岩土工程勘察报告稳定性评价1.doc

尾矿库、尾矿堆积坝岩土工程勘察报告（稳定性评价部分）（第二册 共二册）院 长：总工程师：勘察设计研究院二O一二年十月尾矿库、尾矿堆积坝岩土工程勘察（稳定性评价部分）主要责任人及岗位生产单位负责人：审 定 人：审 核 人：工程技术负责人：目 录1前言12稳定性分析与计算12.1坝肩稳定性分析12.2初期坝及后期堆积坝稳定性分析12.3坝体稳定性计算23影响坝体稳定性的因素分析及工程措施方案54降低浸润线后的坝体加高计算55结论与建议7附图一：坝体稳定性计算图（现坝高）附图二：坝体稳定性计算图（坝体加高20m）1前言xxxxx尾矿库、尾矿堆积坝岩土工程勘察工作，是受龙钢集团公司木龙沟铁矿委托，根据xxxx设计研究院提出的岩土工程勘察任务书之技术要求（见附件），由我院于2006年7月8月完成。本册为坝体稳定性评价报告。2稳定性分析与计算2.1坝肩稳定性分析据工程地质测绘结果，初期坝和堆积坝的左、右坝肩，山体形态自然完整，基岩裸露，无影响坝肩稳定的不利组合的结构面，也无崩塌、滑坡等不良地质作用，坝肩稳定，有利于坝体稳定和继续加高。2.2初期坝及后期堆积坝稳定性分析据调查，尾矿库初期坝为一不透水浆切片石拱坝，坝体完整，整体强度较高，未发现切石松动、坝体裂缝等变形破坏的痕迹，地基持力层为-2层中风化白云岩，坝肩支撑于两侧的基岩上，坝基及坝肩的地质条件良好，初期坝的稳定性好。仅在坝面上发现有多处渗水、漏水现象，目前不致影响坝体的稳定性。在初期坝坝顶之上已筑有7级尾矿堆积的子坝，各级子坝高度1.603.80m不等，其中第三级子坝最高，达3.80m，堆积坝总高度约17.1m，总坡度比约1：3.1，各级子坝坡度约450600，坝体形态较规则，坝体上未发现裂缝等变形破坏特征，干面滩长度约60m，综合分析认为，现状态下堆积坝体处于基本稳定状态。据钻探揭露，坝体内浸润线较高，初期坝上方第一级马道处地下水位埋深为1.20m，已接近了初期坝顶，各子坝地下水位在排矿时接近了地表，在第三级子坝坡脚，放矿时即有水从坡脚出逸。坝体内较高的浸润线和局部的渗流破坏对子坝的稳定性极为不利。2.3坝体稳定性计算为对尾矿坝的稳定性进行定量分析评价，假设滑动面为圆弧面，采用毕肖普法（Bishop法）对尾矿坝体进行稳定性计算，计算采用的公式为：FS=Cilicosi+Wi+Wqv-ilicositani(1/mi)Wisini+ WqhYeq- Yc)r mi=cosi+ tanisini/Fs 式中：Fs 稳定系数； Ci 第i条块滑面粘聚力（kPa）； i 第i条块滑面内摩擦角（0）； i 第i条块滑面与水平线的夹角（0）； li 第i条块滑面长度（m）； Wi 第i条块的土体重量（kN）； Wqh 水平地震惯性力（kN）； Wqv 垂直地震惯性力（kN）； i 垂直作用于第i条块滑面上的孔隙水压力（kN）； Yeq 水平地震惯性力作用线的纵坐标（m）； Yc 滑弧圆心纵坐标（m）； r 滑动圆弧半径（m）。根据工程地质剖面图22概化的现状坝体稳定性计算简图详见附图一。根据本次勘察室内直剪（快剪、固结快剪）、三轴固结下不排水剪切试验结果，并结合已有的工程经验，综合确定的坝体稳定性计算参数列于表2.3-1。现状坝体稳定性计算参数 表2.3-1底层编号岩土类型状态含水状态天然重度（kN/m3）粘聚力c (kPa)内摩擦角（0）尾中砂松散天然16.7932饱和18.8628尾粉细砂松散天然18.31126饱和18.8824尾粉细砂稍密天然18.61227饱和19.01126尾粉土稍密天然18.51824饱和18.91622尾粉质粘土可塑饱和18.12812-1粉质粘土可塑饱和19.02523-2碎石中密饱和20.0035计算考虑了天然和全饱和两种状态。天然状态指的是坝体现状状态，干面滩长度为60m，浸润线位置采用勘察时的浸润线位置；全包和状态是指尾矿土全部饱和，坝体上无干面滩，地下水位上升接近了坝体的表面。计算结果列于表2.3-2现状坝体稳定性计算结果 表2.3-2坝顶标高状态地震力圆心坐标最危险半径（m）稳定系数FsX（m）Y(m)981.70m(现坝高)天然无-66.1164.3545.441.17有-65.4870.2949.781.00饱和无-70.7358.2922.140.92有-70.7358.2922.140.86本尾矿库等级为四级，按尾矿库安全技术规程(AQ2006-2005)和 碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）有关规定，取坝坡抗滑稳定最小安全系数在天然状态下（正常运用条件下）为1.25，全饱和状态下（非常运用条件）为1.15，考虑水平地震惯性作用力情况下取1.10，表2.3-2计算结果表明现坝高条件下：1）天然状态、无地震力作用下，稳定安全系数最小为1.17，小于规范规定的坝坡抗滑稳定最小安全系数1.25，表明现状条件下的坝体是不安全的；天然状态、有地震力作用下，最小稳定安全系数为1.00，小于规范规定的1.10，坝体不安全。2）全饱和状态、无地震力和有地震力作用下的稳定安全系数最小值分别为0.92和0.86，均小于1.0，坝体不稳定。坝体可能产生破坏的位置（滑动面位置）详见附图一。由上可见，天然状态、有或无地震力作用坝体均不安全。全包和、有或无地震力作用下坝体均不稳定。现状坝体各种状态下的稳定安全系数均不满足规范的要求。3影响坝体稳定的因素分析及工程措施方案由于本尾矿库初期坝为不透水坝，尾矿库区内亦无有效的排渗措施，致使坝体内形成了较高的浸润线。理论计算及工程经验均表明，当尾矿坝坝体内浸润线较高时，对坝体稳定十分不利，高的浸润线一方面降低了坝体土层的抗剪强度，同时形成较大的静、动水压力，增大了下滑力。因此坝体中较高的浸润线成为影响坝体稳定的最主要因素。据调查，放矿时在第三级子坝坡脚出现渗流，若不采取措施降低地下水位，将影响堆积坝的稳定，也无法进行尾矿坝的继续加高。根据尾矿坝场地条件及坝体底层条件，建议在初期坝后缘第一级或第二级马道一带设置降水井、初期坝上设置排渗孔等措施降低坝体内浸润线，降水方案应进行专门的设计工作。设计所需的各层土的渗透系数建议如下：层 尾中砂 k=4.910-3cm/s-1、-2 层 尾粉细砂 k=1.010-3cm/s层 尾粉土 k=310-5cm/s层 尾粉质粘土 k=310-6cm/s4降低浸润线后的坝体加高计算当坝体内浸润线降低至层粉土顶部（如附图二所示的位置）、干面滩长度为50m，对坝体加高的可能性进行了计算，加高部分的尾矿土安尾中砂、尾粉细砂考虑，其计算参数取综合值，详见表4.1。加高后坝体稳定性计算参数 表4.1坝顶标高加高部分尾矿土类型状态饱和状态天然重度（kN/m3）粘聚力c (kPa)内摩擦角（0）1001.70m（现坝高加高20m）尾中砂、尾粉细砂松散稍密天然18.0925饱和18.8624计算考虑了降水后和全饱和两种状态。假设降水后的浸润线如图（附图二）所示，干面滩长度为50m。计算结果列于表4.2。坝体加高后稳定性结果 表4.2坝顶标高状态地震力圆心坐标最危险半径（m）稳定系数FsX（m）Y(m)1001.70m(现坝高20m)天然无-136.9491.1458.722.12有-137.3892.4559.421.92全饱和无-136.7297.2650.480.98有-136.7297.2650.480.98表4.2计算结果表明，降水后坝体加高20m时：1）天然状态、无地震力作用下，稳定安全系数最小为2.12，有地震力作用时稳定安全系数最小为1.92，均大于规范规定的坝坡抗滑稳定最小安全系数1.25，坝体安全。2）全包和状态、无地震力和有地震力作用下的稳定安全系数最小值分别为0.98和0.88，均小于1.0，坝体不稳定。坝体可能产生破坏的位置（滑动面位置）详见附图二。由上可见，在采取有效降水措施，满足初期坝后的浸润线深度值到16m以下的条件，则坝体加高20m是可行的。5结论与建议1）现状坝体天然状态、无地震力作用下，稳定安全系数最小值为1.17，小于规范规定的坝坡抗滑稳定最小安全系数1.25，现状条件下坝体是不安全的；天然状态、有地震力作用下，最小稳定安全系数为1.00，小于规范规定的1.10，坝体不安全。全包和状态、有地震力和无地震力作用下稳定安全系数最小值分别为0.92和0.86，均小于1.0，坝体不稳定。现状坝体各种状态下的稳定安全系数均不满足规范的要求。2）坝体中较高的浸润线是影响坝体稳定的主要因素。建议尽快采取措施降低坝体内的地下水位。3）降水后（浸润线降至附图二所示位置时），坝体加高20m，（坝顶标高1001.70m），天然状态、有地震力或无地震力作用下的坝体稳定性系数最小值分别为2.12和1.92，均大于规范规定的坝坡抗滑稳定最小安全系数，坝体安全；全包和状态、无地震力和有地震力作用下的稳定安全系数最小值分别为0.98和0.88，均小于1.0，坝体不稳定。4）在尾矿库的生产运营中应避免出现坝体全饱和的情况