云中寺排土場(chǎng)工程地質(zhì)條件分析探討

孫 培 義

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

云中寺排土場(chǎng)工程地質(zhì)條件分析探討

孫 培 義

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

結(jié)合云中寺排土場(chǎng)的工程現(xiàn)狀，對(duì)云中寺排土場(chǎng)的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析，通過(guò)布置勘察工作量，闡述了具體的勘察技術(shù)，并對(duì)勘察結(jié)果進(jìn)行了研究，為排土場(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)提出了合理建議。

排土場(chǎng)，勘察，測(cè)試，巖土，地質(zhì)

1 工程概況

中國(guó)鋁業(yè)公司山西分公司石灰石礦云中寺排土場(chǎng)位于山西省河津市龍門山云中寺溝谷內(nèi)，始建于1985年，于1995年停止排放，停止排放后未再進(jìn)行堆填，該溝屬“V”字形山谷地形，上游寬下游窄，庫(kù)內(nèi)兩側(cè)岸坡陡峭，溝谷內(nèi)被廢土渣覆蓋，有稀松的草木植被，庫(kù)內(nèi)沒有耕地。根據(jù)AQ 2006-2005尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程，本工程總排土量260萬(wàn)m3，介于100萬(wàn)m3～1 000萬(wàn)m3之間，壩高小于30 m，綜合考慮，本工程尾礦庫(kù)等別為四等。為了查明各測(cè)試點(diǎn)的地層情況及各層深度，為巖土工程勘察提供依據(jù)，對(duì)本工程排土場(chǎng)進(jìn)行勘察。

2 勘察工作量布置

根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)程以及相關(guān)文件的技術(shù)要求，由于受庫(kù)內(nèi)地形的影響，本次勘探點(diǎn)多集中在堆積體中、上游端進(jìn)行布置，下游端分布較少。1)勘探點(diǎn)垂直排土場(chǎng)堆積體陡坡面軸線布置。2)勘探孔深度的確定主要依據(jù)滿足穩(wěn)定性分析的要求。3)面波測(cè)試是根據(jù)儀器最大測(cè)深進(jìn)行測(cè)定上部覆蓋層的厚度。

本工程共完成勘探鉆孔12個(gè)，孔深15 m～50 m，鉆探總進(jìn)尺345 m。完成瑞利面波測(cè)試點(diǎn)16個(gè)，測(cè)深35 m～50 m，總測(cè)深680 m。借用我院2009年4月完成的《中國(guó)鋁業(yè)山西分公司石灰石礦——云中寺排土場(chǎng)穩(wěn)定性分析報(bào)告》中鉆孔11個(gè)共374.3 m，瑞利面波測(cè)試點(diǎn)2個(gè)，總測(cè)深127 m，為加以區(qū)別，在借用前期資料的勘探點(diǎn)號(hào)前均加有“Q”。工作量詳見表1。

表1 工作量一覽表

3 勘察技術(shù)實(shí)施

對(duì)堆積壩有重大影響的變形、裂縫、滑坡、滲漏、流土、管涌、斷層、軟弱夾層和洞穴等地質(zhì)單元體，擴(kuò)大比例尺表示。地質(zhì)界線和地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)的測(cè)繪精度在圖上不低于3 mm。外業(yè)鉆探使用XY-150及XG-200型工程鉆機(jī)，采用泥漿護(hù)壁、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)深度和巖土分層深度的量測(cè)誤差不超過(guò)5 cm。對(duì)堆積物采取擾動(dòng)樣。

3.1 原位測(cè)試

1)圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)。鉆進(jìn)過(guò)程中遇碎石時(shí)，采用重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，按照GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范第10.4條要求進(jìn)行試驗(yàn)，錘的質(zhì)量為63.5 kg，落距76 cm，采用自動(dòng)落錘裝置；觸探桿最大偏斜度不超過(guò)2%；每貫入1 m，將探桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈半；當(dāng)貫入深度超過(guò)10 m，每貫入20 cm轉(zhuǎn)動(dòng)探桿一次。錘擊貫入連續(xù)進(jìn)行，錘擊速率為15擊/min～30擊/min，當(dāng)連續(xù)三次N63.5>50擊時(shí)，終止試驗(yàn)。

2)瑞利面波測(cè)試。面波勘探的工作方法原理為：面波沿地面表層傳播，表層的厚度約為一個(gè)波長(zhǎng)，因此同一個(gè)波長(zhǎng)的面波的傳播特性反映了地質(zhì)條件在水平方向的變化情況，不同波長(zhǎng)的面波的傳播特性反映著不同深度地質(zhì)情況。多道瞬態(tài)面波法是利用瑞利面波在地下地層傳播過(guò)程中，其振幅隨深度衰減能量基本限制在一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，某一面波波長(zhǎng)的一半即為地層深度(半波長(zhǎng)解釋法)，即同一波長(zhǎng)的面波的傳播特性反映地質(zhì)條件在水平方向的變化情況，不同波長(zhǎng)的面波的傳播特性反映不同深度的地質(zhì)情況。在地面通過(guò)錘擊、落重或炸藥震源，產(chǎn)生一定頻率范圍的瑞利面波，再通過(guò)振幅譜分析和相位譜分析，把記錄中不同頻率的瑞利波分離開來(lái)，從而得到Vr—f曲線或Vr—λ曲線,通過(guò)解釋,獲得地層深度及面波速度。本次檢測(cè)檢波點(diǎn)間距為1 m，最小偏移距分別為5 m,-28 m，接收道數(shù)為24道。

3)室內(nèi)試驗(yàn)。對(duì)所取的擾動(dòng)樣進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，并測(cè)定其天然休止角，室內(nèi)試驗(yàn)項(xiàng)目按GB/T 50123-1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3.2 巖土工程地質(zhì)特征

4 勘察結(jié)果分析

4.1 排水能力分析

云中寺排土場(chǎng)屬山谷型排地場(chǎng)，場(chǎng)地北面以公路為界，現(xiàn)有公路邊溝排水順公路縱坡向西未進(jìn)入排土場(chǎng)，按地形圖分水嶺圈定的匯水面積為0.253 km2，其中排棄物堆積物面積約0.12 km2。本次排水能力分析設(shè)計(jì)頻率按2%，水文參數(shù)選取參考《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》進(jìn)行，根據(jù)公式及數(shù)據(jù)計(jì)算得出A，B，C，D段截水溝洪峰流量如表2所示。

表2 排水設(shè)施驗(yàn)算表

從表2可知，此次治理截水溝均能滿足排洪要求。2號(hào)壩下游排洪渠底寬1.5 m，頂寬3.6 m，高1.2 m，縱向坡度按7‰，匯流面積不折減，排水能力為14.858 m3/s；擋水墻下涵洞寬2.0 m，高2.2 m，縱向坡度按7‰，匯流面積不折減，排水能力為22.058 m3/s，全部截水溝總排洪能力9.082 m3/s，2號(hào)壩下游排洪渠及擋水墻下涵洞均能滿足排洪要求。

4.2 穩(wěn)定性分析

排土場(chǎng)邊坡的失穩(wěn)是部分土體沿某滑裂面滑動(dòng)，通常滑裂面假定為圓弧形的，因此本工程邊坡穩(wěn)定分析滑裂面形狀按圓弧滑動(dòng)法，圓弧穩(wěn)定分析方法采用瑞典條分法，自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，由北京理正軟件公司設(shè)計(jì)的邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算軟件完成計(jì)算。按照AQ 2006-2005尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程及山西省安監(jiān)局下發(fā)《尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定性分析基本要求(試行)》文件，本工程按四級(jí)庫(kù)的要求確定許用安全系數(shù)。在設(shè)防地震為7度0.15g時(shí)，最小安全穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)達(dá)到：正常運(yùn)行時(shí)不小于1.15；洪水運(yùn)行時(shí)不小于1.05；特殊運(yùn)行時(shí)不小于1.00。

根據(jù)排土場(chǎng)堆積體剖面No.02～No.04建立的計(jì)算模型，為完善模型，在坡體前端遇出露灰?guī)r山體的地段假定兩個(gè)勘探點(diǎn)(S1號(hào)，S2號(hào))繪制剖面。采用瑞典圓弧法對(duì)正常運(yùn)行、洪水運(yùn)行以及特殊運(yùn)行情況下排土場(chǎng)堆積體穩(wěn)定性最小安全系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。由數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過(guò)對(duì)本排土場(chǎng)關(guān)閉治理后，均能夠滿足最小穩(wěn)定性安全系數(shù)要求。

表3 穩(wěn)定分析計(jì)算成果表

5 結(jié)論與建議

本工程排土場(chǎng)排水能力分析設(shè)計(jì)頻率按2%，此次治理截水溝均能滿足排洪要求，2號(hào)壩下游排洪渠及擋水墻下涵洞亦能滿足排洪要求。本排土場(chǎng)經(jīng)過(guò)關(guān)閉治理后，經(jīng)3個(gè)代表性剖面計(jì)算校核處理后邊坡穩(wěn)定性最小安全系數(shù)在正常運(yùn)行時(shí)為1.57；洪水運(yùn)行時(shí)為1.09；特殊運(yùn)行時(shí)為1.04，能夠滿足最小穩(wěn)定性安全系數(shù)要求。

在本次勘察過(guò)程中，排土場(chǎng)部分坡面尚未完成加筋麥克墊噴草籽護(hù)坡防護(hù)工作，應(yīng)盡快按設(shè)計(jì)要求完成。場(chǎng)地局部存在散落的薄層碎石，建議采用適量覆土并種植固土能力強(qiáng)且較易存活的植被。要加強(qiáng)對(duì)排土場(chǎng)關(guān)閉治理后的位移監(jiān)測(cè)，制定合理的監(jiān)測(cè)周期，在汛期或連續(xù)降水期間要增加監(jiān)測(cè)次數(shù)，設(shè)置安全警戒定期組織檢查，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算，及時(shí)報(bào)告監(jiān)測(cè)、檢查結(jié)果。另外，本工程在關(guān)閉治理后應(yīng)嚴(yán)格巡查制度，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)處理。堆積在排土場(chǎng)內(nèi)的土層為汽車運(yùn)輸—自卸排土，周邊山體陡立，在治理后不排除小范圍滑坡、坍塌的可能，應(yīng)定期進(jìn)行檢查、維護(hù)，對(duì)小范圍滑塌及時(shí)清理、治理。排水系統(tǒng)對(duì)本工程安全起著關(guān)鍵性的作用，排水系統(tǒng)必須時(shí)刻保持通暢，要定期清淤，杜絕其他一切堆積體在場(chǎng)區(qū)堆放。對(duì)已破壞的排水系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

[1] 侯海燕，郭喜莊.湯家坪鉬礦馬鞍山排土場(chǎng)工程地質(zhì)條件分析研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009(25)：30-31.

[2] 黨高鋒，甘德清，張偉航.楊樹溝鐵礦排土場(chǎng)穩(wěn)定性分析[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2006(21)：28-34.

[3] 孔德君.關(guān)于露天礦排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2005(2)：115-117.

Inquiry on geology conditions of discharge field engineering of Yunzhong temple

SUN Pei-yi

(ShanxiAcademyofSurvey&Design,Taiyuan030013,China)

Combining with the discharge field engineering status of Yunzhong temple, the paper analyzes the engineering geology conditions of Yunzhong temple discharge field, describes specific survey techniques by distributing survey work, and studies the survey results, which has puts forward rational suggestions for normal discharge filed operation.

discharge field, survey, testing, geotechnical, geology

1009-6825(2014)22-0071-03

2014-05-04

孫培義(1980- )，男，工程師

P642

A