都昌虎山尾矿库的岩土设计特点分析

谢德芳

【摘要】虎山尾矿库的位置是在江西省的都昌县土塘镇的官洞村官洞水库上游的外侧。尾矿库建于2012年，由主坝和库区两部分组成。尾矿库采用的是上游式筑坝型式。初期尾矿库的坝采用的是碾压堆石坝，尾矿库总坝高达135m，总库容为1742.11×104m3，尾矿库目前为三等库。

【关键词】矿库；岩土设计；特点

1、关于场地工程地质条件说明

关于场地的工程地质条件来说，一般可分为几个方面，主要是地理条件，地形与地貌，地质构造方面，地层结构，岩性特征，还有关于不良的地质作用。

1.1地理位置

都昌虎山尾矿库位于江西省的都昌县的土塘镇官洞村，在都昌虎山尾矿库的周围，交通比较便利，对于尾矿库的建设，运输材料等有便利及优势的作用。尾矿库附近的交通主要是集中在公路方面，在尾矿库的四周的城市通向都昌县的公路五通八达，形成交通网，大大提高了库区建设的便捷程度。

1.2地貌与地形

库区的地形地貌基本属于低山丘陵区，最高点和最低点分别为西北角和下游的沟谷处。库区周围的生态环境良好，植被覆盖率较高，整个生态环境保护的较好，这对于库区的稳定性很有帮助。

1.3地质构造与地形结构方面

库区所覆盖范围，地质条件较稳定，没有区域性断裂的存在，库区的主要地质是东西向复式背斜的南翼。在对尾矿库的工程地质调查以及野外钻探揭露的考察来看，尾矿库的主要地层有中元古界双桥山群（Pt2sh）岩层，人工填-冲积（Qml+al）层，人工填积（Qml）层等地质结构等地层结构。

1.4不良的地质作用

对于库区的建设来说，不良的地质作用对于库区的稳定性和库区的使用年限都存在很大的隐患。在考察库区的地质和地层之后，对于不良的地质作用，如危岩和崩塌，活动断裂，滑坡，泥石流，岩溶等不良的地质对库区的危害并不大，但是应注意的是，库区周围临时修路而开挖山体所以导致有局部小的危岩碎块，所以库区应注意小局部的崩塌，在暴雨情况下的滑坡和泥石流。

2、尾矿堆积体沉淀规律以及岩土层物理力学性质

这部分主要就是关于尾矿沉积的规律和尾矿库区岩土层的物理力学性质，在这之前要了解到尾矿分层标准和原则。1、尾矿分层标准和原则，1尾砾砂粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25%～50%，2尾粗砂粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50%，3尾中砂粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50%，4尾细砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%，5尾粉砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%。2、粉性尾矿，尾粉土粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数不大于10。3、黏性尾矿，尾粉质黏土塑性指数大于10，且小于或等于17，尾黏土塑性指数大于17。

尾矿沉积的规律和尾矿库区岩土层的物理学性质，尾矿的沉积有物理性质和沉积特性两方面决定。在具体的因素中，重力分选作用，放矿形式，干滩距离，尾矿池内水位的变化会影响到尾矿沉积。对于库区的岩土层的物理学性质来说，根据野外的钻探，原位的测试，土工的试验来说，可以得出尾矿堆积体各岩层设计参数的。

3、场地水文的地质条件

地质条件分很多种类，对于场地水文的地质条件来说，我们一般关心的是气象方面，水文方面，水文方面我们进一步了解的有地表水方面，地下水方面，除此之外，关于浸润线，腐蚀性评价和渗透性评价与这个也息息相关。

3.1气象与水文

库区的气候属于亚热带湿润性季风气候区，整体气候来说，雨热丰富，春秋较短，冬夏较长。库区与山间的河流由于在下游会汇合，所以在山谷的出谷处，库内的沟谷小溪流已经不存在了。

3.2地表水与地下水

在勘测的过程之中，库区的地表水来源主要有两个方面：尾矿的排水以及大气降水。并且，据调查，这一部分的水体也会通过尾矿的回水系统而继续进入到选矿车间进行循环使用。库区的地下水主要的部分是潜水，潜水的水位受到排矿位置的影响比较大。潜水主要通过尾矿体和坝体内设置的排渗的设施而流向了初期坝的方向。

3.3浸润线

浸润线的勘察应该采用干钻，并且用套管护壁，當地下水出现时就停止干钻，记录当时的观测记录初见水位，等到24小时之后测量稳定水位之后，就用泥浆将护壁钻进。

3.4腐蚀性评价与渗透性评价

在勘测时期，在坝体和库区采取了地表水试样，在水质分析结果中，可以得到地下水的主要化学成分为以钠，钙等的阳离子以及以硫酸根等的阴离子为主。在勘测过程中，渗透性的试验结果可得，由于尾矿的堆积层存在交错层理以及尾粉土砂中也夹有薄层尾粉土所以渗透变异性比较大。

4、坝体以及库区的调查

这部分主要包括两个大方面，坝体调查和库区调查，在此之外，排渗设施调查以及排渗效果的评价对坝体与库区的研究也具有很重要的一部分因素。

4.1坝体调查与库区调查

在勘察的过程中，在初期坝并未发现裂缝的存在，并没有什么异象的产生，在坝体的护坡和维护方面比较好。坝体的排水沟面完好无损，沟内也并没有淤积堵塞的现象，坝排洪方面正常。对库区的调查，库区的汇水面积大约是在0.71平方千米左右。

4.2排渗设施以及排渗漏效果的评价

初期坝的基底下部有铺设碎石加土工布分层设计的排渗体，这使坝体排渗运行的效果良好。

5、场地的地震效应

对于大坝以及库区来说，地震对于大坝和库区的影响可谓说是很大了。当大坝及库区的建设及质检都很合格时，大坝和库区的稳定性会很强，对于地震有一定的防御影响。所以对于建筑场地抗震的设防烈度，尾矿坝抗震的等级，建筑场地类别划分，抗震液化判定，抗震时程曲线，抗震验算，抗震工程措施应该进行进一步研究。

根据勘察的结果来说，库区的抗震设防烈度为六度，设计分组为第一组。根据调查来说，尾矿堆积坝抗震等级为二等，工程抗震的类别是乙类。场地内有饱和砂土和粉土，场地的抗震设防烈度为6度。在抗震的过程中，根据工程的实际情况，采取有利于地震稳定性的工程措施，如控制尾矿堆积的上升速度以及在坝附近的干滩设置排水措施等。

6、结论与建议

在库区的范围内并未发现区域性活动断裂、滑坡、泥石流等不良地质作用。从总体来看，场地是比较稳定的。尾矿库目前为三等库，终期等别为二等库。尾矿库初期坝是碾压堆石坝，坝基比较稳定；堆积子坝坝面的设施很完善，坡面无冲刷等的现象，坝体排渗条件较好，没有渗透变形，目前处于稳定的状态。为了有利于排水固结，现场应该尽量调整放矿的参数，并保证均匀的放矿，有利于坝体的稳定考虑应控制坝体筑坝的速率。库区后期咋加高及运行中，应加强对堆场及尾矿坝内浸润线的长期观测。汛期来临前放低库内的水位，留足干滩的长度，采取有效的措施来保证尾矿库安全渡汛。尾矿库的建设会导致库内四周山体植被被清理，两岸会由于修建临时道路建设开挖山坡，形成碎石土松散堆积体，应该采取适当的措施护坡确保边坡稳定性，防止在暴雨情况下引发小型滑坡、泥石流等不良影响。

参考文献：

[1]张伟伟.地质矿产钻孔数据库管理及成图系统设计与开发[D].合肥工业大学，2013.

[2]张雪霏.岩石园规划设计要素及模式设计研究[D].中国科学院大学，2018.