某尾礦庫壩體穩(wěn)定性分析

慕雨

摘要：針對某尾礦庫的現(xiàn)狀，在現(xiàn)場調查的基礎上，以原位測試和室內各種土工試驗的結果作為依據，開展了尾礦工程特性研究和不同情況下的壩體穩(wěn)定性研究，并且探討了壩體的穩(wěn)定性改進措施。

關鍵詞：尾礦庫；壩體穩(wěn)定性；浸潤線

引 言

目前，國內外學者在壩體穩(wěn)定性研究方面取得了大量成果。本文充分考慮初期壩、堆積壩的相互作用，綜合運用各種方法對該尾礦庫壩體進行了穩(wěn)定性分析，提出了相應的建議和措施。

1 尾礦庫概況

該尾礦庫為一座山谷型尾礦庫，現(xiàn)狀尾礦庫等別為三等，最小干灘長度及最小安全超高滿足現(xiàn)行規(guī)程的規(guī)定。庫區(qū)縱深方向近似東～西向，自北面溝口初期壩處起算的庫區(qū)最大縱深長度約924m，堆積至現(xiàn)狀灘頂最高標高710.30m時，自沉積灘灘頂起算的沉積灘（含匯水區(qū)）最大縱深長度約765m，現(xiàn)狀堆積標高710m時庫區(qū)匯水面積約1.128km2。庫區(qū)所屬地貌單元類型為燕山山脈中段構造剝蝕中低山區(qū)及溝谷地貌，根據所搜集到的資料，庫內原始地形起伏變化較大，地勢總體上呈東高西低之勢。庫區(qū)內海拔高度610-820m，相對高差210m。溝谷及沖溝兩側有第四系覆蓋。

2 尾礦壩體結構

2.1初期壩

初期壩壩頂標高680.0m，壩基軸線處壩底標高645.0m，壩高35.0m，壩頂寬約6.0m，壩頂全長約175.0m，外壩坡坡比1：1.75，內壩坡坡比1：1.61。整個初期壩體現(xiàn)已被碎石土掩埋，壩體已完全不可見，在初期壩壩角標高650m～642m之間，消力池附近設置了厚度為650mm左右的鋼筋混凝土擋墻；左右兩壩肩附近則設置了漿砌塊石擋墻。

2.2尾礦堆積壩

尾礦堆積壩采用人工配合機械的上游法筑壩工藝分級堆筑，放礦方式采用水力沖積向庫內分散放礦。目前，尾礦堆積壩壩頂已堆積至710m標高，現(xiàn)狀堆積壩壩頂長約295m，呈近似直線形，已被掩埋的初期壩壩頂680.0m標高起算的現(xiàn)狀尾礦堆積高度為30m?，F(xiàn)狀尾礦堆積壩的平均外壩坡比為1：2.69，局部外壩坡較陡（標高697m ～703m之間），外壩坡比為1：1.18。標高698m附近的堆積壩外壩坡已用碎石填起，作為上壩公路連接二級砂泵站。

尾礦庫堆積至現(xiàn)狀灘頂標高710 m狀況下，庫內經過澄清的尾礦水主要匯集在沉積灘東部的集水坑內，現(xiàn)狀水位標高為705.12m。灘頂距離庫內現(xiàn)狀水位的高差約2.4m，自沉積灘灘頂起算的沉積灘縱深長度約766m（含匯水區(qū)），現(xiàn)狀沉積灘最大干灘長度約300m，最小干灘長度約102m，平均干灘坡度約1.7%。

3 穩(wěn)定性計算

3.1計算方法

壩體滲流的分析方法有公式法和有限元法，本次滲流計算采用有限元法。本次計算采用“瑞典條分法”和計及條塊間作用力的“簡化Bishop法”來計算抗滑安全系數的，均按總應力法所得抗剪強度指標計算，計算過程中同時考慮壩體內的滲透水壓力的作用。壩體的滲流及抗滑穩(wěn)定性計算軟件采用目前國內較流行的北京理正滲流及邊坡穩(wěn)定分析軟件包。

3.2 計算參數確定

在尾礦庫壩體穩(wěn)定計算分析時，壩體各種材料的物理力學參數是基礎性數據，因此選取合理的計算參數至關重要。

3.3壩體滲透穩(wěn)定性計算

3.3.1正常運行工況下壩體滲流穩(wěn)定性計算分析

在現(xiàn)狀庫內正常水位標高705.12 m。正常運行工況下，采用理正巖土工程二維滲流有限元計算分析軟件所計算出的壩體滲流特征結果。

將滲流計算模型的壩體浸潤線計算結果與勘察所得相應剖面壩體浸潤線的實測結果相對比，可以看出，數值模擬結果與實測浸潤線基本一致。

3.3.2洪水運行工況下的壩體滲流穩(wěn)定性計算分析

在庫內最高洪水位標高706.91m洪水運行工況下，采用理正巖土工程二維滲流有限元計算分析軟件所計算出的壩體滲流特征結果。

根據滲流計算結果可以看出，在洪水運行工況下，由于入滲點距沉積灘灘頂的距離變近，壩體浸潤線較正常運行工況下的均有較大的抬升，所以現(xiàn)狀尾礦庫安全超高符合規(guī)范所規(guī)定的最小值。

3.4壩體抗滑穩(wěn)定性計算

按照設計的計算方法，計算個剖面在庫內現(xiàn)狀水位標高（所選剖面對應的現(xiàn)狀水位標高為705.12m）正常運行和最高洪水位標高706.91m洪水運行兩種不同水位運行工況下壩體在靜力條件下的抗滑安全系數，計算結果列于表1。

4 結 語

本文介紹了尾礦庫壩體穩(wěn)定性分析方法：依照極限平衡理論，選取瑞典圓弧法，畢肖恩法等對尾礦庫堆積壩穩(wěn)定性進行分析比較，根據本次對某尾礦庫現(xiàn)狀壩體的巖土工程勘察、試驗以及在此基礎上對該庫在正常運行和洪水運行兩種不同水位運行工況下的壩體滲流穩(wěn)定性及靜力抗滑穩(wěn)定性計算分析，并結合該尾礦庫的運行現(xiàn)狀及山谷型尾礦庫潰壩的一般破壞特征，確定尾礦物理力學參數，運用數值分析方法，計算各種情況下尾礦壩的安全系數。建議采取適當加大干灘坡度的控制措施，以保障尾礦庫的安全超高滿足規(guī)范要求，避免洪水發(fā)生時，造成洪水漫頂。要經常對壩體監(jiān)測設施進行觀測和維護，以保證掌握尾礦庫狀況的變化，確保能夠對尾礦庫的運行狀況進行實時監(jiān)控，為保障尾礦庫的安全運行提供基礎數據。

參考文獻

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