尾矿堆积坝岩土工程分析与评价(PPT)

强度计 算方法
总 应 力 法
有 效 应 力 法
尾矿及土的抗剪强度指标类别
强度指标类别 土的类别
试验方法
无粘性土 固结不排水剪
固结快剪 少粘性土
固结不排水剪
粘性土
固结快剪 固结不排水剪
慢剪 无粘性土
固结排水剪
粘性土
慢剪 固结不排水剪、测孔压
使用仪器 强度指标
三轴仪
Ccu、 Φcu
直剪仪 三轴仪 直剪仪
变形，坝 围渗透水 坝面局部出 坝体渗流控
体出现深 高位出逸， 现纵向或 制满足要
层滑动迹 出现大面积
横向裂缝 求，运行
象
沼泽化； 坝端无截水
工况正常。
沟，山坡
雨水冲刷
来自百度文库坝肩；
库等级 工况
危库
险库
病库
正常库
坝体抗滑 小于规定
稳定最小
值
安全系数
0.95
小于表规 定值 0.98
满足规定值，但部分高程上 堆积边坡过陡，可能出 现局部失稳；
正常 正常
各构筑物 符合设计 要求，工 况正常；
正常
库等级工况 危库
险库
病库
正常库
坝体迹象
出现浅层滑 浸润线位置 坝的轮廓尺
出现贯穿性 动迹象； 局部较高， 寸符合设
横向裂缝， 出现大面 有渗透水 计要求，
且出现较 积纵向裂 出逸，
稳定安全
大范围管 缝，且出 坝面局部出
系数满足
涌、流土 现较大范 现沼泽化； 设计要求；
对三级及以下尾矿堆积坝的液化分析可采 用一维简化动力法计算，对一、二级尾矿堆积 坝应采用二维时程分析法计算。
对尾矿坝饱和砂土类土和粉土的液化判别 方法，目前还不很一致。譬如判别深度上和执 行规范上也有不同看法，在这里未作硬性规定。 应视坝体的具体情况和任务书要求进行判别。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
上游式尾矿堆积坝可采取下列措施控制渗流： a)尾矿筑坝地基设置排渗褥垫、水平排渗管（沟）
及排渗井等； b)尾矿堆积体内设置水平排渗管（沟）或垂直排
渗井、辐射式排渗井等； c)与山坡接触的尾矿堆积坡脚处设置贴坡排渗或
排渗管（沟）等； d)适当降低库内水位，增大沉积滩长； e)坝前均匀放矿。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
三轴仪
直剪仪
C′、
三轴仪
Φ′
直剪仪
三轴仪
试样起始状态
坝体材料 a.含水量及密度与 原状样一致； b.浸润线以下和水 下要预先饱和； c.试验应力与坝体 实际应力相一 致。 2．坝基用原状土
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
3.3.渗流稳定分析 （1）确定堆积坝体的浸润线及其下游可能出逸点的 置； （2）计算坝体和坝基的渗流量； （3）当发生坝坡或坝基浸润线出逸时，应确定渗透 流量、评价产生管涌、流土的可能性，评价其出逸 比降以及堆积坝中不同尾矿土层之间的渗透比降。
1.35
1.30
1.25
洪水运行
1.30
1.25
1.20
1.15
特殊运行
1.20
1.15
1.15
1.10
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
当采用有限元法进行坝体稳定性分析计算时， 单元划分除应考虑概化尾矿土层界面外，还应 考虑浸润线位置，荷载中还应考虑渗透压力， 选择的计算模型应与试验统计模型相对应。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
3.2.计算参数的分析和选取 （1）尾矿堆积坝岩土工程分析应按所采用的分
析方法选取相应的各项岩土工程参数。尾矿土 和坝基土的各项物理力学指标应按计算断面的 概化分区分别统计。 （2）抗滑稳定的计算参数，应采用浸润线调整 后的指标，其指标采用概化后计算剖面上各种 材料的统计值
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
（3）尾矿堆积坝稳定性评价时应采用正常运 行、洪水运行和特殊运行三种不同条件分别 计算，
在评价尾矿库安全稳定时，国内通常采用 极限平衡法，从正常运行，洪水运行，特殊 运行三种情况下进行运算。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
采用极限平衡法分析评价尾矿堆积坝稳 定性时，最小安全系数
四、探讨
本规范针对上游法筑坝的尾矿堆积坝进行编写， 对下游法、中线法筑坝的可参照执行。
在规范编撰中，对勘探、测试、试验工作分列 两章，第4章规定勘察应做哪些工作和工作量 的要求，第5章规定进行这些工作的基本要求 和应获取哪些成果。
四、探讨
本规范定名为岩土工程技术规范，因为主 要内容还是在岩土工程勘察工作方面，编写第 8、9两章监测、治理，这两部分内容涉及程度 稍浅，没有编写更深入具体的内容，可以为勘 察和设计工作提供指导。
3.3.坝坡抗滑稳定性分析 （1）尾矿堆积坝的静力稳定性分析应采用极限平
衡法，并宜采用瑞典圆弧法或简化毕肖普法。 对二级及以上堆积坝尚宜采用二维或三维有限 元法进行应力和变形分析。
目前国内对三级及以下的尾矿库稳定性计算 中，通常采用规范推荐的瑞典圆弧法与简化毕 肖普法进行计算，且常用两种计算方法进行对 比，以验证其计算结果的可靠性。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
（2）尾矿堆积坝的动力稳定性评价可采用拟静力法； 二级及以上堆积坝尚宜采用二维或三维有限元法进 行动力分析。 对二级及以上尾矿库的动力稳定性计算通常采 用二维或三维有限元方法进行计算，不过目前国内 还没有统一的公认的计算方法。但比较公认的是二 维或三维动力稳定性计算的计算单元多，影响坝体 稳定性因素考虑的也比较多，输入的地震也考虑了 其相似性，比拟静力法计算进了一步。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
（5）对三级及以下上游式尾矿坝的渗流 计算可采用二向均质渗流计算方法或用 上游式尾矿坝的渗流计算简法进行。
（6）当用二相均质渗流法计算时，可采 用坝体材料综合渗透系数；当用有限元 法计算时，可采用概化断面各种材料渗 透系数统计值，并根据实测浸润线适当 调整。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
坝坡抗滑稳定最小安全系数（瑞典圆弧法）
坝的级别
计算条件
1
2
3
4、5
正常运行
1.30
1.25
1.20
1.15
洪水运行
1.20
1.15
1.10
1.05
特殊运行
1.10
1.05
1.05
1.00
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
坝坡抗滑稳定最小安全系数（简化毕肖普法）
坝的级别
计算条件
1
2
3
4、5
正常运行
1.50
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
老规范“工程分析”的内容没有列入规范， 但考虑到现实，在报告书章节中，安排有工程分 析，其下注明：当需要时，根据委托书，可以进 行这项工作，包括地震稳定性分析，渗流分析。
新规范规定，尾矿堆积坝的岩土工程分析评 价应包括渗流稳定性分析、静力分析、动力稳定 性分析和液化分析，较老规范更全面，要求更高。
满足规 范要 求
其它
其他严重
坝面未按设计设置排水沟，
危及 其他危及
冲蚀严重，形成较多或
尾矿
尾矿库
较大的冲沟，
库安
安全运 堆积坝外坡未按设计覆
无
全运
行的情
土、植被；
行的
况 其他不影响尾矿库基本安全
情况
生产条件的非正常情况
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
危库必须停止生产并采取应急措施。 险库必须立即停产，排除险情。 病库应限期整改。
四、探讨
对尾矿坝的监测和病患治理的设计， 目前还未见有专门的技术标准，勘察和设 计单位长期以来参照其他标准进行工作。
本规范的核心是尾矿坝的稳定性分析 与评价。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
3.4.液化分析 （1）对地震动峰值加速度等于或大于0.10g的 地区，尾矿堆积坝应判别堆积坝坝体和坝基的 饱和砂类土和粉土的液化可能性和液化势。 （2）尾矿土的液化判别和评价可按现行国家 标准《构筑物抗震设计规范》（GB50191）规 定的方法执行。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
危库 严重不足
险库 不足
病库
正常库
不足
满足
在设计洪水位时， 都不满足设计要 均不满足设
安全超高和最小干 求，将可能出现 计要求；
滩长度
洪水漫顶
不能同时 满足设计
满足
规定
排洪系统 排水井
严重堵塞或坍塌， 部分堵塞或 不能排水或排水 坍塌，排水 能力急剧降低 能力有所降
低，达不到 设计要求；
显著倾斜，有倒 有所倾斜 塌的迹象
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
（4）坝体稳定性计算应选取不少于两个筑坝高度 分别进行计算，第一计算阶段应为勘察时的已有 坝高，第二计算阶段为最终设计坝高。 尾矿坝稳定性计算与评价工作，宜分两个筑 坝高度进行。第一次可在堆积坝高度达到1/2~2/3 设计最终高程时进行。第二阶段计算与评价工作 可在设计最终坝高之前进行。
（3）尾矿堆积坝的岩土工程分析评价应包括渗 流稳定性分析、静力稳定性分析；在地震动峰 值加速度等于或大于0.10g的地区还应包括动力 稳定性分析和液化稳定分析。
对地震动峰值加速度小于0.10g的地区的5级 尾矿堆积坝，当坝外坡比小于1：4时，除尾矿 土属尾粘土和尾粉质粘土组成的堆积物以及软 弱坝基外，可不进行稳定性计算。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
（ 4）上游式尾矿坝的渗流计算应考虑尾矿筑 坝时放矿方式的影响。
对二级及以上堆积坝宜采用二维或三维有 限元法等数值分析方法对渗流进行分析；山区 尾矿库渗流计算宜进行三维有限元法计算或由 模拟试验确定。
对山区二级以上尾矿库宜进行三维有限元 法或模拟试验，主要是为了确保渗流计算的可 靠性，为尾矿坝安全运行提供依据。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
3. 1.一般规定 （1）岩土工程分析评价应在工程地质测绘、勘 探和取样、原位测试、室内试验的基础上，结合 尾矿坝的特点和要求进行。 （2）岩土工程分析评价应根据堆积坝的勘察成 果，结合尾矿土的沉积规律进行概化分区，并根 据工程需要选用适宜的计算方法。
三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价
根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确 定尾矿库安全度。
分为危库、险库、病库、正常库四级。 危库——指安全没有保障，随时可能发生垮坝事
故的尾矿库。 险库——指安全设施存在严重隐患，若不及时处
理将会导致垮坝事故的尾矿库。 病库——指安全设施不完全符合设计规定，但符
合基本安全生产条件的尾矿库。
库等级
工况 尾矿库调洪库容