張春虎

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

某銅礦礦體絕大部分位于湖底，開采條件極為復(fù)雜。經(jīng)過多年開采，特別是經(jīng)過歷史露天民采后，該礦區(qū)西北部湖相淤泥上方形成了廢石雜填土堆載區(qū)。經(jīng)剝離后發(fā)現(xiàn)，堆載區(qū)域湖相淤泥力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了較大改變，已經(jīng)能夠達(dá)到常規(guī)設(shè)備湖相淤泥剝離工作要求。許振華等[1-2]對(duì)不同含水率條件下的湖相淤泥力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得到了湖相淤泥的力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，找到了滿足機(jī)械化剝離時(shí)所需要的湖相淤泥力學(xué)參數(shù)。

基于以上研究，采用堆載固結(jié)方式能夠滿足湖相淤泥剝離要求，但由于湖相淤泥自身承載能力較差，若初始堆載高度過高，會(huì)導(dǎo)致湖相淤泥體失穩(wěn)破壞[3]。因此，本文將針對(duì)該銅礦湖相淤泥特點(diǎn)，開展初始堆載高度對(duì)其穩(wěn)定性的影響研究。

1 湖相淤泥穩(wěn)定性分析摸型

為簡(jiǎn)化模型，同時(shí)考慮原始湖相淤泥區(qū)域粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土的分布規(guī)律，現(xiàn)將湖相淤泥分為兩層，第1 層為9 m 厚淤泥質(zhì)土，第 2 層為20 m 粉質(zhì)黏土。 本文采用SIGMA/W 進(jìn)行應(yīng)變控制模擬，通過取不同初始堆載步距（第一次堆載向前推進(jìn)的長(zhǎng)度，以下簡(jiǎn)稱“初始步距”），研究初始堆載高度對(duì)堆載后地面沉降量及堆載線外地面隆起量的影響，從而得到保證湖相淤泥穩(wěn)定的合理堆載高度，取步距為2.5 m、5 m、7.5 m、10 m，其計(jì)算模型如圖 1 所示。

圖1 湖相淤泥穩(wěn)定性計(jì)算模型

依據(jù)重塑土試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)重塑土樣的含水率超過37.1%時(shí)，土樣便無法配置。 因此，此處將含水率為37.1%時(shí)重塑土樣的物理力學(xué)參數(shù)作為原始湖相淤泥中未經(jīng)過加載固結(jié)的淤泥質(zhì)土（2-1）的典型參數(shù)， 含水率為30%時(shí)重塑土樣的物理力學(xué)參數(shù)作為原始湖相淤泥在上覆荷載作用下固結(jié)形成的粉質(zhì)黏土層（2-1-2）的典型參數(shù)，具體參數(shù)如表1 所示。

表1 湖泥淤泥土體相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)

2 結(jié)果分析

2.1 地面沉降與初始步距及堆載高度的關(guān)系

經(jīng)計(jì)算，湖相淤泥地面沉降量隨初始步距及堆載高度的變化如圖2 所示。

圖2 湖相淤泥地面沉降隨初始步距及堆載高度的變化

研究結(jié)果表明：在相同初始步距下，湖相淤泥地面沉降量隨著堆載高度的增加呈指數(shù)型增長(zhǎng)，在堆載高度達(dá)到2 m 時(shí)，出現(xiàn)向上拐點(diǎn)。在相同的堆載高度下，湖相淤泥地面沉降量隨著初始步距的增大，呈現(xiàn)出中間大、兩端小的特點(diǎn)。 堆載高度小于2 m 時(shí)，初始步距對(duì)地面沉降的影響較小。

2.2 地面隆起與初始步距及堆載高度的關(guān)系

經(jīng)計(jì)算，湖相淤泥地面隆起量隨初始步距及堆載高度的變化如圖3 所示。

圖3 地面隆起隨初始步距及堆載高度的變化

研究結(jié)果表明：在相同初始步距下，湖相淤泥堆載邊界以外地面會(huì)隨著堆載高度的增加而發(fā)生隆起，堆載高度越大隆起量越大；在堆載高度到達(dá)2 m以前，其隆起量較小。 在相同堆載高度下，湖相淤泥地面隆起量隨著初始步距的增大而增大； 堆載高度小于2 m 時(shí)，初始步距對(duì)地面沉降的影響較小。

3 結(jié)論

本文采用SIGMA/W 軟件對(duì)不同初始步距及堆載高度下湖相淤泥地面沉降及地面隆起進(jìn)行研究分析，得到以下結(jié)論：1）地面沉降量與地面隆起量隨著堆載高度增加而增大，初始步距越大，增長(zhǎng)越快。2）在初始堆載體高度小于或等于2 m 時(shí)，地面沉降量與隆起量相對(duì)較小，基本不受初始步距影響，此時(shí)湖相淤泥穩(wěn)定性較好，可作為初始堆載高度。