某尾矿库坝体稳定性分析

慕雨

摘要：针对某尾矿库的现状，在现场调查的基础上，以原位测试和室内各种土工试验的结果作为依据，开展了尾矿工程特性研究和不同情况下的坝体稳定性研究，并且探讨了坝体的稳定性改进措施。

关键词：尾矿库；坝体稳定性；浸润线

引 言

目前，国内外学者在坝体稳定性研究方面取得了大量成果。本文充分考虑初期坝、堆积坝的相互作用，综合运用各种方法对该尾矿库坝体进行了稳定性分析，提出了相应的建议和措施。

1 尾矿库概况

该尾矿库为一座山谷型尾矿库，现状尾矿库等别为三等，最小干滩长度及最小安全超高满足现行规程的规定。库区纵深方向近似东～西向，自北面沟口初期坝处起算的库区最大纵深长度约924m，堆积至现状滩顶最高标高710.30m时，自沉积滩滩顶起算的沉积滩（含汇水区）最大纵深长度约765m，现状堆积标高710m时库区汇水面积约1.128km2。库区所属地貌单元类型为燕山山脉中段构造剥蚀中低山区及沟谷地貌，根据所搜集到的资料，库内原始地形起伏变化较大，地势总体上呈东高西低之势。库区内海拔高度610-820m，相对高差210m。沟谷及冲沟两侧有第四系覆盖。

2 尾矿坝体结构

2.1初期坝

初期坝坝顶标高680.0m，坝基轴线处坝底标高645.0m，坝高35.0m，坝顶宽约6.0m，坝顶全长约175.0m，外坝坡坡比1：1.75，内坝坡坡比1：1.61。整个初期坝体现已被碎石土掩埋，坝体已完全不可见，在初期坝坝角标高650m～642m之间，消力池附近设置了厚度为650mm左右的钢筋混凝土挡墙；左右两坝肩附近则设置了浆砌块石挡墙。

2.2尾矿堆积坝

尾矿堆积坝采用人工配合机械的上游法筑坝工艺分级堆筑，放矿方式采用水力冲积向库内分散放矿。目前，尾矿堆积坝坝顶已堆积至710m标高，现状堆积坝坝顶长约295m，呈近似直线形，已被掩埋的初期坝坝顶680.0m标高起算的现状尾矿堆积高度为30m。现状尾矿堆积坝的平均外坝坡比为1：2.69，局部外坝坡较陡（标高697m ～703m之间），外坝坡比为1：1.18。标高698m附近的堆积坝外坝坡已用碎石填起，作为上坝公路连接二级砂泵站。

尾矿库堆积至现状滩顶标高710 m状况下，库内经过澄清的尾矿水主要汇集在沉积滩东部的集水坑内，现状水位标高为705.12m。灘顶距离库内现状水位的高差约2.4m，自沉积滩滩顶起算的沉积滩纵深长度约766m（含汇水区），现状沉积滩最大干滩长度约300m，最小干滩长度约102m，平均干滩坡度约1.7%。

3 稳定性计算

3.1计算方法

坝体渗流的分析方法有公式法和有限元法，本次渗流计算采用有限元法。本次计算采用“瑞典条分法”和计及条块间作用力的“简化Bishop法”来计算抗滑安全系数的，均按总应力法所得抗剪强度指标计算，计算过程中同时考虑坝体内的渗透水压力的作用。坝体的渗流及抗滑稳定性计算软件采用目前国内较流行的北京理正渗流及边坡稳定分析软件包。

3.2 计算参数确定

在尾矿库坝体稳定计算分析时，坝体各种材料的物理力学参数是基础性数据，因此选取合理的计算参数至关重要。

3.3坝体渗透稳定性计算

3.3.1正常运行工况下坝体渗流稳定性计算分析

在现状库内正常水位标高705.12 m。正常运行工况下，采用理正岩土工程二维渗流有限元计算分析软件所计算出的坝体渗流特征结果。

将渗流计算模型的坝体浸润线计算结果与勘察所得相应剖面坝体浸润线的实测结果相对比，可以看出，数值模拟结果与实测浸润线基本一致。

3.3.2洪水运行工况下的坝体渗流稳定性计算分析

在库内最高洪水位标高706.91m洪水运行工况下，采用理正岩土工程二维渗流有限元计算分析软件所计算出的坝体渗流特征结果。

根据渗流计算结果可以看出，在洪水运行工况下，由于入渗点距沉积滩滩顶的距离变近，坝体浸润线较正常运行工况下的均有较大的抬升，所以现状尾矿库安全超高符合规范所规定的最小值。

3.4坝体抗滑稳定性计算

按照设计的计算方法，计算个剖面在库内现状水位标高（所选剖面对应的现状水位标高为705.12m）正常运行和最高洪水位标高706.91m洪水运行两种不同水位运行工况下坝体在静力条件下的抗滑安全系数，计算结果列于表1。

4 结 语

本文介绍了尾矿库坝体稳定性分析方法：依照极限平衡理论，选取瑞典圆弧法，毕肖恩法等对尾矿库堆积坝稳定性进行分析比较，根据本次对某尾矿库现状坝体的岩土工程勘察、试验以及在此基础上对该库在正常运行和洪水运行两种不同水位运行工况下的坝体渗流稳定性及静力抗滑稳定性计算分析，并结合该尾矿库的运行现状及山谷型尾矿库溃坝的一般破坏特征，确定尾矿物理力学参数，运用数值分析方法，计算各种情况下尾矿坝的安全系数。建议采取适当加大干滩坡度的控制措施，以保障尾矿库的安全超高满足规范要求，避免洪水发生时，造成洪水漫顶。要经常对坝体监测设施进行观测和维护，以保证掌握尾矿库状况的变化，确保能够对尾矿库的运行状况进行实时监控，为保障尾矿库的安全运行提供基础数据。

参考文献

[1]赵云刚，许德鲜，文君.某金矿初期坝与堆积坝体稳定性计算与分析[J].山西建筑，2010，36（12）：367-368.

[2]李明， 胡乃联， 于芳， 等.ANSYS软件在尾矿坝稳定性分析中的应用研究[J]. 金属矿山， 2005（8）：56-59.