山東省萊州市某尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定性分析報(bào)告

1序言1.1項(xiàng)目由來(lái)*******************尾礦庫(kù)位于xx省xx市**************村西北3km處。該尾礦庫(kù)北臨xx灣，南靠沿海防護(hù)林帶，西面為海鮮養(yǎng)殖場(chǎng)，東面為回水池，屬典型的四周筑壩平地型尾礦庫(kù)。該庫(kù)占地面積約25萬(wàn)m2，匯水面積23.0萬(wàn)m2，地勢(shì)平坦。庫(kù)區(qū)基巖以花崗混合巖為主。場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，基本地震加速度值0.10g，設(shè)計(jì)地震分組第二組。****尾礦庫(kù)由xx省冶金設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)總庫(kù)容為360萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)總壩高為15.0m。根據(jù)《選礦廠(chǎng)尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》ZBJ1-90和《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》AQ2005-2006的有關(guān)規(guī)定，該尾礦庫(kù)等級(jí)為四級(jí)。目前，該庫(kù)壩頂高程達(dá)15.20米，壩高13.20米。根據(jù)《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》AQ2005-2006的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)上游式尾礦壩堆積至1/2～2/3最終設(shè)計(jì)壩高時(shí)，應(yīng)對(duì)壩體進(jìn)行一次全面勘察，以校核壩體現(xiàn)狀的穩(wěn)定性，為壩體繼續(xù)加高后的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及確定相應(yīng)的技術(shù)措施提供依據(jù)。為此，*******************公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我公司”）受**************金礦（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“業(yè)主”）的委托，承擔(dān)了*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的巖土工程勘察任務(wù)?？辈烨埃瑯I(yè)主向我公司提供了一份《*******************金礦尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定性分析任務(wù)委托書(shū)》（詳見(jiàn)附件1），我公司按照委托書(shū)及現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求制定了詳細(xì)的勘察技術(shù)方案，編制了勘察綱要，并作為本期勘察工作的指導(dǎo)性文件。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001，*****尾礦庫(kù)工程重要性等級(jí)為一級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)。照片1.1為*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀沉積灘。照片1.1*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀沉積灘1.2編制依據(jù)根據(jù)勘察任務(wù)委托書(shū)的要求，本期勘察所遵循的技術(shù)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)如下：《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001《巖土工程勘察技術(shù)規(guī)范》YS5202-2004/J300-2004《選礦廠(chǎng)尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》ZBJ1-90《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》AQ2005-2006《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50191-93《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》DL5073-2000《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程》YBJ11-86《建筑工程地質(zhì)鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ87-92《原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ89-92《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123-1999《巖土工程勘察報(bào)告編制標(biāo)準(zhǔn)》CECS99：98《*****尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定性分析任務(wù)委托書(shū)》1.3編制目的及任務(wù)1.3.1（1）分析、驗(yàn)證現(xiàn)狀壩體的穩(wěn)定性；（2）為壩體繼續(xù)加高的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供依據(jù)；（3）為尾礦庫(kù)的安全和環(huán)境評(píng)價(jià)提供依據(jù)。1.3.2（1）查明尾礦堆積體的性質(zhì)、組成、分布規(guī)律及其密實(shí)程度；（2）查明尾礦材料的物理力學(xué)指標(biāo)；（3）查明現(xiàn)狀壩體浸潤(rùn)線(xiàn)的位置，給出壩體浸潤(rùn)線(xiàn)的主剖面圖。（4）根據(jù)《*****尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定性分析任務(wù)委托書(shū)》的要求，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀壩體的勘察，需進(jìn)行如下分析研究工作：①沿垂直初期壩壩體軸線(xiàn)的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’剖面建立二維滲流數(shù)值計(jì)算模型，分別按勘察期間的庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位標(biāo)高兩種不同水位運(yùn)行工況，對(duì)現(xiàn)狀堆積壩壩頂標(biāo)高狀況下的壩體滲流穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值分析計(jì)算；=2\*GB3②沿垂直初期壩壩體軸線(xiàn)的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’剖面建立二維壩體抗滑安全系數(shù)計(jì)算模型，分別按勘察期間的庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位標(biāo)高兩種不同水位運(yùn)行工況，采用現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范所推薦的計(jì)算壩體抗滑安全系數(shù)的計(jì)算方法，對(duì)現(xiàn)狀堆積壩壩頂標(biāo)高狀況下的壩體靜力、地震荷載作用下的抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析，并按照現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的壩體在不同運(yùn)行工況下的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)的要求，分析評(píng)價(jià)現(xiàn)狀壩體在不同運(yùn)行工況下的抗滑穩(wěn)定性。1.4自然地理概況1.4.1庫(kù)區(qū)自然地理位置*****尾礦庫(kù)位于xx省xx市**********西北3公里處。庫(kù)區(qū)南距xx市區(qū)23公里，東面為xx港。礦區(qū)有簡(jiǎn)易公路與藍(lán)（村）-三（三山島）公路相通，可直達(dá)藍(lán)村火車(chē)站；南距威烏高速公路25公里，經(jīng)此可抵青島、煙臺(tái)、濰坊、濟(jì)南等地，海陸交通均1.4.2氣象該區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，晝夜溫差較小，四季分明。春夏多東南風(fēng)，秋冬季多西北風(fēng)。據(jù)xx市氣象站45年（1959～2004年）的氣象資料，區(qū)域的歷年平均氣溫12.5oC，極端最高氣溫38.9oC，極端最低氣溫-17oC。雨季多集中在7～9月份，年平均降水量595.77mm，最大降水量1204.8mm，年最小降水量313.8mm，最長(zhǎng)連續(xù)降水為4天，將水量208.8mm，年最大蒸發(fā)量2379mm，年最小蒸發(fā)量1779.2mm，年平均相對(duì)濕度63.87%。區(qū)域的最大積雪深度200mm，最大凍土深度680mm，每年的11月份至次年的3月為霜凍期，最長(zhǎng)冰凍期為1.4.3區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造與地震庫(kù)區(qū)北鄰渤海xx灣，屬濱海沙灘地貌，區(qū)內(nèi)無(wú)大的斷裂構(gòu)造通過(guò)。地層主要為第四系全新統(tǒng)海陸交互成因的中砂、粉質(zhì)粘土（局部），粗礫砂、粉質(zhì)粘土，基底為太古界花崗混合巖。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2001，場(chǎng)地位于抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，所屬設(shè)計(jì)分組為第二組。1.5工作方法、完成工作量及質(zhì)量評(píng)述本期勘察野外工作于2008年4月30日設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，2008年5月1日開(kāi)始正式野外勘察作業(yè)，于5月表1.1野外投入的主要儀器設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量（臺(tái)/套）鉆機(jī)XY-130型2水準(zhǔn)儀SOUTHAL241現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)設(shè)備自制1表1.2室內(nèi)試驗(yàn)投入的主要儀器設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)生產(chǎn)廠(chǎng)家靜三軸剪力儀SJ—1A型靜三軸剪力儀南京自動(dòng)化土壤儀器廠(chǎng)直剪儀DSJ-3型電動(dòng)四聯(lián)等應(yīng)變直剪儀南京寧曦土壤儀器有限公司固結(jié)儀GJY—800型低壓固結(jié)儀南京寧曦土壤儀器有限公司表1.3參加本工程的主要技術(shù)人員及分工參加單位姓名職稱(chēng)負(fù)責(zé)項(xiàng)目**********有限公司***工程師工程負(fù)責(zé)人，全面負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工并編寫(xiě)勘察報(bào)告***工程師協(xié)助工程負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工和安全檢查****教授級(jí)高工負(fù)責(zé)報(bào)告的審定及分析計(jì)算方面的論證***工程師負(fù)責(zé)勘察方案及報(bào)告的審核***工程師負(fù)責(zé)室內(nèi)土工試驗(yàn)（1）工作方法勘察方法采用鉆探和原位測(cè)試（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)）相結(jié)合的綜合勘察方法。本次勘探所布鉆孔均為取土標(biāo)貫孔。在尾礦堆積體中鉆進(jìn)時(shí)，鉆探方法采用套管護(hù)壁沖擊鉆進(jìn)或螺紋鉆干鉆（地下水位以上）和泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（地下水位以下）相結(jié)合的鉆探工藝，回次進(jìn)尺1.0m。（2）完成工作量根據(jù)《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程》YBJ11-86的有關(guān)規(guī)定，并結(jié)合現(xiàn)狀尾礦庫(kù)的實(shí)際地形條件，本期勘察共布置了4條勘探線(xiàn)（勘探線(xiàn)編號(hào)為1～4號(hào)），18個(gè)鉆探孔、6個(gè)人工取土探井和6組現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)。本期勘察所完成的野外工作量詳見(jiàn)表1.4。表1.4*****金礦**分礦尾礦庫(kù)現(xiàn)狀穩(wěn)定性評(píng)價(jià)野外工作量一覽表項(xiàng)目分類(lèi)序號(hào)工作項(xiàng)目工作量主要內(nèi)容野外勘察1勘探線(xiàn)及勘探點(diǎn)測(cè)放3條/18個(gè)孔勘探線(xiàn)3條，鉆探孔18個(gè)2鉆探孔18個(gè)孔鉆探總進(jìn)尺4213取土探井6個(gè)挖掘總進(jìn)尺12原位測(cè)試4標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)195次試驗(yàn)間距1～2m取土（水）試樣5采取原狀土試樣19件原始地層中的粉質(zhì)粘土6采取擾動(dòng)土試樣166件尾礦砂和原始地層砂類(lèi)土7采取水試樣2件庫(kù)內(nèi)水試樣1件，庫(kù)外水試樣1件野外注水試驗(yàn)8現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)6組采用單環(huán)法，試驗(yàn)對(duì)象為沉積灘上的淺層尾礦砂2尾礦庫(kù)基本情況2.1企業(yè)概況*****金礦前身為倉(cāng)上金礦,是“七五”期間發(fā)展起來(lái)的一座采、選、冶綜合配套的大型黃金礦山。1986年建礦，歷經(jīng)三期改擴(kuò)建工程，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)2500噸/日?，F(xiàn)有職工1418人，下設(shè)九個(gè)處室、七個(gè)生產(chǎn)車(chē)間，固定資產(chǎn)2.03億元。露天礦2005年5月份閉坑，倉(cāng)上金礦正式轉(zhuǎn)入井下生產(chǎn)，其中*****礦區(qū)為倉(cāng)上金礦主要生產(chǎn)接續(xù)車(chē)間。*****金礦區(qū)2001年10月正式開(kāi)工建設(shè)，2005年9月投產(chǎn)，生產(chǎn)能力1500噸/日。2006年5月，*****公司全資收購(gòu)該金礦，企業(yè)更名為*****公司*****分礦。2.2尾礦庫(kù)現(xiàn)狀及運(yùn)行情況***************金礦***分礦尾礦庫(kù)位于xx市*****村西北，該尾礦庫(kù)始建于2002年10月，2002年11月建成投入使用，2005年9月二次壩體加高，2005年10月二次壩體加高完工。該尾礦庫(kù)東西寬約600m，南北長(zhǎng)約450m，匯水面積約22.164萬(wàn)m2。目前壩頂最大標(biāo)高為13.94m，最大壩高為12.94m，全庫(kù)容約200萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)壩頂標(biāo)高為17.5m，總壩高16.5m，總庫(kù)容336萬(wàn)m3,屬四周筑壩平地型尾礦庫(kù)。尾礦輸送采用兩臺(tái)泥漿泵，輸送管路兩條。壩頂尾礦排放管路沿壩頂環(huán)形布置，選礦廠(chǎng)外排尾礦漿沿壩內(nèi)坡排放尾礦。尾礦排放不均，尾礦庫(kù)東北角和北部尾礦堆存較少，大部分灘面被水覆蓋，干灘長(zhǎng)度不夠。排水設(shè)施建于尾礦庫(kù)東北角，由排水井、排水管組成。排水井為鋼結(jié)構(gòu)窗口式圓筒形，直徑為0.8m，井高15.5m。井壁厚12mm，每隔250mm高留一層排水孔，每層兩個(gè)，相鄰層排水孔垂直交錯(cuò)布置。排水孔為直徑250mm的圓孔管，排水井下部與排水管相接排水管斷面直徑200mm。排放的澄清水流入尾礦庫(kù)東北角壩外的回水池，回水池南端設(shè)有回水泵站，回水泵站設(shè)兩臺(tái)回水泵?；厮斔偷竭x廠(chǎng)回收利用。尾礦庫(kù)初期壩為碾壓式土石混合壩，采用砂土料、風(fēng)化花崗巖和采礦廢石混合，逐層碾壓。目前，壩頂標(biāo)高11.47～13.94m，壩底標(biāo)高1m，平均壩高12m。壩頂寬4-6m，外坡坡比1:1.1~1.5。為防止尾礦水向周?chē)鷶U(kuò)散，在尾礦庫(kù)東、南、西壩體外側(cè)做垂直鋪塑防滲處理，壩頂為庫(kù)區(qū)簡(jiǎn)易道路。尾礦壩設(shè)有看壩房，看壩工晝夜值班，負(fù)責(zé)筑壩和看護(hù)，壩頂照明、通訊設(shè)施齊全。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，尾礦庫(kù)初期壩外坡陡于設(shè)計(jì)尺寸，平均坡比在1:1.1~1.5左右，壩體堆積物呈自然堆放狀態(tài)，坡面無(wú)防護(hù)及排水設(shè)施，壩體無(wú)明顯沉陷、滑坡、裂縫、流土和管涌等現(xiàn)象，坡面未發(fā)現(xiàn)尾礦水出溢、滲漏現(xiàn)象，運(yùn)行工況正常。照片2.1～2.4為*****尾礦庫(kù)初期壩外貌照片2.1*****尾礦庫(kù)初期壩南部壩體外貌（自東向西）照片2.2*****尾礦庫(kù)初期壩東部壩體外貌（自南向北）照片2.3*****尾礦庫(kù)初期壩西部壩體外貌（自南向北）照片2.4*****尾礦庫(kù)初期壩北部壩體外貌（自北向南）3巖土工程勘察3.1勘察工作概述3.1.1本次勘察的主要目的是：（1）分析、驗(yàn)證現(xiàn)狀壩體的穩(wěn)定性；（2）為壩體繼續(xù)加高的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供依據(jù)；（3）為尾礦庫(kù)的安全和環(huán)境評(píng)價(jià)提供依據(jù)。3.1.2本次勘察的主要任務(wù)是：（1）查明尾礦堆積體的性質(zhì)、組成、分布規(guī)律及其密實(shí)程度；（2）查明尾礦材料的物理力學(xué)指標(biāo)；（3）查明現(xiàn)狀壩體浸潤(rùn)線(xiàn)的位置，給出壩體浸潤(rùn)線(xiàn)的主剖面圖。3.1.3勘察方法及要求勘察方法采用鉆探、坑探和原位測(cè)試（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)）相結(jié)合的綜合勘察方法，同時(shí)輔以多組取土探井采取尾礦沉積灘及堆積壩上的淺層Ⅰ級(jí)尾礦砂試樣。①在尾礦堆積體中鉆進(jìn)時(shí)，鉆探方法采用套管護(hù)壁沖擊鉆進(jìn)或螺紋鉆干鉆（地下水位以上）和泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（地下水位以下）相結(jié)合的鉆探工藝，回次進(jìn)尺1.0m，遇到原始天然地層時(shí)，采用75mm口徑（N）型雙層巖芯管和金剛石鉆頭鉆進(jìn)，回次進(jìn)尺1.0～1.5m。②在鉆探孔中采取原狀和擾動(dòng)尾礦堆積材料試樣，原狀尾礦砂試樣的采取采用內(nèi)置環(huán)刀的雙管單動(dòng)回轉(zhuǎn)式原狀取砂器，原狀尾礦土試樣的采取采用雙管單動(dòng)回轉(zhuǎn)式保樣鉆具，擾動(dòng)尾礦砂、土試樣直接從標(biāo)準(zhǔn)貫入器中采取。另外，為了查明淺層尾礦砂的天然密度及其沉積規(guī)律，在沉積灘及尾礦堆積壩上布置人工取土探井，采用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀采取原狀尾礦砂試樣。③為了評(píng)價(jià)尾礦砂的密實(shí)度，在鉆探孔中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，試驗(yàn)間距1.0～2.5m，試驗(yàn)方法采用質(zhì)量63.5kg的穿心錘，以76cm的落距自由下落，將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的貫入器貫入砂層30cm，并記錄貫入的錘擊數(shù)。=4\*GB3④為了查明淺層尾礦砂的豎向滲透系數(shù)kV，在沉積灘上布置現(xiàn)場(chǎng)試坑注水試驗(yàn)（采用單環(huán)法）。=5\*GB3⑤為了評(píng)價(jià)庫(kù)內(nèi)尾礦水對(duì)建筑材料的腐蝕性及其腐蝕程度，采取尾礦水試樣并進(jìn)行水質(zhì)簡(jiǎn)分析。=6\*GB3⑥根據(jù)任務(wù)委托書(shū)和有關(guān)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)野外所采取的尾礦砂、土試樣進(jìn)行有關(guān)項(xiàng)目的室內(nèi)土工試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其物理力學(xué)性質(zhì)，為滲流穩(wěn)定性和壩體靜力抗滑穩(wěn)定性計(jì)算分析提供計(jì)算參數(shù)。表3.1和3.2分別為本期勘察所采用的各種勘察測(cè)試方法及其目的（野外和室內(nèi)試驗(yàn)）。表3.1野外勘察測(cè)試方法項(xiàng)目名稱(chēng)勘察測(cè)試目的鉆探①、為壩體變形與穩(wěn)定性分析以及加固方案取得地質(zhì)巖性剖面；②、采取各種土試料以進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)；③、測(cè)定地下水位；④、查明壩與庫(kù)區(qū)可能滲漏的途徑。取樣取土樣采取不同深度的尾礦堆積材料試樣（原狀和擾動(dòng)），進(jìn)行野外定名和室內(nèi)土工試驗(yàn)。取水樣①、采取水試樣進(jìn)行水質(zhì)簡(jiǎn)分析，以獲得尾礦水所含的化學(xué)元素；②、分析評(píng)價(jià)水對(duì)建筑材料的腐蝕性及其腐蝕程度。原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)①、評(píng)價(jià)尾礦砂的密實(shí)度，估算尾礦砂的相對(duì)密度Dr；②、判定在地震作用下尾礦砂發(fā)生液化的可能性并評(píng)價(jià)其液化程度?，F(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)測(cè)定淺層尾礦堆積材料的豎向滲透系數(shù)kV，評(píng)價(jià)其滲透性。表3.2室內(nèi)主要試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)試驗(yàn)?zāi)康恼掌?.1為鉆機(jī)在尾礦沉積灘上現(xiàn)場(chǎng)鉆探。照片3.1鉆機(jī)在尾礦沉積灘上現(xiàn)場(chǎng)鉆探（鉆機(jī)型號(hào)XY-130型）3.1.4工作量布置①勘察工作量布置原則本期勘察的工作量布置原則按照《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程》YBJ11-86、《巖土工程勘察技術(shù)規(guī)范》YS5202-2004/J300-2004中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。勘探線(xiàn)沿垂直初期壩壩體軸線(xiàn)布設(shè)，勘探線(xiàn)長(zhǎng)度自尾礦堆壩下游30m左右起直至堆場(chǎng)內(nèi)干面灘邊緣?？碧近c(diǎn)沿勘探線(xiàn)布置，一般性勘探點(diǎn)深度以達(dá)到堆場(chǎng)原自然地面以下穩(wěn)定地層為準(zhǔn)；控制性勘探點(diǎn)的深度以能查明原自然地面以下可能存在的軟弱地層為準(zhǔn)。②勘察試驗(yàn)工作量遵循上述勘探布置原則，并結(jié)合現(xiàn)狀尾礦庫(kù)的實(shí)際地形條件，本期勘察共布置了4條勘探線(xiàn)（勘探線(xiàn)編號(hào)為1～4號(hào)），18個(gè)鉆探孔6個(gè)人工取土探井6組現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)。野外勘察工作量布置詳見(jiàn)附圖“勘探點(diǎn)平面布置圖（圖號(hào)2008K064-3）”，本期勘察所完成的野外、室內(nèi)試驗(yàn)及壩體滲流穩(wěn)定性及抗滑穩(wěn)定性分析計(jì)算工作量詳見(jiàn)表3.3。表3.3*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀穩(wěn)定性評(píng)價(jià)勘察試驗(yàn)研究工作量一覽表項(xiàng)目分類(lèi)序號(hào)工作項(xiàng)目工作量主要內(nèi)容野外勘察1勘探線(xiàn)及勘探點(diǎn)測(cè)放4條/18個(gè)孔勘探線(xiàn)4條，鉆探孔18個(gè)2鉆探孔18個(gè)孔鉆探總進(jìn)尺4223取土探井6個(gè)挖掘總進(jìn)尺12原位測(cè)試4標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)195次試驗(yàn)間距1～2m取土（水）試樣5采取原狀土試樣19件6采取擾動(dòng)土試樣166件7采取水試樣2件庫(kù)內(nèi)1件，庫(kù)外1件野外注水試驗(yàn)8現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)6組采用單環(huán)法，試驗(yàn)對(duì)象為沉積灘上的淺層尾礦砂室內(nèi)試驗(yàn)9水質(zhì)簡(jiǎn)分析試驗(yàn)2頁(yè)10一般物性試驗(yàn)12組尾礦砂12組次11顆粒分析試驗(yàn)10頁(yè)尾礦砂70件，原始地層130件12直剪固結(jié)快剪試驗(yàn)12組尾礦砂6組13靜力三軸壓縮試驗(yàn)（固結(jié)不排水CU試驗(yàn)）12組尾礦砂12組次，試驗(yàn)同時(shí)測(cè)定孔隙水壓力，以獲得有效應(yīng)力法的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)壩體滲流穩(wěn)定性數(shù)值分析14二維滲流數(shù)值模擬分析4個(gè)剖面模型/2種水位工況對(duì)現(xiàn)狀堆積標(biāo)高13.5m下的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’工程地質(zhì)主剖面建立二維滲流數(shù)值計(jì)算模型，分別按庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m和最高洪水位標(biāo)高壩體抗滑穩(wěn)定性數(shù)值分析15壩體抗滑安全系數(shù)計(jì)算4個(gè)剖面模型/4種運(yùn)行工況對(duì)現(xiàn)狀堆積標(biāo)高13.5m下的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’工程地質(zhì)主剖面建立二維壩體抗滑安全系數(shù)計(jì)算模型，分別按庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m和最高洪水位標(biāo)高3.2庫(kù)區(qū)土層的巖土工程地質(zhì)特性*****尾礦庫(kù)采用上游池填法筑壩工藝，尾礦堆積體的顆粒分布比較雜亂，為便于滲流及壩體穩(wěn)定性的計(jì)算分析，本期勘察按照物理力學(xué)性質(zhì)相近的原則，采用概化模型對(duì)尾礦堆積體進(jìn)行工程地質(zhì)分層。根據(jù)本期勘察的鉆探揭露結(jié)果，可將庫(kù)區(qū)的地層自上而下劃分為兩種類(lèi)型：即尾礦堆積材料（尾礦砂和尾礦土）和庫(kù)基原始天然地層。尾礦砂主要為尾粉砂，且局部夾尾礦土薄層，并常出現(xiàn)互層，具傾向庫(kù)內(nèi)的微細(xì)交錯(cuò)層理是尾礦堆積材料特有的沉積特征。初期壩為碾壓式土石混合壩，采用砂土料、風(fēng)化花崗巖和采礦廢石混合，逐層碾壓。為防止尾礦水向周?chē)鷶U(kuò)散，在尾礦庫(kù)東、南、西壩體外側(cè)做垂直鋪塑防滲處理。庫(kù)基原始天然地層主要為海陸交互成因的中砂、粉質(zhì)粘土（局部），粗礫砂、粉質(zhì)粘土，基底為太古界花崗混合巖。根據(jù)野外鉆探、原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)綜合分析，并經(jīng)概化后將尾礦材料劃分為兩個(gè)主層，即=2\*GB3②層尾粉砂（松散）、=3\*GB3③層尾粉砂（稍密），庫(kù)區(qū)各層巖土的巖性特征及其分布情況詳見(jiàn)表3.4。表3.4*****尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)地層巖性特征一覽表巖土層類(lèi)別巖土層巖土描述狀態(tài)厚度變化范圍（m）層底標(biāo)高變化范圍（m）分布情況地質(zhì)時(shí)代及成因編號(hào)名稱(chēng)人工堆積材料Q4ml=1\*GB3①素填土（初期壩）灰白-灰褐色,主要有風(fēng)化花崗巖,采礦廢石,砂土料混合組成,稍密-密實(shí),稍濕。稍密-密實(shí)3.8～10.51.34～4.87分布于尾礦沉積灘及初期壩壩坡=2\*GB3②尾粉砂灰色-褐黃色,主要礦物成分為長(zhǎng)石,石英,云母及其它暗色礦物,混粒結(jié)構(gòu),次棱角狀,具交錯(cuò)層理,局部有尾粉土夾層,稍濕-濕,松散,地下水位以下呈飽和狀態(tài)。松散2.2～7.84.36～9.52=3\*GB3③尾粉砂灰色-褐黃色,主要礦物成分為長(zhǎng)石,石英,云母及其它暗色礦物,混粒結(jié)構(gòu),次棱角狀,具交錯(cuò)層理,局部有尾粉土夾層,稍濕-濕,稍密,地下水位以下呈飽和狀態(tài)稍密-中密1.4～4.21.27～4.89庫(kù)區(qū)天然地基Q4mc=4\*GB3④粉質(zhì)粘土灰褐色,無(wú)搖振反應(yīng),切面稍光滑,干強(qiáng)度及韌性較高,軟塑-可塑軟塑-可塑1.8～2.30-0.93～-0.06庫(kù)區(qū)南部=5\*GB3⑤中砂黃褐色,石英-長(zhǎng)石質(zhì),混粒結(jié)構(gòu),次棱角狀,含少量貝殼碎片,濕-飽和,稍密-中密稍密-中密0.70～8.20-6.86～3.29整個(gè)庫(kù)區(qū)=6\*GB3⑥粗礫砂黃褐色,石英-長(zhǎng)石質(zhì),混粒結(jié)構(gòu),次棱角狀,含少量貝殼碎片,飽和,中密-密實(shí)中密-密實(shí)1.40～7.40-11.54～-3.50整個(gè)庫(kù)區(qū)=6\*GB3⑥1粉土黃褐色,搖振反應(yīng)中等,切面無(wú)光澤反應(yīng),干強(qiáng)度低,韌性低,濕,密實(shí)密實(shí)1.90～3.70-7.71～-5.40庫(kù)區(qū)東部（夾層）=7\*GB3⑦粉質(zhì)粘土黃褐色,切面稍有光滑,無(wú)搖震反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,可塑-硬塑可塑-硬塑0.7～9.4-17.16～-6.20庫(kù)區(qū)東部=7\*GB3⑦1中砂黃褐色,石英-長(zhǎng)石質(zhì),混粒結(jié)構(gòu),次棱角狀,含少量貝殼碎片,飽和,密實(shí)密實(shí)4.40～4.90-11.66～-11.11庫(kù)區(qū)東部（透鏡體）Ar=8\*GB3⑧強(qiáng)風(fēng)化花崗混合巖灰白色-棕黃色,主要由石英,長(zhǎng)石和云母等礦物成分組成,原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞,風(fēng)化裂隙很發(fā)育,巖芯擾動(dòng)呈碎塊狀,巖體破碎,屬軟巖,巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類(lèi),干鉆不易鉆進(jìn),合金鉆方可鉆進(jìn)。較硬最大揭露厚度3.20m在勘探深度范圍內(nèi)未揭穿分布于整個(gè)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)3.2.1初期壩的物理力學(xué)性質(zhì)尾礦庫(kù)初期壩為碾壓式土石混合壩，采用砂土料、風(fēng)化花崗巖和采礦廢石混合，逐層碾壓。目前，壩頂標(biāo)高11.47-13.94m，壩底標(biāo)高1m，平均壩高12m。壩頂寬4-6m，設(shè)計(jì)內(nèi)外坡坡比1：2，現(xiàn)狀壩體外坡坡比1：1.5，為防止尾礦水向周?chē)鷶U(kuò)散，在尾礦庫(kù)東、南、西壩體外側(cè)做垂直鋪塑防滲處理，壩頂為庫(kù)區(qū)簡(jiǎn)易道路。初期壩的物理力學(xué)指標(biāo)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探結(jié)果、原位測(cè)試結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)踏勘、分析原有的設(shè)計(jì)資料并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。初期壩的物理力學(xué)指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)值見(jiàn)表3.5。表3.5初期壩的物理力學(xué)指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)值巖土名稱(chēng)重力密度r（kN/m3）重力密度r（kN/m3）抗剪強(qiáng)度滲透系數(shù)KV(cm/s)水位以上水位以下C（kPa）（°）素填土（初期壩）1818.55355.810-33.2.2尾礦堆積材料的物理力學(xué)性質(zhì)本期勘察以原位測(cè)試（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)）和室內(nèi)各種土工試驗(yàn)結(jié)果作為評(píng)價(jià)尾礦堆積材料物理力學(xué)性質(zhì)的主要依據(jù)，并結(jié)合野外鉆探和其它測(cè)試方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析。（1）尾礦堆積材料的原位測(cè)試結(jié)果分析本期勘察在鉆探孔中對(duì)尾礦堆積體自上而下均進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，并以此試驗(yàn)結(jié)果作為劃分尾礦砂密實(shí)度的主要依據(jù)。表3.6為庫(kù)區(qū)各層尾礦堆積材料的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表3.6庫(kù)區(qū)各層尾礦堆積材料標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)(N)實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果巖土層編號(hào)巖土名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)界限值(擊)平均值(擊)標(biāo)準(zhǔn)差(擊)變異系數(shù)=2\*GB3②尾粉細(xì)砂464-106.331.610.25=3\*GB3③尾粉細(xì)砂1211-2516.084.800.30從實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)可以看出，表層及中上部尾礦砂較松散，中下部較密實(shí)，尾礦砂的密實(shí)度總體上呈隨深度的增大而增大的正相關(guān)變化趨勢(shì)。（2）尾礦堆積材料的室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果分析本期勘察對(duì)野外所采取的尾礦堆積體試樣（原狀樣和擾動(dòng)樣）進(jìn)行了若干組項(xiàng)的室內(nèi)土工試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括一般物性試驗(yàn)、顆粒分析試驗(yàn)、相對(duì)密度（Dr）試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)、直剪固結(jié)快剪試驗(yàn)、固結(jié)排水（）條件、固結(jié)不排水（）條件以及固結(jié)不排水測(cè)孔隙水壓力（）條件下的靜力三軸壓縮試驗(yàn)。=1\*GB3①一般物性試驗(yàn)為了獲取尾礦堆積材料的一般物理性質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)，本期勘察在各壩區(qū)的尾礦沉積灘及堆積壩體上共布置了6個(gè)取土探井，在探井中采用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀采取淺層原狀尾礦砂試樣，同時(shí)，在部分鉆探孔中采用原狀取砂器采取了原狀尾礦砂和尾礦土試樣，并對(duì)這些試樣進(jìn)行了一般物性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)附表“土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果表（圖號(hào)2008K064-6）”。表3.7為庫(kù)區(qū)尾礦堆積材料的物理性質(zhì)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表3.7庫(kù)區(qū)尾礦堆積材料物理性質(zhì)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果巖

土

編

號(hào)巖

土

名

稱(chēng)統(tǒng)

計(jì)

項(xiàng)

目含水率

ω

(%)比重

Gs重力密度

γ

(kN/m3)干重度

γd

(kN/m3)孔隙比

e孔隙度

n

(%)飽和度

Sr

(%)=2\*GB3②尾粉細(xì)砂（松散狀態(tài)）統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)6666666最大值11.302.7118.6016.800.6539.3047.70最小值10.502.7118.2016.400.6138.0044.10平均值10.822.7118.4016.620.6338.7046.40標(biāo)準(zhǔn)差0.310.000.140.150.010.501.37變異系數(shù)0.030.000.010.010.020.010.03=3\*GB3③尾粉細(xì)砂（稍密狀態(tài)）統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)6666666最大值12.702.7119.0017.000.6238.4056.70最小值11.402.7118.7016.700.6037.3050.30平均值12.232.7118.8816.830.6137.9054.30標(biāo)準(zhǔn)差0.500.000.120.100.010.362.15變異系數(shù)0.040.000.010.010.010.010.04=2\*GB3②顆粒分析試驗(yàn)為了對(duì)尾礦砂進(jìn)行定名并獲得各項(xiàng)級(jí)配指標(biāo)，室內(nèi)對(duì)野外所采取的尾礦砂試樣（原狀樣和擾動(dòng)樣）均進(jìn)行了顆粒分析試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用篩析法。根據(jù)顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果，繪制了尾礦砂的顆粒大小分布曲線(xiàn)，同時(shí)，給出了尾礦砂的有效粒徑d10、中間粒徑d30、平均粒徑d50和限制粒徑d60，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出了不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc，尾礦砂試樣的顆粒分析試驗(yàn)曲線(xiàn)及結(jié)果詳見(jiàn)附圖“尾礦砂顆分試驗(yàn)曲線(xiàn)（圖號(hào)2008K064-9）”和附表“土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果表（圖號(hào)2008K064-6）”。表3.8為尾礦砂的級(jí)配指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表3.8*****尾礦庫(kù)尾礦砂級(jí)配指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目級(jí)配指標(biāo)有效粒徑d10（mm）中間粒徑d30（mm）平均粒徑d50（mm）限制粒徑d60（mm）不均勻系數(shù)Cu曲率系數(shù)Cc尾粉砂統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)474949494747范圍值0.01-0.050.03-0.150.09-0.230.12-0.274.41-45.601.20-4.67平均值0.010.080.170.2125.092.95標(biāo)準(zhǔn)差0.010.030.020.0313.490.79變異系數(shù)0.820.320.140.120.540.27由表3.8可以看出，*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀沉積灘內(nèi)尾礦砂的有效粒徑d10變化于0.03～0.05mm之間，平均值為0.01mm；尾礦砂的平均粒徑d50變化于0.09～0.23mm之間，平均值為0.17mm；尾礦砂的不均勻系數(shù)Cu變化于4.41=3\*GB3③直剪固結(jié)快剪試驗(yàn)和靜力三軸壓縮試驗(yàn)室內(nèi)靜力三軸壓縮試驗(yàn)所獲得的尾礦堆積材料在固結(jié)不排水（）條件下的總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)附圖“靜力三軸試驗(yàn)成果圖表（圖號(hào)2008K064-7）”。表3.9為室內(nèi)通過(guò)不同剪切試驗(yàn)方法所獲得的尾礦堆積材料的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表3.9*****尾礦庫(kù)尾礦堆積材料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果土層編號(hào)巖土層名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目直剪固結(jié)快剪三軸壓縮（固結(jié)不排水）總應(yīng)力法三軸壓縮（固結(jié)不排水）有效應(yīng)力法粘聚力Ccq（kPa）內(nèi)摩擦角φcq（°）粘聚力Ccu（kPa）內(nèi)摩擦角φcu（°）有效粘聚力C’（kPa）有效內(nèi)摩擦角φ’（°）=2\*GB3②尾粉細(xì)砂（松散狀態(tài)）統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)666666范圍值3.2～7.126.5～28.63.9～6.528.2～31.43.4～5.130.9～35.6平均值4.827.54.4329.33.9832.33標(biāo)準(zhǔn)差1.80.840.941.420.610.14變異系數(shù)0.370.030.210.050.150.004標(biāo)準(zhǔn)值3.3226.813.6528.133.4832.22=3\*GB3③尾粉細(xì)砂（稍密狀態(tài)）統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)666666范圍值1.10～4.0027～29.42.30～5.928.9～32.22.10～8.6032.4～36.2平均值2.9728.124.3330.224.7533.75標(biāo)準(zhǔn)差1.071.041.401.452.151.59變異系數(shù)0.360.040.320.050.450.05標(biāo)準(zhǔn)值2.0827.263.1729.022.9832.44=4\*GB3④水質(zhì)簡(jiǎn)分析本期勘察分別在沉積灘集水坑中和西部壩外排洪溝各采取1件水試樣（試樣編號(hào)依次為1#、2#），并進(jìn)行了水質(zhì)簡(jiǎn)分析，分析結(jié)果詳見(jiàn)附件2《水質(zhì)分析報(bào)告》，表3.10為水質(zhì)分析的主要分析指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表3.10*****尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)水質(zhì)簡(jiǎn)分析主要指標(biāo)一覽表1#樣（庫(kù)內(nèi)）陽(yáng)離子Na+、Mg2+、Ca2+、K+（按含量由大到小排序）陰離子Cl-、SO42-、HCO3-（按含量由大到小排序）總礦化度34120.52mg/L總硬度9097.39mg/L總堿度80.64mg/L總酸度45.48mg/L游離CO219.99mg/LPH值7.332#樣（庫(kù)外）陽(yáng)離子Na+、Mg2+、Ca2+、K+（按含量由大到小排序）陰離子Cl-、SO42-、HCO3-（按含量由大到小排序）總礦化度28198.40mg/L總硬度5721.73mg/L總堿度193.54mg/L總酸度27.29mg/L游離CO212.00mg/LPH值7.39根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果可知，沉積灘內(nèi)地下水與庫(kù)外排洪溝所排放出的尾礦水的化學(xué)類(lèi)型均屬Cl·SO4—Na·Mg型水。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001中第12.2.1～12.2.5條關(guān)于地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)之規(guī)定，庫(kù)區(qū)水對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3.11和表3.12。表3.11*****尾礦庫(kù)庫(kù)內(nèi)水對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)結(jié)果場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型Ⅱ類(lèi)水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕等級(jí)中腐蝕水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕等級(jí)長(zhǎng)期浸水弱腐蝕干濕交替強(qiáng)腐蝕水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)或鋼管道的腐蝕等級(jí)中腐蝕表3.12*****尾礦庫(kù)庫(kù)外水對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)結(jié)果場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型Ⅱ類(lèi)水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕等級(jí)中腐蝕水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕等級(jí)長(zhǎng)期浸水弱腐蝕干濕交替強(qiáng)腐蝕水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)或鋼管道的腐蝕等級(jí)中腐蝕3.2.3庫(kù)區(qū)天然地基巖土的物理力學(xué)性質(zhì)本期勘察在勘探深度范圍內(nèi)，揭露到五層天然地基巖土層，主要為海陸交互成因的中砂、粉質(zhì)粘土（局部），粗礫砂、粉質(zhì)粘土，基底為太古界花崗混合巖。根據(jù)所搜集到的區(qū)域地質(zhì)資料和歷史地震資料分析，庫(kù)區(qū)內(nèi)沒(méi)有大的斷裂構(gòu)造通過(guò)，歷史上沒(méi)有大的地震記錄，場(chǎng)地是穩(wěn)定性的。壩基土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3.13，壩基土層的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3.14。表3.13庫(kù)區(qū)各層尾礦堆積材料標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)(N)實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果巖土層編號(hào)巖土名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)界限值(擊)平均值(擊)標(biāo)準(zhǔn)差(擊)變異系數(shù)=5\*GB3⑤中砂3910-4122.107.370.33=6\*GB3⑥粗礫砂4518-7934.969.660.28表3.14壩基土層的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表巖土

編號(hào)巖土名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)

項(xiàng)目質(zhì)量

密度

ρ

(g/cm3)天然含水量

ω

(%)土粒

比重

Gs天然孔隙比

e液限

ωL

(%)液性

指數(shù)

IL塑性

指數(shù)

IP直剪壓縮系數(shù)壓縮模量有效

粒徑

d10

(mm)平均

粒徑

d50

(mm)界限

粒徑

d60

(mm)不均勻

系數(shù)

Cu曲率

系數(shù)

Cc內(nèi)摩擦角

φq(度)粘聚力

Cq(kPa)α

0.1-0.2

(1/MPa)Es

0.1-0.2

(MPa)=4\*GB3④粉質(zhì)粘土統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)66226665566最大值1.9931.92.720.87831.61.0912.930.7029.800.436.68最小值1.9124.42.700.68827.90.6610.319.006.600.224.37平均值1.9427.92.710.78329.80.8211.625.5222.620.315.74標(biāo)準(zhǔn)差0.0373.4411.5810.2091.1780.070.84變異系數(shù)0.0190.1230.0530.2530.1020.230.15=5\*GB3⑤中細(xì)砂統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)3232323232最大值0.330.931.1244.605.50最小值0.010.160.223.450.67平均值0.050.340.4314.312.65標(biāo)準(zhǔn)差0.060.160.2211.311.26變異系數(shù)1.100.480.520.790.48=6\*GB3⑥粗礫砂統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)4141303030最大值0.454.667.20213.812.47最小值0.020.190.233.100.53平均值0.141.321.8720.941.24標(biāo)準(zhǔn)差0.091.172.1538.370.62變異系數(shù)0.650.891.151.830.50=6\*GB3⑥1粉土統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)14221414222222771414最大值2.1324.82.690.71226.51.659.232.528.50.3615.38最小值1.9713.12.680.42319.2-0.51420.218.60.14.14平均值1.9219.372.680.5423.030.506.9128.2322.690.237.95標(biāo)準(zhǔn)值1.6818.122.680.5022.250.286.3424.6420.140.196.27標(biāo)準(zhǔn)差0.503.350.0040.092.090.581.534.863.440.083.51變異系數(shù)0.260.170.0020.160.091.170.220.170.150.370.443.2.4庫(kù)區(qū)抗震設(shè)防烈度**********尾礦庫(kù)位于xx省xx市*****村西北，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2001和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001中附錄A，庫(kù)區(qū)位于抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，所屬的設(shè)計(jì)地震分組為第二組。根據(jù)《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50191-93附錄F“尾礦壩的抗震等級(jí)”之規(guī)定，*****尾礦庫(kù)的抗震等級(jí)為四級(jí)。4壩體穩(wěn)定性分析尾礦庫(kù)的壩體穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)尾礦庫(kù)的正常運(yùn)行及下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全至關(guān)重要，國(guó)內(nèi)外由于尾礦壩潰壩所造成的生命財(cái)產(chǎn)損失是相當(dāng)嚴(yán)重的，因此，對(duì)尾礦壩的穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)也顯得尤為重要。按照本期委托書(shū)的任務(wù)要求及現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，需對(duì)*****尾礦庫(kù)按現(xiàn)狀堆積壩頂標(biāo)高13.5m時(shí)的堆積高度建立二維計(jì)算模型，分別按尾礦庫(kù)的正常運(yùn)行和洪水運(yùn)行兩種工況，計(jì)算分析壩體在靜力和動(dòng)力4.1計(jì)算方法4.1.1滲流數(shù)值模擬方法（1）滲流數(shù)值模擬所采用的計(jì)算分析軟件本次對(duì)現(xiàn)狀*****尾礦庫(kù)的滲流數(shù)值模擬采用目前國(guó)內(nèi)流行的理正滲流分析軟件，該軟件是由北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)。該軟件主要分析土體中的滲流問(wèn)題。適用于勘察、設(shè)計(jì)等單位進(jìn)行土堤、土壩的滲流分析、閘壩地基的滲流分析、堤防的滲流分析、基坑降水的流場(chǎng)分析等。（2）滲流計(jì)算分析理論簡(jiǎn)介采用理正滲流分析軟件對(duì)現(xiàn)狀*****尾礦庫(kù)進(jìn)行滲流數(shù)值模擬及穩(wěn)定性分析時(shí)，以線(xiàn)性達(dá)西定律為基礎(chǔ)：假定尾礦庫(kù)滲透水在尾礦堆積體內(nèi)流動(dòng)時(shí)做低雷諾數(shù)的層流運(yùn)動(dòng)，此時(shí)滲透水的運(yùn)動(dòng)符合達(dá)西線(xiàn)性滲透定律，即水的流速在數(shù)值上與其水力坡度成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中—（平均）滲流速度（cm/s）；—介質(zhì)的滲透系數(shù)（cm/s）；—水力坡度（無(wú)量綱）。在實(shí)際的地下水流中，水力坡度往往是各處不同的，此時(shí)達(dá)西定律的一般性表達(dá)式為：式中—水力坡度。4.1.2壩體穩(wěn)定性計(jì)算方法（1）計(jì)算分析軟件簡(jiǎn)介本次對(duì)壩體抗滑穩(wěn)定性的計(jì)算分析同樣采用由北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)的理正邊坡穩(wěn)定分析軟件，該軟件具有下列功能：具有通用標(biāo)準(zhǔn)、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-98、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ218-84、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001、《浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)范》五種標(biāo)準(zhǔn)，以滿(mǎn)足不同行業(yè)的要求；提供三種地層分布模式（等候地層、傾斜地層、復(fù)雜地層），可滿(mǎn)足各種地層條件的要求；可計(jì)算邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)及剩余下滑力；提供多種方式計(jì)算邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)；對(duì)于圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算，提供瑞典條分法、簡(jiǎn)化Bishop法及Janbu法；對(duì)于折線(xiàn)滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算，提供簡(jiǎn)化Bishop法、簡(jiǎn)化Janbu法、摩根斯頓-普賴(lài)斯法?？砂床煌墓r——施工期、穩(wěn)定滲流期、水位降落期計(jì)算堤壩的穩(wěn)定性（包括總應(yīng)力法及有效應(yīng)力法）；可考慮地震作用、外加荷載及錨桿、錨索、土工布等對(duì)穩(wěn)定的影響；詳細(xì)考慮水的作用，包括堤壩內(nèi)部、外部水的作用；尤其方便的是可以將滲流軟件分析的流場(chǎng)數(shù)據(jù)直接應(yīng)用到穩(wěn)定分析，是計(jì)算結(jié)果更逼近真實(shí)狀況；具有圖文并茂的交互界面；具有對(duì)計(jì)算過(guò)程的信息查詢(xún)及計(jì)算過(guò)程圖形顯示功能，可視化程度高；（2）壩體抗滑穩(wěn)定性計(jì)算分析方法=1\*ROMANI.壩體內(nèi)潛在滑裂面的確定本次基于理正邊坡穩(wěn)定分析軟件對(duì)壩體進(jìn)行靜力分析計(jì)算，該軟件提供自動(dòng)搜索最小穩(wěn)定安全系數(shù)的方法，對(duì)于較復(fù)雜的地質(zhì)條件，先指定區(qū)域搜索，分不同精度進(jìn)行分析，逐步逼近最優(yōu)解，從而確定最危險(xiǎn)滑裂面的位置。=2\*ROMANII.壩體潛在滑裂面上抗滑安全系數(shù)計(jì)算方法為了計(jì)算壩體內(nèi)潛在滑裂面在靜力條件和地震作用下的抗滑安全系數(shù)，評(píng)價(jià)壩體的抗滑穩(wěn)定性，假定壩體內(nèi)的潛在滑裂面形狀為圓弧形，采用北京理正邊坡穩(wěn)定計(jì)算軟件，按有效應(yīng)力法分別采用規(guī)范所推薦的“瑞典條分法”和“簡(jiǎn)化Bishop法”計(jì)算壩體在靜力條件下潛在滑裂面上的抗滑安全系數(shù)，并采用擬靜力法計(jì)算壩體所受的地震作用力，以計(jì)算在地震作用條件下潛在滑裂面上的抗滑安全系數(shù)。圖4.1圓弧形滑裂面示意圖各種計(jì)算方法計(jì)算抗滑安全系數(shù)的具體公式如下：①采用不計(jì)及條塊間作用力的“瑞典條分法”按有效應(yīng)力法計(jì)算圓弧滑裂面上的安全系數(shù)公式為：②采用計(jì)及條塊間作用力的“簡(jiǎn)化Bishop法”按有效應(yīng)力法計(jì)算圓弧滑裂面上的安全系數(shù)公式為：以上兩式中—整個(gè)滑體剩余下滑力計(jì)算的安全系數(shù)；—單個(gè)土條的滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m），；—條塊重力（kN），浸潤(rùn)線(xiàn)以上取天然重度，以下取飽和重度；—條塊所受到的浮力（kN）；—條塊的重力線(xiàn)與通過(guò)此條塊底面中點(diǎn)半徑之間的夾角（°）；—條塊所受的滲透力（kN），根據(jù)孔隙水壓力梯度場(chǎng)積分得出；—條塊的滲透力與水平線(xiàn)的夾角（°）；—單個(gè)土條的寬度（m）；—土的粘聚力（kPa），采用有效應(yīng)力法時(shí)，取有效粘聚力；—土的內(nèi)摩擦角（°），采用有效應(yīng)力法時(shí)，取有效內(nèi)摩擦角。③水的滲透力計(jì)算方法按照邊坡穩(wěn)定有效應(yīng)力分析方法的基本理論，取土骨架為隔離體，上述安全系數(shù)計(jì)算公式中直接出現(xiàn)水的滲透力。滲透力對(duì)抗滑力的貢獻(xiàn)（分子）：；滲透力對(duì)下滑力的貢獻(xiàn)（分母）：；當(dāng)孔隙水壓力由軟件近似計(jì)算時(shí)，土條中的滲透力按下式計(jì)算：式中—第i個(gè)土條中的滲透力（kN），其作用方向與水平面夾角為；—水的重力密度（kN/m3），=10kN/m3；—第i個(gè)條塊滑體的飽水面積（m2）；—第i個(gè)條塊滑體中水的水力梯度；—第i個(gè)條塊右側(cè)的水頭高度（m）；—第i個(gè)條塊左側(cè)的水頭高度（m）；—第i個(gè)條塊中水的滲透路徑長(zhǎng)度（m）。④采用擬靜力法計(jì)算地震力在地震作用條件下，對(duì)壩體內(nèi)潛在滑裂面進(jìn)行抗滑安全系數(shù)計(jì)算時(shí)，采用擬靜力法，即把壩體各質(zhì)點(diǎn)的地震慣性力當(dāng)作靜力作用在該質(zhì)點(diǎn)處，用以計(jì)算壩坡滑裂體的抗滑安全系數(shù)。地震力的計(jì)算公式如下：地震力對(duì)抗滑力的貢獻(xiàn)（分子）：；地震力對(duì)下滑力的貢獻(xiàn)（分母）：；式中—作用于第i個(gè)土條的地震力（kN），作用方向?yàn)橥翖l滑動(dòng)方向，按下式計(jì)算：—第i個(gè)土條地震力計(jì)算的重要性系數(shù)，一般為0.6～1.7；—第i個(gè)土條地震力計(jì)算的綜合影響系數(shù)，取=0.25；—水平地震系數(shù)，根據(jù)地震烈度按下表采??；水平地震系數(shù)地震基本烈度（度）789水平地震系數(shù)0.10（0.15）0.20（0.30）0.40注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值用于設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g和0.30g的地區(qū)?！卣鸺铀俣确植枷禂?shù)，對(duì)于一般工程，取=1.0；—第i個(gè)土條的重力（kN），有地下水時(shí)，包括地下水的重力；其它符號(hào)意義同前。通過(guò)采用上述計(jì)算壩體抗滑安全系數(shù)的不同計(jì)算方法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，與現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的壩體在不同運(yùn)行工況下的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)相比較，綜合分析評(píng)價(jià)現(xiàn)狀壩體在靜力和地震作用條件下的抗滑穩(wěn)定性。4.2計(jì)算剖面及參數(shù)確定4.2.1計(jì)算剖面根據(jù)業(yè)主向我公司所提供的“xx黃金集團(tuán)*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀綜合平面圖”以及本期勘察的成果資料，按照物理力學(xué)性質(zhì)相近的原則對(duì)尾礦堆積體進(jìn)行了概化，并沿垂直初期壩壩體軸線(xiàn)的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’工程地質(zhì)剖面建立二維數(shù)值計(jì)算模型，分別按庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m正常運(yùn)行和最高洪水位標(biāo)高12.16m計(jì)算剖面如圖4.2～4.5所示。沉積灘沉積灘初期壩庫(kù)區(qū)基巖初期壩庫(kù)區(qū)基巖圖4.2*****尾礦庫(kù)北部壩體1-1’圖4.3*****尾礦庫(kù)西部壩體2-2’剖面圖4.4*****尾礦庫(kù)南部壩體3-3’剖面圖4.5*****尾礦庫(kù)東部壩體4-4’剖面4.2.1計(jì)算參數(shù)由于尾礦具有其特殊的沉積規(guī)律，具有明顯的交錯(cuò)層理，經(jīng)常出現(xiàn)砂、土互層的情況，使含水層的水平滲透性比豎向滲透性大，從而影響了水的下滲，形成比較強(qiáng)的層流。這些情況在室內(nèi)試驗(yàn)很難反映出來(lái)，結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)和本次現(xiàn)場(chǎng)滲水試驗(yàn)的結(jié)果給出了庫(kù)區(qū)各巖土層滲透系數(shù)建議值。表4.1*****尾礦庫(kù)淺層尾礦砂現(xiàn)場(chǎng)滲水試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（單環(huán)法）巖土層編號(hào)巖土層名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目豎向滲透系數(shù)kv（cm/s）（m/d）=2\*GB3②尾粉砂（松散狀態(tài)）統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)66范圍值1.0×10-4～2.5×10-40.086～0.21平均值1.5×10-40.13表4.2*****尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)各巖土層滲透系數(shù)建議值巖土層編號(hào)巖土層名稱(chēng)分布部位滲透系數(shù)(cm/s)水平向kH豎向kV=1\*GB3①素填土初期壩5.8×10-35.8×10-3=2\*GB3②尾粉砂沉積灘1.2×10-41.2×10-5=3\*GB3③尾粉砂沉積灘1.0×10-41.0×10-5=4\*GB3④粉質(zhì)粘土（軟塑）原始地層6.0×10-66.0×10-6=5\*GB3⑤中砂原始地層1.5×10-31.5×10-3=6\*GB3⑥粗礫砂原始地層2.3×10-22.3×10-2=7\*GB3⑦粉質(zhì)粘土（硬塑）原始地層6.0×10-66.0×10-6=8\*GB3⑧強(qiáng)風(fēng)化花崗巖原始地層1.0×10-61.0×10-6根據(jù)本次對(duì)現(xiàn)狀*****尾礦庫(kù)的勘察試驗(yàn)結(jié)果，基于理正邊坡計(jì)算分析軟件，對(duì)現(xiàn)狀壩體進(jìn)行靜力穩(wěn)定性計(jì)算所需的各層巖土的物理力學(xué)參數(shù)列于表4.3。表4.3*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀壩體靜力穩(wěn)定性計(jì)算物理力學(xué)參數(shù)巖土編號(hào)巖土層名稱(chēng)重度γ（kN/m3）飽和重度γsat（kN/m3）有效粘聚力C（kPa）有效內(nèi)摩擦角φ（°）=1\*GB3①風(fēng)化料（初期壩）1818.5535②尾粉砂（松散）17.4183.532=3\*GB3③尾粉砂（稍密）1818.6332.3=4\*GB3④粉質(zhì)粘土（軟塑）19191218=5\*GB3⑤中砂1818.5033=6\*GB3⑥粗礫砂17.518035=7\*GB3⑦粉質(zhì)粘土（硬塑）20201820=7\*GB3⑦1中砂1818.5035=8\*GB3⑧強(qiáng)風(fēng)化花崗巖222280404.3計(jì)算工況及荷載組合4.3.1滲流穩(wěn)定性計(jì)算工況滲流數(shù)值模擬的計(jì)算初始條件分以下兩種情形：①庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀正常水位標(biāo)高11.56m②最高洪水位標(biāo)高12.16m4.3.2壩坡穩(wěn)定性計(jì)算工況本次對(duì)垂直初期壩壩體軸線(xiàn)的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’工程地質(zhì)剖面進(jìn)行二維壩體抗滑穩(wěn)定性計(jì)算，穩(wěn)定性分析計(jì)算采用滲流數(shù)值分析計(jì)算的幾何模型，直接將滲流分析所得到的穩(wěn)定滲流場(chǎng)導(dǎo)入邊坡分析軟件中與壩體穩(wěn)定性計(jì)算相耦合，分別按庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m和最高洪水位標(biāo)高12.16m兩種水位工況計(jì)算分析現(xiàn)狀壩體在靜力條件下的穩(wěn)定性，另外，采用規(guī)范所推薦“瑞典條分法”和“簡(jiǎn)化Bishop法”分別計(jì)算壩體在靜力、擬靜力（按7度設(shè)防地震烈度，基本地震加速度值本次對(duì)壩體的抗滑穩(wěn)定性分析計(jì)算遵循現(xiàn)行《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》AQ2005-2006、《選礦廠(chǎng)尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》ZBJ1-90、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001、《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50191-93和《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》DL5073-2000中的相關(guān)規(guī)定及要求。對(duì)壩體進(jìn)行靜力及動(dòng)力分析計(jì)算時(shí)，均采用有效應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算，不同運(yùn)行工況下所采用的荷載效應(yīng)組合見(jiàn)表4.4。表4.4*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀壩體不同運(yùn)行工況下穩(wěn)定性分析荷載效應(yīng)組合序號(hào)運(yùn)行工況運(yùn)行條件荷載效應(yīng)組合1庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56正常運(yùn)行庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高下壩體自重、壩體內(nèi)水的滲透壓力與壩體及壩基中的孔隙水壓力效應(yīng)組合特殊運(yùn)行庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高下壩體自重、壩體內(nèi)水的滲透壓力、壩體及壩基中的孔隙水壓力和地震荷載效應(yīng)組合2最高洪水位標(biāo)高12.16洪水運(yùn)行最高洪水位標(biāo)高下壩體自重、最高洪水位有可能形成的穩(wěn)定滲透壓力與壩體及壩基中的孔隙水壓力效應(yīng)組合特殊運(yùn)行最高洪水位標(biāo)高下壩體自重、最高洪水位有可能形成的穩(wěn)定滲透壓力、壩體及壩基中的孔隙水壓力和地震荷載效應(yīng)組合4.4滲流穩(wěn)定性計(jì)算基于所建立的二維滲流數(shù)值計(jì)算模型，分別對(duì)現(xiàn)狀尾礦庫(kù)在庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m正常運(yùn)行工況和最高洪水位標(biāo)高12.16m洪水運(yùn)行工況下的滲流狀況進(jìn)行數(shù)值模擬，各壩體剖面正常運(yùn)行和洪水運(yùn)行工況下的主要計(jì)算結(jié)果列于圖4.（a）正常運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）正常運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）正常運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）正常運(yùn)行工況下的Y向水力梯度彩色云圖（e）正常運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.1正常運(yùn)行工況下壩體1（a）洪水運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）洪水運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）洪水運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）洪水運(yùn)行工況下的y向水力梯度彩色云圖（e）洪水運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.2洪水運(yùn)行工況下壩體1-1’（a）正常運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）正常運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）正常運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）正常運(yùn)行工況下的Y向水力梯度彩色云圖（e）正常運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.3正常運(yùn)行工況下壩體2（a）洪水運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）洪水運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）洪水運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）洪水運(yùn)行工況下的y向水力梯度彩色云圖（e）洪水運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.4洪水運(yùn)行工況下壩體2（a）正常運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）正常運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）正常運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）正常運(yùn)行工況下的Y向水力梯度彩色云圖（e）正常運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.5正常運(yùn)行工況下壩體3（a）洪水運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）洪水運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）洪水運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）洪水運(yùn)行工況下的y向水力梯度彩色云圖（e）洪水運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.6洪水運(yùn)行工況下壩體3（a）正常運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）正常運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）正常運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）正常運(yùn)行工況下的Y向水力梯度彩色云圖（e）正常運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.7正常運(yùn)行工況下壩體4（a）洪水運(yùn)行工況下的總水頭（m）彩色云圖（b）洪水運(yùn)行工況下的壓力水頭（m）彩色云圖（c）洪水運(yùn)行工況下的X向水力梯度彩色云圖（d）洪水運(yùn)行工況下的y向水力梯度彩色云圖（e）洪水運(yùn)行工況下的壩體浸潤(rùn)線(xiàn)圖4.6.8洪水運(yùn)行工況下壩體4由以上滲流數(shù)值模擬結(jié)果可以看出，在正常運(yùn)行工況下，尾礦堆積壩壩體內(nèi)的浸潤(rùn)線(xiàn)埋深較深，且本次勘察時(shí)期未發(fā)現(xiàn)滲透水出溢壩坡的滲流破壞現(xiàn)象，因此，在現(xiàn)狀水位標(biāo)高下尾礦堆積壩不會(huì)發(fā)生滲流破壞。在最高洪水位運(yùn)行工況下，由于南部、東部庫(kù)區(qū)干灘長(zhǎng)度較大，浸潤(rùn)線(xiàn)未從壩坡出溢，而北部和西部由于沒(méi)有干灘長(zhǎng)度，浸潤(rùn)線(xiàn)在壩體內(nèi)的埋深將會(huì)抬升并有可能從坡面底部出溢，浸出點(diǎn)水利比降分別達(dá)到0.21和0.32，從而發(fā)生管涌破壞，影響壩體的穩(wěn)定性。4.5壩坡穩(wěn)定性計(jì)算假定壩體內(nèi)潛在滑裂面形狀為圓弧形，指定影響壩體局部穩(wěn)定性或整體穩(wěn)定性的淺層和深層潛在滑裂面共4條，分別采用規(guī)范所推薦的“瑞典條分法”和“簡(jiǎn)化Bishop法”兩種不同的計(jì)算壩體內(nèi)潛在滑裂面抗滑安全系數(shù)計(jì)算方法，按有效應(yīng)力法計(jì)算在庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m和最高洪水位標(biāo)高12.16m兩種不同水位工況下壩體在靜力和擬靜力（按7度設(shè)防地震烈度，基本地震加速度值0.10g計(jì)算）條件下的抗滑安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果列于表4.6，圖4.7為各壩體剖面剖面穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖。表4.表4.5壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運(yùn)用情況壩的級(jí)別4正常運(yùn)行1.15（1.25）洪水運(yùn)行1.05（1.15）特殊運(yùn)行1.00（1.10）注：表中括號(hào)中數(shù)值為簡(jiǎn)化畢肖普法計(jì)算壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)根據(jù)表4.6的計(jì)算結(jié)果可知，壩體1-1’、2-2’、3-3’、4-4’剖面在正常運(yùn)行、洪水運(yùn)行和特殊運(yùn)行工況下的最小安全系數(shù)均能滿(mǎn)足規(guī)范范規(guī)定的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)的要求。綜上所述，在庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m和最高洪水位標(biāo)高12.16m兩種不同水位工況下，無(wú)論在靜力還是在7度設(shè)防地震烈度作用條件下，現(xiàn)狀壩體各壩坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均能滿(mǎn)足規(guī)范的要求。表4.6壩體圓弧形潛在滑裂面靜力、擬靜力抗滑安全系數(shù)計(jì)算綜合成果表計(jì)算工況編號(hào)滑動(dòng)圓弧圓心坐標(biāo)（X，Y）（m）滑動(dòng)圓弧半徑R（m）靜力抗滑安全系數(shù)擬靜力抗滑安全系數(shù)瑞典條分法簡(jiǎn)化Bishop法瑞典條分法簡(jiǎn)化Bishop法1-1’剖面庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m工況（a）（20，40）251.291.411.101.15（b）（35，45）352.082.881.702.13（c）（30，45）301.942.191.581.71（d）（20，40）301.371.661.171.35庫(kù)內(nèi)最高洪水位標(biāo)高12.16m工況（a）（20，40）251.241.351.061.10（b）（35，45）352.012.731.642.03（c）（30，45）301.882.101.531.64（d）（20，40）301.341.611.141.312-2’剖面庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m工況（a）（2，15）171.161.301.061.15（b）（2，20）251.341.591.221.40（c）（8，30）351.822.081.591.76（d）（5，25）251.801.901.591.64庫(kù)內(nèi)最高洪水位標(biāo)高12.16m工況（a）（2，15）171.151.291.051.15（b）（2，20）251.331.581.211.40（c）（8，30）351.762.001.541.69（d）（5，25）251.801.901.591.64續(xù)表4.6壩體圓弧形潛在滑裂面靜力、擬靜力抗滑安全系數(shù)計(jì)算綜合成果表計(jì)算工況編號(hào)滑動(dòng)圓弧圓心坐標(biāo)（X，Y）（m）滑動(dòng)圓弧半徑R（m）靜力抗滑安全系數(shù)擬靜力抗滑安全系數(shù)瑞典條分法簡(jiǎn)化Bishop法瑞典條分法簡(jiǎn)化Bishop法3-3’剖面庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m工況（a）（30，30）151.471.591.271.32（b）（30，40）302.042.471.681.95（c）（38，35）282.293.301.862.46（d）（30，30）191.722.151.461.75庫(kù)內(nèi)最高洪水位標(biāo)高12.16m工況（a）（30，30）151.471.591.271.32（b）（30，40）302.032.461.671.94（c）（38，35）282.283.281.852.45（d）（30，30）191.712.141.461.744-4’剖面庫(kù)內(nèi)現(xiàn)狀水位標(biāo)高11.56m工況（a）（30，37）151.531.721.331.46（b）（35，45）252.442.692.002.18（c）（40，50）352.683.832.212.91（d）（30，40）201.742.051.501.72庫(kù)內(nèi)最高洪水位標(biāo)高12.16m工況（a）（30，37）151.511.721.321.46（b）（35，45）252.272.691.902.17（c）（40，50）352.673.822.202.90（d）（30，40）201.732.041.501.711-1’剖面穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖2-2’剖面穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖3-3’剖面穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖4-4’剖面穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖圖4.7各壩體穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖4.6液化穩(wěn)定性計(jì)算根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外尾礦壩事故原因的調(diào)查分析，由于地震使壩基和壩體內(nèi)松散的飽和尾粉砂或尾粉土中產(chǎn)生過(guò)大的超孔隙水壓力，致使壩體局部甚至整體發(fā)生液化，進(jìn)而導(dǎo)致潰壩或嚴(yán)重沉陷和變形的事故約占20%～30%，因此，有必要對(duì)庫(kù)區(qū)的地震效應(yīng)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，表4.7為國(guó)內(nèi)外尾礦壩各種潰壩原因所占比例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表4.7國(guó)內(nèi)外尾礦壩各種潰壩原因所占比例統(tǒng)計(jì)結(jié)果序號(hào)事故原因潰壩數(shù)量（個(gè)）所占比例（%）1地震液化1723.282暴雨1317.803壩體強(qiáng)度不足1115.064地基失穩(wěn)79.585管涌、坡面滲水79.586上升速度過(guò)快68.217溢洪道、輸送管失效68.218壩頂安全超高不足22.749初期壩失穩(wěn)22.7410地下采空區(qū)11.4011尾礦漏失11.40根據(jù)對(duì)現(xiàn)狀*****尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、現(xiàn)狀沉積灘坡度及尾礦堆積體內(nèi)的水位埋深等狀況的綜合分析，庫(kù)區(qū)的地震效應(yīng)主要表現(xiàn)為：現(xiàn)狀尾礦沉積灘內(nèi)呈松散～稍密狀態(tài)的飽和尾粉細(xì)砂（=2\*GB3②和=3\*GB3③層）在地震作用下的液化勢(shì)問(wèn)題。依據(jù)宏觀(guān)地質(zhì)定性判別與微觀(guān)定量判別相結(jié)合的原則，首先根據(jù)尾礦庫(kù)所在區(qū)域的抗震設(shè)防烈度、砂土類(lèi)型、地貌特征和地質(zhì)時(shí)代、地下水位、上覆土層厚度逐項(xiàng)進(jìn)行宏觀(guān)地質(zhì)定性判別，然后合理選取判別指標(biāo)和判別公式進(jìn)行定量判別，最后由綜合判別結(jié)果給出液化判別的結(jié)論。4.6.1飽和尾礦砂液化勢(shì)宏觀(guān)地質(zhì)判別①地貌特征和地質(zhì)時(shí)代尾礦壩屬新近人工堆積體，現(xiàn)狀尾礦沉積灘局部地段呈松散～稍密狀態(tài)的尾粉砂（=2\*GB3②和=3\*GB3③層）將長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài)，從而為地震液化提供了可能。②砂土類(lèi)型統(tǒng)計(jì)資料表明，地震時(shí)容易發(fā)生液化的飽和砂土有效粒徑（d10）范圍為0.05～0.30mm，不均勻系數(shù)（Cu）為2～5左右，平均粒徑（d50）在0.1mm左右的飽和砂土抗液化性最差。表4.8為*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀尾礦沉積灘內(nèi)呈松散～稍密狀態(tài)的尾礦砂的有關(guān)顆粒級(jí)配指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表4.8現(xiàn)狀沉積灘內(nèi)松散～稍密狀態(tài)尾礦砂顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表巖土名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)指標(biāo)有效粒徑d10（mm）平均粒徑d50（mm）不均勻系數(shù)Cu尾礦砂（松散～稍密狀態(tài)）統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)474947范圍值0.01-0.050.09-0.234.41-45.60平均值0.0130.1725.09標(biāo)準(zhǔn)差0.010.0213.49變異系數(shù)0.820.140.54根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀沉積灘內(nèi)松散～稍密狀態(tài)尾礦砂的有效粒徑d10變化于0.01～0.05mm之間，平均值為0.013mm；平均粒徑d50變化于0.09～0.23mm之間，平均值為0.17mm；不均勻系數(shù)Cu1976年唐山“7.28”大地震后，有關(guān)單位曾對(duì)地表噴出的粉細(xì)砂顆粒級(jí)配進(jìn)行了系統(tǒng)分析，其統(tǒng)計(jì)資料表明，易液化砂土的有效粒徑（d10）范圍為0.05mm～0.10mm，平均粒徑（d50）范圍為0.15～0.30mm，不均勻系數(shù)（Cu）為2.00～5.00左右。顯然，現(xiàn)狀尾礦沉積灘及堆積壩壩坡呈松散～稍密狀態(tài)的飽和尾礦砂在可液化范圍之內(nèi)。③尾礦砂的密實(shí)度地震災(zāi)害調(diào)查結(jié)果表明，密實(shí)程度對(duì)飽和砂土的液化勢(shì)有顯著影響。通常認(rèn)為，在抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.10g，當(dāng)飽和砂土的相對(duì)密度（Dr）小于48%時(shí)，則為可能液化土；當(dāng)相對(duì)密度（Dr）大于64%時(shí)，則實(shí)際上不發(fā)生液化。根據(jù)本期勘察尾礦砂的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)狀水位標(biāo)高條件下，尾礦沉積灘內(nèi)呈松散～稍密狀態(tài)的第=1\*GB3①層和=2\*GB3②層飽和尾粉細(xì)砂抵抗液化的能力較弱；為評(píng)價(jià)上述地段松散～稍密狀態(tài)的飽和尾礦砂的相對(duì)密度（Dr），現(xiàn)采用日本學(xué)者YasuoYoshida等于1988年建議的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式進(jìn)行估算，估算公式為：式中—相對(duì)密度（%）；—標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)（不進(jìn)行桿長(zhǎng)修正）；o—有效上覆壓力(kPa)。各壩區(qū)現(xiàn)狀尾礦沉積灘內(nèi)呈松散～稍密狀態(tài)的尾礦砂的相對(duì)密度（Dr）估算結(jié)果見(jiàn)表4.9及其續(xù)表。表4.9現(xiàn)狀沉積灘內(nèi)松散～稍密狀態(tài)尾礦砂相對(duì)密度（Dr）估算值鉆孔編號(hào)現(xiàn)狀水位埋深(標(biāo)高)（m）標(biāo)貫錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值N（擊）標(biāo)貫試驗(yàn)點(diǎn)底深度ds（m）有效上覆壓力σvo’（kPa）相對(duì)密度Dr（%）１1.2（10.44）52.4530.1334.1884.4544.9342.2576.4559.7337.6241.3(10.42)41.4523.7331.1274.1(7.67)41.6528.7130.3053.5561.7730.9175.6582.8135.94118.25102.0545.161410.05115.3750.9386.5(6.41)51.7530.4534.1263.4560.0334.4375.6598.3135.0886.95116.4336.97117.95123.8343.951410.25140.8549.5396.8(5.98)41.6528.7130.3053.4560.0331.0365.6598.3132.13117.75125.3543.881210.25143.8545.23107.4(5.14)51.5526.9734.7163.4560.0334.4355.6598.3128.9677.55129.8733.74148.55137.2749.711410.55152.0749.00136.1(5.76)71.4525.2342.4482.4542.6342.5653.4560.0331.0374.4577.4336.2845.4594.8325.6386.45108.7337.3387.45116.1336.99續(xù)表4.9現(xiàn)狀沉積灘內(nèi)松散～稍密狀態(tài)尾礦砂相對(duì)密度（Dr）估算值鉆孔編號(hào)現(xiàn)狀水位埋深（m）標(biāo)貫錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值N（擊）標(biāo)貫試驗(yàn)點(diǎn)底深度ds（m）有效上覆壓力σvo’（kPa）相對(duì)密度Dr（%）148.7(3.84)81.4525.2345.8082.4542.6342.5643.4560.0327.3264.4577.4333.2285.4594.8338.0566.45112.2331.5487.45129.6336.42159.9(3.50)61.4525.2338.8762.4533.1337.4253.4540.5332.7974.4547.9338.8075.4555.3338.0266.4562.7334.221610.4(3.39)41.4525.2330.8552.441.7632.6573.4560.0337.5984.4577.4339.1575.4594.8335.2646.45112.2325.0397.45129.6338.95圖4.8為*****尾礦庫(kù)各壩區(qū)現(xiàn)狀尾礦沉積灘內(nèi)呈松散～稍密狀態(tài)的尾礦砂相對(duì)密度（Dr）變化特征散點(diǎn)圖。圖4.8*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀尾礦沉積灘內(nèi)尾礦砂（松散～稍密狀態(tài)）相對(duì)密度Dr散點(diǎn)圖由上列圖表可以看出，各壩區(qū)現(xiàn)狀尾礦沉積灘內(nèi)呈松散～稍密狀態(tài)的尾礦砂相對(duì)密度（Dr）估算值介于30.30%～50.93%之間，平均值為36.84%，絕大部分介于30%～45%之間。因此，該部分尾礦砂具備了發(fā)生地震液化的內(nèi)部條件。④上覆非液化土層厚度和地下水位鉆探結(jié)果表明，現(xiàn)狀沉積灘頂離水邊較遠(yuǎn)地段的水位埋深普遍較深，在7度設(shè)防地震作用下，該部分的尾礦砂不具備發(fā)生液化的條件。而尾礦沉積灘內(nèi)距離水邊較近地段的水位埋深較淺，具備發(fā)生地震液化的條件。綜合以上液化宏觀(guān)地質(zhì)判別結(jié)果，*****尾礦庫(kù)現(xiàn)狀尾礦沉積灘內(nèi)呈松散～稍密狀態(tài)的飽和尾礦砂在現(xiàn)狀水位標(biāo)高條件下具有發(fā)生地震液化的可能。4.6.2飽和尾礦砂液化勢(shì)微觀(guān)定量判別現(xiàn)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法對(duì)沉積灘及壩坡上呈松散～稍密狀態(tài)的尾礦砂在最高洪水位標(biāo)高狀況下遭遇7度設(shè)防地震時(shí)液化的可能性及其液化程度進(jìn)行定量判別，液化判別深度為15m（自勘察期間的現(xiàn)狀尾礦沉積灘面起算）。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)液化判別法計(jì)算公式如下：(1)在地面下15m深度范圍內(nèi)，當(dāng)飽和土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值（未經(jīng)桿長(zhǎng)修正）小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值時(shí)，應(yīng)判為液化土。液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值按下式計(jì)算：（≤15）式中—液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；—液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組時(shí)取8；—飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度（m）；—粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或?yàn)樯巴習(xí)r，應(yīng)采用3。(2)每個(gè)鉆孔的液化指數(shù)按下式計(jì)算：式中—液化指數(shù)；—在判別深度范圍內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)的總數(shù)；、—分別為點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于臨界值時(shí)應(yīng)取臨界值的數(shù)值；—點(diǎn)所代表的土層厚度（m）；—土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值（單位為m-1）。液化判別深度為15m時(shí)，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)應(yīng)采用10，等于15m時(shí)應(yīng)采用零值，5～15m時(shí)應(yīng)按線(xiàn)性?xún)?nèi)插法取值。(3)根據(jù)計(jì)算出的液化指數(shù)，按表4.10劃分土層的液化等級(jí)。表4.10液化等級(jí)劃分表液化等級(jí)輕微中等嚴(yán)重判別深度為15m時(shí)的液化指數(shù)0＜≤55＜≤15＞15表4.11為沉積灘現(xiàn)狀水位標(biāo)高條件下各鉆孔15m深度范圍內(nèi)地層的液化勢(shì)判別結(jié)果。表4.11標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法液化勢(shì)判別結(jié)果（現(xiàn)狀水位標(biāo)高）鉆孔編號(hào)水位埋深(m)標(biāo)貫點(diǎn)底深度ds(m)標(biāo)貫擊數(shù)實(shí)測(cè)值N標(biāo)貫點(diǎn)臨界值Ncr代表土層厚度di(m)中點(diǎn)深度Zi(m)層位影響權(quán)函數(shù)值Wi(m-1)計(jì)算液化指數(shù)IlE液化等級(jí)1#1.22.4558.23.451.7251022.39嚴(yán)重4.4589.824.45106.45711.41.556.2258.7754#1.31.4547.3231.451013.61中等7#4.11.6545.242.61.31015.06嚴(yán)重3.5556.7623.6105.6578.442.355.7759.2258.251110.522.28.056.9510.051411.961.910.14.98#6.51.7553.42.61.3100不液化3.4564.761.953.575105.6576.521.755.4259.5756.9587.561.156.8758.