下游尾礦庫對上游尾礦庫穩定性影響計算方法研究

張海洋

（遼寧有色勘察研究院有限責任公司 遼寧沈陽 110013）

1 工程概況

該上游尾礦庫現狀壩頂標高為885.0m，壩底標高810.0m，總壩高約為75m，為Ⅲ等尾礦庫。根據設計資料該尾礦庫初期壩壩頂標高為826.0m，壩底標高為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。該尾礦庫壩體經過壓坡處理。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。該尾礦庫位于溝谷上游，由于接近尾礦庫使用最大庫容，擬在尾礦庫下游新建尾礦庫以滿足礦山生產需要。下游尾礦庫在今后生產使用中洪水期澄清水面標高將達到840m，可以看出，洪水位達到840m后對尾礦庫的穩定性是有利的，起到反壓作用，但在洪水期泄洪后將對上游尾礦庫將產生一定安全影響。因此本篇論文將對此問題進行定量分析。

2 計算原理

畢肖普法是一種改進的條分法，該法假定條塊間有水平力的存在，但條塊間不存在剪應力。整個邊坡的安全系數為：

式中：i-第i條塊；αi-條塊地面中點切線與水平線夾角；Ui-條塊地面中點處孔隙水壓力；Wi-條塊重量；Qi-作用在條塊重心處的水平向地震慣性力；li-條塊底部長度；ci和fi-條塊地面中點處的內聚力和內摩擦系數。在不考慮地震影響時，公式中的Qi取為零。

3 參數選取

本次計算均采用勘察過程中實測數據進行計算，具體參數如表1所示。

表1 勘察參數選取

4 穩定性計算

4.1 洪水水位穩定性計算

在不考慮其他條件的情況下，洪水期尾礦庫水位達到840，分析可知該種情況下對尾礦庫的穩定性是有利的，下游水位起到反壓作用，計算結果如圖1所示。

計算結果顯示在洪水水位，壩前水起反壓作用，該尾礦庫的穩定性較好。

圖1 壩體畢肖普法穩定性計算結果（穩定性系數為1.587）

4.2 泄洪時穩定性計算

由于尾礦庫泄洪后，壩前水體排出，壩體內滲流將對壩體穩定性產生不利影響。此條件下為該尾礦穩定性較差條件，規范中未列出該計算條件，但應重點考慮，該條件下尾礦庫穩定性計算結果如圖2所示。

圖2 壩體畢肖普法穩定性計算結果（穩定性系數為1.246）

可以看出該尾礦庫在該條件下計算穩定性系數較洪水位條件下穩定性系數減少較多，瑞畢肖普法減少0.341，且接近于極限狀態，滑移位置發生改變由原計算滑弧較深變為淺層滑弧。

4.3 反壓后穩定性計算

由上文計算可知該尾礦庫在泄洪后穩定性處于極限狀態，因此建議采用反壓處理，反壓處理后，在泄洪條件下穩定性計算結果如圖3所示。

圖3 壩體畢肖普法穩定性計算結果（穩定性系數為1.354）

由計算結果顯示經過反壓處理后穩定性系數達到安全要求。

5 結論

通過對該尾礦庫穩定性計算，計算結果顯示由于下游尾礦庫洪水期水位升高，在水位升高時對尾礦庫的穩定性有利，但泄洪時對尾礦庫的穩定性產生不利影響。此條件較為特殊，相關規范并無要求，但在工程分析中應該給予考慮。