張海洋
(遼寧有色勘察研究院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽(yáng) 110013)
該上游尾礦庫(kù)現(xiàn)狀壩頂標(biāo)高為885.0m,壩底標(biāo)高810.0m,總壩高約為75m,為Ⅲ等尾礦庫(kù)。根據(jù)設(shè)計(jì)資料該尾礦庫(kù)初期壩壩頂標(biāo)高為826.0m,壩底標(biāo)高為810.0m,初期壩最大壩高為16.0m,壩頂寬度為5.0m,最大壩長(zhǎng)為74.0m,初期壩上游坡坡比為1:2.0,下游坡坡比為1:1.7,初期壩壩型為透水堆石壩。該尾礦庫(kù)壩體經(jīng)過(guò)壓坡處理。堆積壩外坡比約為1:3.3,坡面有植被覆蓋,且部分壩體坡面修筑截水溝。該尾礦庫(kù)位于溝谷上游,由于接近尾礦庫(kù)使用最大庫(kù)容,擬在尾礦庫(kù)下游新建尾礦庫(kù)以滿足礦山生產(chǎn)需要。下游尾礦庫(kù)在今后生產(chǎn)使用中洪水期澄清水面標(biāo)高將達(dá)到840m,可以看出,洪水位達(dá)到840m后對(duì)尾礦庫(kù)的穩(wěn)定性是有利的,起到反壓作用,但在洪水期泄洪后將對(duì)上游尾礦庫(kù)將產(chǎn)生一定安全影響。因此本篇論文將對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行定量分析。
畢肖普法是一種改進(jìn)的條分法,該法假定條塊間有水平力的存在,但條塊間不存在剪應(yīng)力。整個(gè)邊坡的安全系數(shù)為:
式中:i-第i條塊;αi-條塊地面中點(diǎn)切線與水平線夾角;Ui-條塊地面中點(diǎn)處孔隙水壓力;Wi-條塊重量;Qi-作用在條塊重心處的水平向地震慣性力;li-條塊底部長(zhǎng)度;ci和fi-條塊地面中點(diǎn)處的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦系數(shù)。在不考慮地震影響時(shí),公式中的Qi取為零。
本次計(jì)算均采用勘察過(guò)程中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,具體參數(shù)如表1所示。
表1 勘察參數(shù)選取
在不考慮其他條件的情況下,洪水期尾礦庫(kù)水位達(dá)到840,分析可知該種情況下對(duì)尾礦庫(kù)的穩(wěn)定性是有利的,下游水位起到反壓作用,計(jì)算結(jié)果如圖1所示。
計(jì)算結(jié)果顯示在洪水水位,壩前水起反壓作用,該尾礦庫(kù)的穩(wěn)定性較好。
圖1 壩體畢肖普法穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果(穩(wěn)定性系數(shù)為1.587)
由于尾礦庫(kù)泄洪后,壩前水體排出,壩體內(nèi)滲流將對(duì)壩體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。此條件下為該尾礦穩(wěn)定性較差條件,規(guī)范中未列出該計(jì)算條件,但應(yīng)重點(diǎn)考慮,該條件下尾礦庫(kù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如圖2所示。
圖2 壩體畢肖普法穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果(穩(wěn)定性系數(shù)為1.246)
可以看出該尾礦庫(kù)在該條件下計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)較洪水位條件下穩(wěn)定性系數(shù)減少較多,瑞畢肖普法減少0.341,且接近于極限狀態(tài),滑移位置發(fā)生改變由原計(jì)算滑弧較深變?yōu)闇\層滑弧。
由上文計(jì)算可知該尾礦庫(kù)在泄洪后穩(wěn)定性處于極限狀態(tài),因此建議采用反壓處理,反壓處理后,在泄洪條件下穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如圖3所示。
圖3 壩體畢肖普法穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果(穩(wěn)定性系數(shù)為1.354)
由計(jì)算結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)反壓處理后穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到安全要求。
通過(guò)對(duì)該尾礦庫(kù)穩(wěn)定性計(jì)算,計(jì)算結(jié)果顯示由于下游尾礦庫(kù)洪水期水位升高,在水位升高時(shí)對(duì)尾礦庫(kù)的穩(wěn)定性有利,但泄洪時(shí)對(duì)尾礦庫(kù)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。此條件較為特殊,相關(guān)規(guī)范并無(wú)要求,但在工程分析中應(yīng)該給予考慮。