冶金行业某尾矿尾矿堆积坝库岩土工程勘察闭库阶段稳定性分析.docx

1、冶金行业某尾矿尾矿堆积坝库岩土工程勘察闭库阶段稳定性分析（冶金行业）某尾矿(尾矿堆积坝)库岩土工程勘察(闭库阶段稳定性分析)某X公司某沟尾矿库岩土工程勘察报告（闭库阶段稳定性分析）2012(勘)848勘察院二O壹二年七月某X公司某沟尾矿库岩土工程勘察报告（2012.5.287.8）（闭库阶段稳定性分析勘察）工程编号：2012（勘）848院长：总工程师：审核人：技术负责：编写人：某勘察院二O壹二年七月1 前言31.1工程概况31.2目的任务41.3本次勘察依据的技术标准51.4勘察工作和完成工作量61.5有关说明92 自然地理及交通位置102.1地理位置及交通102.2地形地貌及水文气象102.

2、2.2.1、气象112.2.2.2、水文113 库区地质、构造及不良地质作用123.1区域地质和构造123.2库区地层123.3不良地质作用144 尾矿库岩土工程特征144.1初期坝址岩土工程地质特性154.2初期坝特征及工程特性154.3尾矿堆积体的工程特性155 水文地质条件195.1区域及库区水文地质条件195.2初期坝水文地质条件205.3现状堆积坝水文地质条件216 地震效应236.1地震动参数236.2现状尾矿土地震液化判定247 稳定性分析及评价247.1现状初期坝稳定分析及评价247.2现状堆积坝稳定性分析及评价257.3现状排洪涵管稳定性分析及评价278 结论和建议278.1

3、结论278.2建议及有关说明28附图目录序号图号图名比例尺11工程地质图1：100022-11-1工程地质剖面图水平1：200、垂直1：20032-22-2工程地质剖面图水平1：200、垂直1：20042-33-3工程地质剖面图水平1：200、垂直1：20053-1Zk2柱状图1：20063-2Zk5柱状图1：20073-3Zk8柱状图1：20083-4Zk11柱状图1：20094尾矿坝稳定性计算概划图1：200附件目录1、单环注水试验记录表2、十字板试验成果表3、土工试验报告某X公司某沟尾矿库岩土工程勘察报告（闭库阶段稳定性分析勘察）1前言某X公司位于某县桑溪镇，是壹个集采矿、选矿为壹体的企

4、业。该X公司于5月20日委托我院对该库进行闭库阶段的稳定性分析勘察。勘察工作是根据某X公司某沟尾矿库岩土工程勘察纲要及相关规范实施的。本次勘察为闭库阶段稳定性分析勘察。我院工作人员于2012年5月28日进场施勘，6月9日完成了野外施勘工作。项目主要工程技术人员壹览表表1-1序号姓名职务/职称本项目职务从事的主要工作1总经理/高级工程师注册土木工程师（岩土）项目负责现场踏勘，审核勘察纲要、图纸和报告。2总工程师/高级工程师注册土木工程师（岩土）项目总工现场踏勘和勘察纲要编制，工程地质、水文地质调绘,审核图纸和报告。3助理工程师专业工程师工程地质、水文地质测绘，钻探、井探编录，图纸、报告编制4技术

5、员编录员钻探编录、工程地质、水文地质测绘5高技工机长钻探1.1工程概况某沟尾矿库位于厂区以东400m的某沟内，尾矿库初期坝位于该沟沟口。该尾矿库建于2006年6月份，初期坝采用M7.5浆砌石挡墙结构，初期坝高20m，坝顶标高478.4m,坝顶宽2m，坝轴线长度76m。堆积坝高39.8m,总坝高59.8m，最终堆积坝标高527.2m，有效库容98.4104m3，按尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）分类属等尾矿库。该尾矿库设计排洪系统原设计为为排洪涵管，该排洪系统于2011年初发生局部破坏，造成部分尾矿泄露，经应急处理，该涵管已被封堵，后经西安有色设计院设计排洪系统主要为俩部分：第壹部分

6、为库区上游拦洪坝，侧堰进流经排洪渠泄流至消力池后排出库外；第二部分为库区采用排洪斜槽进流经排洪涵管泄流汇入排洪渠后经消力池消能后排出库外。（见照片1、2）该库于2012年5月底已经闭库。现阶段勘察为闭库阶段稳定性分析勘察评价。照片1、初期坝（镜向北）1.2目的任务根据该尾矿库、初期坝、堆积坝的特征，按国家现行岩土工程勘察规范及上游法尾矿库工程勘察规程的要求进行岩土工程勘察，为尾矿库稳定性分析提供可靠的岩土工程技术资料。本次稳定分析勘察的主要目的任务：1、查明尾矿库初期坝址、坝肩、库岸的地质构造、工程地质和水文地质条件，评价其稳定性和渗漏性；2、查明库区泥石流、滑坡、断裂破碎带、溶洞等不良地质作

7、用的分布、规模、发展趋势及其可能产生的危害，对其稳定性做出评价，提出治理方案初步建议。3、查明尾矿堆积坝体的组成，密实程度及其沉积条件；4、查明尾矿堆积坝体的物理力学性质，包括动力性质及高应力状况下的强度和变形性质；5、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；6、研究初期坝基的稳定性，查明各种不稳定因素，提出相应的工程措施方案。7、分析场地的地震效应，分析在地震力作用下，尾矿堆积体的液化等稳定性，且提出抗震设计有关参数；8、根据本次勘察成果，对尾矿库的坝体特征，排洪渗流系统、环境工程地质条件等进行稳定性分析计算及评价，且提出治理建议。1.3本次勘察依据

8、的技术标准1、岩土工程勘察规范（GB50021-2001）2、岩土工程勘察技术规范（YS5202-2004）（J300-2004）3、上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBT11-86）4、尾矿堆积坝岩土工程勘察技术规范（GB50547-2010）5、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）6、建筑抗震设计规范（GB50011-2001）7、中国地震动参数区划图（GB18306-2001）8、尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）9、土工试验方法标准（GB/T50266-99）10、工程岩体试验方法标准（GB/T50266-99）11、建筑工程地质钻探技术标准（JGJ87-92）

9、12.某县某沟尾矿坝及右岸边坡岩土工程勘察报告（陕西工程勘察院）13.某X公司某沟尾矿库闭库设计（西安有色冶金设计研究院）1.4勘察工作和完成工作量1.4.1勘察工作受某X公司委托，我院承担了该尾矿库闭库阶段的稳定性分析勘察工作。按照岩土工程勘察规范（GB50021-2001）、上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBT11-86）、尾矿堆积坝岩土工程勘察技术规范（GB50547-2010）、勘察合同等编制了勘察纲要，针对尾矿堆积坝的特点，布置勘探线、勘察点。施勘工作主要采用工程地质水文地质调绘、钻探揭露,取样、原位测试、现场渗水试验等手段进行。且于2012年5月28日6月9日完成了野外施勘工作

10、。勘察资料真实可靠，能满足稳定性分析的要求。1、工程地质水文地质调绘本次勘察对尾矿库所在某沟分水岭范围内的0.3km2进行了1：1000工程地质水文地质测绘，按简单场地考虑，采用路线法进行，对地质构造、地层界线、不良地质作用范围进行追索。观测点壹般定在：（1）不同时代的地层接触带，不同岩性分界线；（2）地质构造线；（3）不同地貌单元的分界线即同壹地貌单元的微地貌区；（4）露头良好的地区；（5）不整合界面；（6）不良地质作用分布地段。观测点采用皮尺、罗盘等半仪器法确定。工程地质测绘规范要求，按简单的工程地质条件考虑(成图及绘图比例尺均为：1：1000)，观察点348点/Km2,观察路线长16.6

11、Km，观测点间距4060m。本次工程地质和水文地质测绘路线共5条，总长6km，观测点180个，观测点间距3055m。控制面积约0.3km2。对库区附近进行了观测点加密。达到规范要求，可满足工程要求。2、钻探本次共布置勘探孔12个，按3条纵剖面线布置勘探点，勘探线间距为40m，勘探点间距为45145m。勘探点平面位置详见附图1:工程地质平面图。钻探施工采用壹台XY-1A型钻机，钻探方法：浸润线之上为无水干钻，浸润线以下采用泥浆护壁正循环回转钻进，开孔直径146mm，终孔直径110mm，共完成钻孔12个，孔深11.5052.30m，总进尺320.60m（见表1）。3、岩、土、水取样为取得尾矿堆积体

12、的物理力学性质指标，在钻孔内取原状样。原状样在浸润线之上用取砂器、浸润线以下用双管单动薄壁取土器采取，且在注水试验点采取扰动样；原始地面以下粘土层采用上提活阀式取土器采取原状土样；岩石样在岩芯中采取。水样从尾矿库排水管中采取。共取原状尾矿样40件，扰动样5件。完成勘探点工作量壹览表表1序号孔号孔口标高孔深水位埋深取样标贯十字板测试动力触探mmm件次点/m（N63.5）m1Zk1493.3015.607.6072Zk2493.3025.406.80393Zk3493.5011.504.3044Zk4515.9021.109.6080.55Zk5515.9045.809.6018186Zk6515

13、.9025.809.40110.37Zk7525.3023.1011.309/178Zk8525.3052.3018.508200.69Zk9525.6021.3018.10240.610Zk10524.8017.505.1011Zk11524.8042.806.1018810/190.412Zk12524.8017.407.70330.6合计320.60409219/363.04原位测试（1）标准贯入试验在尾矿堆积体中采用自动落锤，进行标准贯入试验，010m每隔1.5m、1020m每隔2.0m、20m以下每隔3m进行壹次标准贯入试验。试验时先预打15cm不计数，记录后30cm的击数。本次在1

14、0孔内进行了标准贯入试验，共计92次。(2)孔内十字板试验十字板试验采用LMC-J110型静探仪进行，探头连接在钻杆上，探头通过电缆和地面仪器相连，十字板剪切试验：本次在2个孔（ZK7、11）中进行了十字板剪切试验，在软土地层中全孔做试验，试验间距为2m。共进行19次试验。用回转钻开孔，再用提土器清孔，虚土不宜超过15cm，且将探头下至预定深度以下，安装好设备，以约每10秒壹转的速度旋转钻杆，使最大扭力值在3-10min内达到。记录土体剪损时的抗剪强度（即读取最大读数）；在完成上述原状土试验后，继续转动，即可获得残余抗剪强度。（3）重型()动力触探试验为了评价青沟沟内第四系松散层的密实度，在Z

15、K10、ZK11孔位置进行了重型()动力触探试验。试验锤质量63.5kg，落距76cm。累计重型()动力触探试验深度2.40m。5、注水试验在堆积体上的尾中细砂、粉砂俩种岩性中进行单环注水试验，共5个点。试验时，把铁环嵌入到试坑中，环内水柱保持在10cm上，铁环直径为25cm，试验壹直进行到渗入水量Q固定不变为止。求得各时间段内的平均渗透速度，且在现场绘制Q-t曲线。开始按1min、2min、2min、5min、5min时间间隔观测注入流量，以后均按5min间隔记录壹次流量，直至最终的测读流量和最后俩个小时内平均流量之差不大于10%，才结束试验。6、室内岩土试验本次勘察尾矿样进行了常规、直剪、

16、不固结不排水三轴剪实验，对尾矿砂样仍进行了颗粒分析，具体数量见表2。室内试验工作壹览表表2序号项目单位工作量1尾矿样常规件392直剪件83三轴剪件204颗分+粘粒件391.4.2完成工作量此次尾矿库勘察完成钻探孔12个,累计进尺320.6m等,工作量详见表3。完成总工作量壹览表表3序号工作内容单位工作量1工程地质测绘Km20.32钻探m/孔320.6/123标准贯入试验次/孔92/104十字板试验次/孔19/25重型动力触探m/孔3.0/66注水试验点57原状样/扰动样件40/58测量点301.5有关说明1）勘探点位置是根据设计的控制点坐标，采用仪器法测放的。2）工程地质测绘依据的是甲方提供的

17、1：1000地形图，尾矿库区工程地质测绘是根据自测的1：1000地形图进行的。地质点是采用半仪器法标定的。3）报告部分资料引用前期资料某县某沟尾矿坝及右岸边坡岩土工程勘察报告（陕西工程勘察院）、某X公司某沟尾矿库闭库设计（西安有色冶金设计研究院）。2自然地理及交通位置2.1地理位置及交通该尾矿库位于某县桑溪镇某沟沟沟内，桑溪镇距金水镇50Km，有简易公路相通。金水镇距25Km某县县城，以108国道及京昆高速相连，阳（平关）安（康）铁路穿越某县的胥水镇，交通较方便。（图1）图1、交通位置图2.2地形地貌及水文气象2.2.1地形地貌勘察区地处秦岭山脉南坡，区域地貌属中低山，山高坡陡，总体地势北高南

18、低，地形条件复杂，植被发育，地形切割强烈，冲沟发育。库区位于桑溪镇的某沟中，某沟上游为“V”型沟，中下游为“U”型沟，近南北走向，该沟长约1.1km，沟内高程4701020m，沟底宽4012m，库区范围内山势雄厚，坡面植被茂盛，主要以灌木为主，沟内及沟口无耕地及农户。2.2.2气象、水文2.2.2.1、气象该区属北亚热带内陆性季风气候。年平均气温14.5，七月份最热，平均气温25.9；壹月份最冷，平均气温2.2。极端最高气温38.7，极端最低气温-10.1，无霜期238天。年均降水量820.6mm（19612000年），最多年降水量1376.1mm（1983年），最少年降水量441.5mm（1

19、997年）（见图2-2：1980-2000年月降水量等值线图）。暴雨日降水量最大为158.5mm，1小时最大降水量32.9mm，10分钟最大降水量20.2mm(1980年)。暴雨中心以秦岭中山区为主。图2-2、1980-2000年月降水量曲线2.2.2.2、水文该区属汉江水系，某沟属汉江四级支流，在沟口汇入桑溪河，后汇入子午河，后汇入汉江。某沟常年有水，主要补给来源为大气降水及地下水。初期坝之上汇水面积0.3km2。该沟流量受降雨影响较大，雨季流量大，干旱时流量小。施勘期间于2012年6月4日在拦洪坝位置测得流量12L/s，在初期坝位置测得67L/s。3库区地质、构造及不良地质作用3.1区域地

20、质和构造勘察区地处秦岭以南，属扬子准地台北缘，龙门-大巴山缘隆褶带北部的汉南-米仓台拱区，北和秦岭褶皱系毗邻。区域上所出露地层为早元古界西乡群下部（Ptxx31）石英绿泥石正片岩和绿泥石阳起石绿帘石片岩夹霏细岩、千枚岩、硅化灰岩及变质砂岩，第三系（E）紫红色厚层砾岩、砂砾岩及早元古界细粒辉长岩（21-2）、粗粒辉长岩（21-3）、及片麻状花岗岩（r21-6）。该内东距俩河口-喜河-五里坝槽台分界断裂约7Km，南距茶镇-汉王城断裂约16Km。区内构造不发育，未发现全新活动断裂。3.2库区地层该库区上游出露的地层中下游为第三系（E）紫红色厚层砾岩、砂砾岩，上游为早元古界片麻状花岗岩（r21-6）。

21、沟谷底部内分布有第四系冲洪积(Q4al+pl)，其岩性为碎石及第四系人工填土(Q4ml),其岩性为尾矿渣。（见照片2、3）照片3、第三系红色砂砾岩照片4、库区干滩及水域1）砂砾岩（E）主要分布于该沟中下游，为褐红色，巨厚层状，产状近水平，泥质胶结，强度较高，砂岩和砾岩互层出现，层厚均为12m。2）片麻状花岗岩（r21-6）主要分布于该沟上游，其它部位多以脉体形式产出，岩石呈灰白色，主要由石英和长石组成，粒状结构，块状构造。该岩层节理裂隙发育，多呈闭合状，延伸较好。主要发育有俩组节理：2302653236，34条/m为主要节理；10154065，23条/m，为次要节理。3）第四系（Q4）第四系全

22、新统冲洪积层（Q4al+pl），分布于库区沟谷底部，岩性主要为含碎石。为冲洪积形成，多呈棱角状次棱角状，其成分主要为砾岩、片麻状花岗岩，粒径以512cm，偶见块石。层厚度壹般为12m。碎石之间为砂泥质充填。较密实。第四系素填土（Q4ml），分布于初期坝及上游，为尾矿砂堆积而成。尾矿砂分布于初期坝至水域之间。该层按粒径大小可分为尾细砂、尾粉砂。尾细砂、尾粉砂，标贯击数壹般介于24击，松散，软可塑。3.3不良地质作用该尾矿库所在沟道及上游俩岸植被发育，岩石以砂砾岩、片麻状花岗岩为主，岩体较完整，残坡积层厚度壹般小于1m。经此次工程地质和水文地质测绘，勘察区内未发现滑坡、崩塌等其他不良地质作用。4尾

23、矿库岩土工程特征某沟尾矿库主要有四部分组成，下游为初期坝，初期坝之上为堆积坝、堆积坝之上为干滩及水域。现对其结构、物质组成及其物理力学性质分述如下：4.1初期坝址岩土工程地质特性根据前期资料某县某沟尾矿坝及右岸边坡岩土工程勘察报告（陕西工程勘察院）及探井TJ1、2、3揭露，初期坝俩侧坝肩及坝底的持力层为第三系强风化砂砾岩。该段砾岩以泥质胶结为主，岩石较坚硬，抗压强度较高，岩层产状近水平状，岩体呈巨厚层状，层间结合力强，不会产生滑动。初期坝所处地段未见有全新活动断层，未见有滑坡等不良地质作用。4.2初期坝特征及工程特性该尾矿库建于2006年六月份，初期坝为M7.5浆砌石坝，初期坝坝高20m，坝顶

24、标高487.4m,坝顶宽2m，坝轴线长度76m,上游坡比1:0.75,下游坡比1：0.2，初期坝上游坝面设土工布反滤层，坝体和岸坡结合处设截水沟。初期坝坝体材料为M7.5浆砌石，石材为微风化花岗岩、辉石闪长岩。坝体无裂缝，表面平整。4.3尾矿堆积体的工程特性4.3.1堆积坝体的结构某沟尾矿库堆积坝最终堆积高度为（初期坝之上）39.8m，现坝顶标高为59.8m，堆积坝外坡平均坡度为1：5.26（照片4）。勘察期间干滩长度约为120m，水域长220m，水域宽1555m（照片3）。照片4、各级子坝（堆积坝）（镜向下游）4.3.2组成特征尾矿堆积体是由尾矿浆经放矿水力冲积形成的。尾矿渣和水的混合物用矿

25、浆泵通过管道输送到堆积坝顶，再通过支管道排放到堆积坝内侧干滩，任其流向上游水域，随着干滩的增高，不断筑新壹级堆积坝，不断向上游推进。该尾矿堆积体系人工粉碎矿石经选矿水力排出而成，受水力的影响，从管口到水域（由近及远）尾矿砂的沉积的颗粒由粗到细，即由管口的细砂到水域深处的尾粉砂。其主要成分为尾矿砂。尾矿砂磨圆度差，颗粒多呈粒状，且见有片状、针状、棱角状，粒度不甚均匀。管内排出矿渣的不同粒级含量为：大于2mm粒径的砾石平均为1.38%，20.5mm粒径的粗砂平均为9.83%，0.50.25mm粒径的中砂为8.90%，0.250.075mm粒径的细砂平均含量为55.80%，0.0750.05粉砂平均

26、含量为24.07%。在同壹级堆积坝上，由于放矿管位置在横向上不规律的移动变化，每排放壹次，形成壹个小型冲积扇，即从冲积扇中间向俩边、由上游向下游，颗粒由粗变细。在同壹级堆积坝上冲积扇之间呈无规律的相互迭瓦状。从而形成了距堆积坝垂直距离相同的壹定地段的剖面上显示出粒度粗细交替的变化特征，从而形成了较典型的韵律结构。此外，放矿流量的变化也能引起搬运作用的壹些变化，即流量大时，冲力也大，则相同粒径的颗粒搬运较远，流量小时，相同粒径颗粒搬运较近。从而在剖面上也可能形成壹些粗细相间的夹层和互层的韵律结构。根据尾矿的沉积特征、颗粒组成、粒径变化，将尾矿堆积体从上到下基本可划分为2个堆积层。即层为尾细砂，层

27、为尾粉砂，（附图2-12-3）。-1层为尾细砂，灰色，饱和，松散，该层夹尾粉砂，薄层或互层。颗粒组成为：砾石0.02.59%，平均1.33%，粗砂2.5726.09%，平均9.53%，中砂6.5719.60%，平均14.94%；细砂52.5170.25%，平均60.50%；粉砂4.4314.34%，平均10.97%。该层分布全区，厚度1.1013.20m，平均8.17m。-2层为尾粉砂，灰色，湿，饱和，该层夹尾细砂，薄层或互层。颗粒组成为：砾石0.53.0%，平均1.40%，粗砂1.0628.22%，平均9.92%，中砂2.1012.12%，平均7.57%；细砂24.7367.50%，平均54

28、.77%；粉砂15.3145.50%，平均26.93%。该层分布全区，厚度4.6043.80m，平均14.59m。4.3.3尾矿堆积体的工程特性指标各层土物理力学指标见表4-14-2、5；各层土十字板剪切试验成果见表6；各层土标准贯入试验成果见表7；表4-1-1层尾细砂（Q4ml）物理力学性质指标统计统计值统计指标nmm(min)m(max)建议值含水量w（%）717.3217.0318.120.3020.01717.32天然重度（kN/m3）719.3319.319.80.1030.00519.33比重G72.712.712.71002.71干密度d（g/cm3）71.641.621.680.0250.0151.64备注注：n-频数；minmax-最小值-最大值；m-平均值；-标准差；-变异系数：m(max)最大平均值；m(min)最小平均值，（下同）表4-2-2层尾粉砂（Q4ml）物理力学性质指标统计统计值统计指标nmm(min)m(max)建议值含水量w（%）3117.2817.0318.120.1610.00917.28天然重度（kN/m3）3119.4019.019.70.1670.00919.40比重G312.712.712.71002.71干密度d（g/cm3）311.631.601.660.0160.0101.63直剪粘聚力C（kpa）80.430.380.