矿山尾矿库坝体稳定性分析报告河北曲阳

目录
第一章绪论
第一节项目由来
第二节编制依据
第三节编制目的任务
第四节自然地理概况
第五节工作方法、完成工作量及质量评述第二章尾矿库基本情况
第一节尾矿库现状及运行情况
第二节尾矿库设计情况
第三节尾矿库等别及构筑物级别
第三章岩土工程勘察
第一节勘察工作概述
第二节坝体岩土工程地质特性
第四章坝体稳定性分析
第一节计算方法
第二节计算剖面及参数确定
第三节计算工矿及荷载组合
第四节渗透稳定性计算
第五节坝坡稳定性计算
第六节液化稳定性计算
第五章结论及建议
第一节结论
第二节建议
附图
图号图名比例尺
1 尾矿库现状平面布置图
2 建筑物和勘探点位置图 1:1000
3 工程地质剖面图1—1/水平:1:400 垂直：1:100
4 工程地质剖面图2—2/水平: 1:400 垂直：1:100
5 工程地质剖面图3—3/水平:1:300 垂直：1:100
6 工程地质剖面图4—4/水平:1:300 垂直：1:100
7 工程地质剖面图5—5/水平:1:300 垂直：1:100
附表
附表1 物理力学指标统计表
附表2 土工试验成果表
有关证件
1.项目承担单位企业法人营业执照复印件；
2.项目承担单位勘察资质证书复印件。

第一章绪论
第一节项目由来
河北****有限责任公司尾矿库，位于河北省曲阳县****镇、河北****有限责任公司北约0.2Km的山沟内。

主要存放河北****有限责任公司所排放的粉煤灰。

尾矿库设计的总坝高为28m ，初期坝坝高为16m，目前尾矿库堆积高度距初期坝坝顶约7.5m。

为保证尾矿库的安全运行，验证现状坝体的稳定性，根据《尾矿库安全技术规程》和《尾矿库安全监督管理规定》等有关要求，公司受河北****有限责任公司的委托，对其尾矿库进行坝体岩土工程地质勘察并进行坝体稳定性分析报告的编制工作。

第二节编制依据
1.《尾矿库安全监督管理规定》（国家安监总局令第6号）；
2.《尾矿库安全技术规程》（AQ2006－2005）；
3.《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）；
4.《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规范》（YBJ11－86）；
5.《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1－90）；
6.《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）；
7.《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）；
8.《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418—95）；
9.《河北省尾矿库坝体稳定性分析技术导则》（试行）；
10.《河北****有限责任公司设计方案》（河北省****设计院，
1988年4月）；
11. 河北****有限责任公司尾矿库坝体稳定性分析委托书。

第三节编制目的任务
一、编制目的
为确保河北****有限责任公司尾矿库的安全和正常运行，按照《河北省尾矿库坝体稳定性分析技术导则》（试行）有关规定和技术要求，采用勘探、原位测试和室内试验的方法，取得坝体稳定性分析的有关物理力学参数，其主要目的是：
1.验证现状尾矿库坝体的稳定性；
2.为坝体继续加高提供设计依据，并评价其适宜性和稳定性；
3.分析影响坝体稳定的不利因素，提出治理技术措施建议。

二、主要任务
1.查明尾矿堆积体的颗粒组成、密实程度及沉积条件；
2.查明尾矿堆积体的物理力学性质；
3.查明勘察期间浸润线的位置和坝体渗漏量，评价坝体的渗透稳定性。

4.对初期坝在现状条件下，按正常运行、洪水运行和特殊运行条件分别进行边坡稳定计算，确定坝体的边坡抗滑稳定安全系数，评价初期坝的抗滑稳定性。

5. 判别坝基土和堆坝材料的液化可能性和液化势，评价其液化稳定性。

6.研究尾矿坝基和坝体的稳定性，查明各种不稳定因素，提出
相应的工程措施方案。

第四节自然地理概况
河北****有限责任公司尾矿库位于位于河北省曲阳县****镇、河北****有限责任公司北约0.2Km的山沟内。

地处阜平县、曲阳县、唐县交汇处，南邻335省道，有山间柏油马路直通灰场，大中型汽车均可通过，交通方便（图1—1）。

本区地处华北平原西部，太行山脉东麓中低山区，地势西北高、东南低，地貌自西北向东南依次为低山、丘陵、平原，区域地质构造为新华夏系太行隆起带北段，地貌类型按成因划分，主要为剥蚀风化地貌类型和冲沟侵蚀地貌类型。

本区属半干旱大陆性山岳气候，四季分明，寒暑变化剧烈。

年平均气温12.4°C，最高气温为41.7°C，最低气温为－18.9°C。

最大年降雨量960.0毫米。

主导风向：夏季南东、冬季北西，全年平均风速19.1米／秒，最大风速23.3米／秒。

河北****有限责任公司尾矿库位于河北省曲阳县****镇、河北****有限责任公司北约0.2Km的山沟内。

山谷大致呈东北-西南方向，主要被草和灌木覆盖，树木数量较少。

谷底坡度为1:8，局部为1:6。

边坡稳定性较好，不存在滑坡、泥石流等不良地质灾害。

库区内地层比较简单，主要以奥陶系中奥陶统石灰岩为主，广泛分布。

其次为第四系冲洪积、坡积松散岩层，分布于库区冲沟内。

图1-1 交通位置图
4
库区地下水类型主要为基岩裂隙水。

主要接受大气降水垂直入渗补给，地下水的排泄以侧向径流为主。

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)划分，库区地震动峰值加速度0.05g，地震动反映谱特征周期0.30s。

相应抗震设防烈度为6度。

库区下游200m内没有居民、村庄、和较大的建筑物。

库区周围无风景旅游景点和文物古迹及自然保护区。

第五节工作方法、完成工作量及质量评述
一、工作方法
在明确勘察目的、任务和技术要求的基础上，通过收集和分析已有资料、现场踏勘了解场地工程地质条件，编制合理可行的勘察纲要。

勘察方法以勘探、原位测试和室内试验等手段为主，辅以必要的工程地质测绘，查明了尾矿坝体的工程地质条件，取得了坝体稳定计算的物理力学参数，为评价坝体稳定性提供了可靠的依据。

二、完成主要工作量
完成主要工作量见表1－1。

表1－1 主要工作量表
第二章尾矿库基本情况
第一节尾矿库现状及运行情况
河北****有限责任公司尾矿库于****年建成并投入使用，
其位于位于河北省曲阳县****镇、河北****有限责任公司北约0.2Km 的山沟内。

主沟谷蜿蜒曲折，汇水面积2.0km2，属山谷型尾矿
库。

放矿方法采用单管排放尾砂。

初期坝为透水堆石坝，为干砌石筑坝，浆砌石护坡。

初期坝坝顶标高为228.0m，初期坝坝高16m，坝长146 m，坝顶宽3.0m，外坡坡比为1：2.0，尾矿坝外坡为浆砌块石护坡。

目前尾矿库滩顶高程约220.51m，堆积高度距初期坝坝顶约7.5m （因电厂所排放的灰渣都为邻近的水泥厂利用生产水泥及作为建筑材料，且供不应求）。

尾矿库在库内外设置明槽-管式排洪系统。

在库区西侧设置截洪沟，使库区上游积水沿上游截洪沟进入排洪系统。

库内排水系统由溢水塔、排水管、流槽、消力池组成。

截洪沟、排洪隧洞及流槽均为浆
砌石结构，初期坝下游坡底部设有两排排水孔。

现场检查发现：排洪构筑物无变形、位移、损毁、淤堵等现象，运行工况正常；坝体未见明显的溢出、管涌、流砂、渗漏、塌陷等不良现象。

第二节尾矿库设计情况
河北****有限责任公司尾矿库方案设计由河北省****设计院于19**年4月完成。

该尾矿库设计规模按年排灰量为3.0万t设计。

筑坝方式采用上游法。

初期坝为透水堆石坝，为干砌石筑坝，浆砌石护坡，石料采用采矿废石、选厂平整场地弃石及库内开采岩石，坝高为16m，坝长146m，坝顶宽3.0m，坝体上游坡比1：0.8，下游坡比1：1.0，利用土工布做反滤层；后期堆积坝高度12m。

设计总坝高28m，总库容约为225万m3。

由此，确定尾矿库等别为五等工程。

尾矿库防洪设计标准：尾矿库启用初期，洪水重现期20年；启用中、
后期，洪水重现期50年。

抗震设防烈度按6度。

排水及调洪系统设计。

尾矿库在库内外设置明槽-管式排洪系统，截洪沟、排洪隧洞及流槽均为浆砌石结构。

截洪沟断面为2000×2500mm；排洪隧洞断面为1000×2000mm；流槽断面为1500×1500mm。

坝基及坝址处两侧山坡均清除覆盖层至基岩面。

第三节尾矿库等别及构筑物级别
根据《尾矿库安全技术规程》（AQ2006－2005）规定，该尾矿库等别为五等，主要构筑物等别五等，次要构筑物等别为五等。

坝体(镜向东北) 排水孔(镜向东北)
初期坝顶(镜向东南)
库区(镜向北) 流槽(镜向东)
截洪沟(镜向北)
第三章岩土工程勘察
第一节勘察工作概述
一、勘察目的、任务
勘察的主要目的是为现状尾矿库坝体稳定性分析计算提供可靠的物理力学参数，同时为尾矿坝继续加高或闭库设计提供必要的技术参数。

其主要任务是：
1、查明尾矿堆积体的组成、密实程度及沉积条件；
2、查明尾矿堆积体的物理力学性质；
3、查明勘察期间浸润线的位置，当渗漏较严重或因渗漏而污染自然环境时，尚应查明渗漏途径；
4、判定建筑场地类别，提供抗震设计有关参数；
5、研究坝体稳定性，查明各种不稳定因素，提出相应的工程措施方案。

二、勘察方法及工作布置原则
本次勘察采用工程地质测绘与调查、钻探、原位测试和室内土工试验相结合的方法进行。

勘察工作技术要求及工作量的布置严格按照《河北省尾矿库坝体稳定性分析技术导则》（试行）和有关勘察规范进行。

外业工作于20*年*月2*日至*月*日完成。

勘探线垂直坝轴线布置，共布3条勘探线，具体位置见勘探点和建筑物平面位置图。

三、完成主要工作量
本工程勘察钻探采用XY－1型工程钻机回转钻进，原位测试采用标准贯入试验方法。

钻孔内用薄壁取土器静压采取原状土样，取样
等级为Ⅰ级，标贯器中取扰动样，取样等级为Ⅳ级。

共完成勘探点6个。

其中，取土孔3个，标贯孔2个。

总进尺30.4m。

取原状样11件，标贯试验9次，室内渗透试验4个。

第二节坝体岩土工程地质特性
根据钻探揭露结果，可将库区自上而下划分为三种类型：即尾矿堆积材料、初期坝筑坝材料和库基原始天然地层，其中初期坝坝体材料为块石干砌而成，浆砌石护坡；坝基为石灰岩；尾矿堆积材料均为尾粉土。

其工程地质特性如下：
①尾粉土：灰色，松散，稍湿，土质较均，局部夹粉砂薄层。

粘聚力5.0－12.1kPa，内摩擦角20.3º－26.6º。

②石灰岩：灰色，变晶结构，块状构造，主要矿物成分碳酸盐矿物，微风化，动探探锤。

其分布情况及物理力学指标详见工程地质剖面图及物理力学指标统计表（附后）。

第四章坝体稳定性分析
第一节计算方法
渗流的分析方法分为公式法和有限元方法，本次渗流计算采用有限元方法。

有限元方法是依据非饱和土理论、根据基本的渗流理论――达西定律等，采用有限元方法分析稳定流中多种边界条件、多种材料的堤坝或土体的渗流分析。

坝坡稳定计算方法分为瑞典圆弧法和简化毕肖普法，本次计算采
用瑞典圆弧法，同时采用简化毕肖普法计算与之相比较。

第二节计算剖面及参数确定
计算剖面选取最大坝高处剖面。

坝体材料的物理力学指标依据本次勘察成果，基岩及初期坝指标按照相关规范及经验确定，见表4-1。

表4-1坝体填料和坝基土物理力学指标表
第三节计算工况及荷载组合
坝体渗透稳定及坝坡抗滑稳定计算工况包括正常运行、洪水运行和特殊运行三种工况，其中正常运行是指尾矿库水位处于正常生产水位219.17m时的运行工况；洪水运行是指尾矿库处于最高洪水位219.67m时的运行情况；特殊运行是指尾矿库水位处于最高洪水位219.67m时，遇到6度地震情况下运行。

各种工况下的荷载组合表见表4-2。

表4-2 不同计算工况下的荷载组合表
第四节渗透稳定性计算
渗流计算采用河海大学工程力学研究所开发的《水工结构分析系统》AutoBank5.3程序进行计算。

该程序可以在给定坝体填料和坝基土的渗透指标及上、下游水位等条件下计算流场数据，并在AutoCAD 下将浸润线、等势线、渗透坡降等值线等图形绘制在大坝断面网格划分图上。

采用该程序计算三种不同工况下的坝体浸润线、渗漏量，并根据水力坡降判断可能发生破坏的区域。

计算结果见图4-1、4-3及表4-3。

表4-3 大坝渗透计算成果表
脚附近水流出逸部位计算渗透坡降值小于允许渗透坡降值，渗透稳定满足要求。

正常高水位及最高洪水位下的单位宽度最大渗漏量分别为1.18×10-4m3/s和1.31×10-4m3/s。

第五节坝坡稳定性计算
本次复核采用河海大学工程力学研究所开发的《水工结构分析系统》Slope r1.22程序中的瑞典圆弧法对大坝坝坡进行稳定计算。

该程序可通过建立大坝断面土层模型，录入不同土层的物理力学指标、不同工况下坝体浸润线以及滑弧始末范围等约束条件，算出圆弧滑裂面的安全系数，并找出最小安全系数和相对应的滑弧位置。

坝坡抗滑稳定计算工况包括上游正常高水位219.17m及最高洪水位219.67m稳定渗流期时的下游坝坡稳定，见表4-2。

因为不会发生水位骤降情况，不再复核上游坝坡稳定。

本坝为级别为5级，在正常运行、洪水运行及特殊运行工况下的坝坡抗滑稳定安全系数不应小于1.15、1.05、1.00。

大坝最不利滑弧面见图4－1、图4－3及图4－5。

抗滑稳定安全系数计算成果见表4－4。

各种运用工况下的最小安全系数均满足规范要求，坝坡抗滑稳定。

同时采用简化毕肖普法进行计算，大坝最不利滑弧面见图4－2、图4－4及图4－6。

抗滑稳定安全系数计算成果见表4－5。

可以看出采用毕肖普法计算大坝下游坝坡在各种工况下的安全系数均满足规
范要求，坝坡抗滑稳定。

第六节液化稳定性计算
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）相关规定，该场地土层不具液化性。

图4-1 17
图4-2 18
图4-3 19
图4-4
图4-5
图4-6
第五章结论及建议
第一节结论
1.渗透稳定分析：在正常高水位和最高洪水位下，计算断面下游坝脚附近水流出逸部位计算渗透坡降值小于允许渗透坡降值，渗透稳定满足要求。

正常高水位及最高洪水位下的单位宽度最大渗漏量分别为1.18×10-4m3/s和1.31×10-4m3/s。

2.坝坡稳定分析：计算表明河北****有限责任公司尾矿库尾矿库初期坝下游坝坡在各种运用工况下的最小安全系数均满足规范要求，坝坡抗滑稳定。

第二节建议
.建议严格按《尾矿库安全技术规程》进行尾矿排放与筑坝，保持坝顶及沉积滩面均匀平整、坝体均匀上升，粗颗粒尾矿沉积于坝前，细颗粒排至库内，在沉积滩范围内不允许有大面积矿泥沉积，沉积滩长度及滩顶高程满足防洪设计要求，并确保排水及泄洪系统的有效正常运行。