尾矿库坝体变形规律初探 - 工程设计

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1、尾矿库坝体变形规律初探-工程设计尾矿库坝体变形规律初探-工程设计尾矿库坝体变形规律初探-工程设计尾矿库坝体变形规律初探-工程设计尾矿库坝体变形规律初探-工程设计摘要：受尾矿物理力学性质以及上游式尾矿堆积坝所处地理位置、特殊的水文地质环境的控制，上游式尾矿堆积坝的变形（包括沉降与水平位移）是一个比较复杂的过程，但从沉降观测的角度上看，还是有其规律性的，文章利用柿竹园烟冲沟尾矿库的工程地质勘察资料以及变形观测资料对上游式上游式尾矿堆积坝的变形规律进行了分析，以期对该类坝型的管理工作以及安全稳定性评价增添便利。　　关键词：尾矿库；坝体变形规律；水平变形；时间演化特征；稳定性　　上游式尾矿

2、堆积坝的变形观测作为坝体稳定性监测的一个重要手段，通过对坝体在垂直与水平两个方向的变形观测，能够及时发现坝体异动，及早采取措施，保证上游式尾矿堆积坝的安全。但上游式尾矿堆积坝的变形观测数据往往比较凌乱，只凭单个的监测数据很难作出准确的判断，尤其是在安全评价时对上游式尾矿堆积坝作稳定性分析的时候，面对大量的观测数据，或者是不连续的，或者是规律性不强的，怎么去判断坝体是否趋于稳定，就必须对上游式尾矿堆积坝沉降变形的一般规律有所了解，下面以柿竹园矿烟冲沟尾矿库为例对上游尾矿库坝体变形规律进行探讨。　　一、尾矿库简介　　烟冲沟尾矿库位于南岭山脉中段北缘的低山区域，地势为南高北低，两岸多为陡

3、峭的岩壁，部分为坡地，坡地植被发育。　　该库初期坝为粘土斜墙堆石坝，坝高24m，后期采用尾矿上游法堆坝，堆积边坡1:4，设计尾矿最终堆积标高为600m，相应最大坝高102m。总库容750万立方米。该库目前已堆筑至583米标高，总坝高85米，共堆积尾矿约430万立方米。　　（一）库区地层条件　　根据野外钻探所揭露的地层为第四系坡积+洪积（Qdl+pl）层和泥盆系上统锡矿山组（Dx2+3）中段石灰岩。　　库区内地下水分为上部水和喀斯特裂隙水两种类型。　　（二）尾矿堆积体　　库内尾矿可分为松散尾粉砂、稍密尾粉砂、稍密尾亚砂，软塑～流塑状态尾轻亚粘、软塑～流塑状态尾重亚粘等5层。　　二、变

4、形观测成果　　从1990年开始，烟冲沟尾矿库大坝上陆续设置了12个坝体变形观测点，共分为三排，连续进行观测，其记录为22期，后在2004年又重新设置了四排17个观测孔，具体为：A排与B排设置于初期堆石位置，其标高为539.00m左右，C排利用1990年设置的五个观测点，其标高为555.00m，D排设置于569.00m标高位置，到2007年5月止，共进行了8期变形观测，其间隔周期从半个月到6个月不等。　　三、上游式尾矿堆积坝变形规律　　上游式尾矿堆积坝为人工边坡，受地形、堆积时间、放矿方式、渗流压力、尾矿自重等影响，其变形较为复杂，为了方便，一般将其分为垂直沉降与水平位移两大类，其变

5、形存在以下规律：　　（一）空间分布特征　　水平位移。水平位移变形规律为：　　（1）垂直坝轴方向上，从下至上，水平位移量与变形速率逐渐加大；　　（2）在平行坝轴方向上，坝中间观测点水平位移与变形速率比两侧观测点大；　　（3）D排点受坝顶放矿控制，局部出现水平位移负值。　　说明尾矿坝受坡面效应的影响，产生水平力，导致了尾矿坝逐渐向下游方向变形；同时，在上部荷载改变时，尾矿坝体现出其适应应力变化的特性，在局部产生扭曲变形，也说明了此时期该处的垂直沉降占据主要地位，水平位移只是垂直沉降的附加效应。　　（二）时间演化特征　　1．沉降变形。　　（1）沉降大小与尾矿沉积的时间有很大的关系，沉积时

6、间越长，其沉降值越小，速度越慢，反之，其沉降值越大，速度也越大，如C排与D排，其尾矿堆积厚度相差不大，但在沉降量上D排比C排大一倍多；　　（2）在同一观测点上，随时间的推移，其沉降速率逐渐降低。　　随时间的推移与坝体逐渐加高，坝体沉降中心逐渐随坝轴向上游推移，下游坝体则由于其上部荷载趋于稳定，因而垂直沉降速率逐年减小。　　2．水平位移。尾矿坝的水平位移随时间的推移逐步加大，其变形速率为0.2～0.6mm/月，受雨季降水的影响：在雨季中后期由于地下水渗流压力加大，各点的水平位移速率有加大趋势，而在雨季过后，尾矿库坝体内浸润线下降，渗流压力减小，各点的水平位移速率回落，说明坝体水平位移

7、主要受边坡不均匀应力的影响，而地下水的渗流压力的变化则会引起变形速率的振荡。　　（三）特殊情况下的变形　　由于该尾矿库位于喀斯特地区，坝体在570.00m标高曾多次发生坝体塌陷，在塌陷区将产生环形的变形区域，导致其附近的观测点发生较大的垂直沉降与水平位移，甚至水平方向上还发生了较大的向上游偏移的变形。　　坝体排渗设施的正常与不正常导致的浸润线上下变化，同样也会加大坝体的沉降，如1998年前后540标高处的大口排渗井正常工作后，此处的浸润线得以下降，也就在此时，B排点处