蛇滩沟尾矿库渗流与稳定性有限元研究-论文.pdf

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1、第5O卷第6期甘肃水利水电技术Vo1．50．No．62014年6月GANSUWATERRES0URCESANDHYDROPOWERTECHN0LOGYJun．，2014·设计与研究·蛇滩沟尾矿库渗流与稳定性有限元研究鲁尚斌(华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050024)摘要：水是影响尾矿库稳定性的最主要因素之一，以河北省易县蛇滩沟尾矿库为依托，采用极限平衡理论与有限元方法对其渗流与抗滑稳定性进行计算分析，并进一步研究验证了其排渗管排水失效工况条件下渗流稳定性与坝体稳定性情况。在分析过程中，结合该尾矿库实际运行现状，讨论各个影响尾矿库稳定性的因素所起的作用。通过对该尾矿库渗流稳

2、定性与抗滑稳定性的研究，提供了快捷、有效地评价该类型尾矿库的方式方法与参考数据。关键词：尾矿库；渗流稳定性；抗滑稳定性；影响因素中图分类号：TV649；TV223．4文献标志码：A文章编号：2095—0144(2014)06—0025—031工程概况为山谷型尾矿库，见图1。蛇滩沟尾矿库位于河北省易县桥家河乡杏树台村，隶属于“易县守恒矿业有限公司”。该尾矿库为中钢集团工程设计院于2009年设计，筑坝方式采用上游法．初期坝采用爆破石料填筑碾压，设计初期坝内、外边坡均为l：1．6，坝顶宽4．0m，坝顶高程546．0m，坝基高程为526．0m。设计坝高20m，后期堆积坝高38rn，设计总坝

3、高58m，总库容131．48~10m，总有效库容量105．18~104m。根据AQ2006—2005(尾矿库安全技术规程》，该尾矿库等别为四等。蛇滩沟尾矿库位于生产区背面蛇滩沟内，与生产区相距400m，利用自然山沟筑坝而成，形成选厂的尾矿堆积场所，为山谷型尾矿库。现状尾矿库的实际情况：初期坝为碾压堆石坝，筑坝方式采用上游法。坝基高程、坝顶高程、坝内外坡比均按照设计完成施工，坝基整体坐落在基岩上；堆积坝由尾矿砂分散堆积放矿而成，分期填筑子坝。堆积坝体设排渗图1蛇滩沟尾矿库遥感图像管，排渗管为直径150mm的钢管，其中渗水部分设梅花形排水孑L。堆积坝设计最终高程584．0m，坝高该区出

4、露主要地层有太古界阜平群片麻岩(At)、38m，共分为l9期子坝。本次现场勘察时．堆积坝已及火成岩(^y)：岩性为条带状混合岩化黑云斜长片完成l0级子坝．坝顶高程566m每级子坝高2．0麻岩。夹大量斜长角闪岩透镜体与条带状混合岩化m，顶宽2．0m，内边坡1：2，外边坡1：3，由尾矿砂堆黑云斜长片麻岩为主。岩体完整性较好，节理裂隙积而成。堆积坝外坡铺设0．3m厚的选矿废石护坡。较不发育，岩体结构多呈块状，产状不明显。2研究区地质环境条件研究区位于新华夏系华北平原拗陷带与太行山研究区位于漕河流域的北支。属华北平原一级隆起带分界部位。西北境为太行山隆起带北端与天拗陷带与太行山一级隆起的分

5、界部位，即太行山北山纬向构造的燕山沉降带交汇处，均属强烈褶皱、断段与华北平原间的山麓边缘。尾矿库位于蛇滩沟内，裂区域。场地地震烈度为Ⅶ度。利用自然山沟筑坝而成，形成选场的尾矿堆积场所，区内地下水主要以大气降水通过地表入渗补收稿日期：2014—05—21作者简介：鲁尚斌(1986一)，女，河北唐山人，工程师，学士，主要从事地质灾害评价及岩土体稳定性研究。·25·第6期鲁尚斌：蛇滩沟尾矿库渗流与稳定性有限元研究第50卷行状态依然处于安全值内。但随着尾矿库进一步增之一。地下水对坝体不但会产生动水压力，降低坝大库容，如排渗设施失效，将会处于不安全的运行状体稳定性，同时还会产生管涌、流砂和坝

6、面沼泽化等态。病害，给尾矿坝的安全带来严重威胁。因此尾矿库4尾矿库抗滑稳定性分析运行期间应加强对浸润线的观测，注意坝体浸润线根据《尾矿库安全技术规程》要求尾矿坝稳定性埋深及其出逸点的变化情况和分布状态．对坝体浸分析计算。尾矿库抗滑稳定性计算模型与渗流计算润线超过控制线．应经安全技术论证增设或更新排模型一致。计算工况包括正常运行工况、洪水工况、渗设施。洪水+地震工况。计算采用瑞典条分法、Bishop法、5．3尾矿库外坡坡比Janbu法，对尾矿库抗滑稳定性判断。尾矿库抗滑稳在进行稳定性分析过程中，对局部地段边坡陡定性计算结果见表2。于设计的情况进行了稳定性分析计算．发现随着坝体的坡度变

7、陡，其稳定性安全系数也随之变小。对坝表2尾矿库抗滑稳定性计算结果体的稳定性造成不利影响。因此，在筑坝过程中。必须按设计要求保证坝体的轮廓、坝体的外坡坡比施工。正常运行1．7561．7491．7436结论及建议洪水运行1．5211．5181．513洪水+地震运行1．1l21．1091．104(1)蛇滩沟尾矿库是该地区典型尾矿库，通过计算，该尾矿库在现状条件下渗流稳定性与坝体抗通过计算，尾矿库在正常运行条件下抗滑稳定滑稳定性均处于安全状态。性系数为1．756：在洪水运行条