶结的或以钙质物质胶结良好的构造角砾岩多呈凸镜体存在，更少的构造粘土岩则以薄片状，时隐时现地存在于断层带两壁之上，带内局部可以见到方解石脉，也偶而可以见到这种脉石已被挤成了构造角砾岩。
此一断层在水平方向上的变化，根据第一期上纵围堰和上横围堰及电站坝体的观察，断层带宽度是时宽时窄，作很明显的凸镜体状延展，在垂直方向上的变化，也具有与水平方向变化的共同特性。
在断层的两壁上，见有清晰的、近于垂直和近于水平的擦痕。
位于断层两侧的岩石是完整而坚硬的。
2.第十六号断层
见于溢流坝段，走向为30°～56°，倾向南东，倾角70°～80°。宽度一般1～2m，最宽的达4m，最窄的0.5m。断层往北东方向延伸在溢流坝第七段与十八号断层合而为一，往南西延伸在护坦部分分为两支，其编号为16a及16b。16a向西南延伸通过隔墙伸入二期基坑尾水渠基础中，16b向南西与十八号断层会合。
在断层带较狭窄地段的产物均以构造碎屑岩为主，这些岩石都极软弱，用镐即可以掘动。在断层带较宽的地方，其中间部分常以构造块状岩为主，沿带的边缘分布着宽0.1～0.3m，呈灰绿色的构造碎屑岩。此外较少的胶结，不好的构造角砾岩多呈凸镜体状存在，构造粘土岩则呈灰绿、白、黑、黄褐等色，并以厚0.1～0.5cm的薄片披于断层带的两壁上。
断层的两壁均见有清晰的与水平面成30°～60°交角的擦痕，个别地段也见有近于垂直的擦痕。
位于断层带两侧的岩石是完整而坚硬的。
根据基坑开挖的结果，断层带向深部延伸时，风化程度逐渐减轻，因为在最后开挖到的标高部分，断层带内的构造块状岩仅表面部分具有黄褐色风化色带，岩石本身仍旧是极坚硬的。断层带在水平及垂直方向上宽度的变化和第一号断层相同。
3.第十八号断层
走向20°～35°，倾向南东，倾角75°～85°，其在水平方向斜穿了隔墙基础的11、12、13浇筑块，护脚板的3、4浇筑块，护坦15、16、17、18、21浇筑块，溢流坝30、35浇筑块，及290m高程台阶，以及左岸非溢流坝的第1、2、3浇筑块，然后向北东延伸至闪长玢岩顶板而消失，并没有穿入石炭二叠纪岩层中去。
断层带在隔墙至护坦段，宽度一般为1.5～3.0m，最宽的达4m。带内主要是呈黄褐色和灰绿色的构造块状岩，岩石仍甚坚硬。呈黄褐色的构造碎屑岩和胶结不好的构造角砾岩是呈凸镜体分布的。构造粘土岩则呈黄褐色的薄片状时隐时现地出现于断层带的两壁。从护坦中部至左岸非溢流坝，断层带的宽度为0.5～1.0m，带内的产物大部分为黄褐色的，胶结不好，用铁镐可以挖动的构造角砾岩和构造碎屑岩。此外也有少数构造块状岩和构造粘土岩。
根据上述情况，断层带从北东往南西愈来愈宽，但其在水平方向上呈凸镜体状变化，仍然是存在的。
断层带的两壁见有清晰的与水平面交角为50°～60°的擦痕，个别地段并见有垂直擦痕。
4.第37号断层
该断层原为37号构造破碎带，经过基础开挖和结合，其在石炭二叠纪上煤系中的错动情况，我们把它改为37号断层。
此断层见于人门河电站坝体的部分地段，往北东方向延伸穿过第一期上纵围堰后继续经左岸三号平硐，穿入并消失于石炭二叠纪煤系岩层中，往南西延伸在电厂部分与一号断层合而为一。断层走向为20°～30°，倾向南东，倾角70°～85°，宽度一般为1～2m，最宽的达3m，最窄的0.5m。
断层带的产物，在未开挖前大部分为构造碎屑岩，其次为极其破碎的构造块状岩、构造角砾岩和构造粘土岩。最后处理时其较宽的地方大部分为构造块状岩，较窄的地方为灰绿色可用铁镐掘动的构造碎屑岩和构造角砾岩，构造粘土岩也同样以薄片状披于断层带的两壁。
在断层带内局部见到有方解石脉及方解石和石英的共生脉，这些脉石偶尔也可见到被挤压破碎的现象。断层两壁见有清晰的近于垂直和近于水平的擦痕。
(二)构造破碎带
构造破碎带，没有明显的位移，它既没有穿入闪长玢岩之上的石炭二叠纪煤系岩层，亦没有穿入闪长玢岩之下的石炭纪煤系岩层，仅仅是发生在闪长玢岩的岩体内。
整个基坑内有二十四条破碎带，它们的编号为：3～15、17、19、47a、47b、50、89、90、91、92、93、113等。根据破碎带的走向及带中的产物可分为三类，兹分别略述如下：
1.第一类破碎带(图2)：有10～12、47a、47b、89、90、91、93等号，它们的走向为20°～50°，倾向南东，倾角70°～85°。这些破碎带分布于溢流坝和电站坝体。
这些破碎带的宽度为0.50～2.0m，带内的产物绝大部分为灰绿色、黄褐色构造块状岩，岩石仍甚坚硬。沿着带的边缘，分布着可以用铁镐掘动的构造碎屑岩。构造砾岩在带内分布不甚广泛，仅存在于个别地段内，其形状多为凸镜体。构造粘土岩以厚0.1～0.3cm，呈白、灰白色或黄褐等色的薄片，时隐时现地贴在破碎带的两壁上。此外在这类破碎带内，常见到宽0.03～0.10m的方解石脉、方解石和石英的共生脉，这些脉石一般是完整而坚硬的，偶尔见有被挤压而破碎的。
图2 第一类破碎带平面示意图
图3 第二类破碎带平面示意图
图4 第三类破碎带平面示意图
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
破碎带两壁均见有清晰的、与水平面交角为15°～45°、近于垂直和近于水平的擦痕。方解石脉、方解石和石英共生脉上也偶尔可以见到同样的擦痕。位于两侧的岩石完整而坚硬。
2.第二类破碎带(图3)：有13、15、17、92、113等号。它们都位于溢流坝、护坦和电站坝体部分。这类破碎带一般延伸不远，即与第一类破碎带或断层合并或被切断。
该类破碎带的走向为10°～25°，倾向东南(局部倾向南西)，倾角60°～80°。这些破碎带没有明显的界限，主要由很多的裂隙所构成，它们彼此之间互相平行和成锐角交叉，一般长度为0.5～1.0m。由于裂隙彼此相交的结果，带内的岩石被切割成狭长的构造块状岩。这些岩块的表面呈黄褐色，常见有不规则的擦痕，岩石仍极坚硬。带内裂隙多呈张开状态，一般宽0.2～0.5cm，最宽的达6cm，长0.3～0.5m，一般深1～2m，最深的达10余米。这类破碎带是地下水和地表水活动最好的通道，因此在较宽裂隙的两壁上，常附有方解石小晶体和呈粉末状的氧化锰，在裂隙较密的地方，还有薄片状的构造碎屑岩。
这类破碎带在水平方向上常逐渐或突然过渡为裂隙密集带或变为裂隙而消失。反之，亦可由裂隙或裂隙密集带过渡成为破碎带。在垂直方向上向深部延伸有逐渐尖灭之势。
3.第三类破碎带(图4)：有3～9、14、19号等。除了3、9号和4、7号的一部分位于电站坝体外，其余均位于溢流坝、护坦部分。破碎带的走向为75°～90°和300°～350°，倾向南东和南西，倾角70°～90°，宽度0.3～0.5m。
破碎带内以0.05～0.15m宽的方解石脉和方解石与石英的共生脉为主。脉石结晶良好，坚硬而完整，其中也偶然可以见到晶洞和闪长玢岩的碎块。沿着方解石脉和方解石与石英共生脉的两侧有0.15～0.3m宽呈灰白色的构造碎屑岩。这些构造碎屑岩的岩石结构虽然已被破坏，长石已高岭土化，角闪石已绿泥石化，但岩石仍致密坚硬，用铁镐一般是掘不动的。浸水后硬度略有降低。此外由破碎带向外，岩石逐渐由灰白色过渡到灰绿色，过渡带一般宽1～2m。
破碎带的两壁见有清晰的擦痕，其倾角近于垂直。在方解石脉及方解石与石英的共生脉上也有同样的擦痕存在。
这些破碎带均被断层和第一、二两类破碎带所错断或截断。
(三)断层与构造破碎带的生成时代及其生成过程
1.主要建筑物地段内的断层和构造破碎带主要是产生在中生代的闪长玢岩中，而第1号、第16号、第18号及第37号断层，都使得石炭纪和石炭二叠纪煤系岩层遭受到断裂，但并没见到它们延伸到老第三纪的红色岩层中去。这事实，说明断层与构造破碎带是产生于中生代燕山运动的后期。
2.断层和第一类构造破碎带，在水平或垂直方向上，带的宽度一般为0.5～2.0m，个别地段可达2.5～4.0m。因此，它们不论在水平或垂直方向的延伸都具有连续呈凸镜状分布的性质(图5、图6)。此外也有分支合并的特征。产生上述特征的原因，我们认为主要是与构造裂隙分布的不均一和构造运动的不均一性有直接的关系。应当说构造裂隙原来也不是每条延长的很远，这些构造裂隙当时也有的地方密集，有的地方稀疏，也有的地方两组斜交的裂隙都很发育，有的地方则只有一组裂隙发育，因此它们对后来应力的反应自然是各不相同的。那么，我们就可以想像，当后来的应力遇到裂隙的密集或裂隙交叉的地方，应力分散，使断层带与构造破碎带变宽或产生分支合并的现象，而带内的产物则多为构造块状岩；当应力遇到裂隙稀疏或没有裂隙交叉的地方，那么应力就比较集中，因此使得断层和构造破碎带变窄，而带内的产物则多为构造碎屑岩。
图5 断层平面示意图
图6 断层剖面示意图
3.基坑开挖的实际观察资料，说明在喜马拉雅造山运动时期，所有在燕山运动后期产生的断层和构造破碎带是重新活动过的，其根据是：
(1)在断层和构造破碎带两壁上，除了有垂直的擦痕外，还存在有水平方向和与水平面成一定交角的擦痕。
(2)在断层和构造破碎带内的方解石脉、方解石和石英的共生脉上，也见有与两壁同样的擦痕。
(3)也可以见到带内的方解石脉、方解石和石英的共生脉被挤成构造角砾岩。
上述事实说明了这些断层和破碎带不只是经过一次运动，而最少也经过两次以上的运动。
但是也可以这样说：虽然这些断层与破碎带在喜马拉雅运动重新复活过，然而这一期运动对其影响是不剧烈的，因为运动仅仅表现在软弱带及软弱带内较大的方解石脉、方解石和石英的共生脉上。
4.根据所有的断层的水平擦痕和北西组构造破碎带被北东组错开的情况，说明几个断层的南东侧是向北东方向移动的，断层的北西侧则相对的向南西方向移动。又根据断层两壁的垂直擦痕，判断断层的南东侧下降，而西北侧上升，因此都为正断层。
5.第三类构造破碎带常被北东组的断层和第一、二类构造破碎带所切割，这事实说明了它的形成是早于北东组的断层和第一、二类构造破碎带的。
三、断层及构造破碎带的处理
基础的处理应满足防渗、抗滑、传力、防冲、防淘等不同要求。由于大坝不同部位有它不同的作用，所以对梳齿、护坦、电站坝体和非溢流坝的基础进行处理时，也就有着不同的要求。此外根据断层与破碎带的不同也进行了不同的处理。现将三门峡各种构造岩的物理力学性质和对断层及构造破碎带的处理方法简述如下：
(一)各种构造岩石的物理力学性质
1.构造块状岩
这类岩石在断层和构造破碎带中分布最广。根据抗压试验资料，风化较为严重的全成黄褐色的构造块状岩，其饱和极限抗压强度为400～600kg/cm2，未风化的或者只是表面呈黄褐色的构造块状岩，其饱和极限抗压强度为1000kg/cm2左右。因此，从未风化的或只是表面呈黄褐色的构造块状岩作为基础还是适宜的，一般不必加以清除，但对那些风化严重的构造块状岩，则必须加以清除。
2.构造角砾岩
为闪长玢岩受挤压后所造成带有棱角或不带棱角的岩块，岩块直径一般为1～5cm。这些岩块大部分未胶结，也有极少数被钙质物质胶结良好的，这类岩石分布不广，其未胶结的部分必须挖掉。
3.构造碎屑岩
为闪长玢岩受构造作用较为剧烈的产物。这些岩石已破碎成近似等粒而带棱角的岩屑，有时仍成块状，但用手挤搓则变成碎粒或砂粒，其间也掺杂一些已糜棱化的物质，这种岩石分布在断层带及破碎带的边缘部分和最狭窄的断层带及破碎带中。这种岩石是必须加以清除的。
4.构造粘土岩
为闪长玢岩或部分方解石脉、方解石和石英的共生脉受到最强烈构造挤压作用的产物。岩石中有时也掺有微细的砂粒。这种构造粘土岩一般呈灰绿、灰白、白、黄褐、黑色等，表面光滑，常分布于断层与构造破碎带的两壁，一般宽0.1～0.3cm。虽然这种构造粘土岩分布不广，厚度很小，但其对混凝土与岩石的胶结是不利的，所以也必须去掉。
(二)断层与构造破碎带的处理方法
主要分为两种处理方法，一种是照列宁格勒水电设计分院设计图纸的规定：开挖深度等于破碎带的宽度，然后顺两壁挖出各半米，再以2：1的坡度与基坑底面相接(图7)。
图7 破碎带处理示意图
另一种处理方法，是以挖至较好的构造块状岩为止，而两壁不一定挖出各半米，也不一定按2：1的坡度挖到基坑面。至于采用那一种方法处理，则根据具体的地质条件和施工的难易而定。
兹将三门峡主要建筑物各地段对于这些软弱带的处理情况略述如下：
1.左岸溢流坝段和护坦地段
(1)这一地段因结构物的要求，普遍的从原岩石表面往下挖了10～20m，断层与构造破碎带中的产物大部分已变为新鲜的构造块状岩。因此，断层带和构造破碎带一般均是按第一种方法处理的，断层与构造破碎带在水平和垂直方向上都有呈凸镜体的变化，在产物上也有同样的特征，所以遇到构造块状岩，一般都可以少挖一些，只要带内呈现出未风化的或只是表面呈黄褐色的构造块状岩，并且这些岩块彼此之间结合紧密，没有活动现象，即认为可以满足要求。成块的构造碎屑岩一般是按设计处理的，但松散的构造碎屑岩则一般是根据地质要求全部挖除。
(2)对于护坦，由于主要是防冲防淘，所以断层与构造破碎带的处理，是将带内能用铁镐挖去松动的岩石(如构造碎屑岩、未胶结的角砾岩、构造粘土岩)。因为无传力作用，断层与构造破碎带两壁的坡度就不大了，甚至有些反坡也无需处理。但为了更可靠起见，断层及破碎带一般也都按坝体的要求那样处理。
上述情况，主要是对断层带和第一类构造破碎带说的。这些断层和破碎带在处理过程中主要是用风镐、铁镐和撬杠处理的，在局部破碎带较宽的地方，如用上述工具难以处理的，则用小炮爆破处理。
(3)第二类构造破碎带的处理
因为这种破碎带没有明显的界线，同时又以构造块状岩为主，只是表面呈黄褐色，但岩石仍极坚硬，同时因为这些块状构造岩主要是被呈锐角交叉的张开裂隙切割的长形岩块，因此岩块往往是活动的，用铁锤敲打，常发出鼓声(哑声)，用风镐、铁镐、撬杠是很难处理的，所以这种破碎带就不能按第一种或第二种方法去处理，而必须用一些小炮来处理。开挖至一定程度，带内岩块之间接合紧密，没有活动现象时，就认为符合要求了。
(4)第三类构造破碎带的处理
这些破碎带主要是方解石脉、方解石和石英的共生脉，岩石都很完整坚硬。在这些脉石两旁往往有0.2～0.3m宽的灰白色碎屑岩，但这些岩石也比较致密和坚硬，因此对这一类破碎带的处理，仅仅是沿破碎带用凿子挖深0.2～0.3m就可以了。
2.电站坝体地段
(1)电站坝体地段主要是1号和37号断层，它们都位于人门河中，人门河就是沿着这两条断层发育的，所以它们在地形上已经变得很低。这种断层带内的产物主要是构造碎屑岩。位于断层带两壁的岩石完整坚硬，并形成了10多米高的陡壁，而且下游的一壁是反坡。这种情况若采用第一种方法，那么深度早就够了，可是两壁坚硬岩石要挖成2：1的顺坡那就不是一件简单的事。因此采用第一种方法处理是有困难的。我们根据已有资料和过去的经验，判断往下挖3～5m估计可以见到构造块状岩，经与施工人员研究决定采用了第二种方法处理，结果一般挖了4～5m，最深的挖了6m后，即基本上都到达了构造块状岩。至于反坡则采取局部反坡太大的打掉，大部分较陡而岩石完整坚硬的反坡，即没有进行处理。
(2)这些断层的处理是采用风镐、铁镐开挖的。在浇筑混凝土前，用高压风水枪把两壁残余的构造粘土岩冲洗干净，冲洗不去的用人工去掉，并将两壁岩石打毛，使岩石与混凝土结合更紧密。
(3)第一类构造破碎带也是挖到较坚硬的构造块状岩为止，但有的构造破碎带较狭窄而带中又大部分是构造碎屑岩的，即挖到一定的深度就行了，一般都超过其宽度很多。
(4)第二、三类破碎带的处理与溢流坝段的相同。
3.在断层和破碎带内遇到地下水，如地下水流量很小，则用水玻璃堵死，然后浇筑混凝土；如果流量较大，用水玻璃无法堵死的话，则一般用管子把水引到浇筑块外面，然后浇筑混凝土，待混凝土凝固后，把管子堵死就可以了。
4.为了更进一步证实断层和构造破碎带是否需要做深孔灌浆，因此在固结灌浆的同时，也布置了一些勘探孔。这些勘探孔都布置在穿过大坝的前列与上游贯通的断层和构造破碎带上(即在接触灌浆的第二排孔上)，孔深一般在35～50m(溢流坝至240m高程，电站坝体至230m高程)，至于孔的多寡，视断层和破碎带的宽窄而定，一般宽度在1m以下的布置一个，其孔深至240m或230m高程，在15～25m处穿过破碎带或断层，再往下打15～25m(图8a)；但有时也根据在钻探过程中的压水试验和岩心获得率等具体情况决定，如果其每段单位吸水量都小于0.05L/min，同时岩心获得率都比较高，那么我们认为打穿断层或破碎带2～4m就可以了；断层和破碎带在1.5m以下的，一般布置两个勘探孔，一个可以浅一些，在15～20m处穿过断层或破碎带就可以了，另一个在30～40m处穿过断层或破碎带就可以了(图8b)。
这些勘探孔在钻进过程中从上而下分段(每段5m)测定吸水量。对于单位吸水量不大于0.10L/min的，则进行一般灌浆，但不必作防渗帷幕，如果单位吸水量小于0.05L/min的，向钻孔内注入水泥浆填塞就行了。单位吸水量大于0.10L/min的地段的帷幕灌浆，分两排，上游排系利用钻至240m或230m高程的勘探孔，孔距8m，而下游排为接合灌浆，孔距1～2m，孔深15～17m(图9)。
图8 断层或破碎带勘探孔布置示意图
图9 溢流坝深孔帷幕布置示意图
结语
1.作为大坝基础的闪长玢岩，其极限饱和抗压强度为1200～2000kg/cm2，是极其坚硬的。其厚度一般都在50～80m之间，极少数为15～20m。所以就其强度和厚度来说，已经可以满足大坝的要求。
2.断层和构造破碎带对大坝的危害最大，但经过处理后，大部分已到达构造块状岩，因此也不足影响大坝的稳定性。
3.第二类破碎带主要是构造块状岩，岩石仍坚硬，但带内的裂隙多呈张开状态，最宽的达6cm，所以这类破碎带是地下水活动最好的通道，必须进行灌浆处理。
4.第三类构造破碎带，主要是完整坚硬的方解石脉、方解石和石英共生脉，沿着脉石边缘有0.1～0.3cm宽的构造碎屑岩。这些岩石致密而且坚硬，所以也不会影响大坝基础的稳定。
5.根据在溢流坝地段所布置在构造破碎带上的勘探孔的资料，其单位吸水量大部分小于0.005L/min，因此说明这些构造破碎带基本上是不透水的。
总的说来，断层与构造破碎带的存在，都是对大坝基础的美中不足之处，但是我们知道自然界总不会给我们造成只是有利而无害的水坝地基，真正有利无害的水坝地基是我们用科学方法获得的。三门峡大坝基础虽然有些美中不足之处，但是经过处理后，断层和构造破碎带的岩石大部分已到达构造块状岩(其饱和极限抗压强度都在1000kg/cm2左右)，因此断层与构造破碎带的存在，影响不到基础的稳固性。由上述情况可以看出，将来三门峡的大坝毫无问题地将永远与中流砥柱似的牢固地屹立着，坚强地根据人民的意志，使黄河水永远驯服地为人民服务。
(原载于《三门峡工程》1959年第7期)