【《某露天矿排土场渗流计算与分析案例》10000字】

某露天矿排土场渗流计算与分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18647某露天矿排土场渗流计算与分析案例 162711.1工程背景 144191.1.1自然地理概况 117771.1.2冲积层水文地质条件 21001.1.3基岩区水文地质条件 3218291.2渗流基础理论 6248021.3排土场渗流计算分析 9300771.1.1模型的建立 9201701.1.2计算参数及边界条件 1213361.1.3计算结果与分析 13173741.4小结 251.1工程背景抚顺西露天矿从1914年露天开采至今一百多年间共开采出近三亿吨优质煤炭，随着时间推移，抚顺地下煤炭资源逐渐枯竭，西露天矿关闭计划提上日程。比较热议的几个方案有：一、大坑弃之不管，大坑将很快积满水，这个方案存在争议，大坑周边几公里范围之内在水的侵润下，将大面积片邦，滑坡。大坑底下是地下采煤巷道，采煤巷道在深水重压下很快灌满，在水浸泡下其采煤巷道将塌陷，其所到之处地面也将大面积塌陷，涉及已建成城区50%以上面积同时还可能诱发地震；二、保留大坑进行旅游开发，建设地质公园，这个方案保留大坑就得每天进行排水，每年排水的费用需要千万元以上，成本高；三、回填复垦，这个方案回填需要巨大费用，可能与挖掘费用不相上下，成本高，同时回填后经济价值有限。目前对矿坑进行部分回填，部分回填后再进行充水建设水上公园，相当于对边坡进行压角处理，这个方案容易被接受，既能满足安全需要，也能体现一定的经济价值。因此对于部分回填后再充水的方案需进行边坡渗流及稳定性分析。1.1.1自然地理概况(1)地形地貌西部露天煤矿位于抚顺市南部前台山脚下，矿坑延伸至抚顺市新阜区和望华区。西露天矿位于北部浑河与南部丘陵山区之间的狭长平原上，地势缓慢，地势低矮，地势高70m至80m。总体趋势是东北略高，西南略低。(2)区域水文浑河是抚顺区的干流，自东向西流经整个都市区，水力坡度约为1.2。古城子河是浑河的主要支流之一。它位于西露天矿的西南部。它从南向北流动。河床及露天矿西矿下游150m处，河床沿沉积层及老河道沉入斜坡。人工洋白河位于千山台南侧，1936年挖洞时，原洋白河、柳山河汇入古城子河。由于阳柏古河床并非孤立，河水仍沿古河床沿河床渗入露天矿。(3)气象条件抚顺气候受风向影响，西北风为大陆性气候，东南风为海洋性气候。矿区地处北温带，年平均气温+8.3℃，冬季最低-35.2℃，夏季最高+40.3℃。历年平均气压1005.68Pa，相对湿度65%。平均风速1.7m/s，最大风速21.5m/s，最大风向为东北风。年降水量最小460mm，最大1135mm，年平均降水量771.6mm，降水集中在7、8月，最大日降水量185.9mm，最大连续降水261.5mm，最大雪量厚度为305mm，平均蒸发量945.5mm。1.1.2冲积层水文地质条件(1)影响冲积层充水的自然条件冲积地层分布在露天矿的北侧和西侧。斜坡南侧的钱台山北坡为斜坡层，南侧为冲积层，上部多为人工沉积，厚度约17m，渗透性强。在北浜经流条件下，发电厂、第一油厂、水泥厂等企业的工业和生活污水大部分排入冲积层地面及周边住宅小区，成为雨水和偶发的源头。河流补给。地表水系北有浑河，西有古井子河。浑河自东向西横贯抚顺市，水力坡度约为1.2。坡北段水位通常为+68m～+69m，旺季水位可达+75m，最大流量2700m3/s，最小流量350m3/s。北岸冲积层常年位于洪河水位以下约3m～12m处。冲积层在北岸和河床之间连续分布。冲积地下水位随季节变化在1m以内。古城子河位于露天开采边界以西，河床宽50m，最大流量6.6m3/s，最小0.8m3/s，自南向北流入浑河。(2)沉积层水文地质特征台肩西侧沉积层，底板高度+58m～66m，岩顶由东北向西南缓降。冲积层厚11m×35m，平均17.5m，由上、下两部分组成。上部由人工填满砾石和不稳定分布的粘土透镜体制成，厚度为9.3m25.4m，一般为6m～14m；底部由圆润的砾石、粗砂和细砂组成，厚度为2m～10m，一般为7m～9m，底层在E2000以东被挤压消失。古城子河河道与斜坡西侧最近的点为150m，河床也可沿沉积层或古城子河古河道穿入斜坡。此外，北部喷发地表的部分工业和生活污水也通过沟渠和明渠排放，渗入沉积层。斜坡南部和东部有古洋北河和古柳山水库，水库厚度5m～6m，渗透系数31.04m/d，112.14m/d，流量单位0.403L/(sm)～2.85L/(sm)，最大水流量4.39L/s，供水主要来自南花源水泡和大气降水，通过古河道向车站供水。北侧沉积层地下水总径流方向与基底缓坡方向由东北向西南方向对应。其排水方式包括：沿地表与裸露岩石接触的自然流；渗入岩心单元的水；自然地表蒸发。1.1.3基岩区水文地质条件冲积覆盖含水层单元包括：阿尔坎-鞍山组构造裂谷含水层单元；破碎的砂砾岩粉笔含水层单元。由于风化带的厚度、结构裂缝的发展和页岩顶板的高度等因素，页岩水单元从冲积层获得不同程度的过度再生和水力连接。基性岩由老到新主要有：太古代鞍山片麻岩群、龙凤坎下部白垩砂、砂砾岩、凝灰质砂岩和玄武岩、三级扇群、玄武岩、凝灰岩、煤、页岩和页岩。(1)含水层分布前台山以南200m～300m为洋白河（人工河）。洋白河是千金河的支流。老河床位于抚顺电厂至前进线的一线。引流前流经西露天矿。河道与站前西五街重合：过望梁电铁桥，汇入故城河，引水后，人工河从南花园汇入五老屯杨白河。阳柏河支流全长14.2km，面积51.2km2。洋白河是一条人工修建的运河。汛期河水高度可达94.5m。两岸建有防洪坝（坝面高96.6m），以控制洪水，确保两岸居民安全。南岸E1000至E1300地段为柳山老河床，核心岩硬化，河内有卵石层，渗透性好。工作区西侧约500m处为古城河。古城河发源于抚顺县海浪乡前陡山，流经八家子、英守村、石文镇、塔峪镇、五老屯，在古城子南窑地进入市区，沿西露天矿坑西侧汇入浑河。流域面积325.15km2，河长35.5km，流量0.348m3/s，流速为0.39m/s，河道平均比降4.26‰。工作区位于西露天矿坑南帮，地下水按其赋存条件主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。受西露天矿的疏干排水影响，第四系孔隙潜水一般埋藏较浅，基岩裂隙水埋深较大。1)南帮主要含水层①第四系孔隙潜水井田周边大部地区被第四系地层覆盖，其主要由粉质粘土、砾石、砂砾石组成，厚度11m～15m。主要含水层段为砾石、砂砾石层，水位埋藏较浅，受大气降水的影响明显。矿坑南帮西部地面即W1000以西普遍分布第四系孔隙潜水，含水层厚度为2m～5m，单位涌水量为0.6L/s～1.76L/s，最大涌水量6.9L/s。补充水源主要是古城子河和大气降水。矿坑南帮东部地面即杨柏老河道、刘山老河道的含水层，其厚度5m～6m，单位涌水量0.403L/s～285L/s，最大涌水量439L/s，水源补给主要是大气降水。②基岩裂隙水a鞍山群片麻岩含水层该层是煤系地层的基底岩层，为块状岩类裂隙水。其风化裂隙不发育，该岩层渗透性、赋水性均较差。b新生界古近系抚顺群含水层老虎台组玄武岩含水层：平均厚度90m，属裂隙含水层，为西露天矿南帮地下水的主要含水层位。主要接受大气降水补给。栗子沟组凝灰岩含水层：厚度30m～120m，主要分布在西露天矿南帮EW0～W1100区间-100水平，F2断层以下，是主采煤层的底板。软质凝灰岩因含蒙脱土而吸水易软化，导水性能降低。大气降水为主要补给源。2)北帮主要含水层①太古界鞍山群片麻岩构造裂隙含水单元，构造裂隙极为发育，但是水文地质参数不详，水平放水孔穿入该层时，水量达15.7L/s，历时两个月水量不减，说明该岩层渗透性、赋水性良好。②白垩系砂岩、砂砾岩、凝灰质粉砂岩及玄武岩构造裂隙含水单元，受构造影响，岩层裂隙发育、破碎。1982年试验参数为K=10-6m/s。③第三系绿泥岩、油母页岩、凝灰岩、煤构造裂隙含水单元。主要分布在南帮，凝灰岩为煤层底板，平均厚250m，1982年试验参数为K=10-6m/s，软质凝灰岩因含蒙脱石，吸水易软化，导水性能降低。煤层平均厚55m，国外曾有估计值，顺层理方向K=10-6m/s，但西北帮水文地质试验资料为K=10-7m/s。油母页岩覆盖于煤层之上，平均厚度118m，国外有估计值，顺层理方向K=10-7m/s，垂直于层理方向K=10-9m/s，绿色泥岩覆盖于油母页岩之上，为北帮边坡的主要组成部分，厚度120m～530m，层间发育有30层褐色页岩夹层，部分褐色页岩中还夹有泥化层，起到相对隔水作用，K=10-6m/s~10-7m/s。(2)含水层的水文地质参数1）鞍山群片麻岩层鞍山群片麻岩与矿区水文地质条件有关，分布于F1A断层的挂壁部分。这部分构造非常发达。根据现有资料，岩层的水流量达到15.71L/s，水量两个月没有减少，证明岩层具有良好的渗透性和渗透性。承水能力。2)龙风坎下白垩统组含水层下白垩统龙风坎组砂岩、砂砾岩和泥岩分布在F1和F1A断裂之间。该层平均厚度为250m，岩层受开裂和压裂的影响。其渗透系数K=3×10-7m/s～1×10-6m/s。3)下第三系抚顺群的含水层①玄武岩含水层：平均厚度90m，属裂隙含水层，主要分布在矿坑南部。其影响半径R=34m，渗透系数K=4×10-8m/s。筏式含水层：平均厚度为30m×120m，主要分布在石的南、西边缘。冲击半径R=28m，透光系数K=1×10-7m/s。软凝灰岩中含有蒙脱石，容易吸水软化，降低水的导电性。凝灰岩中的煤A也是裂谷含水层。冲击半径R=27m，透光系数K=1×10-7m/s。③煤层：该煤层为煤层主要煤层，裂缝发育，层理方向K=10-6m/s，垂直层向K=10-6m/s，R=27m.页岩油层：沿层理方向K=10-7m/s，垂直层理方向K=10-9m/s。⑤绿色页岩：是斜坡北侧边坡的主体部分，棕色页岩与泥质层相互交织，起到相对的防水作用。其渗透系数K=2×10-7m/s～2×10-6m/s。(3)岩土给水、排水条件1)供水条件切向流补给：多孔的第四纪沉积含水层受大气降水补给，工业和居民区生活污水补给，水量充沛。冲积层以下的片麻岩含水单元和白垩构造裂隙的含水单元通过上面的再生裂隙接受冲积层侵入的补给。②冲积洪水再生：北侧沉积层中的多孔水沿与基岩接触的地表溢流，流入斜坡补充开放白垩裂隙的含水单元，沿斜坡向下流动至补充下部和页岩裂隙单元。③沿F1A、F1断层错流再生：F1A、F1断层均存在构造断裂带。在断层间隙的厚度不显着的地区，或者泥质物质粘附且堆积不良的地区，片麻岩可能向白垩纪和白垩纪繁殖，并且是第三系列的供应跳跃。绿色页岩上部构造裂缝含水单元的渗漏补给：绿色页岩含水单元发育裂缝。分离层与垂直裂缝虽然不像含水裂缝那样连通，但它们也部分切穿岩石或沿层向底部流动，水力裂谷中含水单元的渗流再生。⑤大气降水补给：边坡裸露岩层中的玄武岩、凝灰岩、煤、页岩、页岩、砂质白垩等均得到降水补给。2)径流、排泄条件采场南帮基岩边坡地下水总泾流方向是由南向北，通过边坡临空面蒸发和排泄。北坡基岩边坡地下水泾流方向是北向南，通过边坡临空面蒸发和排泄。片麻岩和白垩系含水单元除通过F1A和F1断裂越流排泄外，部分水平放水孔穿入也成为排泄通道，其泾流排泄均指向老巷。1.2渗流基础理论本文计算渗流场应用到软件Geo-Studio软件中Seep模块，该模块应用的基本理论如下：渗透定律的基础是以用饱和非饱和土的Darcy定律为主。Darcy定律的表达式如下：(1.1)式中：q——流速；k——渗透系数；i——渗透坡降。最初，达西定律是从饱和土中得来的，后来研究证明它也适用于非饱和土中。唯一不同之处在于非饱和渗流条件下渗透系数不是常量，直接随着水的容量而变化，间接随着孔隙水压力变化。渗流计算方程为：(1.2)式中：——总水头；——x方向的渗透系数；——y方向的渗透系数；——边界流量；——体积水容量；——时间；在稳定渗流条件下，任何时刻单元水流入和流出的体积是相等的。方程右边因此等于零：(1.3)体积含水量的变化取决于应力和土壤性质的变化。Seep公式对应的总应力是常数，这意味着土既不加载也不卸载。第二个假设是在不稳定渗流中孔隙中的气压是恒定的。这意味着(σ−ua)也是常数，对水的容积变化没有影响。因此，体积水容量的变化仅取决于应力的变化(体积水容量的变化与孔隙水压力的变化的关系可以用方程1.4表示：(1.4)式中：——土-水关系函数的斜率。动力总水头定义为(1.5)式中：——孔隙水压力；——水的容重；——高度；方程1.5也可以改写为1.6。(1.6)把方程1.6带入方程1.4得到下面方程：(1.7)将1.7带入方程1.2得到下面表达式：(1.8)由于高度H是常量，因此它对时间的偏微分是零，于是得到下面计算方程：(1.9)(1.10)式中：——梯度矩阵；——单元渗透系数矩阵；——节点水头矢量；——；——质量矩阵；——水头随时间的变化；——通过单元一边的单位流速；——形函数矢量；对于一个二维渗流分析模型来说，单元节点的厚度在整个网格中被认为是常量。因此对有限元方程可以改写为：(1.11)式中：——单元的厚度；有限元方程的简洁形式为1：(1.12)式中：——单元的特征矩阵；——单元的质量矩阵；——所有的流量向量；方程1.12是对非稳态渗流的有限元一般形式。对一个稳态渗流分析，水头不是时间的函数，因此没有t于是方程变为：(1.13)根据有限差分方法推导出的有限元方程如下：(1.14)式中：——时间增量；——在0——1之间的一个比率；——每一次时间增量完成后的水头：——每一次时间增量开始时的水头；——每一次时间增量完成后的流量；——每一次时间增量开始时的流量；——单元的特征矩阵；——单元的质量矩阵；1.3排土场渗流计算分析1.1.1模型的建立抚顺西露天矿坑地质分区主要分为6个区域，分别是西端帮区帮西区、南帮西区、北帮东区、南帮东区、东端帮区。其中，以W1000为分界线，向西为西端帮区。以E3000为分界线，向东为东端帮区。图1.1矿坑分区图Fig.1.1Pitzoningmap根据分区选取3个典型剖面，对N400(W)、N400(E)和E1000(N)即西帮的N400剖面，东帮的N400剖面和北帮的E1000剖面三个典型剖面建立二维计算模型，模型考虑了基岩岩层的分布和排土的现状条件。其中N400(W)，N400(E)两个剖面靠近矿坑中心区域，剖面位置具有代表性，E1000(N)剖面多次发生过滑坡，是计算重点。另外根据工程需要，E1000(N)剖面需要计算计划排土的闭坑剖面。N400(W)剖面计算模型长1700m，计算范围从W0到W1700，最高点高为+63m，模型计算坐标原点为(W1700，-400)。N400(W)剖面位于西帮区，地层条件相对简单，主要为排土、绿色泥岩、油母页岩、凝灰岩、玄武岩和煤层。具体分布如图1.1：图1.2N400(W)现状计算剖面Fig.1.2N400(W)CurrentStatusCalculationSectionN400(E)剖面计算模型长1300m，计算范围从E3000到E4300，最高点+100m，模型计算原点为(E3000，-200)。N400(E)剖面位于东帮区，地层条件相对简单，主要为排土、绿色泥岩、油母页岩、玄武岩和煤层，地层中包含一条断层。具体分布如图1.2：图1.3N400(E)现状计算剖面Fig.1.3N400(E)CurrentStatusCalculationSectionE1000(N)计算模型长2300m，计算范围从S300到N2000，最高点高为+76m，模型计算坐标原点为(S300，-600)。E1000剖面位于北帮东区，地层条件十分复杂，主要为排土、绿色泥岩、油母页岩、砂岩、玄武岩、煤层和断层，还包含主断层2条，次生断层4条。具体分布如图1.3：图1.4E1000(N)现状计算剖面图Fig.1.4E1000(N)CurrentStatusCalculationSectionE1000(N)闭坑剖面，排土分为三段，第一段高40m，坡脚30°，平台段宽60m，第二段高40m，坡脚30°，平台段宽60m，第三段高18m，坡脚13°，排土高度从-148m到-50m高。排土整体角度16°。闭坑计算剖面见图1.4。闭坑剖面设计排土E1000(N)剖面排土示意图图1.5E1000(N)闭坑计算剖面Fig.1.5E1000(N)closedpitcalculationsection根据工程需求，各剖面需要进行不同工况下的计算，现状边坡需要计算，水位在坑底的工况、水位线在-150m的工况、水位线在-100m的工况、水位线在-50m工况、水位线在0m工况以及降雨工况，闭坑边坡要计算水位在坑底的工况、水位线在-100m的工况、水位线在-50m和水位线在0m的工况。具体计算工况见表1.1：表1.1计算工况表Table.1.1CalculationWorkingConditions计算工况边坡状态坑内水位(m)坑内充水降雨计算坑底-150-100-5001现状边坡√2现状边坡√√3现状边坡√√4现状边坡√√5现状边坡√√6现状边坡√7闭坑边坡√8闭坑边坡√√9闭坑边坡√√10闭坑边坡√√1.1.2计算参数及边界条件在内排边坡几何建模的基础上，对内排边坡进行渗流计算与分析，查阅相关参考文献并结合项目文件渗流计算采用参数见表1.2所示。表1.2饱和渗流计算参数表Tab.1.2Calculationparametersofsaturatedseepage岩土体地层计算取值(m/d)岩土体地层计算取值(m/d)白垩纪含水层0.03玄武岩0.1中生界白垩系砂砾岩，凝灰粉砂岩，玄武岩花岗岩0.1煤层底板凝灰岩，0.3花岗片麻岩0.1凝灰岩弱含水层砂岩0.1第三纪绿色泥岩含水层0.3褐色泥岩0.3绿色泥岩弱含水层0.3断层0.3第四纪含水层0.3主采煤层0.1冲积层含水层煤层上油母页岩0.03内排物料绿泥岩0.3根据工程需要在计算稳态渗流的工况下，模型左右两侧加定水头边界，地表面为自由边界或根据需要加定水头边界。降雨工况模型两侧不加水头边界，给定初始水位线，地表面给定流量边界。1.1.3计算结果与分析(1)稳态渗流条件下结果分析1)N400(W)剖面渗流场计算结果N400(W)剖面在不同水位条件下的渗流场如图1.6-1.10所示。图1.6工况1(坑底)下N400(W)现状剖面渗流场(m)Fig.1.6CurrentprofileseepagefieldofN400(w)underworkingcondition1(pitbottom)图1.6所示为N400(W)剖面水位在工况1(坑底)下的渗流场，左侧水头高度设置为-131m，右侧水头高度设置为-168m，坑内-168m以下设置为-168m水头。图37工况2(-150m)下N400(W)现状剖面渗流场(m)Fig.1.7CurrentprofileseepagefieldofN400(w)underworkingcondition2(-150m)图1.7所示为N400(W)剖面水位在工况2(-150m)下的渗流场，左侧水头高度设置为-150m，右侧水头高度设置为-150m，坑内-150m以下设置为-150m水头。图1.8工况3(-100m)下N400(W)现状剖面渗流场(m)Fig.1.8CurrentprofileseepagefieldofN400(w)underworkingcondition3(-100m)图1.8所示为N400(W)剖面水位在工况下3(-100m)下的渗流场，其中左侧设置水头高度-100m，右侧水头高度设置为-100m，坑内-100m以下设置为-100m水头。图1.9工况4(-50m)下N400(W)现状剖面渗流场(m)Fig.1.9CurrentprofileseepagefieldofN400(w)underworkingcondition4(-50m)如图1.9所示为N400(W)剖面水位在工况4(-50m)下的渗流场，其中左侧设置水头高度-13m，右侧水头高度设置-50m，坑内-50m以下设置为-50m水头。图1.10工况5(0m)下N400(W)现状剖面渗流场(m)Fig.1.10CurrentprofileseepagefieldofN400(w)underworkingcondition5(0m)如图1.10所示为N400(W)剖面水位在工况5(0m)下的渗流场，其中左侧设置水头高度37m，右侧水头高度设置0m，坑内0m以下设置为0m水头。从计算结果可以看出N400(W)剖面在不同水位条件下，渗流场差异较大，工况1(坑底)下N400(W)剖面溢出点高程在-168m，工况5(0m)下N400(W)剖面边坡表面溢出点高程最高在0m附近。并且N400(W)在各个工况下计算所得到溢出点的位置，所在边坡表面边坡的坡度较缓。同时在边坡表面溢出点附近区域等势线并不密集，表明在溢出点附近水力梯度较小，N400(W)剖面边坡相对安全。2)N400(E)剖面渗流场计算结果N400(E)剖面在不同水位条件下的渗流场如图1.11-1.13所示。图1.11工况1(坑底)下N400(E)现状剖面渗流场(m)Fig.1.11CurrentprofileseepagefieldofN400(E)underworkingcondition1(pitbottom)图1.11所示为N400(E)剖面水位在工况1(坑底)下的渗流场，左侧水头高度设置为-96m，右侧水头高度设置为-59m。坑内-96m以下设置为-96m水头。图1.12工况4(-50m)下N400(E)现状剖面渗流场(m)Fig.1.12CurrentprofileseepagefieldofN400(E)underworkingcondition4(-50m)图1.12所示为N400(E)剖面水位在工况4(-50m)下的渗流场，其中左侧设置水头高度-50m，右侧水头高度设置为-13m。坑内-50m以下设置为-50m水头。图1.13工况5(0m)下N400(E)现状剖面渗流场(m)Fig.1.13CurrentprofileseepagefieldofN400(E)underworkingcondition5(0m)图1.13所示为N400(E)剖面水位在工况5(0m)下的渗流场，其中左侧设置水头高度0m，右侧水头高度设置为37m,坑内0m以下设置为0m水头。从计算结果可以看出N400(E)剖面在不同水位条件下，渗流场差异较大，工况1(坑底)下N400(E)剖面溢出点高程在-96m，工况5(0m)下N400(E)剖面溢出点高程在0m附近。并且N400(E)在各个工况下计算所得到边坡表面溢出点的位置，所在边坡表面边坡的坡度较缓。同时在边坡表面溢出点附近区域等势线并不密集，表明在溢出点附近水力梯度较小，N400(E)剖面边坡相对安全。3)E1000(N)现状剖面渗流场计算结果E1000(N)现状剖面在不同水位条件下的渗流场如图1.14-1.18所示。图1.14工况1(坑底)下E1000(N)现状剖面渗流场(m)Fig.1.14CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition1(pitbottom)如图1.14所示为E1000(N)现状剖面水位在工况1(坑底)下的渗流场，左侧水头高度设置为-198m，右侧水头高度设置为-181m。坑内-218m以下设置为-218m水头。图1.15工况2(-150m)下E1000(N)现状剖面渗流场(m)Fig.1.15CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition2(-150m)如图1.15所示为E1000(N)现状剖面水位在工况2(-150m)下的渗流场，左侧水头高度设置为-130m，右侧水头高度设置为-113m。坑内-150m以下设置为-150m水头。图1.16工况3(-100m)下E1000(N)现状剖面渗流场(m)Fig.1.16CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition3(-100m)如图1.16所示为E1000(N)现状剖面水位在工况3(-100m)下的渗流场，其中左侧设置水头高度-80m，右侧水头高度设置为-63m。坑内-100m以下设置为-100m水头。图1.17工况4(-50m)下E1000(N)现状剖面渗流场(m)Fig.1.17CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition4(-50m)如图1.17所示为E1000(N)现状剖面水位在工况4(-50m)下的渗流场，左侧水头高度设置为-40m，右侧水头高度设置为-13m。坑内-50m以下设置为-50m水头。图1.18工况5(0m)下E1000(N)现状剖面渗流场(m)Fig.1.18CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition5(0m)如图1.18所示为E1000(N)剖面水位在工况5(0m)下的渗流场，左侧水头高度设置为10m，右侧水头高度设置为37m。坑内0m以下设置为0m水头。从计算结果可以看出E1000(N)现状剖面在不同水位条件下，渗流场分布差异较大，工况1(坑底)下E1000(N)现状剖面溢出点高程最低在-218m，工况5(0m)下E1000(N)现状剖面溢出点高程最高在0m附近。同时在边坡表面水位线溢出点附近区域等势线并不密集，表明在溢出点附近水力梯度较小，对于边坡的稳定性而言，相对安全。但是E1000(N)现状剖面在各个工况条件下计算所得到水位线溢出点的位置，所在边坡表面边坡的坡度较陡，从溢出点的所在位置区域坡度来看E1000(N)现状剖面发生滑坡的概率较大。总体来说，E1000(N)现状边坡，仅凭借渗流场的分布难以分析边坡的稳定性，定性结论边坡是否发生破坏，对于E1000(N)现状剖面边坡的分析，还应该结合Slope模块的计算结果。4)E1000(N)闭坑剖面渗流场计算结果E1000(N)闭坑剖面在不同工况条件下的渗流场如图1.19-1.22所示。图1.19工况7(坑底)下E1000(N)闭坑剖面渗流场(m)Fig.1.19CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition7(pitbottom)如图1.19所示为E1000(N)闭坑剖面水位在工况7(坑底)下的渗流场，左侧水头高度设置为-128m，右侧水头高度设置为-111m。坑内-148m以下设置为-148m水头。图1.20工况8(-100m)下E1000(N)闭坑剖面渗流场(m)Fig.1.20CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition8(-100m)如图1.17所示为E1000(N)闭坑剖面水位在工况8(-100m)下的渗流场，其左侧水头高度设置为-80m，右侧水头高度设置为-63m。坑内-100m以下设置为-100m水头。图1.21工况9(-50m)下E1000(N)闭坑剖面渗流场(m)Fig.1.21CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition9(-50m)如图1.21所示为E1000(N)闭坑剖面水位在工况9(-50m)下的渗流场，左侧水头高度设置为-40m，右侧水头高度设置为-13m。坑内-50m以下设置为-50m水头。图1.22工况10(0m)下E1000(N)闭坑剖面渗流场(m)Fig.1.22CurrentprofileseepagefieldofE1000(N)underworkingcondition10(0m)如图1.22所示为E1000(N)闭坑剖面水位在工况10(0m)下的渗流场，左侧水头高度设置为10m，右侧水头高度设置为37m。坑内0m以下设置为0m水头。从计算结果可以看出E1000(N)闭坑剖面在不同水位下，渗流场分布差异较大，水位工况1(坑底)下E1000(N)闭坑剖面溢出点高程在-148m，水位工况10(0m)下E1000闭坑剖面溢出点高程最高在0m附近。在边坡表面水位线溢出点附近区域等势线并不密集，表明在溢出点附近水力梯度较小，对于边坡的稳定性而言，E1000(N)闭坑剖面较为安全。(2)降雨条件下结果分析本节根据工程需要对E1000(N)现状剖面进行降雨条件的计算分析，地表面给定流量边界模拟降雨，降雨强度分为3个强度，分别为50mm/d、100mm/d和150mm/d，得到渗流场随着降雨时长的变化情况，根据工程项目资料给定初始水位如图1.23，初始水位线边坡表面溢出点高程在-218m附近，右侧水位在8m附近。水土特性曲线如图1.24。图1.23降雨工况初始水位Fig.1.23Initialwaterlevelofrainfallcondition（a）基质吸力与体积含水率曲线（b）基质吸力与渗透系数曲线图1.24水土特性曲线Fig.1.24Waterandsoilcharacteristiccurve1)降雨强度50mm/d计算结果E1000(N)剖面在降雨强度50mm/d条件不同降雨时长下渗流场分布如图1.25。边坡表面给定流量边界50mm/d，模型两侧为自由边界。降雨24h渗流场渗流场(m)(b)降雨48h渗流场渗流场(m)(c)降雨72h渗流场渗流场(m)(d)降雨96h渗流场渗流场(m)图1.25工况6(降雨)下E1000(N)现状剖面渗流场(m)Fig.1.25E1000(N)currentsectionseepagefieldunderworkingcondition6(rain)根据渗流场的计算结果，得到不同降雨时刻，边坡表面溢出点高程变化曲线如图1.26和右侧水位高程变化曲线如图1.27。图1.26降雨强度50mm/d溢出点高程变化曲线Fig.1.26Elevationchangecurveofrainfallintensityof50mm/doverflowpoint图1.27右侧水位高程变化曲线Fig.1.27Changecurveo