云中寺排土场工程地质条件分析探讨

孙 培 义

(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)

云中寺排土场工程地质条件分析探讨

孙 培 义

(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)

结合云中寺排土场的工程现状，对云中寺排土场的工程地质条件进行了分析，通过布置勘察工作量，阐述了具体的勘察技术，并对勘察结果进行了研究，为排土场的正常运营提出了合理建议。

排土场，勘察，测试，岩土，地质

1 工程概况

中国铝业公司山西分公司石灰石矿云中寺排土场位于山西省河津市龙门山云中寺沟谷内，始建于1985年，于1995年停止排放，停止排放后未再进行堆填，该沟属“V”字形山谷地形，上游宽下游窄，库内两侧岸坡陡峭，沟谷内被废土渣覆盖，有稀松的草木植被，库内没有耕地。根据AQ 2006-2005尾矿库安全技术规程，本工程总排土量260万m3，介于100万m3～1 000万m3之间，坝高小于30 m，综合考虑，本工程尾矿库等别为四等。为了查明各测试点的地层情况及各层深度，为岩土工程勘察提供依据，对本工程排土场进行勘察。

2 勘察工作量布置

根据有关规范、规程以及相关文件的技术要求，由于受库内地形的影响，本次勘探点多集中在堆积体中、上游端进行布置，下游端分布较少。1)勘探点垂直排土场堆积体陡坡面轴线布置。2)勘探孔深度的确定主要依据满足稳定性分析的要求。3)面波测试是根据仪器最大测深进行测定上部覆盖层的厚度。

本工程共完成勘探钻孔12个，孔深15 m～50 m，钻探总进尺345 m。完成瑞利面波测试点16个，测深35 m～50 m，总测深680 m。借用我院2009年4月完成的《中国铝业山西分公司石灰石矿——云中寺排土场稳定性分析报告》中钻孔11个共374.3 m，瑞利面波测试点2个，总测深127 m，为加以区别，在借用前期资料的勘探点号前均加有“Q”。工作量详见表1。

表1 工作量一览表

3 勘察技术实施

对堆积坝有重大影响的变形、裂缝、滑坡、渗漏、流土、管涌、断层、软弱夹层和洞穴等地质单元体，扩大比例尺表示。地质界线和地质观测点的测绘精度在图上不低于3 mm。外业钻探使用XY-150及XG-200型工程钻机，采用泥浆护壁、回转钻进。钻进深度和岩土分层深度的量测误差不超过5 cm。对堆积物采取扰动样。

3.1 原位测试

1)圆锥动力触探试验。钻进过程中遇碎石时，采用重型动力触探试验，按照GB 50021-2001岩土工程勘察规范第10.4条要求进行试验，锤的质量为63.5 kg，落距76 cm，采用自动落锤装置；触探杆最大偏斜度不超过2%；每贯入1 m，将探杆转动一圈半；当贯入深度超过10 m，每贯入20 cm转动探杆一次。锤击贯入连续进行，锤击速率为15击/min～30击/min，当连续三次N63.5>50击时，终止试验。

2)瑞利面波测试。面波勘探的工作方法原理为：面波沿地面表层传播，表层的厚度约为一个波长，因此同一个波长的面波的传播特性反映了地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的面波的传播特性反映着不同深度地质情况。多道瞬态面波法是利用瑞利面波在地下地层传播过程中，其振幅随深度衰减能量基本限制在一个波长范围内，某一面波波长的一半即为地层深度(半波长解释法)，即同一波长的面波的传播特性反映地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的面波的传播特性反映不同深度的地质情况。在地面通过锤击、落重或炸药震源，产生一定频率范围的瑞利面波，再通过振幅谱分析和相位谱分析，把记录中不同频率的瑞利波分离开来，从而得到Vr—f曲线或Vr—λ曲线,通过解释,获得地层深度及面波速度。本次检测检波点间距为1 m，最小偏移距分别为5 m,-28 m，接收道数为24道。

3)室内试验。对所取的扰动样进行颗粒分析试验，并测定其天然休止角，室内试验项目按GB/T 50123-1999土工试验方法标准进行。

3.2 岩土工程地质特征

4 勘察结果分析

4.1 排水能力分析

云中寺排土场属山谷型排地场，场地北面以公路为界，现有公路边沟排水顺公路纵坡向西未进入排土场，按地形图分水岭圈定的汇水面积为0.253 km2，其中排弃物堆积物面积约0.12 km2。本次排水能力分析设计频率按2%，水文参数选取参考《山西省水文计算手册》进行，根据公式及数据计算得出A，B，C，D段截水沟洪峰流量如表2所示。

表2 排水设施验算表

从表2可知，此次治理截水沟均能满足排洪要求。2号坝下游排洪渠底宽1.5 m，顶宽3.6 m，高1.2 m，纵向坡度按7‰，汇流面积不折减，排水能力为14.858 m3/s；挡水墙下涵洞宽2.0 m，高2.2 m，纵向坡度按7‰，汇流面积不折减，排水能力为22.058 m3/s，全部截水沟总排洪能力9.082 m3/s，2号坝下游排洪渠及挡水墙下涵洞均能满足排洪要求。

4.2 稳定性分析

排土场边坡的失稳是部分土体沿某滑裂面滑动，通常滑裂面假定为圆弧形的，因此本工程边坡稳定分析滑裂面形状按圆弧滑动法，圆弧稳定分析方法采用瑞典条分法，自动搜索最危险滑动面，由北京理正软件公司设计的边坡稳定分析计算软件完成计算。按照AQ 2006-2005尾矿库安全技术规程及山西省安监局下发《尾矿库坝体稳定性分析基本要求(试行)》文件，本工程按四级库的要求确定许用安全系数。在设防地震为7度0.15g时，最小安全稳定系数应达到：正常运行时不小于1.15；洪水运行时不小于1.05；特殊运行时不小于1.00。

根据排土场堆积体剖面No.02～No.04建立的计算模型，为完善模型，在坡体前端遇出露灰岩山体的地段假定两个勘探点(S1号，S2号)绘制剖面。采用瑞典圆弧法对正常运行、洪水运行以及特殊运行情况下排土场堆积体稳定性最小安全系数进行了计算，计算结果如表3所示。由数据可知，经过对本排土场关闭治理后，均能够满足最小稳定性安全系数要求。

表3 稳定分析计算成果表

5 结论与建议

本工程排土场排水能力分析设计频率按2%，此次治理截水沟均能满足排洪要求，2号坝下游排洪渠及挡水墙下涵洞亦能满足排洪要求。本排土场经过关闭治理后，经3个代表性剖面计算校核处理后边坡稳定性最小安全系数在正常运行时为1.57；洪水运行时为1.09；特殊运行时为1.04，能够满足最小稳定性安全系数要求。

在本次勘察过程中，排土场部分坡面尚未完成加筋麦克垫喷草籽护坡防护工作，应尽快按设计要求完成。场地局部存在散落的薄层碎石，建议采用适量覆土并种植固土能力强且较易存活的植被。要加强对排土场关闭治理后的位移监测，制定合理的监测周期，在汛期或连续降水期间要增加监测次数，设置安全警戒定期组织检查，并对监测结果进行分析、计算，及时报告监测、检查结果。另外，本工程在关闭治理后应严格巡查制度，发现安全隐患及时处理。堆积在排土场内的土层为汽车运输—自卸排土，周边山体陡立，在治理后不排除小范围滑坡、坍塌的可能，应定期进行检查、维护，对小范围滑塌及时清理、治理。排水系统对本工程安全起着关键性的作用，排水系统必须时刻保持通畅，要定期清淤，杜绝其他一切堆积体在场区堆放。对已破坏的排水系统及时进行修复。

[1] 侯海燕，郭喜庄.汤家坪钼矿马鞍山排土场工程地质条件分析研究[J].现代矿业，2009(25)：30-31.

[2] 党高锋，甘德清，张伟航.杨树沟铁矿排土场稳定性分析[J].现代矿业，2006(21)：28-34.

[3] 孔德君.关于露天矿排土场边坡稳定性分析[J].科技创新与应用，2005(2)：115-117.

Inquiry on geology conditions of discharge field engineering of Yunzhong temple

SUN Pei-yi

(ShanxiAcademyofSurvey&Design,Taiyuan030013,China)

Combining with the discharge field engineering status of Yunzhong temple, the paper analyzes the engineering geology conditions of Yunzhong temple discharge field, describes specific survey techniques by distributing survey work, and studies the survey results, which has puts forward rational suggestions for normal discharge filed operation.

discharge field, survey, testing, geotechnical, geology

1009-6825(2014)22-0071-03

2014-05-04

孙培义(1980- )，男，工程师

P642

A