徽縣某礦業(yè)礦區(qū)尾渣堆場(chǎng)壩體穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

張 佳

(甘肅省有色地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000)

1 巖土工程地質(zhì)特征

勘察區(qū)劃分的工程地質(zhì)層為：①尾粉質(zhì)粘土；②人工素填土；③粉質(zhì)粘土；④碎石；⑤-1全風(fēng)化炭質(zhì)頁(yè)巖；⑤-2中風(fēng)化炭質(zhì)頁(yè)巖；⑥灰?guī)r。

各巖土層的特性、厚度、埋藏分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)自上而下分述如下：

①層尾粉質(zhì)粘土（Q4ml）：褐紅色，分布于堆積壩區(qū)，主要由尾礦礦渣組成，屬于人工填土，自2005年開(kāi)始采用干法堆積，初始含水率不大于10%，固結(jié)壓密差，均勻性好，厚度5.8m～27.30m。分布高程1418.30m～1453.14m。②層素填土（Q4ml）：褐黃色，初期壩壩體填筑土，土源為溝谷兩岸的粉質(zhì)粘土，可塑，沿壩軸線填筑厚度4.5m～20.40m，壩軸線左岸填筑厚6.0m～11.90m，溝中心填筑厚20.40m，壩軸線右岸填筑厚4.5m，土質(zhì)較均勻，偶含角礫。③層粉質(zhì)粘土(Q4dl+pl)：褐黃色，可塑，搖震反應(yīng)無(wú)，刀切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等。層厚0.6～6.9m，層位不穩(wěn)定，初期壩壩址區(qū)最厚，二級(jí)堆積壩底區(qū)最薄，厚度小于1.0m。局部含透鏡狀碎石層。④層碎石(Q4dl+pl)：白灰色，稍密，顆粒成份為灰?guī)r，磨圓度差，顆粒多呈棱角狀～次棱角狀，碎石占58.40%，角礫占32.5%,砂占8.5%，粉粘粒占0.6%。局部有塊石，呈零星分布，最大粒徑可達(dá)180mm，骨架顆粒間被粗、細(xì)砂及粉質(zhì)粘土填充，級(jí)配良好。層厚1.20m～3.80m，沿溝道分布不連續(xù)[1]。

2 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造表現(xiàn)為近東西向狹長(zhǎng)斷陷帶，由多條逆沖斷裂構(gòu)成，平面上呈平行狀，剖面上呈倒轉(zhuǎn)疊瓦狀。主要幾條斷裂如下：

姚家坪─談家莊─大殿山北斷裂，位于勘察區(qū)以北。據(jù)資料，該斷裂最早形成于華力西旋回，一直到燕山期還在活動(dòng)，東西延伸長(zhǎng)度大于100km。距離勘察區(qū)1km。吊嶺坡—寺埡—云屏寺斷裂，位于勘察區(qū)南部，近東西向斷裂帶，發(fā)育石炭系內(nèi)部，傾角30°～60°，延伸長(zhǎng)度大于8km，寬度50m～200m。次級(jí)構(gòu)造發(fā)育。距離勘察區(qū)0.3km[2]。

3 水文地質(zhì)

勘察區(qū)賦存松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類巖溶水。第四系松散巖類孔隙水：主要分布于桃園溝溝谷谷底，含水層為第四系坡洪積粉質(zhì)粘土及碎石層，地下水位埋深為0.87m～11.7m。含水層厚度13.13m～16.31m。主要接受降水、地表水及溝道兩側(cè)巖溶裂隙水的補(bǔ)給，以泉及潛流的形式向溝谷排泄。

據(jù)本次調(diào)查在初期壩左側(cè)壩址區(qū)及前緣為地下水的排泄區(qū)，未建初期壩時(shí)就有1號(hào)泉與2號(hào)泉同時(shí)存在，泉的動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化明顯?，F(xiàn)1號(hào)泉被初期壩填筑封堵。堵塞了地下水的通道，致使在初期壩壩址區(qū)及坡腳一帶地下水具有微承壓性。碳酸鹽巖類巖溶水：地下水賦存、運(yùn)移于灰?guī)r溶隙、溶洞及眾多裂隙等構(gòu)成的復(fù)雜地下通道中。本次鉆孔在18.05m～18.6m左右揭露該層水，富水性受巖溶裂隙發(fā)育程度控制，具承壓性，接受大氣降水補(bǔ)給，主要補(bǔ)給區(qū)位于溝谷兩側(cè)高山區(qū)，通過(guò)巖溶通道向溝谷底部運(yùn)移，以泉或暗流的形式向溝谷排泄。

4 坡體穩(wěn)定性的計(jì)算

4.1 計(jì)算模型

壩體潛在滑帶為粉質(zhì)粘土與基巖接觸面，故其滑動(dòng)面應(yīng)為折線形（圖1）。

圖1 折線破裂面法

4.2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

4.3 滑坡推力計(jì)算

下滑力：

擋土力：

傳遞系數(shù)：

根據(jù)實(shí)際情況和滑坡類型，由于現(xiàn)狀條件下滑帶處有地下水分布，且滑坡繼續(xù)在下滑變形，故穩(wěn)定性計(jì)算考慮自重＋地下水、自重+暴雨+地下水、自重＋地震+地下水三種工況，具體的計(jì)算軟件采用“理正巖土計(jì)算軟件5.11版”給定最危險(xiǎn)破裂面的方法。

4.4 滑坡穩(wěn)定性的計(jì)算結(jié)果

滑坡計(jì)算剖面采用選擇控制滑坡的主要剖面9-9′共1條。對(duì)坡體在自重+地下水、自重+地震+地下水、自重+強(qiáng)降雨+地下水三個(gè)不同工況條件下的穩(wěn)定性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

根據(jù)表1的計(jì)算結(jié)果，該壩體在自重工況條件下的穩(wěn)定系數(shù)(Fs)為1.321；在自重+地下水工況條件下的穩(wěn)定系數(shù)(Fs)為1.051；在自重+地震工況條件下的穩(wěn)定系數(shù)(Fs)為0.985；壩體在自重工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)；壩體在自重+地下水工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；壩體在自重+地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)；根據(jù)定性評(píng)價(jià)和定量計(jì)算，綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為該壩體現(xiàn)狀條件下穩(wěn)定性差，發(fā)展趨勢(shì)為不穩(wěn)。

5 壩體穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)地層、構(gòu)造、水文地質(zhì)特征結(jié)合定性分析和定量計(jì)算，壩體現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差，局部有失穩(wěn)下滑跡象，在降水等因素作用下，發(fā)生變形滑坡的可能性較大。

[1]甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局．甘肅省區(qū)域地質(zhì)志[M]．地質(zhì)出版社，1989．

[2]王樹，周玎，吳爽．尾礦庫(kù)三維壩體穩(wěn)定性分析[J]．現(xiàn)代礦業(yè),2010,26(8)：48-51．