淺談尾礦庫加高擴(kuò)容工程地質(zhì)勘查分析與評價

溫明星，余欣鑫

（江西省勘察設(shè)計研究院，江西 南昌 330095）

1 項目概況

某尾礦庫采用初期壩+土石料子壩堆積壩方案，初期壩采用風(fēng)化料不透水壩型式，壩頂高程163.0m，壩高33.0m。后期采用土石料在尾砂灘面筑壩型式，加高2次，最終堆積高程170.0m，總壩高40.0m，尾礦庫等別為四等。此次加高庫容工程擬加高25m至195m高程，尾礦庫升等為三等庫。尾礦堆積壩采用上游式尾砂沖積筑壩。新增一座副壩，庫尾新增一套井-隧洞排洪系統(tǒng)[1]。

2 勘查工作布置與方法

（1）勘查工作布置。對尾礦庫區(qū)及周邊進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查、測繪，現(xiàn)灘面區(qū)域布置3條勘探線，每條于灘頂、灘頂至庫內(nèi)25m、50m設(shè)置3個鉆孔，共布置9個鉆孔，控制性鉆孔深度以滿足查明庫內(nèi)尾砂及庫底地層為主，孔深要求進(jìn)入微風(fēng)化層1.0m，一般性鉆孔孔深要求進(jìn)入中風(fēng)化巖層2.0m；新增副壩區(qū)、井-隧洞排洪系統(tǒng)布置適量勘探點及探槽。

（2）勘查主要工作方法。地質(zhì)調(diào)查工作以控制地質(zhì)體界線為原則，路線采用垂直地質(zhì)體或構(gòu)造線為主，浸潤面以上采用跟管沖擊鉆進(jìn)法施工，浸潤面以下采用泥漿護(hù)壁雙管單動回旋鉆進(jìn)法施工，對巖芯管中的巖芯進(jìn)行認(rèn)真編錄，同時還應(yīng)借助手感和返水情況等注意變層界線。

3 庫區(qū)工程地質(zhì)條件

庫區(qū)屬構(gòu)造侵蝕型低丘陵地形，溝谷發(fā)育，上游山坡坡頂海拔高程244.70m，全區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面為庫區(qū)下游，高程約120m，相對高差100m～120m。區(qū)地勢南西高，北東低，山體坡度20°～60°；庫區(qū)匯水面積小，約0.1km2，地形切割較強(qiáng)，庫內(nèi)水體接受大氣降水的補(bǔ)給。

根據(jù)本次勘查及區(qū)域地質(zhì)資料，擬建場地內(nèi)及附近一定范圍內(nèi)無活動性斷裂帶通過，勘查結(jié)果也未發(fā)現(xiàn)新構(gòu)造運動的跡象，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定。

礦區(qū)內(nèi)分布地層有第四系人工填土（Qml）、尾礦（Qml）、第四系上更新統(tǒng)殘坡積層（Q3el+dl）及震旦系上統(tǒng)老虎塘組（Z2l）。第四系人工填土主要為分布在現(xiàn)庫內(nèi)灘面區(qū)的尾礦(根據(jù)顆粒大小從上至下分別為尾粉砂、尾粉土及尾粉質(zhì)黏土)；第四系上更新統(tǒng)殘坡積層主要為分布在庫岸坡體表層的粉質(zhì)黏土層，厚一般1m～2m。

庫區(qū)內(nèi)地下水主要為基巖風(fēng)化裂隙水?；鶐r風(fēng)化裂隙水主要賦存于強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化千枚巖及微風(fēng)化基巖風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙中，主要受風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙（節(jié)理）控制，場地內(nèi)巖石裂隙（節(jié)理）多呈閉合狀，一般富水性較差，且連通性較差，水力性質(zhì)一般為承壓水，滲透系數(shù)一般為1.0×10-6～1.0×10-5cm/s。水位埋深較大。

根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查，庫區(qū)及擬建壩址區(qū)內(nèi)，自然邊坡未見滑坡、崩塌、不良地質(zhì)現(xiàn)象，自然邊坡相對較穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)地下采空區(qū)及塌陷等不良地質(zhì)；壩體左岸由于壩基開挖形成的人工邊坡為巖質(zhì)邊坡，該邊坡現(xiàn)狀未發(fā)生崩塌、滑坡現(xiàn)象，穩(wěn)定性較好；壩體右岸由于壩基開挖形成的人工邊坡為巖土混合邊坡，邊坡上部殘坡積粉質(zhì)黏土及全風(fēng)化層發(fā)生小規(guī)?；拢乱?guī)模較小，現(xiàn)已穩(wěn)定，對擬建工程影響?。粔位爸苓呂匆娒黠@滲漏及繞壩滲漏。

尾礦經(jīng)放礦水渠排出，不同粒徑的尾礦逐漸分離，粗顆粒首先沉積在排放管附近，遠(yuǎn)離排放口，沉積顆粒漸細(xì)，粘粒大部分沉積在靜水環(huán)境中。由于排放尾礦的間歇性、放礦形式、排礦流量以及尾礦池內(nèi)水邊線的變化、原礦漿的尾礦粒度、化學(xué)成份及尾礦濃度等影響，使得尾礦的沉積層次復(fù)雜多變，在微觀上常見局部夾薄層透鏡體，層次交替。

4 工程地質(zhì)分析評價

（1）壩體(主壩)工程地質(zhì)分析評價。據(jù)本次勘查分析，壩體均采用粉質(zhì)黏土、風(fēng)化料及碎石填筑，碎石灰色、深灰色，直徑一般5cm～10cm，呈次棱角狀，壩體填土壓實度92%，最優(yōu)含水量21.0%，最大干密度1.82 g/cm3，成份多以強(qiáng)風(fēng)化千枚巖為主，填筑黏土呈可-硬塑狀，碎石較為密實，試驗滲透系數(shù)為3.76×10-4，未發(fā)現(xiàn)塊石架空現(xiàn)象，外壩坡面較為平整，壩體表面未見濕陷及涌砂等現(xiàn)象，現(xiàn)狀穩(wěn)定性較好；目前運行情況正常；壩基主要座落在全風(fēng)化巖，由于風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖石風(fēng)化多呈碎塊狀，少量為粘土及短柱，風(fēng)化厚度大于5m下伏為強(qiáng)～中風(fēng)化千枚巖，厚度較大，建壩至今已10余年，由填筑荷載而引起的沉陷變形已穩(wěn)定，壩體目前未發(fā)現(xiàn)有裂縫及沉陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象，現(xiàn)狀壩基穩(wěn)定性總體較好。

（2）副壩、排水隧洞及排水井工程地質(zhì)分析評價。擬建副可采用天然淺基礎(chǔ)方案，選用強(qiáng)風(fēng)化巖作為壩基持力層。強(qiáng)風(fēng)化巖分布穩(wěn)定，壩址下部未發(fā)現(xiàn)斷裂破碎帶，向外滲透的可能性較小。隧洞圍巖地下水為基巖裂隙水基巖風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙呈閉合狀或被方解石脈充填，地下水貧乏。進(jìn)出口洞臉邊坡開挖值可采用1∶1。排洪隧洞主要從中-微風(fēng)化巖穿過，其厚度大，承載力高，較穩(wěn)定，可作排洪隧洞穿過層。

5 加高擴(kuò)容工程對庫區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境影響評價

（1）加高后庫區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象分析。根據(jù)地表調(diào)查情況，庫區(qū)、壩址區(qū)內(nèi)，自然邊坡穩(wěn)定，自然邊坡未見滑坡、崩塌、 地陷現(xiàn)象，巖層中未見軟弱層、斷層、破碎帶等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生。壩體右岸由于壩基開挖形成的人工邊坡為巖土混合邊坡，邊坡上部殘坡積粉質(zhì)黏土及全風(fēng)化層發(fā)生小規(guī)模滑坡，滑坡規(guī)模較小，現(xiàn)已穩(wěn)定，加高工程施工前應(yīng)對滑坡體進(jìn)行清除，同時控制邊坡開挖坡或?qū)υ撨吰虏扇」こ讨ёo(hù)措施。

（2）加高后尾礦庫庫區(qū)滲漏性情況。通過庫區(qū)水文地質(zhì)條件分析，為一獨立的水文地質(zhì)單元，地下水分水嶺與地表分水嶺一致，地下水徑流方向由兩側(cè)山脊向溝谷匯集，再由西向東徑流排泄出場區(qū)外。溝谷和坡麓地帶被第四系殘坡積層覆蓋，厚度1.0m～3.0m。坡麓至溝谷局部基巖裸露，裸露區(qū)以千枚巖為主，巖層上部風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化厚度2m～5m，下部為中-微風(fēng)化完整基巖。尾礦庫不具備庫區(qū)水向庫外產(chǎn)生滲漏的條件，尾礦堆積高程低于埡口高程，庫區(qū)向外滲漏可能性小。

6 加高擴(kuò)容工程設(shè)計及施工應(yīng)注意的事項

庫內(nèi)的自然斜坡較穩(wěn)定，但還需采取必要的防護(hù)措施，尤其植被需保護(hù)好，以防發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害對尾礦庫穩(wěn)定性產(chǎn)生影響；尾礦庫尾礦壩現(xiàn)狀壩體穩(wěn)定性，需設(shè)計部門作進(jìn)一步分析驗算。擬建副壩位于山坡坡頂，擬建區(qū)北側(cè)現(xiàn)狀為陡坡，外坡坡度較陡，建議適當(dāng)延長外坡，以降低外坡比至設(shè)計要求，壩體位于坡頂，若自然條件下難以外延，建議對該區(qū)邊坡采用擋土墻襯砌支護(hù)措施；壩體填筑土必須經(jīng)過碾壓、夯實后，經(jīng)檢測其壓實性指標(biāo)應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求。