本溪市某尾矿库坝体稳定性分析

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1、本溪市某尾矿库坝体稳定性分析摘要：尾矿坝的稳定性对于尾矿库运行安全至关重要，文章以本溪市某尾矿库岩土工程勘察为基础，采用基于极限平衡理论的瑞典圆弧法与简化毕肖普法对该尾矿库坝体进行稳定性计算，定量分析尾矿坝稳定性。结果表明，该尾矿库坝体稳定性安全系数满足规范要求，坝体稳定。关键词：尾矿库；坝体稳定性；渗流分析；抗滑计算尾矿库也是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。在运行期间，将会时时刻刻或周期性地受到各种天然的（雨水、地震等）和人为的（管理不善、未均匀放矿等）不利因素的影响，从而威胁着它的安全。尾矿库溃坝将给下游人民生命财产造成巨人的灾害和损失［1，2］。关于尾矿坝稳定性分析的方法主要包括极限

2、平衡分析方法和数值分析法。其屮，极限平衡分析法主要是基于刚体极限平衡理论的条分法，如瑞典圆弧法、Bishop法和简布法等；数值分析法主要是有限元法［3］、宥限差分法、变分法［4］以及离散元法等。目前国内在尾矿堆积坝稳定性分析中，仍沿用基于极限平衡理论的传统条分法对其进行抗滑稳定性分析。木文采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法进行计算，评价坝体稳定性。1工程概况本溪市某选厂尾矿库依然形成的山谷而建，该沟最大长度约530m,平均宽度约150m。尾矿坝上宽下窄，呈喇叭口形状。该库尾矿坝由七级子坝和初期坝组成。其中初期坝采用透水堆石坝，坝体形态不规则。由于初期坝上部区域覆盖有素填土，现已分辨不出其外部轮廓，下

3、部区域裸露在外，由块石压坡。堆积坝采用上游式池填法堆砌而成，目前，坝顶最大坝长约为230m，坝顶宽10m，总体坡比1:2.5左右，外坡有植被覆盖护坡。现场勘察作业时，库内干滩长度60m左右。库内采用井管式回水系统，库内设有一泄水塔，排水管为lm直径圆管。该尾矿库设计最终坝高为55m,设计总库容为60万m3。目前该尾矿库库容约为42万m3，坝高约47.3m，依据尾矿库安全技术规程(AQ2006-2005),该尾矿库属IV等尾矿库［5］。根据该尾矿库岩土工程勘察结果，得到该尾矿库剖面图，见图1。2尾矿坝稳定性评价方法本文计算尾矿库坝体稳定性采用极限平衡法，按正常运行、洪水运行、特殊运行(由于地震对

4、边坡的破坏主要是水平地震力导致的，木文地震情况下的尾矿坝坝体稳定性计算仅研究水平方A的地震力影响。本文采川拟静力法考虑地震力作用，地震作用下拟静力分析法的基本思想是在静力计算的基础上再考虑地震惯性力的作用，即将地震作用采用一个附加的地震惯性力来代替。)三种情况下进行运算。对于该尾矿坝的稳定性计算，首先对其进行二维稳定渗流分析来计算其浸润线，而后对其进行稳定性计算。计算主要采用瑞典圆弧法进行稳定性评价，而且采用简化毕肖普法进行比较评价。3尾矿坝稳定性计算3.1计算参数的选取尾矿坝稳定性计算的可靠性主要决定于尾矿坝各类土体的抗剪强度力学指标。本文稳定性分析所用的尾矿坝各类土体的力学参数是此次勘察期

5、间土工试验结果并结合以往同类项目经验综合选取的，其计算参数见表1。3.2渗流计算正常运行情况下的稳定性计算以岩土工程勘察的实测浸润线为依据，进行二维稳定渗流分析计算尾矿坝在此运行条件下的浸润线，并且对实测的浸润线进行比较。在此稳定渗流分析的基础上计算该坝在洪水运行条件下的浸润线，在该运行条件下的稳定性计算就以计算浸润线为准，由于缺乏该库区最高洪水位相关数据，因此，在该次计算中最高洪水位为规范所规定的最小干滩长度50m所对应的水位，特殊运行条件下的稳定性计算以洪水位计算浸润线为依据。3.2.1计算条件预设正常运行工况下的该尾矿库坝体稳定性计算以岩土工程勘察期间的实际测量的浸润线位置为依据；对于洪

6、水运行工况和特殊运行工况下的稳定性计算，最高水位则参照规范所规定的最小干滩长度50m所对应的相应水位为依据。3.2.2渗流计算结果（1）正常运行工况下浸润线计算结果图2所示为正常运行工况下坝体浸润线计算结果，并将计算浸润线结果与勘察期间实测的浸润线进行比对。由图可见，计算浸润线结果与勘察期间实测的浸润线基本吻合，说明计算参数选择是合理的，可以为之后洪水位运行工况和特殊运行工况浸润线的计算分析采用。（2）洪水位工况及特殊运行工况条件下浸润线计算结果如图3所示由图可见，在洪水位运行情况下该尾矿库坝体浸润线比正常运行工况下浸润线有所提高，但浸润线未从尾矿坝坡面及初期坝溢出，不会产生如管涌、流沙等渗流

7、破坏的现象。3.3各种运行条件下稳定性计算结果正常运行条件下（库内无积水）、洪水条件下（最高洪水位+坝体自重）和特殊条件下（最高洪水位+坝体自重+地震的荷载组合）（该库区设计基本地震加速度值为0.05g）坝体稳定性计算结果分别见表2。4结束语根据该尾矿库渗流计算所得到的计算浸润线位置与实际勘察期间测量所得的浸润线位置进行比较发现，计算的浸润线位置结果与实测的浸润线位置结果基本是吻合的，说明该尾矿坝