尾礦壩加高穩(wěn)定分析

魏裕基

(中國(guó)鐵建國(guó)際集團(tuán)有限公司，北京 100855)

0 引言

某黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)地處秦嶺中部地區(qū)，海拔在1 240 m～1 945 m之間，相對(duì)高差在200 m～800 m之間，屬中高山侵蝕地貌。后期壩為尾礦堆積壩，共設(shè)6個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)寬2 m，最大堆積高度69 m，堆積外坡為1∶5.0，內(nèi)坡為自然沉積坡1∶100，平均年堆積高度2.76 m，最終總壩高97 m，總庫(kù)容為1 279.1×104m3，尾礦庫(kù)匯水面積:10.125 km2，尾礦庫(kù)類別為:三等庫(kù);服務(wù)年限25年。分析尾礦庫(kù)壩體堆積至設(shè)計(jì)壩頂高程1 339 m后再加高20 m～1 359 m時(shí)壩體穩(wěn)定。

1 滲透系數(shù)反演分析

滲流參數(shù)反演分析采用“反問(wèn)題正算法”，即通過(guò)不同滲流參數(shù)的試算，以最小二乘法擬合和實(shí)測(cè)浸潤(rùn)面誤差最小的最佳反演模型滲流參數(shù)。滲透系數(shù)分析模型見(jiàn)圖1，圖2。反分析取值范圍及試算初值見(jiàn)表1，反分析結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 反演模型實(shí)體圖

圖2 有限元計(jì)算網(wǎng)格剖分圖

表1 反演分析擬合模型滲透系數(shù)取值范圍和試算初值 m/s

表2 最佳擬合模型滲流參數(shù)

2 加高方案穩(wěn)定分析

受某礦業(yè)有限責(zé)任公司委托，對(duì)尾礦庫(kù)壩體加高后進(jìn)行穩(wěn)定分析，此次分析只針對(duì)最大縱剖面進(jìn)行計(jì)算，以這個(gè)斷面的穩(wěn)定性來(lái)反映整個(gè)尾礦壩的壩坡穩(wěn)定性。

2.1 計(jì)算模型

由壩體加高滲流計(jì)算模型可以得到，其最大縱剖面如圖3所示，此次穩(wěn)定計(jì)算模型即為此斷面。

圖3 最大縱剖面

2.2 計(jì)算方法

此次壩坡穩(wěn)定計(jì)算采用中國(guó)水利水電科學(xué)研究院編制的《土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序 STAB2005》軟件［1］，主要依據(jù) SL 274-2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［2］來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

2.3 計(jì)算參數(shù)選取

尾礦壩安全穩(wěn)定分析計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表3，計(jì)算工況見(jiàn)表4。

表3 尾礦壩安全穩(wěn)定分析計(jì)算參數(shù)選取

表4 計(jì)算工況

2.4 各種工況穩(wěn)定性判定

工況Ⅰ最小安全系數(shù)1.296＜［K］=1.35，不滿足規(guī)范要求，堆積壩不穩(wěn)定(見(jiàn)圖4)。

圖4 工況Ⅰ對(duì)應(yīng)最危險(xiǎn)滑面

工況Ⅱ最小安全系數(shù)1.303＜［K］=1.35，不滿足規(guī)范要求，堆積壩不穩(wěn)定(見(jiàn)圖5)。

工況Ⅲ最小安全系數(shù)1.162＞［K］=1.15，滿足規(guī)范要求，堆積壩穩(wěn)定(見(jiàn)圖6)。

工況Ⅳ最小安全系數(shù)1.167＞［K］=1.15，滿足規(guī)范要求，堆積壩穩(wěn)定(見(jiàn)圖7)。

圖6 工況Ⅲ對(duì)應(yīng)最危險(xiǎn)滑面

圖7 工況Ⅳ對(duì)應(yīng)最危險(xiǎn)滑面

3 結(jié)果分析

從壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果可以看出:

1)不管在哪種工況下，壩坡會(huì)出現(xiàn)在中游壩坡1∶5處和下游2—2～4—4斷面兩個(gè)薄弱區(qū)域。

2)穩(wěn)定滲流期+地震的各種情況安全系數(shù)均小于穩(wěn)定滲流期相對(duì)應(yīng)的各種情況。

3)干灘長(zhǎng)度0 m所對(duì)應(yīng)的各種情況安全系數(shù)均小于干灘長(zhǎng)度50 m的各種情況。

4)壩體整體滑動(dòng)面安全系數(shù)均非常高。

［1］中國(guó)水利水電科學(xué)研究院.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序STAB 2005［Z］.2005.

［2］SL 274-2001，碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.