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摘要：通过工程地质勘察，了解梅阁水库主坝工程区域地质情况，包括其地形地貌、地层岩性、区域构造稳定性及地震动峰参数、水文地质等方面的内容，为该水库的安全达标加固设计工作提供工程地质参数和建议。
关键词：水库;工程地质勘察;分析
1. 工程概况
梅阁水库位于新会区沙堆的南部，崖海东岸、虎跳门北侧，库区集雨面积11.38km2，总库容1321万m3，正常蓄水位为13.53m，校核洪水位为16.11m。由主坝、两座副坝、溢洪道、泄洪洞、压力输水涵管、灌溉涵洞、坝后电站等建筑物组成，是一宗以灌溉为主，兼顾供水、发电等中型水利工程。其中主坝为粘土质砂的均质土坝，坝顶长274米，坝顶宽7.2～7.6米。
2. 区域地质概况
2.1 地形地貌
梅阁水库所在区域为低山丘陵地带，水库三面环山，山高多在200m之下，山坡坡度多在20～50°之间变化。山坡植被茂盛，冲刷相对较弱，基本上看不到较严重的坍塌现象，边坡相对较为稳定。场区地形总体上是北高南低，呈长条形展布，东西两侧为低山斜坡，坡面倾向库区，山体坡面零星出露尚未完全风化的花岗岩孤石。
2.2 地层岩性
区域处于燕山三期花岗岩出露带，山体岩石主要由黑云母粗粒花岗岩构成，花岗岩球状风化明显，山坡可见较大块石出露。山坡及坡角处存在有残坡积土层，多由粉土质砂或粘土质砂组成，含石英砂及砾粒较多，粘塑性差。
2.3 地质构造
区域构造以断裂为主，存在NE和NW两组主要断裂，工程区处于澳门——惠东断裂以北，四会江门断裂以西，属构造相对不发育的地块。
2.4 区域稳定性
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的划分，本区地震动峰值加速度为0.1g，其地震反应谱特征周期为0.35s。相对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2.5 区域水文地质条件
区域地下水主要为松散层中的孔隙水及基岩裂隙水，受大气降水补给，向库区及其下游排泄。
3. 库区工程地质条件
3.1 库区工程地质条件
3.1.1 地形地貌
库区地形北高南低，东西两侧为低山丘陵地带，库区整体上成NNW走向，库区谷底高程1.5m左右，与东西两侧山岭相对高差在50～200m之间变化，属低山丘陵地带，两岸山坡坡度一般在20～50°之间变化。山体主要有黑云母粗粒花岗岩构成，山坡及坡脚可见残积及坡积粉质粘土及粉土质砂。
3.1.2 地层岩性
库区地层以黑云母粗粒花岗岩为主，受风化作用影响，表层多有风化裂隙存在，深部风化程度渐弱，岩质坚硬，山坡及坡脚处存在的残坡积土，多为粉土质砂或粘土质砂，粘粒含量相对较少，粘塑性较差，具相对透水性。
3.1.3 地质构造
库区NE及NW向节理裂隙相对较发育，伴有NE、NW向的冲沟，岩脉存在，但由于区域处于构造挤压带，节理裂隙多为压剪性，其透水性相对较差，因此，库水较难通过山体外渗。
环库区进行地质构造调查，未发现严重影响水库正常运用的构造带存在。
3.1.4 水文地质条件
库区地下水主要为基岩裂隙水和松散岩土层孔隙水。地下水主要接受大气降水补给，直接向地形低洼及山坡沟谷处排泄，并进入库区，库水主要依靠上游大气降水补给向下游排泄。
在库区采取水样一件进行水质分析表明，库区水的PH值为6.77，侵蚀性二氧化碳CO2的含量为3.33mg/L，碳酸氢根HCO3-、硫酸根SO42-的含量分别为12.94和2.93mg/L，对照《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录G的有关规定，该水对混凝土无侵蚀性。
3.2 库区工程地质评价
3.2.1 水库渗漏
水库东、西、北均为山体，山体宽厚，均有黑云母粗粒花岗岩构成，山体中节理裂隙不发育，且多为压扭性，不具渗水条件，为相对隔水层，有利于防止库水外渗。地下水分水岭与地表水分水岭基本一致，库底为地下水的排泄基准面，库水不存在大规模外渗的地质条件。
3.2.2 水库浸没
水库回水区范围内，以山坡地为主，岸坡坡度中等，出露基岩为黑云母粗粒花岗岩，地下水位高于库水位，故水库不存在土地盐渍化，沼泽化等浸没问题。
3.2.3 水库淤积
库区范围内农田较少，回水线以上两岸植被良好，岸坡坡度相对较缓，未见较大规模的物理地质现象发育，故水库淤积物主要以悬移质为主，推移质所占比重不大。水库淤积对水库正常运行影响相对较小。
3.2.4 库岸稳定性
库区两岸边坡较缓，稳定性较好，无严重的外部因素影响，库岸是稳定的。在暴雨等因素作用下，局部小规模的岸坡滑塌较难避免，但一般不会影响水库的正常运用。
4.建筑区的工程地质条件
主坝坝体主要有人工填土Q4ml构成，钻探揭露的最大厚度17.50m，黄褐色、土黄色，主要由粉土质砂构成，其次是粉质粘土。现场描述表明，填土含粉粘粒较多，粘性相对较强，但局部土层含粘粒较少，粘性较差。土中含风化岩块较多，压密度低，岩芯松散破碎，多呈硬塑状态。土工试验成果表明，填土干密度在1.33～1.58g/cm3之间变化，平均值为1.45g/cm3，孔隙比在0.66～0.96之间，平均值0.80，慢剪强度平均值c=15kPa，Φ=30.4°。小值平均值c=14kPa，Φ=28.9°。压缩系数在0.56～0.70MPa-1之间，平均值为0.63MPa-1，表明填土属高压缩性土。 坝基岩土层主要由冲积层Qal、残积层Qel及处于不同风化程度的花岗岩γ52（3）构成，其中冲积层又可分为冲积粉质粘土Qal和砂砾石两个主要亚层Qal。
（1）冲积粉质粘土层Qal，钻探显示其最大厚度3.3m，主要出露在个别钻孔中。主要由粉土质砂、粘土质粉砂构成，其次是低液限粘土，含砂低液限粘土，含砂高液限粉土。各孔土样的含水量平均值为28.6%，干密度在1.38～1.52g/cm3之间，平均值为1.43g/cm3，孔隙比在0.71～0.89之间，平均值0.82，慢剪强度平均值c=15kPa，Φ=26.2。
（2）冲积粗砂砾石层Qal，钻探揭露最大厚度为7.1m。多为不良级配粗砂。不良级配粗砂中含粗砂粒（0.5～2mm）在47.7～77.5%之间，含砾石6.3～42.8%。砾石磨圆度较差，多呈次棱角状。不良级配粗砂不均匀系数多数在3.14～3.68之间。
（3）残积层Qel：钻探显示其最大揭露厚度为3.8m，呈土黄色、灰黄色，主要由粘土质砂和粉土质砂构成。残积土层中含较多强风化岩块，粘性较弱，岩芯呈短柱状，土块易散体，松散破碎，土的物理性质指标平均值，干密度在1.39g/cm3左右，孔隙比为0.87，慢剪强度平均值c=16kPa，Φ=30.5°。
（4）弱风化花岗岩γ52（3）层，呈淡红色，断口新鲜，具油脂光泽，石英，长石，黑云母清晰可见，岩芯坚硬无裂隙。
5.建筑区的工程地质评价
5.1 主坝段地段的工程地质评价
梅阁水库大坝坝体填土土料多是花岗岩残积土，主要土类是粘土质砂和粉土质砂，含石英砂砾大于40%，虽具粘性，但压实度差，部分土体干密度只有1.33g/cm3，孔隙比0.96，压缩系数平均为0.63，属高压缩性土。现场在坝体填土中做注水试验渗透系数K的平均值是4.0×10-3cm/s。由此可见大坝坝体填土的渗透性是相当强的。显而易见坝体填土的主要工程地质问题是渗透及渗透稳定性问题。
坝基冲积层主要为粗砂，少量细砾及中砾，砂层纯净，由于其厚度相对较薄，现场注水试验表明其渗透系数在5.2×10-3～1.1×10-2cm/s之间。室内渗透试验表明，其渗透系数在a×10-2cm/s～a×10-1cm/s之间。可见该层属强透水层，需对其采取防渗加固措施。
在坝基残积土中所做注水试验表明，其渗透系数全部是a×10-3，其平均值为3.2×10-3cm/s，可见，其渗透性相对偏大。
坝基下伏弱风化花岗岩，本次钻进厚度仅0.5～-0.7m，岩芯坚硬裂隙少，其强度高，渗透性极弱。
6. 结论与建议
6.1 结论
1. 区域为花岗岩出露区，其地震动峰值加速度为0.1g，反应谱特征周期为0.35s，相对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2. 水库所在位置不存在较大的活动断裂，因受构造及风化应力的影响，小规模的节理裂隙相对较为发育，库区无大的渗水通道，适宜建设水库。
3. 库区环境水对混凝土无侵蚀性。
4. 勘察揭示坝体填土的砂砾含量较大，密度均匀性稍差，属中等透水性。但坝基砂砾石层的渗透系数值明显增大，属强透水层，需要通过实施有效的防渗加固方案才能消除此类隐患。
6.2 建议
1、对大坝坝体进行劈裂灌浆或充填灌浆处理，降低浸润线，增强坝体填土的防渗能力。对坝基冲积砂砾石层进行高压定喷墙处理，定喷墙应深入残积层3.0m左右。
3. 在对水库进行安全达标加固设计时，各岩土层的物理力学参数建议参考下表（表1）数值选用。
表1 岩土层的物理力学指标建议值
参考文献：
[1] GB50487-2008，水利水电工程地质勘察规范[S]。
[2] 梅阁水库大坝工程地质勘察报告[R]。
作者简介：
霍键源（1981—），男，从事水工建筑物勘察设计工作。
关键词：水库;工程地质勘察;分析
1. 工程概况
梅阁水库位于新会区沙堆的南部，崖海东岸、虎跳门北侧，库区集雨面积11.38km2，总库容1321万m3，正常蓄水位为13.53m，校核洪水位为16.11m。由主坝、两座副坝、溢洪道、泄洪洞、压力输水涵管、灌溉涵洞、坝后电站等建筑物组成，是一宗以灌溉为主，兼顾供水、发电等中型水利工程。其中主坝为粘土质砂的均质土坝，坝顶长274米，坝顶宽7.2～7.6米。
2. 区域地质概况
2.1 地形地貌
梅阁水库所在区域为低山丘陵地带，水库三面环山，山高多在200m之下，山坡坡度多在20～50°之间变化。山坡植被茂盛，冲刷相对较弱，基本上看不到较严重的坍塌现象，边坡相对较为稳定。场区地形总体上是北高南低，呈长条形展布，东西两侧为低山斜坡，坡面倾向库区，山体坡面零星出露尚未完全风化的花岗岩孤石。
2.2 地层岩性
区域处于燕山三期花岗岩出露带，山体岩石主要由黑云母粗粒花岗岩构成，花岗岩球状风化明显，山坡可见较大块石出露。山坡及坡角处存在有残坡积土层，多由粉土质砂或粘土质砂组成，含石英砂及砾粒较多，粘塑性差。
2.3 地质构造
区域构造以断裂为主，存在NE和NW两组主要断裂，工程区处于澳门——惠东断裂以北，四会江门断裂以西，属构造相对不发育的地块。
2.4 区域稳定性
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的划分，本区地震动峰值加速度为0.1g，其地震反应谱特征周期为0.35s。相对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2.5 区域水文地质条件
区域地下水主要为松散层中的孔隙水及基岩裂隙水，受大气降水补给，向库区及其下游排泄。
3. 库区工程地质条件
3.1 库区工程地质条件
3.1.1 地形地貌
库区地形北高南低，东西两侧为低山丘陵地带，库区整体上成NNW走向，库区谷底高程1.5m左右，与东西两侧山岭相对高差在50～200m之间变化，属低山丘陵地带，两岸山坡坡度一般在20～50°之间变化。山体主要有黑云母粗粒花岗岩构成，山坡及坡脚可见残积及坡积粉质粘土及粉土质砂。
3.1.2 地层岩性
库区地层以黑云母粗粒花岗岩为主，受风化作用影响，表层多有风化裂隙存在，深部风化程度渐弱，岩质坚硬，山坡及坡脚处存在的残坡积土，多为粉土质砂或粘土质砂，粘粒含量相对较少，粘塑性较差，具相对透水性。
3.1.3 地质构造
库区NE及NW向节理裂隙相对较发育，伴有NE、NW向的冲沟，岩脉存在，但由于区域处于构造挤压带，节理裂隙多为压剪性，其透水性相对较差，因此，库水较难通过山体外渗。
环库区进行地质构造调查，未发现严重影响水库正常运用的构造带存在。
3.1.4 水文地质条件
库区地下水主要为基岩裂隙水和松散岩土层孔隙水。地下水主要接受大气降水补给，直接向地形低洼及山坡沟谷处排泄，并进入库区，库水主要依靠上游大气降水补给向下游排泄。
在库区采取水样一件进行水质分析表明，库区水的PH值为6.77，侵蚀性二氧化碳CO2的含量为3.33mg/L，碳酸氢根HCO3-、硫酸根SO42-的含量分别为12.94和2.93mg/L，对照《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录G的有关规定，该水对混凝土无侵蚀性。
3.2 库区工程地质评价
3.2.1 水库渗漏
水库东、西、北均为山体，山体宽厚，均有黑云母粗粒花岗岩构成，山体中节理裂隙不发育，且多为压扭性，不具渗水条件，为相对隔水层，有利于防止库水外渗。地下水分水岭与地表水分水岭基本一致，库底为地下水的排泄基准面，库水不存在大规模外渗的地质条件。
3.2.2 水库浸没
水库回水区范围内，以山坡地为主，岸坡坡度中等，出露基岩为黑云母粗粒花岗岩，地下水位高于库水位，故水库不存在土地盐渍化，沼泽化等浸没问题。
3.2.3 水库淤积
库区范围内农田较少，回水线以上两岸植被良好，岸坡坡度相对较缓，未见较大规模的物理地质现象发育，故水库淤积物主要以悬移质为主，推移质所占比重不大。水库淤积对水库正常运行影响相对较小。
3.2.4 库岸稳定性
库区两岸边坡较缓，稳定性较好，无严重的外部因素影响，库岸是稳定的。在暴雨等因素作用下，局部小规模的岸坡滑塌较难避免，但一般不会影响水库的正常运用。
4.建筑区的工程地质条件
主坝坝体主要有人工填土Q4ml构成，钻探揭露的最大厚度17.50m，黄褐色、土黄色，主要由粉土质砂构成，其次是粉质粘土。现场描述表明，填土含粉粘粒较多，粘性相对较强，但局部土层含粘粒较少，粘性较差。土中含风化岩块较多，压密度低，岩芯松散破碎，多呈硬塑状态。土工试验成果表明，填土干密度在1.33～1.58g/cm3之间变化，平均值为1.45g/cm3，孔隙比在0.66～0.96之间，平均值0.80，慢剪强度平均值c=15kPa，Φ=30.4°。小值平均值c=14kPa，Φ=28.9°。压缩系数在0.56～0.70MPa-1之间，平均值为0.63MPa-1，表明填土属高压缩性土。 坝基岩土层主要由冲积层Qal、残积层Qel及处于不同风化程度的花岗岩γ52（3）构成，其中冲积层又可分为冲积粉质粘土Qal和砂砾石两个主要亚层Qal。
（1）冲积粉质粘土层Qal，钻探显示其最大厚度3.3m，主要出露在个别钻孔中。主要由粉土质砂、粘土质粉砂构成，其次是低液限粘土，含砂低液限粘土，含砂高液限粉土。各孔土样的含水量平均值为28.6%，干密度在1.38～1.52g/cm3之间，平均值为1.43g/cm3，孔隙比在0.71～0.89之间，平均值0.82，慢剪强度平均值c=15kPa，Φ=26.2。
（2）冲积粗砂砾石层Qal，钻探揭露最大厚度为7.1m。多为不良级配粗砂。不良级配粗砂中含粗砂粒（0.5～2mm）在47.7～77.5%之间，含砾石6.3～42.8%。砾石磨圆度较差，多呈次棱角状。不良级配粗砂不均匀系数多数在3.14～3.68之间。
（3）残积层Qel：钻探显示其最大揭露厚度为3.8m，呈土黄色、灰黄色，主要由粘土质砂和粉土质砂构成。残积土层中含较多强风化岩块，粘性较弱，岩芯呈短柱状，土块易散体，松散破碎，土的物理性质指标平均值，干密度在1.39g/cm3左右，孔隙比为0.87，慢剪强度平均值c=16kPa，Φ=30.5°。
（4）弱风化花岗岩γ52（3）层，呈淡红色，断口新鲜，具油脂光泽，石英，长石，黑云母清晰可见，岩芯坚硬无裂隙。
5.建筑区的工程地质评价
5.1 主坝段地段的工程地质评价
梅阁水库大坝坝体填土土料多是花岗岩残积土，主要土类是粘土质砂和粉土质砂，含石英砂砾大于40%，虽具粘性，但压实度差，部分土体干密度只有1.33g/cm3，孔隙比0.96，压缩系数平均为0.63，属高压缩性土。现场在坝体填土中做注水试验渗透系数K的平均值是4.0×10-3cm/s。由此可见大坝坝体填土的渗透性是相当强的。显而易见坝体填土的主要工程地质问题是渗透及渗透稳定性问题。
坝基冲积层主要为粗砂，少量细砾及中砾，砂层纯净，由于其厚度相对较薄，现场注水试验表明其渗透系数在5.2×10-3～1.1×10-2cm/s之间。室内渗透试验表明，其渗透系数在a×10-2cm/s～a×10-1cm/s之间。可见该层属强透水层，需对其采取防渗加固措施。
在坝基残积土中所做注水试验表明，其渗透系数全部是a×10-3，其平均值为3.2×10-3cm/s，可见，其渗透性相对偏大。
坝基下伏弱风化花岗岩，本次钻进厚度仅0.5～-0.7m，岩芯坚硬裂隙少，其强度高，渗透性极弱。
6. 结论与建议
6.1 结论
1. 区域为花岗岩出露区，其地震动峰值加速度为0.1g，反应谱特征周期为0.35s，相对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2. 水库所在位置不存在较大的活动断裂，因受构造及风化应力的影响，小规模的节理裂隙相对较为发育，库区无大的渗水通道，适宜建设水库。
3. 库区环境水对混凝土无侵蚀性。
4. 勘察揭示坝体填土的砂砾含量较大，密度均匀性稍差，属中等透水性。但坝基砂砾石层的渗透系数值明显增大，属强透水层，需要通过实施有效的防渗加固方案才能消除此类隐患。
6.2 建议
1、对大坝坝体进行劈裂灌浆或充填灌浆处理，降低浸润线，增强坝体填土的防渗能力。对坝基冲积砂砾石层进行高压定喷墙处理，定喷墙应深入残积层3.0m左右。
3. 在对水库进行安全达标加固设计时，各岩土层的物理力学参数建议参考下表（表1）数值选用。
表1 岩土层的物理力学指标建议值
参考文献：
[1] GB50487-2008，水利水电工程地质勘察规范[S]。
[2] 梅阁水库大坝工程地质勘察报告[R]。
作者简介：
霍键源（1981—），男，从事水工建筑物勘察设计工作。