云中寺排土場工程地質條件分析探討

孫 培 義

(山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013)

云中寺排土場工程地質條件分析探討

孫 培 義

(山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013)

結合云中寺排土場的工程現狀，對云中寺排土場的工程地質條件進行了分析，通過布置勘察工作量，闡述了具體的勘察技術，并對勘察結果進行了研究，為排土場的正常運營提出了合理建議。

排土場，勘察，測試，巖土，地質

1 工程概況

中國鋁業公司山西分公司石灰石礦云中寺排土場位于山西省河津市龍門山云中寺溝谷內，始建于1985年，于1995年停止排放，停止排放后未再進行堆填，該溝屬“V”字形山谷地形，上游寬下游窄，庫內兩側岸坡陡峭，溝谷內被廢土渣覆蓋，有稀松的草木植被，庫內沒有耕地。根據AQ 2006-2005尾礦庫安全技術規程，本工程總排土量260萬m3，介于100萬m3～1 000萬m3之間，壩高小于30 m，綜合考慮，本工程尾礦庫等別為四等。為了查明各測試點的地層情況及各層深度，為巖土工程勘察提供依據，對本工程排土場進行勘察。

2 勘察工作量布置

根據有關規范、規程以及相關文件的技術要求，由于受庫內地形的影響，本次勘探點多集中在堆積體中、上游端進行布置，下游端分布較少。1)勘探點垂直排土場堆積體陡坡面軸線布置。2)勘探孔深度的確定主要依據滿足穩定性分析的要求。3)面波測試是根據儀器最大測深進行測定上部覆蓋層的厚度。

本工程共完成勘探鉆孔12個，孔深15 m～50 m，鉆探總進尺345 m。完成瑞利面波測試點16個，測深35 m～50 m，總測深680 m。借用我院2009年4月完成的《中國鋁業山西分公司石灰石礦——云中寺排土場穩定性分析報告》中鉆孔11個共374.3 m，瑞利面波測試點2個，總測深127 m，為加以區別，在借用前期資料的勘探點號前均加有“Q”。工作量詳見表1。

表1 工作量一覽表

3 勘察技術實施

對堆積壩有重大影響的變形、裂縫、滑坡、滲漏、流土、管涌、斷層、軟弱夾層和洞穴等地質單元體，擴大比例尺表示。地質界線和地質觀測點的測繪精度在圖上不低于3 mm。外業鉆探使用XY-150及XG-200型工程鉆機，采用泥漿護壁、回轉鉆進。鉆進深度和巖土分層深度的量測誤差不超過5 cm。對堆積物采取擾動樣。

3.1 原位測試

1)圓錐動力觸探試驗。鉆進過程中遇碎石時，采用重型動力觸探試驗，按照GB 50021-2001巖土工程勘察規范第10.4條要求進行試驗，錘的質量為63.5 kg，落距76 cm，采用自動落錘裝置；觸探桿最大偏斜度不超過2%；每貫入1 m，將探桿轉動一圈半；當貫入深度超過10 m，每貫入20 cm轉動探桿一次。錘擊貫入連續進行，錘擊速率為15擊/min～30擊/min，當連續三次N63.5>50擊時，終止試驗。

2)瑞利面波測試。面波勘探的工作方法原理為：面波沿地面表層傳播，表層的厚度約為一個波長，因此同一個波長的面波的傳播特性反映了地質條件在水平方向的變化情況，不同波長的面波的傳播特性反映著不同深度地質情況。多道瞬態面波法是利用瑞利面波在地下地層傳播過程中，其振幅隨深度衰減能量基本限制在一個波長范圍內，某一面波波長的一半即為地層深度(半波長解釋法)，即同一波長的面波的傳播特性反映地質條件在水平方向的變化情況，不同波長的面波的傳播特性反映不同深度的地質情況。在地面通過錘擊、落重或炸藥震源，產生一定頻率范圍的瑞利面波，再通過振幅譜分析和相位譜分析，把記錄中不同頻率的瑞利波分離開來，從而得到Vr—f曲線或Vr—λ曲線,通過解釋,獲得地層深度及面波速度。本次檢測檢波點間距為1 m，最小偏移距分別為5 m,-28 m，接收道數為24道。

3)室內試驗。對所取的擾動樣進行顆粒分析試驗，并測定其天然休止角，室內試驗項目按GB/T 50123-1999土工試驗方法標準進行。

3.2 巖土工程地質特征

4 勘察結果分析

4.1 排水能力分析

云中寺排土場屬山谷型排地場，場地北面以公路為界，現有公路邊溝排水順公路縱坡向西未進入排土場，按地形圖分水嶺圈定的匯水面積為0.253 km2，其中排棄物堆積物面積約0.12 km2。本次排水能力分析設計頻率按2%，水文參數選取參考《山西省水文計算手冊》進行，根據公式及數據計算得出A，B，C，D段截水溝洪峰流量如表2所示。

表2 排水設施驗算表

從表2可知，此次治理截水溝均能滿足排洪要求。2號壩下游排洪渠底寬1.5 m，頂寬3.6 m，高1.2 m，縱向坡度按7‰，匯流面積不折減，排水能力為14.858 m3/s；擋水墻下涵洞寬2.0 m，高2.2 m，縱向坡度按7‰，匯流面積不折減，排水能力為22.058 m3/s，全部截水溝總排洪能力9.082 m3/s，2號壩下游排洪渠及擋水墻下涵洞均能滿足排洪要求。

4.2 穩定性分析

排土場邊坡的失穩是部分土體沿某滑裂面滑動，通常滑裂面假定為圓弧形的，因此本工程邊坡穩定分析滑裂面形狀按圓弧滑動法，圓弧穩定分析方法采用瑞典條分法，自動搜索最危險滑動面，由北京理正軟件公司設計的邊坡穩定分析計算軟件完成計算。按照AQ 2006-2005尾礦庫安全技術規程及山西省安監局下發《尾礦庫壩體穩定性分析基本要求(試行)》文件，本工程按四級庫的要求確定許用安全系數。在設防地震為7度0.15g時，最小安全穩定系數應達到：正常運行時不小于1.15；洪水運行時不小于1.05；特殊運行時不小于1.00。

根據排土場堆積體剖面No.02～No.04建立的計算模型，為完善模型，在坡體前端遇出露灰巖山體的地段假定兩個勘探點(S1號，S2號)繪制剖面。采用瑞典圓弧法對正常運行、洪水運行以及特殊運行情況下排土場堆積體穩定性最小安全系數進行了計算，計算結果如表3所示。由數據可知，經過對本排土場關閉治理后，均能夠滿足最小穩定性安全系數要求。

表3 穩定分析計算成果表

5 結論與建議

本工程排土場排水能力分析設計頻率按2%，此次治理截水溝均能滿足排洪要求，2號壩下游排洪渠及擋水墻下涵洞亦能滿足排洪要求。本排土場經過關閉治理后，經3個代表性剖面計算校核處理后邊坡穩定性最小安全系數在正常運行時為1.57；洪水運行時為1.09；特殊運行時為1.04，能夠滿足最小穩定性安全系數要求。

在本次勘察過程中，排土場部分坡面尚未完成加筋麥克墊噴草籽護坡防護工作，應盡快按設計要求完成。場地局部存在散落的薄層碎石，建議采用適量覆土并種植固土能力強且較易存活的植被。要加強對排土場關閉治理后的位移監測，制定合理的監測周期，在汛期或連續降水期間要增加監測次數，設置安全警戒定期組織檢查，并對監測結果進行分析、計算，及時報告監測、檢查結果。另外，本工程在關閉治理后應嚴格巡查制度，發現安全隱患及時處理。堆積在排土場內的土層為汽車運輸—自卸排土，周邊山體陡立，在治理后不排除小范圍滑坡、坍塌的可能，應定期進行檢查、維護，對小范圍滑塌及時清理、治理。排水系統對本工程安全起著關鍵性的作用，排水系統必須時刻保持通暢，要定期清淤，杜絕其他一切堆積體在場區堆放。對已破壞的排水系統及時進行修復。

[1] 侯海燕，郭喜莊.湯家坪鉬礦馬鞍山排土場工程地質條件分析研究[J].現代礦業，2009(25)：30-31.

[2] 黨高鋒，甘德清，張偉航.楊樹溝鐵礦排土場穩定性分析[J].現代礦業，2006(21)：28-34.

[3] 孔德君.關于露天礦排土場邊坡穩定性分析[J].科技創新與應用，2005(2)：115-117.

Inquiry on geology conditions of discharge field engineering of Yunzhong temple

SUN Pei-yi

(ShanxiAcademyofSurvey&Design,Taiyuan030013,China)

Combining with the discharge field engineering status of Yunzhong temple, the paper analyzes the engineering geology conditions of Yunzhong temple discharge field, describes specific survey techniques by distributing survey work, and studies the survey results, which has puts forward rational suggestions for normal discharge filed operation.

discharge field, survey, testing, geotechnical, geology

1009-6825(2014)22-0071-03

2014-05-04

孫培義(1980- )，男，工程師

P642

A