武興龍，趙永清，潘湘和，蔣 鑫

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇六大隊 核工業(yè)衡陽第二地質(zhì)工程勘察有限公司，湖南 衡陽 421001）

尾礦庫一般庫容均較大，一旦尾礦壩發(fā)生意外失穩(wěn)，將產(chǎn)生較為嚴重的地質(zhì)災(zāi)害，進而推毀尾礦壩的下游的農(nóng)作物或居民住宅，造成嚴重的生命財產(chǎn)損失。由此可見，尾礦壩穩(wěn)定性安全評估務(wù)必引起各方的重視，然尾礦壩穩(wěn)定性評估的基礎(chǔ)在于尾礦壩勘察報告中壩體、壩基參數(shù)提供的合理性。為此，結(jié)合永州市東安某尾礦壩詳細勘察論述錳礦尾礦壩勘察中的壩體穩(wěn)定性分析，并提供合理的壩體、壩基參數(shù)。

1 工程概況

永州市東安縣錳礦尾礦庫（以下簡稱“東安錳礦尾礦庫”）位于湖南省永州市東安縣大江口鄉(xiāng)銀山村，原為永州市東安縣錳礦的配套尾礦庫。該錳礦尾礦庫壩體為一次性筑壩的碾壓土石壩，現(xiàn)壩底最低處標高約138.63m，壩頂標高約158.62m，總壩高約19.99m，總庫容約89萬m3，有效庫容約75.7萬m3，根據(jù)規(guī)范，本尾礦庫等別應(yīng)為Ⅴ等尾礦庫，本尾礦壩級別應(yīng)為5級。壩頂軸線長約160m，壩中間標高約148.88m～149.70m設(shè)置了馬道，馬道寬度約13.5m，壩體一級尾礦壩外坡坡比約為1：2.3，壩體二級尾礦壩外坡坡比約為1：3.2。尾礦庫尚未達到服務(wù)期限原企業(yè)即破產(chǎn)倒閉，現(xiàn)庫內(nèi)尾礦灘面高程為156.90m，距離壩頂尚余1.7m。

2 邊坡工程地質(zhì)

根據(jù)野外地質(zhì)鉆探成果，本建筑場地在勘探深度范圍內(nèi)，揭露的地層為第四系筑人工填土()、尾粉質(zhì)黏土()、粉質(zhì)黏土()和黏土()。現(xiàn)將各巖土層的主要特征分別描述如下：

3 壩體穩(wěn)定性分析

3.1 影響壩體穩(wěn)定性的主要因素

影響該尾礦壩穩(wěn)定性主要因素有巖土性質(zhì)、地表水及地下水影響等。

巖土性質(zhì)，主要指巖土的抗剪強度、密實程度、堅硬程度等。巖土性質(zhì)越好，尾礦壩穩(wěn)定性越好，巖土性質(zhì)越差，尾礦壩穩(wěn)定性就越差。

地表水和地下水的影響，隨著尾礦壩地表水流入和地下水滲流進來，一方面會增加尾礦壩的水壓力，另一方面會降低巖土力學(xué)性質(zhì)，容易造成尾礦壩失穩(wěn)。

3.2 邊坡穩(wěn)定性評價

該尾礦壩高達19.99m，庫容較大，考慮該尾礦壩一旦失穩(wěn)將造成重大生命財產(chǎn)損失，考慮其穩(wěn)定性分析的復(fù)雜性，在此，結(jié)合前人的科學(xué)研究成果和實踐經(jīng)驗[1-6]，主要采取定性分析和定量分析兩種方法進行。

3.2.1 定性分析

尾礦壩主要采用粉質(zhì)黏土和砂礫混合分層碾壓而成，呈中密-密實狀態(tài)，透水性較弱。壩基土層主要可塑-硬塑狀的粉質(zhì)黏土和黏土，且壩體坡度較平緩，中間馬道較寬，按照坡率法經(jīng)驗，該尾礦壩在自然狀態(tài)下應(yīng)是穩(wěn)定的。但是如果壩體坡面不進行格構(gòu)植物或植物防護的話，容易在特大暴雨的沖刷形成壩體坡面拉溝，進一步造成坡面土體流失，直至發(fā)生壩體失穩(wěn)破壞。若庫內(nèi)雨水不及時通過涵洞排出壩外，雨水下滲到壩體和壩基接觸面，會進一步降低壩體和壩基的力學(xué)參數(shù)，可能沿接觸面發(fā)生深層滑動破壞。

因尾礦壩筑填土和壩基粉質(zhì)黏土均為弱透水土層，黏性土為微透水性土層，故而尾礦壩發(fā)生滲透穩(wěn)定概率不大。

3.2.2 定量評價

根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（DL5073-2000）規(guī)定：“設(shè)計烈度為6度時，可不進行抗震計算”。由于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，故穩(wěn)定分析時僅考慮前兩種工況。

該尾礦庫屬五等庫，按瑞典圓弧法計算，其正常運行狀況下抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)不小于1.15，洪水運行狀況下抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)不小于1.05，特殊運行狀況下抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)不小于1.00。

根據(jù)《工勘報告》的尾礦分層，建立壩體穩(wěn)定性計算模型，該報告推薦的尾礦壩分層物理力學(xué)指標見表1。利用調(diào)洪演算得到的洪水位采用瑞典圓弧法分別對壩體當(dāng)前正常運行工況和洪水工況下的壩體穩(wěn)定性進行計算。

表1 巖土層力學(xué)指標取值表

根據(jù)表1中的土層力學(xué)參數(shù)和尾礦壩穩(wěn)定性分析地質(zhì)剖面-圖1，采用理正巖土計算7.0版軟件，對該尾礦庫壩體在現(xiàn)狀壩頂標高（+158.62m）時，在正常工況和洪水工況下運行時，抗滑穩(wěn)定分析結(jié)果如表2。

表2 現(xiàn)狀壩頂標高（+158.62m）時壩體抗滑穩(wěn)定計算結(jié)果表

圖1 尾礦壩穩(wěn)定性分析地質(zhì)剖面

3.2.3 評價結(jié)果

壩體抗滑穩(wěn)定性計算結(jié)果表明：該尾礦庫在現(xiàn)狀壩頂標高（+158.62m）下，在正常工況和洪水工況運行時壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別為1.897和1.464，均滿足規(guī)范要求，壩體是穩(wěn)定的。

3.3 尾礦壩存在的隱患分析

經(jīng)勘察和分析，該尾礦壩在天然狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是存在以下隱患：如果不采取有效措施將庫內(nèi)雨水排出和及時進行壩坡坡面防護的話，容易在長期下雨尤其是特大暴雨時容易引起壩坡坡面水土流失或壩體與壩基間形成軟弱滑動面，進而引起壩坡失穩(wěn)。

4 建議與結(jié)論

4.1 建議

完善并加固好整個庫區(qū)排水、泄水系統(tǒng)，包括截、排水系統(tǒng)，如：壩坡兩側(cè)修截水溝，坡腳設(shè)排水溝，庫內(nèi)雨水及時通過排水涵排出，建議庫內(nèi)雨水進入排水涵前新建排水井且定期加強巡視并清理井底沉泥或沉渣以免排水涵洞被堵塞。建議壩后庫內(nèi)修建永久性集水溝匯集庫內(nèi)積水到排水井后再經(jīng)涵洞排出。

建議尾礦壩壩坡坡面進行格構(gòu)植物綜合防護或植物防護。

閉庫后仍應(yīng)對壩體變形和水位變化情況等設(shè)置長期觀測設(shè)施。若出現(xiàn)變形過快或變形較大時，應(yīng)及時預(yù)警。

4.2 結(jié)論

影響該尾礦壩穩(wěn)定性主要因素有巖土性質(zhì)、地表水及地下水影響等。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析與穩(wěn)定性計算，該尾礦壩在正常運行和洪水運行兩種工況下是穩(wěn)定的，但要注意閉庫后工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的變化。

該尾礦壩在勘察后1年內(nèi)未發(fā)生重大的地質(zhì)災(zāi)害，僅局部坡面因雨水沖刷產(chǎn)生小范圍的坡面細小拉溝現(xiàn)象，反應(yīng)出該工程尾礦壩穩(wěn)定性分析的合理性，為今后面對相同的條件尾礦壩勘察提供相應(yīng)的工程經(jīng)驗，為同行在尾礦壩勘察壩體穩(wěn)定性分析時提供經(jīng)驗參考。