下游尾矿库对上游尾矿库稳定性影响计算方法研究

张海洋

（辽宁有色勘察研究院有限责任公司 辽宁沈阳 110013）

1 工程概况

该上游尾矿库现状坝顶标高为885.0m，坝底标高810.0m，总坝高约为75m，为Ⅲ等尾矿库。根据设计资料该尾矿库初期坝坝顶标高为826.0m，坝底标高为810.0m，初期坝最大坝高为16.0m，坝顶宽度为5.0m，最大坝长为74.0m，初期坝上游坡坡比为1：2.0，下游坡坡比为1：1.7，初期坝坝型为透水堆石坝。该尾矿库坝体经过压坡处理。堆积坝外坡比约为1：3.3，坡面有植被覆盖，且部分坝体坡面修筑截水沟。该尾矿库位于沟谷上游，由于接近尾矿库使用最大库容，拟在尾矿库下游新建尾矿库以满足矿山生产需要。下游尾矿库在今后生产使用中洪水期澄清水面标高将达到840m，可以看出，洪水位达到840m后对尾矿库的稳定性是有利的，起到反压作用，但在洪水期泄洪后将对上游尾矿库将产生一定安全影响。因此本篇论文将对此问题进行定量分析。

2 计算原理

毕肖普法是一种改进的条分法，该法假定条块间有水平力的存在，但条块间不存在剪应力。整个边坡的安全系数为：

式中：i-第i条块；αi-条块地面中点切线与水平线夹角；Ui-条块地面中点处孔隙水压力；Wi-条块重量；Qi-作用在条块重心处的水平向地震惯性力；li-条块底部长度；ci和fi-条块地面中点处的内聚力和内摩擦系数。在不考虑地震影响时，公式中的Qi取为零。

3 参数选取

本次计算均采用勘察过程中实测数据进行计算，具体参数如表1所示。

表1 勘察参数选取

4 稳定性计算

4.1 洪水水位稳定性计算

在不考虑其他条件的情况下，洪水期尾矿库水位达到840，分析可知该种情况下对尾矿库的稳定性是有利的，下游水位起到反压作用，计算结果如图1所示。

计算结果显示在洪水水位，坝前水起反压作用，该尾矿库的稳定性较好。

图1 坝体毕肖普法稳定性计算结果（稳定性系数为1.587）

4.2 泄洪时稳定性计算

由于尾矿库泄洪后，坝前水体排出，坝体内渗流将对坝体稳定性产生不利影响。此条件下为该尾矿稳定性较差条件，规范中未列出该计算条件，但应重点考虑，该条件下尾矿库稳定性计算结果如图2所示。

图2 坝体毕肖普法稳定性计算结果（稳定性系数为1.246）

可以看出该尾矿库在该条件下计算稳定性系数较洪水位条件下稳定性系数减少较多，瑞毕肖普法减少0.341，且接近于极限状态，滑移位置发生改变由原计算滑弧较深变为浅层滑弧。

4.3 反压后稳定性计算

由上文计算可知该尾矿库在泄洪后稳定性处于极限状态，因此建议采用反压处理，反压处理后，在泄洪条件下稳定性计算结果如图3所示。

图3 坝体毕肖普法稳定性计算结果（稳定性系数为1.354）

由计算结果显示经过反压处理后稳定性系数达到安全要求。

5 结论

通过对该尾矿库稳定性计算，计算结果显示由于下游尾矿库洪水期水位升高，在水位升高时对尾矿库的稳定性有利，但泄洪时对尾矿库的稳定性产生不利影响。此条件较为特殊，相关规范并无要求，但在工程分析中应该给予考虑。