茹昭華

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734000）

本次勘察按詳細(xì)勘察階段進(jìn)行，依據(jù)委托方詳勘技術(shù)要求及《尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》（GB50547-2010）和《有色金屬工業(yè)巖土工程勘察規(guī)范》（GB 51099-2015）規(guī)定，查明酒鋼肅南宏興礦業(yè)銅選廠尾礦庫(kù)場(chǎng)地內(nèi)地層巖土體分布情況，以及確定各巖土體物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，為中鋼集團(tuán)馬鞍山礦院工程勘察設(shè)計(jì)有限公司對(duì)酒鋼肅南宏興礦業(yè)銅選廠尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)及變更設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)[1]。

1 勘查區(qū)地形地貌

勘察區(qū)地貌為祁連山低中山區(qū)，平均海拔約2750m，最高海拔為2830.29m，最低海拔為2713.63m，相對(duì)高差116.66m，自然坡度10°～60°，庫(kù)區(qū)北部、東部為基巖峭壁，南側(cè)臨一較大沖溝。沿山坡分布有眾多“V”型侵蝕谷，洪水匯流后經(jīng)庫(kù)區(qū)中部及南部較大沖溝自東向西流入北大河。庫(kù)區(qū)內(nèi)洪溝無(wú)常年地表流水，僅在暴雨季節(jié)及春季有暫時(shí)性地表徑流。受洪水進(jìn)一步切割形成了高低不平的谷地、坡地，地形起伏大，坡腳及沖溝兩岸分布有多條直立邊坡。溝谷內(nèi)堆積大量滾石、卵石、塊石。總體而言，庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)山高坡陡，溝壑縱橫，地形復(fù)雜，植被稀少。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

（1）地質(zhì)構(gòu)造。勘察區(qū)區(qū)域上位于祁連地槽西段北部，地質(zhì)構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜，經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中以加里東晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)。區(qū)內(nèi)總的構(gòu)造線方向?yàn)楸蔽魑飨?。前震旦紀(jì)及早古生代地層多形成緊密的長(zhǎng)形褶皺，晚古生代及中新生代地層多形成短軸的開闊的褶皺。斷裂非常發(fā)育，具明顯的繼承性，且以北西西向逆沖斷層為主。

區(qū)域主要斷裂構(gòu)造為F1、F2 斷裂，F(xiàn)1 斷層位于勘察區(qū)北東部約8km，為沖斷層，總體走向310°，傾角50°，F(xiàn)2 斷層位于勘察區(qū)西南部約6km，為沖斷層，總體走向310°，傾角60°，F(xiàn)1、F2 斷層距勘察區(qū)距離較遠(yuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出建筑安全避讓距離?？辈靺^(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造。

（2）地層巖性。據(jù)勘探揭露，場(chǎng)地內(nèi)巖土類型如下：①素填土：土黃色，以角礫為主，最大粒徑約100mm，為人工堆填子壩，堆填期大于5 年，夾有粗砂、卵石、粉土等，均勻性差，壓縮性中等，密實(shí)度中等。②角礫：分布于庫(kù)區(qū)中部沖溝及山坡沖溝內(nèi)。土黃色，干燥-稍濕，中密-密實(shí)，以角礫為主，粒徑大于2mm的顆粒含量占50%～65%，一般粒徑2mm ～20mm，最大粒徑50mm，表層分布有滾石、碎石。顆粒成分以火成巖、變質(zhì)巖為主，多成片狀及菱角狀，磨圓度較差，級(jí)配不良，粉粒及粘粒充填。③尾粉土，稍濕狀為棕褐色，干狀為青灰色，遇水具有粘聚性，切面較光滑，稍有光澤，干狀態(tài)下呈粉土狀。偶見較大塊石夾雜。

（3）不良地質(zhì)作用。經(jīng)本次勘察，地層中無(wú)軟弱土層和鹽漬土等分布；勘察區(qū)場(chǎng)地上也未發(fā)現(xiàn)坑、穴等；根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地周邊無(wú)活動(dòng)性斷層存在；本區(qū)不是巖溶區(qū)，無(wú)巖溶發(fā)育；場(chǎng)地及周邊未見明顯不良地質(zhì)作用，本場(chǎng)地適合工程建設(shè)。

（4）場(chǎng)地地震效應(yīng)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010，2016版)及《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2015），勘察區(qū)隸屬?gòu)堃词忻C南裕固族自治縣祁青鄉(xiāng)，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅷ，地震動(dòng)峰值加速度為0.2g，反應(yīng)譜特征周期為0.4s。根據(jù)擬建場(chǎng)地地質(zhì)、地形、地貌等，經(jīng)判別本場(chǎng)地屬對(duì)工程抗震一般地段。

（5）場(chǎng)地土凍脹性。勘察場(chǎng)地在冬季氣候較寒冷，本區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍土深度為－1.40m，現(xiàn)狀均為季節(jié)性凍土，無(wú)多年凍土分布，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）地基土的凍脹性分類表，并結(jié)合勘察場(chǎng)地內(nèi)地下水埋藏條件及巖土層特性分析，場(chǎng)地內(nèi)角礫天然含水率13.4%～19.5%，平均值15.4%，具有弱凍脹性，素填土天然含水率12.3% ～14.5%，平均值13.77%，具有弱凍脹性，尾粉土天然含水率9.5%～14.3%，平均值11.18%，為不凍脹土[2]。

3 場(chǎng)地土的力學(xué)性質(zhì)

（1）壓縮性評(píng)價(jià)。為評(píng)價(jià)勘察場(chǎng)地內(nèi)素填土、角礫和尾粉土的壓縮性，勘察中在9 個(gè)勘探孔中采取15 組擾動(dòng)樣，經(jīng)室內(nèi)篩除粗顆粒，重塑后進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示地基土的壓縮性按p1為100kPa，p2為200kPa 時(shí)的壓縮系數(shù)值a1-2劃分為低、中、高壓縮性，按以下規(guī)定進(jìn)行劃分：＜1 ＞當(dāng)a1-2＜0.1MPa-1時(shí)，為低壓縮性土；＜2 ＞當(dāng)0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1時(shí)，為中壓縮性土；＜3 ＞當(dāng)a1-2≥0.5MPa-1時(shí)，為高壓縮性土。綜上所述，素填土和角礫為低壓縮性土，尾粉土為中等壓縮性土。

（2）場(chǎng) 地 土 的 剪 切 指 標(biāo)?？?察 中 在ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK7、ZK8、ZK10、ZK11、ZK16 號(hào) 孔 內(nèi) 采 取15 組 擾 動(dòng)樣，經(jīng)室內(nèi)篩除粗顆粒，重塑后進(jìn)行剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，場(chǎng)地內(nèi)角礫粘聚力21.0kPa ～28.0kPa，平均值23.67kPa，內(nèi)摩擦角30.2°～52.5°，平均值40.4°；尾粉土粘聚力41.8kPa ～139.2kPa，平均值69.28kPa，內(nèi)摩擦角47.1°～27.8°，平均值37.48°；素填土粘聚力13.4kPa ～87.0kPa，平均值42.58kPa，內(nèi)摩擦角21.0°～43.4°，平均值29.07°。

4 水土的腐蝕性評(píng)價(jià)

（1）場(chǎng)地環(huán)境類型劃分。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009 年版）附錄G 進(jìn)行判別，勘察區(qū)屬高寒區(qū)，場(chǎng)地環(huán)境地質(zhì)條件符合高寒區(qū)弱透水層中的地下水，環(huán)境類型按Ⅱ類環(huán)境考慮[3]。

（2）地下水腐蝕性評(píng)價(jià)?？辈旆秶鷥?nèi)僅ZK1 鉆孔見地下水，地下水埋深3.30m，同時(shí)溝谷中有地表水，為評(píng)價(jià)地下水、地表水對(duì)建筑材料的腐蝕性，采取1 組地下水和1 組地表水水質(zhì)全分析試樣，室內(nèi)進(jìn)行水化學(xué)全分析實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性；在干濕交替的條件下，地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。

5 場(chǎng)地地震地質(zhì)條件及地震效應(yīng)

本區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅷ，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，反應(yīng)譜特征周期為0.40s。場(chǎng)地土類型素填土和尾粉土為中軟場(chǎng)地土，角礫為中硬場(chǎng)地土，場(chǎng)地類別屬于Ⅱ類。本場(chǎng)地屬對(duì)建筑抗震一般地段。根據(jù)場(chǎng)地土性質(zhì)和地下水埋藏條件，本場(chǎng)地不會(huì)發(fā)生地震液化。

6 初期壩壩體現(xiàn)狀穩(wěn)定性分析

（1）壩肩穩(wěn)定性分析。根據(jù)周邊地形地貌條件，以及各結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系對(duì)兩壩肩巖體邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)如下：①初期壩筑壩時(shí)首先清除壩基和壩肩風(fēng)化層，堆筑后分層填筑密實(shí)，每層鋪實(shí)厚度不大于500mm，用機(jī)械振動(dòng)碾壓2 遍～3 遍（或夯實(shí)）。采用角礫堆積，左、右壩肩嵌入山體，與山體相銜接，自然狀態(tài)屬穩(wěn)定的形式。②初期壩庫(kù)區(qū)內(nèi)采用尾粉土堆砌，堆積尾粉土屬中密狀態(tài)，自然狀態(tài)屬穩(wěn)定的形式。

（2）壩基穩(wěn)定性分析。根據(jù)此次勘察及參考前期勘察《鏡鐵山礦銅鐵選礦工程銅選廠尾礦庫(kù)巖土工程勘察報(bào)告》，初期壩壩基嵌固于角礫層中，承載力特征值fak=260Kpa，本次勘察在初期壩位置未揭露地下水，說明初期壩浸潤(rùn)線低于壩基高度，壩基相對(duì)較穩(wěn)定。

（3）壩體穩(wěn)定性分析。初期壩壩長(zhǎng)333.8m，壩高34.0m，壩頂寬5.0m，壩型為碾壓透水土石壩，現(xiàn)壩體為不透水壩型。每10m壩高設(shè)置一道寬2m 馬道，在2760.0m 馬道和2770.0m 馬道之間有一條寬5.5m 的上壩公路通過。初期壩上、下游坡比均為1：2.0，內(nèi)外坡鋪設(shè)0.5m 厚干砌石護(hù)坡，筑壩土石料為角礫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探及調(diào)查分析，初期壩總體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但初期壩壩高已快達(dá)到設(shè)計(jì)容許壩高，應(yīng)注意加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，防止尾粉土庫(kù)超載，以免發(fā)生不必要事故，宜盡快進(jìn)行加高擴(kuò)容設(shè)計(jì)。另外根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2015），庫(kù)區(qū)所在的張掖市肅南裕固族自治縣祁青鄉(xiāng)的抗震設(shè)防烈度為8°，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，第二組，地震作用綜合系數(shù)0.4，尾礦庫(kù)原設(shè)計(jì)采用的《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2001）中數(shù)據(jù)已不再適用，宜盡快進(jìn)行變更設(shè)計(jì)。

7 建議

（1）根據(jù)庫(kù)區(qū)內(nèi)實(shí)際情況，初期壩壩高已接近設(shè)計(jì)容許壩高，應(yīng)時(shí)時(shí)注意加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，防止超載，宜盡快進(jìn)行加高擴(kuò)容設(shè)計(jì)，并應(yīng)對(duì)初期壩體進(jìn)行必要加固處理，以免發(fā)生不必要事故。

（2）根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306 － 2015），庫(kù)區(qū)所在的張掖市肅南裕固族自治縣祁青鄉(xiāng)的抗震設(shè)防烈度為8°，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，第二組，地震作用綜合系數(shù)0.4，尾礦庫(kù)原設(shè)計(jì)采用的《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2001）中數(shù)據(jù)已不再適用，建議盡快進(jìn)行變更設(shè)計(jì)。

（3）堆場(chǎng)尾礦的排放管理是堆場(chǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，建議堆場(chǎng)正常運(yùn)行時(shí)，采取壩前排放方式，使粗顆粒在壩前堆積。

（4）建議加強(qiáng)對(duì)堆場(chǎng)及尾礦壩內(nèi)浸潤(rùn)線的長(zhǎng)期觀測(cè)，并應(yīng)設(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行必要的變形觀測(cè)。加強(qiáng)日常巡查工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)、處理。