下游尾礦庫(kù)對(duì)上游尾礦庫(kù)穩(wěn)定性影響計(jì)算方法研究

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）

1 工程概況

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。

2 計(jì)算原理

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。

3 參數(shù)選取

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

4 穩(wěn)定性計(jì)算

4.1 洪水水位穩(wěn)定性計(jì)算

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）

4.2 泄洪時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算

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。

4.3 反壓后穩(wěn)定性計(jì)算

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。

5 結(jié)論

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。