郭偉 何華剛 代嵐

摘 要：本文對(duì)考慮滲流場(chǎng)情況下的尾礦壩穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)不同干灘長(zhǎng)度、初期壩滲透性等10種工況進(jìn)行模擬，得出了干灘長(zhǎng)度、初期壩滲透性對(duì)尾礦壩穩(wěn)定性的影響規(guī)律，對(duì)維持尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：尾礦壩；滲流場(chǎng)；穩(wěn)定性

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)品的需求也不斷增加，我國(guó)礦業(yè)也得到了迅速的發(fā)展。隨之而來(lái)的問(wèn)題就是尾礦壩數(shù)量的顯著增加，堆積壩的不斷增高，并且其中大部分尾礦庫(kù)存在超期服役、帶病運(yùn)行等問(wèn)題。大部分潰壩事故都是與滲流有關(guān)的，據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查資料發(fā)生事故的大壩中，由滲透破壞引起的約占40%，滑坡破壞也有15%左右[ 1 ] [ 2 ]。為保證尾礦壩的正常運(yùn)行，對(duì)尾礦壩滲流進(jìn)行分析，研究浸潤(rùn)線影響下的尾礦壩穩(wěn)定性很有必要。本文以某尾礦庫(kù)為研究對(duì)象，采用滲流理論和極限平衡法等方法，通過(guò)GeoStudio軟件對(duì)尾礦壩滲流場(chǎng)和穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬，得出滲流場(chǎng)對(duì)尾礦壩穩(wěn)定性的影響規(guī)律。

1 模型的建立

某尾礦庫(kù)初期壩形式是堆石壩，壩底高70米，壩頂高程是100米，壩高最大為30米；馬道寬2米，修筑在高度85米處，馬道以上的下游邊坡坡比為1∶1.75，上游邊坡坡比為1∶1.5，馬道以下上下游邊坡的坡比為1∶1.75，壩軸線長(zhǎng)172.15米，壩頂寬4米，壩底寬107.25米；上游壩坡面構(gòu)造由內(nèi)到外依次為：堆石壩體—四十厘米厚礫（碎）石墊層—土工布—二十厘米厚砂礫石—三十厘米干砌石護(hù)坡，下游壩面亦設(shè)厚三十厘米干砌石護(hù)坡。子壩由尾砂堆積而成，壩高為1米，坡比1∶1.25，總體坡比為1∶4。本文對(duì)尾礦壩進(jìn)行滲流分析時(shí)，土-水特征曲線是根據(jù)GeoStudio軟件中提供的樣本函數(shù)來(lái)確定的；滲透系數(shù)函數(shù)是根據(jù)各層土的土—水特征曲線和相應(yīng)的飽和滲透系數(shù)來(lái)估計(jì)的。

2 尾礦壩滲流分析

本文針對(duì)不同干灘長(zhǎng)度、庫(kù)水位和不同初期壩排水情況兩類(lèi)工況下的滲流進(jìn)行了分析，共選取了10種工況。

3 尾礦壩穩(wěn)定性分析

GeoStudio軟件可以直接進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算，根據(jù)勘察報(bào)告得到各土層土性指標(biāo)，另外根據(jù)前文滲流分析所選取的10種工況和分析結(jié)果，對(duì)尾礦壩穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)果如下表3所示：

該尾礦庫(kù)壩高77m，根據(jù)《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》[ 3 ]可知其為三等尾礦庫(kù)，正常情況下最小安全系數(shù)為1.20，洪水情況下最小安全系數(shù)為1.10。從上表可以看出對(duì)于干灘長(zhǎng)度從68.91m減小到44.07m，安全系數(shù)也從1.736減小至1.650，減小了0.086，改變了4.95%。對(duì)于滲透系數(shù)從0.001m/s減小到0.000003m/s，安全系數(shù)從1.704減小到1.306，減小了0.398，改變了23.4%。對(duì)于滲透系數(shù)從0.001m/s減小到0.000003m/s，安全系數(shù)從1.586減小到1.257，減小了0.329，改變了20.7%。

4 總結(jié)

從上面的計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)該尾礦壩在當(dāng)前壩高時(shí)，壩體是穩(wěn)定的，在不同工況下，雖然安全系數(shù)有所變化，仍是穩(wěn)定的。在正常運(yùn)行情況下，隨著庫(kù)水位的增加，干灘長(zhǎng)度的減小，尾礦壩安全系數(shù)雖然有所減小，但安全系數(shù)仍能滿足要求。隨著初期壩滲透系數(shù)的降低，尾礦壩安全系數(shù)逐漸減小，但仍能滿足規(guī)程要求。在洪水水位下，隨著初期壩滲透系數(shù)的降低，尾礦壩安全系數(shù)逐漸減小，但仍能滿足規(guī)程要求。對(duì)于初期壩排滲良好和排滲不良，就算庫(kù)水位到達(dá)洪水水位，尾礦壩也能保持良好狀態(tài)。初期壩開(kāi)始不排水時(shí)，安全系數(shù)都偏小，尾礦壩的穩(wěn)定性顯著降低，因此，需要特別注意。初期壩的排滲情況對(duì)尾礦壩的安全系數(shù)影響更大，正常水位相對(duì)于洪水水位安全系數(shù)的變化幅度更大，排滲不良時(shí)的安全系數(shù)都小于排滲良好時(shí)的安全系數(shù)。所以，保持初期壩滲透良好具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李君純.我國(guó)水庫(kù)大壩安全的狀況及前景.96《水庫(kù)大壩安全》科技研討班講義[D].國(guó)家科委上海培訓(xùn)中心印，1996.11：33-42.

[2] 張秀玲，文明宣.我國(guó)水庫(kù)失事的統(tǒng)計(jì)分析及安全對(duì)策探討[D].水利工程管理論文集.第三冊(cè)，1998：125-130.

[3] 尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程（AQ2006-2005）.

作者簡(jiǎn)介：郭偉（1993-），男，湖北荊州人，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院安全工程專(zhuān)業(yè)。