何家冲尾砂库.docx
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何家冲尾砂库
何家冲尾矿库
水文、工程地质勘察报告
一、概述
（一）工程概述
受×××公司委托，对何家冲尾矿库坝址和尾矿库工程进行水文、工程地质勘察。
何家冲位于××西南方向5公里，从××到尾矿库有简易公路相连，各类中小型装载车辆可行驶，××有322国道线和××高速公路通过，交通方便。
该工程××公司设计，总坝高27.23米，总库容约84万立方米，尾太库为五等库，初期坝长140米，坝底标高155.88米，坝顶标高168.00米，坝高12.12米，坝顶两端点坐标X=2890.378米，Y＝239.099米，东端点坐标X＝2890.336米，Y＝239.233米，坝顶宽3.00米。
上游边坡1:
1.75，下游边坡1：
1.75。
堆石工程量1580立方米。
堆石的抗压强度应不少于30Mpa。
堆积坝：
尾矿库采用尾矿上游筑坝法，最终堆积标高183.11米，坝长320米，坝高27.23米，堆积边坡1：
4。
排洪方法：
排水斜槽＋结合井＋排水管，长度未定。
（二）勘察工作工程概况
1、勘察目的与任务
本次勘察为设计图阶段的详细勘察，其目的是：
为尾矿库的设计与施工提供各类工程地质参数。
主要任务是：
阐明区域性地质条件，查明场地内地层岩性和构造的性质、结构和空间展布情况，以及岩土的类型和工程特性。
并分析和评价场地及稳定性、均匀性及建造的适宜性。
查明场地内不良地质作用类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，并提出防治措施。
收集场地所处区域的气象资料，查明场地地下水的性质和埋藏情况，以及变化幅度，并判定环境水，土对建筑材料的腐蚀性。
尾矿库初期坝材料来源及取样，并提供物理试验指标。
2、勘察依据
本次岩土工程勘察主要的技术规范及参考资料如下：
《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）
《上游法尾矿库堆积坝工程地质勘察规程》（YBJ11-86）
《碾压式土石坝设计规范》（GB50223－2008）
《尾矿库安全监督管理规定》（安监局2006年第6号令）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2008）
《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）
4、勘察方法
现场踏勘：
接受任务后，我院组织专业技术人员对场地地形、地貌及植被覆盖特征进行了解外，还组织有关人员查阅与场地有关的区域地质资料。
勘察工作布置：
地形图采用××公司2009年11月实测的1：
1000地形图，采用自由坐标系和相对高程系。
钻孔布置根据设计单位要，我院技术人员与施工人员实地布置，共布置钻孔11个。
钻探施工：
本次勘察使用XY100型钻机一台，钻探时，对土层基本采用干钻取芯，每个回次控制在1.00－1.50米以内。
岩芯采用110mm金刚石钻头高速驾压方式钻进，土芯采取率96%，岩芯采取率92%，岩土芯采取率达到规范要求标准。
钻孔编录：
由专职技术人员按规范要求进行编录。
原位测试和室内试验，原位测试采用标准贯入试验，岩、土、水样室内检测工作委托××实验测试所完成。
5、勘察进程和完成工作量
本次勘察于2010年××月完成野外工作，历时5天，经室内资料整理完成实物工作量如下表：
完成工作量统计表
项目
单位
数量
备注
勘察钻孔
孔
11
钻探进尺
米
137.80
岩芯编录
米/孔
137.80/11
标准贯入试验
次/孔
12
采取尾矿颗粒分析样
组
1
采取土试样
组
6
包括尾砂样二组
采取岩石试样
组
6
包括露天采石场一组岩样
水位观测
次/孔
7/7
采取水试验样
件
1
绘制钻孔柱状图
张
11
绘制勘探孔平面布置图
张
1
绘制工程地质剖面图
条
3
编写岩土工程勘察报告
份
1
6、工程质量评述
本次勘察所施工的钻孔，孔距不大，钻孔孔位用××定位，误差不超过0.05米，钻孔深度控制到持力层完整石灰岩中3.00米。
原位测试及取样频数符合统计运算要求。
编录及时，各地质体界线误差不大于10cm。
总之，本次勘察工作，质量符合丙级勘察标准，实现了预期目的，资料可靠，可作为设计施工依据。
二、场地岩土工程地质条件
（一）地形地貌
场地区属剥蚀低山丘陵地貌。
地势总的为北高南低，低山谷地。
北东西三面地势较高，标高在237.60－189.74米，低谷标高155.88米，高差81.72米，山顶多为圆顶状，地形坡度10-15度，谷底北高南低，倾角倾斜，倾角5-10度。
谷底基本上为过去个体小块尾砂坝布满，呈阶梯状分布。
标高为156.56－168.91米。
场地内绝大部分地表为第四系残坡积覆盖，地表零星和北部山头山腰见到基岩露头。
场地为荒山区，植被比较发育，植被覆盖率达70-80%，低处为杂草，半山腰以上为灌木及少量松木，地形条件简单。
（二）区域地质概况
场地位于雪峰山台凸之东南边，××山字型构造，南翼反射弧内侧，呈向斜盆地构造，构造线为北北东，盆地北起××县老八丘田，南至新宅里，长23公里，宽0.50－3公里。
轴向北偏东15度左右，核心由三迭系和二迭系地层构造，向斜西陡东缓，于家地段开阔，向北东南西收缩封闭。
断开构造较为发育，以北北东向压扭性纵向断层为主，断层规划较大，沿走向呈舒缓波状。
东西横断次之。
但破坏了地层和矿层的连续性。
尾矿库场地位于北北东向压扭性断层的西面，在含锰二迭系向斜盆地东部边沿次一级背斜构造地带。
背斜为石炭系下统大塘阶一套地层组成，背斜轴部为石灯子组灰岩（C1d1），两翼为测水组砂、页岩含煤线（C1d2）和梓门桥组灰岩（C1d3），背斜轴走向北偏东15度，背斜延长7公里，两端向北，向南倾伏，背斜东翼有南北向纵断层切割。
背斜西翼岩层产状倾向西倾角30-35度，背斜东岩层产状倾向东倾角25-30度。
尾矿库场地内未见到大的构造通过痕迹且新的构造运动不明显，处于相对稳定期。
（三）地层岩性
根据地质调查和钻孔揭露，尾矿库地层为填土，尾砂库尾砂、第四系坡积层、粘土、下伏为石炭系下统大塘阶石灰岩、砂岩，页岩夹煤线等地层。
现就区域地层和库区地层，自上而下分述如下：
1、场地区域
（1）坡积层（Qdl）
褐灰色，由粘土、碎石等物组成，结构松散，该层分布在山头半山坡到谷底。
厚0-7.00米。
（2）粘土（Qel）
褐黄色，结构较紧密，呈硬塑-可塑状态，属中等压缩性土，含锰粒为灰岩强风化残积形成。
该层分布整个区域，厚0-12.00米。
（3）石灰岩（C1d3）
为石炭系下统大塘阶梓门桥组，为中－厚层状灰岩、泥灰岩夹白云质灰岩。
该层主要分布在库区东西两侧，厚20-30米。
（4）砂页岩（C1d2）
为石炭系下统大塘阶测水组，为砂质页岩、砂岩夹煤线。
该层主要分布在库区东西两侧，厚30-40米。
（5）石灰岩（C1d1）
为石炭系下统大塘阶石灯子组，为中-厚层灰岩夹泥质灰岩、泥灰岩，含燧石结构，该层分布在库区，厚50-60米。
2、库区地层
（1）填土（Qml）
褐灰色，由粘土、碎石等物组成，结构松散。
该层分布在库区内原小尾矿库的周围围坝和小尾砂库之间的简易公路，透水性强，厚0-11.20米。
层底标高146.50-168.90米。
（2）淤泥层（Qh）
褐黑色，为尾矿库内尾砂，由粘土、泥和少量锰泥组成，结构松散，主要分布在各小尾矿库内，湿－饱和，松软。
仅ZK3孔见到，厚3.20米，层底标高156.50米。
（3）坡积层（Qdl）
褐灰色，由粘土、碎石等物组成，结构松散，该层分布在库区半山坡及谷底。
稍湿，透水性强，厚0-4.80米。
层底标高141.70-167.50米。
（4）粘土（Qel）
褐黄色，结构较紧密，呈可塑状态，切面光滑，干强度、韧性较高，属中等压缩性土。
含锰粒，底部与灰岩接触侵蚀面粘土稍湿。
该层为石灰岩强风化残积形成。
该层分布在半山坡及谷底，透水性弱，厚1.00-9.10米，层底标高137.30-166.80米。
（5）石灰岩（C1d1）
为石炭系下统大塘阶石灯子组石灰岩夹泥灰岩。
深灰色，微晶－隐晶质结构，中-厚层状构造。
主要结构面为层面，其次为裂隙面，主要成分为碳酸钙，钙泥质胶结，岩溶裂隙一般发育，岩石为微风化较硬岩。
岩石质量指标RQD>90，岩体完整，岩芯呈柱状，岩石完整性指数＞0.75，岩体基本质量等级为
类，该层为库区基底岩石，分布整个库区。
库区北面上坡已出露地表，埋深4.00－21.20米。
岩面向南倾斜，起伏较大，钻探揭露厚度2.80-3.00米。
各孔钻探深度及揭露地层厚度见工程地质钻探成果表。
工程地质钻探成果
工程名称：
永州市零陵长冲锰业有限公司何家冲尾矿库 单位：
m
地层
岩性
地层名称及时代成因
孔 号
ZK1
ZK2
ZK3
ZK4
ZK5
ZK6
ZK7
ZK8
ZK9
ZK10
ZK11
孔口标高
168.00
155.50
159.70
160.50
168.00
158.00
157.30
159.40
161.20
171.00
164.60
①
填土
（Qml）
层 厚
9.00
9.90
11.20
6.40
2.10
1.80
换层厚度
9.00
9.90
11.20
6.40
2.10
1.80
层底标高
146.50
148.10
148.20
154.80
168.90
162.80
②
淤泥层
（尾砂）（Qh）
层 厚
3.20
换层厚度
3.20
层底标高
156.50
③
坡积层
（Qdl）
层 厚
4.80
1.00
1.50
4.00
1.80
1.90
1.40
0.50
换层厚度
13.80
4.20
1.50
13.90
13.00
8.30
3.50
2.30
层底标高
141.70
155.50
166.50
144.10
146.40
152.90
167.50
162.30
④
粘土
（Qel）
层 厚
1.20
4.40
3.50
9.10
2.80
5.50
8.00
5.00
3.90
1.00
1.50
换层厚度
1.20
18.20
7.70
9.10
4.30
19.40
8.00
18.00
12.20
4.50
3.80
层底标高
166.80
137.30
152.00
151.40
163.70
138.60
149.30
141.40
149.00
166.50
160.80
⑤
石灰岩
（C1d1）
层 厚
2.80
3.00
2.80
3.00
3.00
3.00
3.00
3.00
3.00
3.00
2.80
换层厚度
4.00
21.20
10.50
12.10
7.30
21.40
11.00
21.00
15.20
7.50
6.60
层底标高
164.00
134.30
149.20
148.40
160.70
135.60
146.30
138.40
146.00
163.50
158.00
终孔孔深
4.00
21.20
10.50
12.10
7.30
21.40
11.00
21.00
15.20
7.50
6.60
终孔标高
164.00
134.30
149.20
148.40
160.70
135.60
146.30
138.40
146.00
163.50
158.00
（五）地震
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2008）和《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223－2008），该场地属抗震设防乙类，场地抗震设防烈度小于Ⅵ度，设计地震分组为第一组。
场地粘土为中软土类型，厚度在1.00－9.10米之间。
根据场地岩土性状态，结合当地经验，粘土剪切波速Vs＝200m/s，下伏石灰岩剪切波速Vs＞500m/s。
根据土层剪切波速和场地覆盖层厚度，建筑场地类别为Ⅱ类。
场地为抗震有利地段。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度小于0.05g。
抗震设防按重点设防类别设防。
三、场地气候及水文地质条件
（一）场地气候条件
场地位于亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，春季阴雨连绵，温低湿重，夏季降雨充沛，并常形成暴雨，温度湿重。
秋季秋高气爽，降雨适中，也常有暴雨，冬季寒冷干燥，降雨较少。
每年4-6月为雨季，降雨量约占年降雨量的40%，枯水期为11月至次年1月。
根据××气象站1983－2008年观测资料如下：
××市近20年部分气象资料一览表
类别
序号
项目
单位
数值
备注
降
雨
量
1
最大年降雨量
mm
2228.3
1994年
2
最大平均月降雨量
mm
1150.4
1996年
3
最大日降雨量
mm
1385.1
1997.06.05
气
温
4
最高气温
摄氏度
43.70
2003.08.06
5
最低气温
摄氏度
-7.08
1985.01.04
6
年平均气温
摄氏度
17.7
风
7
最大风速
米/时
2.87
8
最多风向
NNE
（二）场地水文地质条件
1、概述
场地所处山谷走向南北，地势北高南低，地表水向南山冲排泄，场地及附近无大的水流。
场地水体分为二部分：
一是滞水，二是基岩裂隙水。
上部滞水主要赋存于填土及个体洗矿，大小不等的尾砂库的尾砂中，和坡积层中，水量不大。
粘土结构紧密，土质均匀，不含重力水，其含水性弱，为相对隔水层。
下伏基岩为石灰岩，岩溶不发育，含基岩裂隙水。
地表水主要补给来源为大气降水，受气候控制。
根据施工钻孔水位观测，地下水埋深在1.80-7.40米，相对标高153.00米左右。
2、粘土渗水性
在施工钻孔ZK3、ZK9两孔中取粘土做渗透性测试，其结果如下：
孔号
孔直径（mm）
试验地段（m）
渗透性系数（cm/s）
ZK3
108
ZK9
108
3、水质分析
在ZK3中取水样一件作水质分析（结果见附表），场地地下水为重碳酸钙型水（HCO3-Ca2+型），PH值7.16，侵蚀性CO2为0，属中性水。
受环境类型和地层渗透性影响，地下水对混凝土结构微腐蚀性影响，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性影响，水对钢结构具弱腐蚀性影响。
四、不良工程地质作用
场地内及周围未发现滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害。
在施工钻孔中未发现软夹层、土洞、溶洞、新的构造等不良工程地质作用。
故场地不良地质作用不发育。
五、场地岩土工程地质条件评价
（一）场地物理力学性质及其评价
本次勘察施工，对库区及初期坝岩土进行了详细观察、描述和鉴定同时，在填土、淤泥层（尾砂）、坡积层、粘土中进行了原位标准贯入试验和取尾砂土样进行室内常观测试，并对粘土进行渗透性测试。
在基底石灰岩中取岩样和初期坝用石材地段取样进行饱和状态下单轴抗压强度试验，并在ZK3孔中取水样进行水质分析。
所有的测试工作，委托××岩矿岩土实验测试所完成。
现就库区岩土物理力学性质和指标评述如下：
1、原位测试结果
N标准贯入试验成果表
钻孔编号
填土
淤泥层（尾砂）
坡积层
粘土
试验位置（m）
锤击数
试验位置（m）
锤击数
试验位置（m）
锤击数
试验位置（m）
锤击数
ZK2
4.20-4.50
5
11.00-11.30
5
15.80-16.10
8
ZK3
2.50-2.80
4
5.50-5.80
7
ZK5
1.00-1.30
4
3.00-3.30
8
ZK8
6.20-6.50
4
12.00-12.30
5
14.20-14.50
8
ZK9
3.40-3.70
5
10.60-10.90
7
锤击数与承载力计算统计表
岩土名称
及代号
统计数
锤击数
标准差
变异
系数
承载力特征值
区间值
平均值
标准值
填土
3
4-5
4.66
3.73
0.930
0.20
120
淤泥层（尾砂）
1
4
4
3.20
0.800
0.20
105
坡积层
3
4-5
4.66
3.73
0.932
0.20
120
粘土
5
7-8
7.60
6.08
1.52
0.20
180
2、淤泥层（尾砂）颗粒分析结果
在ZK3孔和地表尾砂库取尾砂样二组进行尾砂颗粒分析（分析结果见附表）。
尾砂颗粒分析结果表
孔号
取样位置（m）
粗粒土
细粒土
砂 粒
粉粒
粘粒
粗
中
细
2-0.5%
0.5-0.25%
0.25-0.075%
0.075-0.005%
＜0.005%
ZK3
2.00-3.00
2.3
28.1
47.9
21.7
地表尾砂库
0.3m3
3.4
41.7
29.5
25.4
尾砂室内土工试验主要数据表
指标项目
范围值
平均值
标准差
变异
系数
标准值
渗透
系数
含水量（w）%
32.4-34.9
33.6
2.0
0.062
31.6
2.7E-
0.5～
3.2E-
0.5
比重（Gs）
2.68-2.69
2.68
0.008
0.003
2.67
天然密度（Po）g/cm3
1.76-1.79
1.77
0.06
0.035
1.71
孔隙比（e）
1.020-1.024
1.022
0.09
0.089
0.932
塑性指数（Ip）
9.8-9.3
9.5
0.7
0.079
8.80
液性指数（IL）
0.73-0.66
0.69
0.01
0.024
0.68
压缩系数（MPa-1）
0.34-0.36
0.35
0.06
0.176
0.29
压缩模量Es（MPa）
5.61-5.95
5.78
0.9
0.17
4.88
磨擦角φ（度-分）
10.9-12.3
11.6
2.5
0.219
9.10
凝聚力C（Mpa）
12.4-19.5
15.9
2.8
0.182
13.10
3、粘土室内试验成果
在ZK2、ZK3、ZK5、ZK9孔中和地表尾砂库取粘土样6组进行土样室内常规测试（结果报告见附表）。
粘土室内土工试验主要数据表
指标项目
范围值
平均值
标准差
变异
系数
标准值
渗透
系数
含水量（w）%
28.6-31.0
29.9
2.1
0.073
27.80
6.9E-
0.5～
8.6E-
0.5
比重（Gs）
2.73-2.74
2.73
0.01
0.004
2.72
天然密度（Po）g/cm3
1.84-1.88
1.86
0.06
0.035
1.80
孔隙比（e）
0.902-0.915
0.909
0.04
0.055
0.869
塑性指数（Ip）
18.1-19.40
18.77
1.46
0.078
17.31
液性指数（IL）
0.26-0.36
0.31
0.007
0.024
0.30
压缩系数（MPa-1）
0.30-0.39
0.33
0.007
0.024
0.32
压缩模量Es（MPa）
4.89-6.38
5.75
0.10
0.018
5.65
磨擦角φ（度-分）
14.7-18.30
16.1
3.5
0.22
12.6
凝聚力C（Mpa）
19.8-27.0
23.3
7.2
0.31
16.10
室内土工试验承载力统计表
岩土名称
及代号
孔隙比
（e）
塑性指数
（Ip）
液性指数
（IL）
承载力特征值（Kpa）
粘土
0.869
17.31
0.30
180
4、岩石抗压强度试验成果
在施工钻孔中取岩样6组和地表取岩样一组进行饱和状态下单轴抗压强度试验，抗压强度试验成果见附表。
岩石抗压强度试验成果表
孔号
取样深度（m）
取样
岩石
饱和抗压强度（MPa）
单值
单值
单值
平均值
ZK1
2.80-3.10
石灰岩
56.93
52.14
50.87
53.31
ZK3
9.00-9.30
石灰岩
56.97
57.27
60.24
58.16
ZK5
5.70-6.00
石灰岩
52.07
55.69
60.31
56.02
ZK8
20.00-20.30
石灰岩
53.89
53.20
57.46
54.85
ZK9
14.00-14.30
石灰岩
57.98
62.14
55.83
58.65
地表
石灰岩
42.57
47.36
45.71
45.21
钻孔中试验值在53.31－58.65Mpa，平均值56.19Mpa，标准值54.56Mpa。
地表试验值在42.57－47.36Mpa，平均值45.71Mpa，标准值44.38Mpa。
（二）推荐岩土力学参数
根据本次勘察成果及有关规范要求，并结合其他坝的工程经验，现推荐各地层工程地质参数如下，供设计参考：
场地岩、土层承载力推荐表
岩土名称
状态
地基承载力
特征值（Kpa）
备注
填土
松散
120
淤泥层（尾砂）
松散
105
坡积层
松散
120
粘土
可塑
180
填土
较硬岩
3500
（三）场地岩土工程条件评价
场地填土
、尾砂
、坡积
，结构松散，属高压缩性土，工程力学性能差，不宜作持力层。
粘土
结构较紧密，呈可塑状态，工程力学性能较差，厚度变化大，不宜作持力层。
下伏石灰岩
为微风化较硬岩石，岩石完整，完整性指数＞0.75，岩石质量指标RQD＞90，岩石单轴抗压强度标准值为54.56Mpa，岩体基本质量等级为
类，承载力特征值为3500Kpa，是很好的坝基础持力层。
（四）场地稳定性与适宜性评价
1、场地无大的断裂构造通过，无新的构造运动的痕迹。
2、场地位于地震烈度小于
度区，为抗震有利地段。
3、场地处于荒山，植被较茂密，无大量水土流失现象。
4、场地范围内及周围未发现山体、岩体、土体蠕动和山体滑坡、泥石流等不良工程地质作用。
5、场地内石灰岩为初期坝良好的持力层。
综合上述，该场地为稳定场地，适
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