尾礦壩加高穩定分析

魏裕基

(中國鐵建國際集團有限公司，北京 100855)

0 引言

某黃金礦業有限責任公司尾礦庫地處秦嶺中部地區，海拔在1 240 m～1 945 m之間，相對高差在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6個平臺，平臺寬2 m，最大堆積高度69 m，堆積外坡為1∶5.0，內坡為自然沉積坡1∶100，平均年堆積高度2.76 m，最終總壩高97 m，總庫容為1 279.1×104m3，尾礦庫匯水面積:10.125 km2，尾礦庫類別為:三等庫;服務年限25年。分析尾礦庫壩體堆積至設計壩頂高程1 339 m后再加高20 m～1 359 m時壩體穩定。

1 滲透系數反演分析

滲流參數反演分析采用“反問題正算法”，即通過不同滲流參數的試算，以最小二乘法擬合和實測浸潤面誤差最小的最佳反演模型滲流參數。滲透系數分析模型見圖1，圖2。反分析取值范圍及試算初值見表1，反分析結果見表2。

圖1 反演模型實體圖

圖2 有限元計算網格剖分圖

表1 反演分析擬合模型滲透系數取值范圍和試算初值 m/s

表2 最佳擬合模型滲流參數

2 加高方案穩定分析

受某礦業有限責任公司委托，對尾礦庫壩體加高后進行穩定分析，此次分析只針對最大縱剖面進行計算，以這個斷面的穩定性來反映整個尾礦壩的壩坡穩定性。

2.1 計算模型

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

圖3 最大縱剖面

2.2 計算方法

此次壩坡穩定計算采用中國水利水電科學研究院編制的《土質邊坡穩定分析程序 STAB2005》軟件［1］，主要依據 SL 274-2001碾壓式土石壩設計規范［2］來進行計算。

2.3 計算參數選取

尾礦壩安全穩定分析計算參數見表3，計算工況見表4。

表3 尾礦壩安全穩定分析計算參數選取

表4 計算工況

2.4 各種工況穩定性判定

工況Ⅰ最小安全系數1.296＜［K］=1.35，不滿足規范要求，堆積壩不穩定(見圖4)。

圖4 工況Ⅰ對應最危險滑面

工況Ⅱ最小安全系數1.303＜［K］=1.35，不滿足規范要求，堆積壩不穩定(見圖5)。

工況Ⅲ最小安全系數1.162＞［K］=1.15，滿足規范要求，堆積壩穩定(見圖6)。

工況Ⅳ最小安全系數1.167＞［K］=1.15，滿足規范要求，堆積壩穩定(見圖7)。

圖6 工況Ⅲ對應最危險滑面

圖7 工況Ⅳ對應最危險滑面

3 結果分析

從壩坡穩定分析計算結果可以看出:

1)不管在哪種工況下，壩坡會出現在中游壩坡1∶5處和下游2—2～4—4斷面兩個薄弱區域。

2)穩定滲流期+地震的各種情況安全系數均小于穩定滲流期相對應的各種情況。

3)干灘長度0 m所對應的各種情況安全系數均小于干灘長度50 m的各種情況。

4)壩體整體滑動面安全系數均非常高。

［1］中國水利水電科學研究院.土質邊坡穩定分析程序STAB 2005［Z］.2005.

［2］SL 274-2001，碾壓式土石壩設計規范［S］.