矿山尾矿库坝体稳定性分析报告河北曲阳

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1、目录第一章 绪论第一节 项目由来第二节 编制依据第三节 编制目的任务第四节 自然地理概况第五节 工作方法、完成工作量及质量评述第二章 尾矿库基本情况第一节 尾矿库现状及运行情况第二节 尾矿库设计情况第三节 尾矿库等别及构筑物级别第三章 岩土工程勘察第一节 勘察工作概述第二节 坝体岩土工程地质特性第四章 坝体稳定性分析第一节 计算方法第二节 计算剖面及参数确定第三节 计算工矿及荷载组合第四节 渗透稳定性计算第五节 坝坡稳定性计算第六节 液化稳定性计算第五章 结论及建议第一节 结论第二节 建议附图图号图名比例尺1尾矿库现状平面布置图2建筑物和勘探点位置图1:10003工程地质剖面图 11/水平:1

2、:400 垂直：1:1004工程地质剖面图 22/水平: 1:400 垂直：1:1005工程地质剖面图 33/水平:1:300 垂直：1:1006工程地质剖面图 44/水平:1:300 垂直：1:1007工程地质剖面图 55/水平:1:300 垂直：1:100附表附表 1物理力学指标统计表附表2土工试验成果表有关证件1. 项目承担单位企业法人营业执照复印件2. 项目承担单位勘察资质证书复印件。第一章 绪论第一节 项目由来河北*有限责任公司尾矿库，位于河北省曲阳县*镇、河 北*有限责任公司北约 0.2Km 的山沟内。主要存放河北*有限 责任公司所排放的粉煤灰。尾矿库设计的总坝高为 28m ，初期

3、坝坝 高为16m,目前尾矿库堆积高度距初期坝坝顶约7.5m。为保证尾矿 库的安全运行，验证现状坝体的稳定性，根据尾矿库安全技术规程 和尾矿库安全监督管理规定等有关要求,公司受河北*有限责 任公司的委托,对其尾矿库进行坝体岩土工程地质勘察并进行坝体稳 定性分析报告的编制工作。第二节 编制依据1. 尾矿库安全监督管理规定(国家安监总局令第6号)；2. 尾矿库安全技术规程(AQ20062005)；3. 岩土工程勘察规范(GB500212001)；4. 上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规范(YBJ11 86)；5. 选矿厂尾矿设施设计规范(ZBJ190)；6. 水工建筑物抗震设计规范(DL5073-200

4、0)；7. 碾压式土石坝设计规范(SL2742001)；8. 尾矿设施施工及验收规程(YS541895)；9. 河北省尾矿库坝体稳定性分析技术导则(试行)；10. 河北*有限责任公司设计方案(河北省*设计院,1988 年 4 月）；11. 河北*有限责任公司尾矿库坝体稳定性分析委托书。第三节 编制目的任务一、编制目的为确保河北*有限责任公司尾矿库的安全和正常运行，按照 河北省尾矿库坝体稳定性分析技术导则（试行）有关规定和技术 要求，采用勘探、原位测试和室内试验的方法，取得坝体稳定性分析 的有关物理力学参数，其主要目的是：1. 验证现状尾矿库坝体的稳定性；2. 为坝体继续加高提供设计依据，并评价

5、其适宜性和稳定性；3. 分析影响坝体稳定的不利因素，提出治理技术措施建议。二、主要任务1.查明尾矿堆积体的颗粒组成、密实程度及沉积条件；2. 查明尾矿堆积体的物理力学性质；3. 查明勘察期间浸润线的位置和坝体渗漏量，评价坝体的渗透 稳定性。4. 对初期坝在现状条件下，按正常运行、洪水运行和特殊运行 条件分别进行边坡稳定计算，确定坝体的边坡抗滑稳定安全系数，评 价初期坝的抗滑稳定性。5. 判别坝基土和堆坝材料的液化可能性和液化势，评价其液化 稳定性。6. 研究尾矿坝基和坝体的稳定性，查明各种不稳定因素，提出相应的工程措施方案。第四节 自然地理概况 河北*有限责任公司尾矿库位于位于河北省曲阳县*镇

6、、 河北*有限责任公司北约 0.2Km 的山沟内。地处阜平县、曲阳县、 唐县交汇处，南邻335 省道，有山间柏油马路直通灰场，大中型汽车 均可通过，交通方便（图 11）。本区地处华北平原西部，太行山脉东麓中低山区，地势西北高、 东南低，地貌自西北向东南依次为低山、丘陵、平原，区域地质构造 为新华夏系太行隆起带北段，地貌类型按成因划分，主要为剥蚀风化 地貌类型和冲沟侵蚀地貌类型。本区属半干旱大陆性山岳气候，四季分明，寒暑变化剧烈。年平 均气温12.4 C,最高气温为41.7 C,最低气温为一18.9 C。最大 年降雨量 960.0 毫米。主导风向：夏季南东、冬季北西，全年平均风 速 19.1 米

7、秒,最大风速 23.3 米秒。河北*有限责任公司尾矿库位于河北省曲阳县*镇、河北 *有限责任公司北约 0.2Km 的山沟内。山谷大致呈东北-西南方向, 主要被草和灌木覆盖,树木数量较少。谷底坡度为 1:8,局部为 1:6。 边坡稳定性较好,不存在滑坡、泥石流等不良地质灾害。库区内地层比较简单,主要以奥陶系中奥陶统石灰岩为主,广 泛分布。其次为第四系冲洪积、坡积松散岩层,分布于库区冲沟内。白合镇城南庄讀曲阳县口头萌;L v燕赵誚西羊平讀上碑顛1 07：家庄嶺O塔上镇化皮镇，南青同甫新城铺镇苦孽JT龍v： ifJ1县*吏南讀军城镇o正冥萌o逮安萌南桥領/ I 行唐县-界回舍顛平山县C南甸萌iU気寿

8、县邯邰镇字王萌西童头才a-图 1-1 交通位置图库区地下水类型主要为基岩裂隙水。主要接受大气降水垂直入渗补 给，地下水的排泄以侧向径流为主。根据中国地震动参数区划图(GB183062001)划分，库区地 震动峰值加速度0.05g，地震动反映谱特征周期0.30s。相应抗震设防 烈度为6度。库区下游 200m 内没有居民、村庄、和较大的建筑物。库区周 围无风景旅游景点和文物古迹及自然保护区。第五节 工作方法、完成工作量及质量评述一、工作方法在明确勘察目的、任务和技术要求的基础上，通过收集和分析已 有资料、现场踏勘了解场地工程地质条件，编制合理可行的勘察纲要。 勘察方法以勘探、原位测试和室内试验等手

9、段为主，辅以必要的工程 地质测绘，查明了尾矿坝体的工程地质条件，取得了坝体稳定计算的 物理力学参数，为评价坝体稳定性提供了可靠的依据。二、完成主要工作量完成主要工作量见表 11。内项单位完成工作量备注1收集资料份1包括设计、施工、安全评价及相关地 质、水文、气象、自然地理经济和尾 矿库运行情况等资料。21： 1000库区现状 地形测绘km20.8采用尼康DTM330全站仪进行。3地面调查（现场踏 勘）km22主要指现场进行地质、水文地质、工 程地质及尾矿库运行过程中坝体和排 洪设施调查、检测。4编写勘察纲要份1制定技术路线，确定工作方法、原则 和技术要求。5岩土工程勘察包括钻探、原位测试及室内

10、试验（具 体工作量详见第三章）。6现场照片张6用数码相机现场拍摄。7编写报告份1表 11主要工作量表第二章 尾矿库基本情况第一节 尾矿库现状及运行情况 河北*有限责任公司尾矿库于*年建成并投入使用， 其位于位于河北省曲阳县*镇、河北*有限责任公司北约 0.2Km 的山沟内。主沟谷蜿蜒曲折，汇水面积2.0km2，属山谷型尾矿 库。放矿方法采用单管排放尾砂。初期坝为透水堆石坝，为干砌石筑 坝，浆砌石护坡。初期坝坝顶标高为228.0m，初期坝坝高16m，坝长 146 m,坝顶宽3.0m，外坡坡比为1： 2.0，尾矿坝外坡为浆砌块石护 坡。目前尾矿库滩顶高程约220.51m,堆积高度距初期坝坝顶约7.

11、5m （因电厂所排放的灰渣都为邻近的水泥厂利用生产水泥及作为建筑 材料，且供不应求）。尾矿库在库内外设置明槽-管式排洪系统。在库区西侧设置截洪 沟，使库区上游积水沿上游截洪沟进入排洪系统。库内排水系统由溢 水塔、排水管、流槽、消力池组成。截洪沟、排洪隧洞及流槽均为浆砌石结构，初期坝下游坡底部设有两排排水孔。现场检查发现：排洪 构筑物无变形、位移、损毁、淤堵等现象，运行工况正常；坝体未见 明显的溢出、管涌、流砂、渗漏、塌陷等不良现象。第二节 尾矿库设计情况 河北*有限责任公司尾矿库方案设计由河北省*设计院于19*年 4月完成。该尾矿库设计规模按年排灰量为3.0万 t 设计。筑 坝方式采用上游法。

12、初期坝为透水堆石坝，为干砌石筑坝，浆砌石护 坡，石料采用采矿废石、选厂平整场地弃石及库内开采岩石，坝高为16m，坝长146m，坝顶宽3.0m，坝体上游坡比1： 0.8,下游坡比1：1.0,利用土工布做反滤层；后期堆积坝高度12m。设计总坝高28m, 总库容约为225万m3。由此，确定尾矿库等别为五等工程。尾矿库防洪设计标准：尾矿库启用初期，洪水重现期20年；启用中、 后期，洪水重现期 50 年。抗震设防烈度按6 度。排水及调洪系统设 计。尾矿库在库内外设置明槽-管式排洪系统，截洪沟、排洪隧洞及 流槽均为浆砌石结构。截洪沟断面为2000X2500mm；排洪隧洞断面 为 1000 X 2000mm

13、 ；流槽断面为 1500 X 1500mm。坝基及坝址处两侧山坡均清除覆盖层至基岩面。第三节 尾矿库等别及构筑物级别根据尾矿库安全技术规程(AQ20062005)规定，该尾矿库等别为五等，主要构筑物等别五等，次要构筑物等别为五等。坝体（镜向东北） 排水孔（镜向东北）初期坝顶（镜向东南）库区（镜向北）流槽（镜向东）截洪沟（镜向北）第三章 岩土工程勘察第一节 勘察工作概述一、勘察目的、任务勘察的主要目的是为现状尾矿库坝体稳定性分析计算提供可靠 的物理力学参数，同时为尾矿坝继续加高或闭库设计提供必要的技术 参数。其主要任务是：1、查明尾矿堆积体的组成、密实程度及沉积条件；2、查明尾矿堆积体的物理力学

14、性质；3、查明勘察期间浸润线的位置，当渗漏较严重或因渗漏而污染 自然环境时，尚应查明渗漏途径；4、判定建筑场地类别，提供抗震设计有关参数；5、研究坝体稳定性，查明各种不稳定因素，提出相应的工程措 施方案。二、勘察方法及工作布置原则本次勘察采用工程地质测绘与调查、钻探、原位测试和室内土工 试验相结合的方法进行。勘察工作技术要求及工作量的布置严格按照 河北省尾矿库坝体稳定性分析技术导则（试行）和有关勘察规范 进行。外业工作于 20*年*月 2*日至*月*日完成。勘探线垂直坝轴线 布置，共布3 条勘探线，具体位置见勘探点和建筑物平面位置图。三、完成主要工作量本工程勘察钻探采用 XY1 型工程钻机回转

15、钻进，原位测试采 用标准贯入试验方法。钻孔内用薄壁取土器静压采取原状土样，取样 等级为I级，标贯器中取扰动样，取样等级为W级。共完成勘探点6 个。其中，取土孔3 个，标贯孔2个。总进尺30.4m。取原状样11件，标贯试验9次，室内渗透试验4 个。第二节 坝体岩土工程地质特性 根据钻探揭露结果，可将库区自上而下划分为三种类型：即尾矿 堆积材料、初期坝筑坝材料和库基原始天然地层，其中初期坝坝体材 料为块石干砌而成，浆砌石护坡；坝基为石灰岩；尾矿堆积材料均为 尾粉土。其工程地质特性如下： 尾粉土：灰色，松散，稍湿，土质较均，局部夹粉砂薄层。粘 聚力 5.012.1kPa，内摩擦角 20.326.6。

16、 石灰岩：灰色，变晶结构，块状构造，主要矿物成分碳酸盐矿 物，微风化，动探探锤。其分布情况及物理力学指标详见工程地质剖面图及物理力学指 标统计表（附后）。第四章 坝体稳定性分析第一节 计算方法 渗流的分析方法分为公式法和有限元方法，本次渗流计算采用有 限元方法。有限元方法是依据非饱和土理论、根据基本的渗流理 论一一达西定律等，采用有限元方法分析稳定流中多种边界条件、多 种材料的堤坝或土体的渗流分析。坝坡稳定计算方法分为瑞典圆弧法和简化毕肖普法，本次计算采用瑞典圆弧法，同时采用简化毕肖普法计算与之相比较。第二节 计算剖面及参数确定计算剖面选取最大坝高处剖面。坝体材料的物理力学指标依据本次勘察成果

17、，基岩及初期坝指标按照相关规范及经验确定，见表 4-1。表 4-1坝体填料和坝基土物理力学指标表指标材干容重Y (kN/m3)饱和容重(kN/m3)内摩擦角(度)凝聚力 C(kPa)渗透系数K(m/s)坝体尾粉土13.717.523.88.82.41X10-6石灰岩25.050.0100.01.0X10-6初期坝 (堆石坝)22.040.010.06.83X10-2第三节 计算工况及荷载组合坝体渗透稳定及坝坡抗滑稳定计算工况包括正常运行、洪水运行 和特殊运行三种工况，其中正常运行是指尾矿库水位处于正常生产水 位 219.17m 时的运行工况；洪水运行是指尾矿库处于最高洪水位 219.67m 时

18、的运行情况；特殊运行是指尾矿库水位处于最高洪水位 219.67m时，遇到6度地震情况下运行。各种工况下的荷载组合表见 表 4-2。表 4-2不同计算工况下的荷载组合表満载类别 计算条件、12345正常运行有有有洪水运行有有有特殊运行有有有有荷载类别：1、筑坝期正常高水位时的渗透压力；2、坝体自重；3、坝体及坝基中的孔隙压力；4、最高洪水位形成的稳定渗透压力；5、地震荷载，6度。第四节渗透稳定性计算渗流计算采用河海大学工程力学研究所开发的水工结构分析系 统AutoBank5.3程序进行计算。该程序可以在给定坝体填料和坝基 土的渗透指标及上、下游水位等条件下计算流场数据，并在Au to CAD 下

19、将浸润线、等势线、渗透坡降等值线等图形绘制在大坝断面网格划 分图上。采用该程序计算三种不同工况下的坝体浸润线、渗漏量，并 根据水力坡降判断可能发生破坏的区域。计算结果见图4-1、4-3及 表4-3。表4-3大坝渗透计算成果表水位（m）坝脚渗透坡降渗漏里（m3/s）正常高水位219.170.201.18X10-4最高洪水位219.67丄匸1亦/2Min Fs= 1. 了赵代正常运行题下游境有效应力-简化毕肖普法）说明：1在尾矿库正常运行肓况下，运用简化毕肖晋法.最危险圆弧半径为gg&ri,抗滑稳定安全系勤 常运行肓况下坝城抗滑最小安全系数为1宝 满足规范要求，单竟渗透流量为1. 18XldV/s

20、Min 2二I- Fl丹（洪水谨厅期，下游坡，有強应丿瑞豌圆机决）说明；丄.存庠矿库洪爪迄行情況下+运用瑞枚园弧逐*最帀備圆弧半碎丸丄丄竖E+抗谓稳庐安伞系数为 运行情况卜坝坡抗谱最小安仝系数为LLb 满足规范碧求单宽渗透流呈为LMin Fc- 1. 5744（洪水运行期,下游坡，有效应力-简化中肖普法）说明；丄在尾矿库决水运行I青况下，运用简-化毕肖昔込最危险圆弧半&为丄5.诃E抗涓稳定安全系数7 水运行情况卜坝坡抗消最小董全糸数为1.05,满足规鞄旻求，单克渗透渝量为1.31X10 M/SMln Fb- 1. 4611特殊运冇期下游坡，有效应力-瑞典圆弧法）说明：1_存犀矿库特殊i云行情抚

21、下.i云用瑞典圆弧法.最侍除圆弧半衿询昭-4Hm-旅滑稳宇妄全系教为 运行情况下坝坡抗滑最小安全系数为1. 00,满足规范夏丰，単宽渗透流量为1. 31X1OW/Min理二1. 5261殊运行期，下游塡有效应为-简化狂肖普法）说明:1.在尾矿库特殊运疔情況下，运用简化毕肖普法t最危险凰弧半径A23. 47|-|-| t抗睜稳定衣全系数 殊运行情况下坝坡抗滑最小安全系数*1. 00,满足规范要求，単宽渗透流31X10 W/5第五章 结论及建议第一节 结论1.渗透稳定分析：在正常高水位和最高洪水位下，计算断面下游 坝脚附近水流出逸部位计算渗透坡降值小于允许渗透坡降值，渗透稳 定满足要求。正常高水位及最高洪水位下的单位宽度最大渗漏量分别 为 1.18X 10-4m3/s 和 1.31X 10-4m3/s。2.坝坡稳定分析：计算表明河北*有限责任公司尾矿库尾矿库 初期坝下游坝坡在各种运用工况下的最小安全系数均满足规范要求， 坝坡抗滑稳定。第二节 建议.建议严格按尾矿库安全技术规程进行尾矿排放与筑坝，保 持坝顶及沉积滩面均匀平整、坝体均匀上升，粗颗粒尾矿沉积于坝前， 细颗粒排至库内，在沉积滩范围内不允许有大面积矿泥沉积，沉积滩 长度及滩顶高程满足防洪设计要求，并确保排水及泄洪系统的有效正 常运行。