尾矿堆积坝岩土工程技术规范讲座2010-05-29Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望简单的自我介绍简单的自我介绍l姓名：刘文连姓名：刘文连l教授级高级工程师教授级高级工程师硕士生导师硕士生导师l中国有色金属工业昆明勘察设计研究院中国有色金属工业昆明勘察设计研究院总工程师总工程师l云南工程勘察大师云南工程勘察大师云南省技术创新人才云南省技术创新人才l注册土木工程师（岩土）注册土木工程师（岩土）l专业方向：地基与基础共同作用分析，岩土工程专业方向：地基与基础共同作用分析，岩土工程数值分析，尾矿库勘察与研究，桩基与复合地基，数值分析，尾矿库勘察与研究，桩基与复合地基，地下工程风险分析与评价地下工程风险分析与评价内内容容l一、概述l二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价l四、探讨一、概述一、概述l据统计，在世界上的各种重大灾害中，尾矿库灾害仅次于发生地震、霍乱、洪水和氢弹爆炸而居于第18位。它一旦发生事故，必将对下游地区居民的生命和财产造成巨大灾害，并对环境造成严重污染。l2000年以来尾矿库事故有上升趋势。2000年10月18日广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，死亡28人，伤56人。2006年4月23日河北迁安庙岭沟铁矿老尾矿库副坝溃决，死亡6人。2006年4月30日18时24分，陕西省商洛市镇安县黄金矿业有限责任公司尾矿库在加高坝体扩容施工时发生溃坝事故，外泄尾矿砂量约20万立方米，冲毁居民房屋76间，22人被淹埋，5人获救，17人失踪。 一、概述一、概述 2007年年11月月25日辽宁海城西洋铁矿尾矿坝日辽宁海城西洋铁矿尾矿坝溃坝溃坝,死亡死亡15人人,失踪失踪2人人,伤伤39人。人。 2008年年9月月8日山西省临汾市襄汾县新塔矿日山西省临汾市襄汾县新塔矿区特别重大尾矿库溃坝事故，死亡区特别重大尾矿库溃坝事故，死亡277人人,失失踪踪4人。人。一、概述一、概述2005年9月20日晚，广西平乐县二塘镇七堆岭锰矿一尾矿库发生崩坝事故，造成3人受伤，30多户村民房屋被泥石流冲毁，10多亩农田被淹尾矿库事故统计分析因洪水而发生的事故因洪水而发生的事故因坝体失稳而发生的事故因坝体失稳而发生的事故因渗流破坏而发生的事故因渗流破坏而发生的事故因排洪设施损坏发生的事故因排洪设施损坏发生的事故因坝基沉陷发生的事故因坝基沉陷发生的事故尾矿库事故统计分析尾矿库事故统计分析(引用他人资料引用他人资料)根据尾矿库实际发生事故的统计资料分析，尾矿库事故中几乎占l/3的是由于洪水原因所造成的，其中包括泄洪能力不足，超标洪水、排洪设施损坏或淤堵等；其次坝基渗漏事故约占1/5强，其中运行前5年发生事故的约占1/3，而其中运行第一年发生事故的约占一半；排洪设施事故多发生在投入运行后的第一年的约占1/3，其中大半发生在汛期泄流时，其他事故中包括坝坡失稳以及地震液化等。我国尾矿库基本特点我国尾矿库基本特点1 1数量多、规模小：数量多、规模小：1265512655座座 四等库以下占四等库以下占95%95%以上以上; ;2 2普遍采用上游式筑坝：普遍采用上游式筑坝：90%90%上游式筑坝上游式筑坝3 3尾矿库安全度低：尾矿库安全度低：近近40%40%尾矿库安全度为非正常库尾矿库安全度为非正常库4 4尾尾矿矿库库下下游游居居民民多多：尾尾矿矿库库下下游游居居民民人人数数100100人人以以上上的的占占53%53%5 5尾矿库技术力量薄弱尾矿库技术力量薄弱一、概述一、概述l我国和南非是当今世界上两个近乎单一采用上游坝的国家，成功构筑了许多大型高坝。政府部门也很重视，相继颁发了l上游坝尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBJ-86）（以下简称老规范）l选矿厂尾矿设施设计规范（YBJ-90）l尾矿设施安全监督管理办法（1995）一、概述一、概述江西德兴铜矿四号尾矿库亚洲最大的尾矿库以及相关的专业性设计、施工和管理规程，国家经贸委2000年颁布了尾矿库安全管理规定，2006年4月6日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过了尾矿库安全监督管理规定2005年12月7日国家安全生产监督管理总局发布尾矿库安全技术规程（2006年3月1日实施）一、概述一、概述l从2002年开始进行尾矿库的安全评价及安全生产许可证发放工作。l国家标准尾矿堆积坝岩土工程技术规范，编号为GB50547-2010，自2010年7月1日起实施。一、概述一、概述尾矿堆积坝是我国原材料工业中的主要工尾矿堆积坝是我国原材料工业中的主要工程项目之一，它的材料和工艺特点决定了它的程项目之一，它的材料和工艺特点决定了它的堆筑和运行必须严格执行相关规定，它的安全堆筑和运行必须严格执行相关规定，它的安全性历来受各级行政主管部门重视。性历来受各级行政主管部门重视。 我国在我国在1980年代开始对尾矿堆积坝进行勘察年代开始对尾矿堆积坝进行勘察和评价，曾先后编制了和评价，曾先后编制了2本有关的行业标准和本有关的行业标准和1本国家标准的有关条文。根据现行的企业体制本国家标准的有关条文。根据现行的企业体制和管理体系，已有标准已不满足工程需要。因和管理体系，已有标准已不满足工程需要。因此编制一本国家标准是亟需的。此编制一本国家标准是亟需的。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范国家标准尾矿堆积坝岩土工程技术规范国家标准尾矿堆积坝岩土工程技术规范（GB505472010）由：中国有色金属工业西安勘察设计研究院主编中冶集团武汉勘察研究院有限公司中国有色金属工业昆明勘察设计研究院中冶沈勘工程技术有限公司中国有色金属工业长沙勘察设计研究院中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司中国瑞林工程技术有限公司等勘察设计单位共同编制尾矿堆积坝岩土工程技术规范的编制情况l名称的改变：上游坝尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBJ-86）；尾矿及其它工尾矿及其它工业废渣堆积坝岩土工程技术规范业废渣堆积坝岩土工程技术规范l时间与地点：时间与地点：2005年年12月开始，月开始，l过程：初稿、征求意见稿、送审稿等过程：初稿、征求意见稿、送审稿等1总则总则尾矿是当前暂不能利用的一种工业废弃物，尾矿堆积坝属于废弃物处置工程中一类重要项目。我国大型尾矿库的尾矿堆积坝高度已达200m以上，中小型库数以千计。用尾矿或其他工业生产过程中的细颗料废渣排放冲积筑坝，其筑坝方式、坝体结构、性能均有别于水利工程的土石坝。特别是它的坝体堆筑因各种因素影响而可能是无序的，而一旦出现事故又可能是灾难性的，所以尾矿堆积坝的稳定性历来被各级行政管理部门和生产企业关心和重视。l我国在1986年由原冶金工业部和中国有色金属工业总公司颁发了上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程(YBJ11-86)(试行)，20多年来这本规程指导了我国尾矿堆积坝的工程地质勘察工作。l2004年由国家发改委发布的有色金属行业标准岩土工程勘察技术规范（YS5202-2004）中有4.4节和其他章节的相关条文，对尾矿和其他工业废渣堆积坝的岩土工程勘察工作中各种相关活动，包括勘探、试验、分析、评价等都做了规定。可以认为后者有关堆积坝的内容是执行前者近20年的总结和提高。但由于行业标准的局限性，其他行业同类工程只能参照这两本标准开展工作。l国家标准岩土工程勘察规范（GB50021）第4.5节中对尾矿和工业废渣堆积坝的勘察仅有2条条文“只对通用性的技术要求作了规定”。为了对冶金、有色金属及其他有关行业的尾矿堆积坝工程的岩土工程勘察和监测，治理等技术工作统一标准和要求，使我国的尾矿堆积坝工程能经济、安全、有效地运行，在上述各项现行标准的基础上，编制了本规范。l上游式筑坝的尾矿堆积坝由于它筑坝工艺简单，粗、细粒尾矿都使用，坝坡易管理等特点，在我国应用最广。但它的冲填尾矿密度低，浸润线较高，抗震性能较差。我国已有勘察评价工作主要是针对上游式尾矿堆积坝的，本规范是基于上游式尾矿堆积坝的工程经验编制的，对中线式、下游式尾矿堆积坝也可参照执行。l1.0.3为强制性条文。尾矿堆积坝因排放，管理等不当引起溃坝等事故并不鲜见。为使尾矿坝按照安全、合理、科学、经济的堆积方式、坡比和高度进行堆积、运行，在坝的堆积中期进行一次勘察是必须的。本条规定的勘察时段是根据工程实际条件和多年工程经验确定的。l本规范的专门性较强，对通用性的岩土工程勘察等工作尚应执行其他相关的国家标准。尾矿堆积坝岩土工程技术规范尾矿堆积坝岩土工程技术规范（GB505472010）已由中华人民共和国住房和城乡建设部批准发布，自2010年7月1日实施。本规范共有9章及4个附录，主要技术内容包括总则、术语、基本规定、勘察工作布置、原位测试和室内试验、岩土工程分析评价、勘察文件编制、监测、加固与治理等。其中，第1.0.3、4.3.5条为强制性条文（新增条文）。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范即：即： 1.尾矿堆积坝必须进行岩土工程勘察尾矿堆积坝必须进行岩土工程勘察尾矿堆积坝的勘察宜在堆积至1/2至2/3最终设计坝高时进行；当需在最终设计坝高以上继续加高坝体时，宜在达到最终坝高前进行，或需评价闭库后的堆积坝稳定性时，可在闭库前或闭库后进行。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范尾矿堆积坝因排放，管理等不当引起溃坝等事故并不鲜见。为使尾矿坝按照安全、合理、科学、经济的堆积方式、坡比和高度进行堆积、运行，在坝的堆积中期进行一次勘察是必须的。本条规定的勘察时段是根据工程实际条件和多年工程经验确定的。 2.尾矿堆积坝勘察的勘探线数量不得少于尾矿堆积坝勘察的勘探线数量不得少于3条条勘探线数量不足可能使评价的剖面未设在最不利、不安全的位置。实际经验表明有的坝在3条剖面的评价中，安全系数最小的剖面不是中间沿谷底的剖面而是一侧的剖面。有的单位为减少工作量，只布置1条垂直坝轴线的剖面，是不妥的。为保证评价结果的可靠性，将本条列为强制性条文。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范 尾矿堆积坝的特点尾矿堆积坝的特点 实质上是尾矿沉积体，这种水力充填沉积的砂性土边坡稳定性能较差；大、中型尾矿堆积坝最终的高度往往比初期坝高得多，是尾矿坝的主体部分。堆积坝一旦失稳，灾害惨重。所以如何确保堆积坝的安全历来是设计和生产部门十分重视的一项工作，也是我们勘察工作者所关注的问题。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范尾矿库和尾矿坝简介l尾矿库类型尾矿库类型l1.1.山谷型尾矿库山谷型尾矿库l2.2.傍山型尾矿库傍山型尾矿库l3.3.平地型尾矿库平地型尾矿库l4.4.截河型尾矿库截河型尾矿库二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范山谷型尾矿库山谷型尾矿库平地型尾矿库平地型尾矿库截河型尾矿库截河型尾矿库傍山型尾矿库傍山型尾矿库二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范 尾矿坝尾矿坝 1.尾矿坝尾矿坝 挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。 2.初期坝初期坝 基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝。基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝。 3.堆积坝堆积坝 生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充 填堆筑而成的坝。填堆筑而成的坝。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范术语（新增、较老规范丰富）l术语是以选矿厂尾矿设施设计规范ZBJ190为基础，根据本规范的内容，作了适当的修改。并增加了尾矿、浸润线等术语。l本规范描述的术语主要是尾矿设施方面，有关岩土工程专业术语可参照国家现行的相关标准。l土的抗剪强度指标应根据强度计算方法和土的类别，采用不同的试验方法进行。采用固结不排水剪得到的总应力法强度指标符号为cu、cu，有效应力法强度指标符号为、。尾矿tailings：选矿和工业生产中形成的细粒或粗粒的，采用水力输送排放，可用土的特征描述的固体物质。本规范中尾矿还包括铝土矿提取氧化铝后的固体废弃物赤泥。尾矿库tailingspond：筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存尾矿或赤泥的场所，堆存赤泥的常称为堆场。尾矿库尾矿库tailingpond是指筑坝拦截谷口或围地构成的、用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或工业废渣的场所。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l尾矿坝tailingsdam：挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。l全库容thewholestoragecapacity：尾矿坝某标高顶面、下游坡面及库底面所围的容积，包括有效库容、死水库容、蓄水库容、调洪库容和安全库容5部分。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范有效库容有效库容 某坝顶标高时，初期坝内坡面、堆积坝外坡某坝顶标高时，初期坝内坡面、堆积坝外坡面以里（对下游式尾矿筑坝则为坝内坡面以里）面以里（对下游式尾矿筑坝则为坝内坡面以里），沉积滩面以下，库底以上的空间，即容纳尾，沉积滩面以下，库底以上的空间，即容纳尾矿的库容。矿的库容。 调洪库容调洪库容 某坝顶标高时，沉积滩面、正常水位以上的某坝顶标高时，沉积滩面、正常水位以上的库底、正常水位三者以上，最高洪水位以下的库底、正常水位三者以上，最高洪水位以下的空间。空间。堆积高程（以下为全库容）初期坝最高洪水位正常水位调洪库容有效库容尾矿库库容示意图尾矿库库容示意图二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范基本规定l（1）尾矿堆积坝岩土工程勘察应依据委托单位提供的勘察任务书进行，任务书应包括设计单位提出的勘察技术要求，以及堆积坝现状的基本参数和相应图件。堆积坝勘察可根据尾矿库等别确定其勘察等级。三等及其以上尾矿库的堆积坝勘察等级宜定为甲级；其余的可定为乙级。l勘察任务书是尾矿堆积坝勘察的工作依据，应事先取得，然后编制勘察纲要。任务书的格式可不同于附录A，但其所包含内容应符合附录A。如果尾矿工程缺乏前期的岩土工程勘察资料，应另行提出补做前期相关工程勘察的任务书。l确定本条勘察等级的主要因素是库和坝的规模及其安全要求。基本规定二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范尾矿库等别尾矿库等别注：1按库容与坝高指标分属不同等别，当两者相差1等时，按高的等别；当等别相差大于1等时，按高等别降低1等；2当尾矿库失事将使下游的重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，可按本表确定的等别提高1等。等别全库容V（106m3）坝高H(m)一二等库具备提高等别条件者二V100H100三10V10060H100四1V1030H60五V1H30l本条中表3.0.3-1和表3.0.3-2引自选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1），溯源则来自原水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（SDJ12-78），现行版本为水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），本规范在表注中稍作文字修改。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范尾矿库等别一二三四五尾矿堆积坝级别 12345尾矿堆积坝级别尾矿堆积坝级别（老规范无一等库）二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范类别名称分类标准砂性尾矿尾砾砂粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25%50%尾粗砂粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50%尾中砂粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50%尾细砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%尾粉砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%粉性尾矿尾粉土粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数不大于10粘性尾矿尾粉质粘土塑性指数大于10，且小于或等于17尾粘土塑性指数大于17尾尾矿矿分分类类（老规范仅分尾矿砂和尾矿土，按颗粒所占比例）（老规范仅分尾矿砂和尾矿土，按颗粒所占比例）二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范注：注：1定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定；合者确定；2塑性指数应由相应于塑性指数应由相应于76g圆锥仪沉入土中深圆锥仪沉入土中深度为度为10mm时测定的液限计算而得；时测定的液限计算而得；3对烧结法赤泥除按上述分类外还可根据其对烧结法赤泥除按上述分类外还可根据其固化程度划分为固化、未固化。固化程度划分为固化、未固化。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范尾矿土按相同粒径组成的土进行分类已沿用20余年，证明是可行的。烧结法赤泥性状较特殊，因此可按其固化程度再分两类。固化程度可按现场土的状态判别，一般硬塑状态可判为固化。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（2）堆积坝勘察应采用工程地质测绘、勘探、原位测试、室内试验手段查明以下问题： 1.坝体及其上游一定范围内的已有堆积物的成分、颗粒组成、密实程度、沉积规律和分布特征；（老规范查明尾矿堆积体的组成、密实程度及其沉淀条件） 2 .已有堆积物的工程特性，包括与拟评价坝高相适应的应力条件下的强度和变形特性； 二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范 3. 堆积体内浸润线位置及其变化规律； 4.调查坝体变形、反滤层失效、坝区渗漏等各种异常现象要求查明的问题:是为堆积坝稳定性分析提供依据。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（3）堆积坝勘察应对下列问题进行分析和评价，并提出有关运行和治理建议； 1. 分析和评价堆积坝现状坝高时（包括初期坝和已建堆积坝）在不同运行条件下的稳定性和渗透稳定性； 2.分析和评价堆积坝达到设计最终坝高时在不同运行条件下的稳定性和渗透稳定性；实例实例1、尾矿库勘察与评价、尾矿库勘察与评价l某尾矿库区古地貌原为第一冰期冰蚀谷地阿署达沟内，堆积坝现坝高123m，坝长1400m，最终设计坝高210m，库容1.86亿m3，是规程标准中最大型的尾矿库，也是目前国内上游法堆坝中坝高最高、库容较大的尾矿库，属大型二级尾矿坝。坝址距金沙江仅1公里，并处在强震多发区。l库区位于西部滇藏构造的华坪构造带（相距50km）及东部川滇径向构造中段的红格断裂（相距20km）之间。红格断裂为活动断裂，区内次级构造以纳拉箐断裂带和倮果断裂带为代表，均为北东向构造，属新华夏体系，尤以倮果断裂距离最近，但均对坝区影响较弱。库区及周围一定范围内共有大小断裂十余条。l库区地层由新至老分布:第四系沉积尾矿、坡洪积粉质粘土，冲、洪积卵石，冰积漂石、卵石层，冰水沉积“昔格达”组，基底为前震旦系未分变质岩斜长角闪岩、火成岩闪长岩及石英闪长岩。勘察特色勘察特色按尾矿坝中期勘察技术要求，除常规现状地形测量、工程地质测绘、钻探、标准贯入试验、静力触探试验、十字板试验、钻孔波速测试，尾矿原状土及扰动土的静力试验外，还进行了动三轴试验，共振柱试验。由于尾矿堆积时间短，粒间结构强度差，多为粗粒型，钻进中孔壁易坍塌。经研究解决了百米厚砂土钻孔、原状土取样、封装、搬运及保存、制样的困难。l经多次对比试验：浸润线以上干钻，螺旋钻进，适当改进螺距及螺旋底部结构，每回次进尺0.81.0m，纯钻进时间315分钟；浸润线以下尾矿呈饱和状态，孔壁坍塌、缩径严重钻进深度达浸润线23m时应立即下入套管，以优质泥浆护壁螺旋组合钻具钻进与无泵反循环钻进配合是较为理想的方法。l钻探方法试验钻探方法试验试验研究工作以试样直径为取土器内径研制了11种取土器，并进行了取样器对取土器质量影响试验：a)取土器面积比及管靴长度对取土质量影响；b)土样压入长度对取土回收率的影响；c)锤击法与压入法取土的对比试验。经大量对比试验，取土器采用一定内径衬管的四种三轴取土器，一定内径的水冲式取土器，封底式取土器，环刀束节式取土器。取样器的研制及对比试验取样器的研制及对比试验土样原状性的判定土样原状性的判定进行了：a)现场量测回收率；b)取土器取土与环刀静压取土室内试验对比；c)静三轴快剪试验的主围压应力差与轴向应变关系分析；d)压缩试验中的体变对比分析等土样原状性判别方法，其中：压缩试验体变分析得出：1）、堆积尾矿埋深02m深度内体变v值随深度增加而迅速增大，几乎不扰动尾矿砂的体变为01,少量扰动样的体变为12，埋深2m以下随深度的增加而缓慢增长，埋深至60米，其体变可达3.2。2）、埋深2m以下的尾矿土体变v值与深度Z的拟合回归曲线上、下范围内的体变值可判断为几乎未扰动的指标，其上、下界曲线方程见表1。 尾矿砂土体变与深度关系拟合上、下界回归公式尾矿砂土体变与深度关系拟合上、下界回归公式 表表1土类上界曲线方程下界曲线方程尾细砂v0.7855lnz+0.8013v0.3118lnz+0.5081尾粉砂v0.5177lnz+0.9215v0.3462lnz+0.6675尾粉土v0.6451lnz+1.0253v0.3788lnz+0.7133钻孔取样进行压缩试验计算出的体变分析符合应力应变规律，与模拟试验对比，其拟合方程与钻孔中土的拟合方程十分接近，表明为一级原状样。l冻胀试验：经多次对比试验，用取土器、环刀取土，对含水量较低的尾细砂、尾粉砂可以采用零下某一温度冰冻法保存及运输；含水量较大的尾粉土、尾粉质粘土只能用保温器保存以防止含水量丧失，不可采用冰冻法运输。l经冰冻后尾矿样的物理力学性质变化试验：对尾粉质粘土、尾细砂，尾粉砂，与未冰冻试样进行对比试验，试验结果：尾细砂天然密度、含水量、孔隙比、E1-2、a1-2的平均值相差甚微，相对误差04，C快相差3.05KPa，相对误差28，快相差2.8，相对误差8；尾粉砂天然密度、含水量、天然孔隙比平均值相同，C固快相差10.55KPa，相对误差71，固快相差0.9，相对误差3；尾粉质粘土天然密度、含水量、孔隙比平均值相差较小，相对误差也小，E1-2、a1-2、C快、快其差值不大。l尾矿土原状样运输及制样试验尾矿土原状样运输及制样试验二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范 3.提出堆积坝在排放堆积位置、方式、速率、堆积高度、运行管理、坝体监测等方面的合理建议，以及对存在问题的治理建议； 4.分析和预估堆积坝运行中和事故中可能产生的环境问题，并提出防治措施建议。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范以上四款的要求是根据堆积坝勘察提供的相关参数对坝体做稳定性评价。堆积坝勘察的根本目的，是堆积坝能否达到设计坝高和是否需要采取措施的基本依据。稳定性评价的坝高由设计单位提出，除了现状坝高、最终坝高以外还可按设计单位根据生产需要提出的其他状态的坝高评价。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（4）对位于地震动峰值加速度值等于和大于0.10g地区的堆积坝勘察尚应符合下列要求：l查明已有堆积物的动力特性；l进行堆积坝在不同坝高和不同运行条件下的地震液化分析；l分析和评价堆积坝在不同坝高和不同运行条件下的动力稳定性。l对位于地震动峰值加速度值等于和大于0.10g的地区的尾矿堆积坝应进行动力稳定性分析。尾矿库工程一般离城镇较远，故建筑抗震设计规范(GB50011)附录不宜用于确定尾矿库所在地的抗震设防烈度，本规范的地震动参数按中国地震动参数区划图（GB18306）执行。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（5）堆积坝在运行期间应进行监测工作。监测工作宜包括以下内容：l坝体的宏观变形观测；宏观变形观测是指肉眼可见的滑塌、沉陷、冲沟等现象的调查观测；变形测量是指采用仪器法对坝体垂直和水平位移进行测量。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l坝体的变形测量；l坝体浸润线的量测和浸润线出逸后的渗流量测；l坝体及坝基中的孔隙水压力监测二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（6）对存在病患的尾矿堆积坝应对存在的病患进行专项勘察，查明病患规模、原因，提出治理病患和应急抢险的措施建议。（7）对闭库尾矿堆积坝的勘察，其勘探、试验和分析评价的手段和方法应与运行的堆积坝相同，其勘察工作的布置和分析评价的条件应根据闭库后的实际状态确定。l堆积坝的病患包括坝坡过陡、坝体裂缝或局部失稳、排渗设施失效、坝体出现管涌，流土等影响坝体稳定性的各种现象，对此应进行专门的勘察，并对治理方案提出建议。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范4勘察工作布置（1）一般规定l1. 堆积坝勘察应在明确勘察目的和技术要求的基础上，通过搜集和分析已有资料、现场踏勘了解场地工程地质条件，编制合理可行的勘察纲要。勘察纲要是岩土工程勘察工作重要的技术性勘察纲要是岩土工程勘察工作重要的技术性文件，是指导勘察工作的设计书。文件，是指导勘察工作的设计书。l其内容应包括拟建尾矿堆积坝工程概况、勘察目的与技术要求、勘察依据、场地工程地质和水文地质条件概况、存在的主要岩土工程问题、勘察工作布置及工作量、各种勘探和原位测试技术要求、取样和室内试验技术要求、勘察实施组织安排、质量和职业健康安全目标及其保证措施、勘察进度计划及其保证措施、勘察报告书的主要章节等。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范 2.堆积坝勘察手段应以搜集与分析已有资料、工程地质调查和测绘、钻探、原位测试和室内试验为主，必要时尚应采用适宜的物探、井探和槽探等方法。（较老规范手段更丰富，技术要求更高）尾矿堆积坝勘察应选用相应有效的勘察手段，为其评价、监测和治理提供可靠依据。对所采用的每一手段都应明确需达到的目的和要求。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l3.当水文地质条件对堆积坝稳定性评价和工程降水有重大影响时，宜进行专门的水文地质勘察，并应符合供水水文地质勘察规范GB50027的有关要求。较复杂的水文地质条件，如库内存在岩溶、构造裂隙水而尚未查明时，或其他较复杂的水文地质环境，则需要在进行岩土工程勘察时，另进行专门的水文地质勘察，为堆积坝的评价提供依据二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l4.原位测试与室内试验的项目、方法和条件应根据设计要求和尾矿的特点综合确定。静力触探、动力触探作为勘探手段时，应与钻探等其他勘探方法配合使用。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范静力触探、动力触探作为勘探手段时，是以触探曲线进行的间接判断，由于尾矿坝岩土条件往往比较复杂，容易出现误判，因此应与钻探配合使用，确保准确判断二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l5. 除长期观测孔外，所有钻孔和探井完工后均必须按有关规定进行封堵回填。钻孔和探井完工后的封堵回填应符合“以土还土，以砂还砂的原则”，并做好封孔施工记录。在坝体上的孔、井，如不回填封堵，是可能影响坝体渗流的。因此，必须要回填，且要认真做好。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l6. 当尾矿土、水含有害物质时，必须对现场人员和设备仪器采取防护措施。按照国家有关法律法规有关要求对所有参与现场勘察的工作人员采取防护措施，推荐采用职业健康安全管理体系规范（GB/T28001）进行有效控制。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（2）搜集和分析资料（较老规范要求的资料更多，更全）堆积坝勘察前应全面搜集、整理和分析与堆积坝有关的资料，并充分利用已有的勘察成果。堆积坝勘察前需搜集和分析的专门性资料，未列入与一般场地勘察要求相同的其它资料。所列资料内容都是对堆积坝进行岩土工程分析时应掌握的。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（3）工程地质测绘和调查工程地质测绘和调查的范围，应包括堆积坝及其有关的外围。外围包括可能产生绕渗漏的岸坡、坝体周边（尤其是下游）可能失稳的边坡和可能产生周围环境岩土工程问题等地段。l对堆积坝有重大影响的地质单元体和岩性变化较大的复杂场地地段工程地质观测点间距在相应比例尺图上不宜大于2cm，对岩性变化不大的尾矿沉积滩的简单场地地段不宜小于5cm，其它中等复杂场地地段宜为34cm。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（4）勘察l勘探方法应以钻探、标准贯入试验和静力触探试验为主，其中钻孔数量在主要勘探线上不宜少于勘探点数量的2/3；在其它勘探线上不宜少于1/2。l当工程需要时，可布置适量的探井和探槽取样和土工试验是取得堆积坝分析计算参数的最重要手段，因此需保证钻孔的数量。为采取浅层的不扰动样，有时需在坝坡或干滩布设探井或探槽，开挖取样后必须及时夯实回填。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l勘探线应在进行工程地质调查和测绘的基础上，布置在对坝体稳定性评价有代表性的地段，勘探线方向宜垂直坝轴线。主要勘探线的下游端宜达到初期坝趾下游约30m，其上游端宜达到自坝顶起不小于拟评价坝高2倍的距离。l勘探线长度的规定是计算剖面的需要。根据已有工程经验，勘探线上游端达到自坝顶起不小于拟评价坝高2倍的距离这个长度内，可以包容可能产生滑面的后缘，无其他物理意义。l在已有行业标准中对上游端到达水线和进入水线的规定，因勘察时水线位置不一定是正常运行时的水线而不易掌握，有可能使勘探资料不满足评价要求。本规范的规定可满足评价工作对勘探线长度的要求，且较易操作。l勘探线数量不足可能使评价的剖面未设在最不利、不安全的位置。实际经验表明有的坝在3条剖面的评价中，安全系数最小的剖面不是中间沿谷底的剖面而是一侧的剖面。有的单位为减少工作量，只布置1条垂直坝轴线的剖面，是不妥的。为保证评价结果的可靠性，将本条列为强制性条文。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l拦截谷口建库的堆积坝的勘探线、勘探点间距尾矿库等级勘探线间距勘探点间距每条勘探线上勘探点数量坝体以粉性、粘性尾矿为主坝体以砂性尾矿为主一至三级2002503060不宜少于6个四、五级1001502050不宜少于5个二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l注：l1勘探点间距在主要勘探线上宜取小值，一般勘探线上的坝体地段宜取小值；l2当存在软弱夹层，特别是可能产生滑动的夹层时，应增加勘探点；四、五级尾矿库勘探线间距较老规范更密。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l3当需查明初勘坝的工程地质和水文地质条件时，在初期坝地段应符合初期坝勘察的要求；在现场布设时不能机械地等间距布设，尚应在进行工程地质测绘的基础上，把勘探线、勘探点布设在有代表性的地段或位置。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l筑坝围地建库的堆积坝勘探线应在需评价的各坝段布设，主要坝段勘探线数量不少于3条，其他坝段不得少于2条。针对平坦或缓坡场地建库的坝，条文规定的勘探线数量，是至少要2条或3条，而不能理解为只需2条或3条。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（5）取样与试验l1.所有钻孔和探井均应取样。对以粉性和粘性为主的尾矿土应采用薄壁取土器或回转取土器采取不扰动样，砂性为主的尾矿土应采用取砂器采取不扰动样，取样的垂直间距宜为1.03.0m；l老规范要求在所有钻孔中对粘性土都要采取原状土，而新规范要求砂性为主的尾矿土应采用取沙器采取不扰动样。l本条规定了采取岩土试样的质量等级、取样间距及每层取样数量的要求。尾矿土取样质量直接影响试验参数的准确性，因此必须具体规定取土器及达到的土样级别。本条第2款规定了采取不扰动样的最少数量，并不意味着每层土可只取10件试样就够，合理的取样数量应与工程规模、土层厚度、土性变异性及试验项目要求等因素有关。l本条规定的回转取土器包括单动三重管和双动三重管取土器。l3.场地内软弱夹层，特别是可能产生滑动的夹层，应采取试样；l4.当尾矿层和岩土层不均匀时，应增加取样数量。l5.所有标准贯入试验点均应采取扰动样。l6.堆积坝场地的水、土应采取水、土试样评价其对建筑材料的腐蚀性，且试验数量不宜少于3件。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l7.当场地处于地震动峰值加速度等于或大于0.10g地区时，应进行尾矿和坝基土的动力性质试验，测定动模量、阻尼比、动强度和液化应力比等指标。动力性质试验宜采用原状试样进行，当不能采取原状试样时，可采用符合制备要求的重塑试样。l8.尾矿土和水的腐蚀性试验项目应符合岩土工程勘察规范GB50021的有关规定。l标准贯入试验点采取的扰动土样应从标准试验标准贯入试验点采取的扰动土样应从标准试验贯入器中采取。贯入器中采取。l在尾矿堆积坝勘察过程中，宜在现场建立土工在尾矿堆积坝勘察过程中，宜在现场建立土工试验室，尤其是对粉性和砂性尾矿应进行现场试验室，尤其是对粉性和砂性尾矿应进行现场室内试验。当有特殊要求时，应根据具体要求室内试验。当有特殊要求时，应根据具体要求进行相应试验分析。进行相应试验分析。l不同的计算条件需采用不同的抗剪强度指标，不同的计算条件需采用不同的抗剪强度指标，进行剪切试验应根据分析计算条件选用相应的进行剪切试验应根据分析计算条件选用相应的方法。方法。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（6）原位测试l1.在主剖面勘探线上，所有钻孔处均宜进行静力触探试验，静力触探试验孔与钻孔间距不宜大于1.5m；（与老规范同）l2.静力触探试验孔深度宜穿过可能滑动面；l3.钻孔中对砂性、粉性尾矿和砂土、粉土均应进行标准贯入试验；l静力触探试验在钻探和十字板剪切试验之前有利于指导钻孔取样或十字板剪切试验的深度位置。静力触探试验能够准确测定地层微观变化，可弥补钻探的不足，经验证明是堆积坝勘察中的有效手段。静力触探试验应与钻孔结合，不宜用它全部替代钻孔。l标准贯入试验在堆积坝评价中主要用于尾矿土密实度的判定和地震液化判别分析，因此应逐孔进行。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l4.标准贯入试验点的垂直间距宜为1.01.5m，同一层位的试验数据不得少于10个。l5.对尾矿堆积物中具饱和软粘土特征的尾粘土或尾粉质粘土，宜进行十字板剪切试验，测定其不排水抗剪强度和灵敏度；十字板剪切试验分为机械式和电测式两类，本条所叙述为电测十字板剪切试验。十字板剪切试验所得尾矿土的不排水抗剪强度可与室内试验数据结合确定堆积坝稳定性分析所采用的强度指标值。l现场直接剪切试验需在堆积坝下游坡面或干滩上择地进行，但由于该地段处于尾矿堆积的较浅部位，所以所得数据可能偏低。l波速测试有单孔法、跨孔法和面波法，本条所叙述为单孔法。地层变化大和层位变化处测点垂直间距取小值，必要时尚需加密测试。波速测试成果可用于堆积坝的动力分析。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（7）水文地质测试堆积坝勘察应采用抽水试验或注水试验测定尾矿土的渗透系数，并符合下列规定：l1.在沉积滩上宜进行不少于3处抽水试验或注水试验。l2.在以砂性和粉性为主的尾矿层中，宜采用抽水试验；l稳定水位的间隔时间按地层的渗透性确定，对碎石土和砂性尾矿土不得少于0.5h，对粉性尾矿、粘性尾矿、粉土、粘性土含量超过10的碎石土不得少于8h。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l3.注水试验可在探井或钻孔中进行。l4.探井中应分别平行和垂直层理采取试样，进行相应的室内渗透试验。抽水试验适用于测定含水层的渗透系数，注水试验适用于非含水层和含水层渗透系数测定。尾矿土成层分布层理较复杂，而垂直与平行层理的渗透系数迥异，因此，应分别垂直和平行层理采取试样进行室内渗透试验。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l2.4.原位测试与室内试验（符合岩土工程勘察规范GB50021的有关规定）（1）原位测试与室内试验的试验项目、试验方法、试验条件应根据勘察技术要求和尾矿土的特征确定。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范原位测试和室内试验的项目、试验方法、试验条件是由岩土工程分析评价要求提供的计算参数决定。为使试验工作具有针对性，试验工作内容应根据勘察技术要求确定。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范 （2）室内试验的样品宜采用天然结构的试样，制样前应进行原状样的质量鉴定。 采用天然结构的样品进行试验，是保证试验指标准确的必要条件。但是，尾矿土为近期堆积的人工土，结构松散，现场取到原状样后，防止运输过程的扰动十分困难。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范我院曾在攀枝花马家田尾矿堆积坝的勘察中采用试样冷冻包装运输的方法解决了防止样品的扰动问题，是一种可行的方法，但该方法成本较高。因此，本规范在强调采用原状样进行试验的同时，根据以往的勘察工作经验，对运输过程易于扰动的砂性尾矿土的室内动三轴试验，在规范第5.11.3条中，作了可采用扰动土制备样进行试验的规定。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l（3）原位测试和室内试验的设备、试验操作应符合有关国家标准的规定。本章规定仅涉及各种测试手段的适用范围、主要的技术要求和试验的主要成果，目的是供勘察项目技术负责人选择试验手段、试验项目和控制相应试验项目的试验条件时使用。至于各试验手段、项目的具体操作，则应按有关规程、规范执行。静力触探静力触探l静力触探具有勘探和测试两种功能，适用于砂性、粉性、粘性土的勘探和测试，可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单、双桥探头。l双桥探头能够同时获得锥尖阻力和侧壁摩阻力两个参数，对利用贯入阻力划分地层、确定土的名称以及获得土层的其它相关参数都有比较成熟的相关关系，是国际上通用的探测方法。l单桥探头是国内较早使用的探头，使用比较广泛，而且土的各种指标都与单桥探头的贯入阻力建立了关系，积累了丰富的经验。孔压静力触探试验，除静探原有功能外，在探头上加孔隙水压力测量装置，用于量测孔隙水压力增长与消散，根据孔压消散曲线可估算土的固结系数和渗透系数。勘察工作中可根据工程需要采用相应的探头。l根据国内外大量实测资料表明，贯入速度相差过大会影响探头贯入阻力和孔隙水压力的测定值，国际上绝大多数国家采用的贯入速率标准为1.2m/min，为使资料能够互相交流对比，本规范将贯入速率定为1.2m/min。l超深孔的探测，除选择贯入能量大的设备外，应同时考虑采用强度大的合金钢探杆，中国有色金属工业昆明勘察设计研究院在攀枝花马家田尾矿堆积坝的勘察中采用合金钢45MnMoB的42探杆成功实现最大孔深80.1m的探测深度。l静力触探是一种简接的勘探测试手段，它不能提供暴露面或样品供技术人员观察被探测土层的特性，而只能借助贯入曲线判断土层的性质和确定分层的位置，因此，用静探分层及确定土的名称时，应参照静探孔附近的钻孔进行划分。圆锥动力触探圆锥动力触探l是一种重要的岩土工程原位测试方法，在尾矿堆积坝的勘察中，尤其对不能取土样作试验的以废石筑坝的初期坝坝体，坝基碎石层及极软岩的测试显得更重要，因此，本规范仍保留这一测试方法。l关键是保持锤击能量的恒定，采用自动脱钩落锤装置控制落锤的方法，能较好的使锤击能量较为恒定。保持探杆的垂直，防止偏心，减少探杆与土层之间的摩阻力，是保证试验准确的重要措施。试验终止条件和锤击速率的规定是确保试验成果准确、可靠、真实的试验质量控制措施。l应用试验成果时N值是否修正或如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。标准贯入试验标准贯入试验l标准贯入试验在尾矿堆积坝的勘察中是应用最广泛的一种测试方法，由于尾矿堆积坝为近期人工堆积的细粒尾矿土堆积而成，结构松散，孔壁稳定性差，为保证测试质量，钻进过程中应重视钻孔的护壁工作。l试验成果提供的N值是试验实测值，未作修正，因此应用N值进行工程评价时，必须选用相应的N值，即实测值或经过某一方法的修正值。十字板剪切试验十字板剪切试验l十字板剪切试验适用于饱和软粘土的不排水抗剪强度，相当于摩擦角cu=0时的粘聚力Ccu值的测试。l软粘土的埋藏深度对试验位置的准确性十分重要，一般宜在拟进行十字板剪切试验的孔位旁预先做静探试验，结合静探孔的土层变化情况，选择软粘土分布的部位进行试验。l当试验深度超过10米时，宜在孔内安装套管，在钻杆上安装导轮，以消失人为和机械引起的测试误差。l当计算电测十字板剪切试验不排水抗剪强度时，可不对轴杆进行摩擦力校正，因为，电测十字板直接测定的是施加于板头的扭距。现场大面积剪切试验现场大面积剪切试验l现场大面积剪切试验由于试验的岩土体比室内试样大，能包含宏观结构的变化，试验成果更接近工程的实际情况。沿尾矿土体本身进行的直剪试验称为抗剪断试验；沿软弱夹层接触面、岩土体的软弱结构面进行的直剪试验称为抗剪试验。l对试验场地的选择，应考虑稳定性分析时堆坝受力特征，选在代表性好的地段，而且每组试槽应在平面上散开布置，同一场地试验组数不得少于3组，便于比较。每组试验点的数量最少3个试验点，各试验点的岩性相近，保证试验结果的良好线性关系。剪切方向选择与滑动方向一致，最大的法向应力大于最大预估应力值，使试验成果与稳定性分析更接近实际的受力情况。l现场直剪试验最终提交的指标是各种试验条件下的摩擦角和粘聚力C值，通常宜用最小二乘法计算结果。波速测试波速测试l波速测试的目的是通过测定弹性波在岩土体内的传播速度，计算出岩土体在小应变条件下（10-410-6）动弹性模量。l测试方法有单孔法和跨孔法：单孔法沿孔壁向上或向下检层进行测试，振源在孔口地面或在孔内激振；跨孔法以一孔为激振孔，宜布置两个孔为检波孔。l根据波的传播时间和距离确定波速，计算岩土小应变动弹性模量Ed、动剪切模量Gd、动泊松比d。抽水试验抽水试验l抽水试验是评价砂性尾矿土含水层渗透性最常见、最直观、最有效的试验方法，在实际勘察工作中，根据场地含水层的条件选择正规三段降深的稳定流试验或采用抽筒提水的简易抽水试验方法。l抽水试验观测孔的布置每条观测线宜布13个孔，观测孔与抽水孔的距离为：第一个孔宜为含水层厚度的一倍，第2孔为含水层厚度的1.5倍，第3孔宜为影响半径的0.178倍。l抽水试验成果计算应包括影响半径R和渗透系数k值，并应根据水文地质条件和抽水情况选择计算方法。利用恢复水位计算渗透系数k，结果可能偏小。注水试验注水试验l注水试验是用人工提高水头，向试坑或钻孔内注水来测定松散岩土体渗透性能的一种原位测试方法。适用于不能进行抽水试验及取原状样进行室内试验比较困难的松散岩土体。l注水试验分为试坑注水和钻孔注水两大类，宜根据地下水的埋藏条件和尾矿土层的渗透性强弱选择适当的试验方法：试坑注水试验主要适用于地下水位以上，且地下水位埋藏深度大于5m的各类土层；钻孔注水试验则适用于各类岩土层，且不受地下水埋深的影响。l注水试验成果应编制成注水试验综合图，包括工程名称、试验地层及地层柱状图、试验深度、试验方法、有关流量与时间的关系曲线和渗透试验计算公式等内容。室内物理力学性质试验室内物理力学性质试验l尾矿的工程分类以颗粒组成为主要依据，颗粒分析是尾矿室内试验的重要试验项目。不同类别的尾矿适用不同的试验方法：l筛分法适用于粒径小于等于60mm，大于0.078mm的砂性尾矿；沉淀法适用于粒径小于0.01mm的颗粒质量少于所取试验质量10%的尾粉土；密度计法和移液管法适用于粒径小于0.075mm的尾矿土。l平行尾矿沉积层理与垂直尾矿沉积层理的渗透系数相差较大，而在坝体的数字模拟计算中又需要分别输入垂直、水平渗透系数，因此，一般应通过现场挖探井用环刀取平行沉积层理和垂直沉积层理的试样，进行室内渗透性试验，分别提供垂直和水平渗透系数。l采用压缩模量进行沉降计算，是目前广泛应用的沉降计算方法。由于压缩系数和压缩模量随压力段的不同而改变，因此本条对试验的最大压力值和分段提供压缩系数和压缩模量作了规定，以便沉降计算时，按工作应力选择相应的压缩性指标。l考虑土的应力历史进行沉降计算，是国际上通用的沉降计算方法，应作高压固结试验，确定先期固结压力、计算压缩指数、回弹指数，以便按正常固结、欠固结、超固结等不同状态进行沉降计算。l尾矿土的三轴试验是为坝坡的稳定性分析和坝体的应力应变分析提供分析计算参数的室内试验方法。它具有能控制大小主应力及排水条件，受力状态明确，又能准确测定土的孔隙压力及轴向变形和体积变化等特点。试验时可根据不同的分析计算模型选择相应的试验方法。l排水状态对三轴试验成果影响很大，为获得稳定性分析所需的抗剪强度参数的三轴试验，控制排水状态是关键，不同的排水状态所测得的C、值差别很大，故本条在这方面做了一些具体规定，使试验时的排水条件尽量与工程实际一致。l对2级及2级以上的堆积坝，往往需要建立较为复杂的非线性弹性模型进行应力应变分析，可进行三轴固结不排水试验确定模型参数。一般按需要采用不少于三种不同的围压，使土样分别固结后，逐级增加轴压，取得各级压力下的应力应变关系，根据应力应变关系提供模型分析计算参数。室内动力性质试验室内动力性质试验l尾矿土的动力测试可根据动应变大小选用共振柱试验和动三轴试验：共振柱试验适用于10-4；动三轴试验适用于10-4。l砂性尾矿土由于取样、包装、运输、制样等环节难于控制其天然状态，当无条件采用原状样进行试验时，根据以往的勘察工作经验，可采用扰动土制备试样。试样制备应控制试样的干密度和含水率，模拟试验尾矿土天然状态的干密度和含水率。l三轴试验前，先将土样固结，固结比模拟不同倾斜度的地面下土体静应力状态，采用1.0、1.5、2.0，试验时侧向应力一般采用3为100、200、300KPa，而测定液化应力比时3宜与液化层位埋深的应力状态相一致，测定动弹模与阻尼比时3要考虑坝高。l试验的循环周期根据震级相当的等效循环次数采用：即里氏震级为7级者，等效循环次数为10周次，7.5级为20周次，8级为10周次。l土的动力试验成果除提供动弹性模量、阻尼比、动强度、液化应力比等参数及相关的关系曲线外，当需要时，还可以分别绘制总应力及有效应力莫尔园，求出相应的动强度指标。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l2.5.勘察文件的编制l勘察报告应在原始资料整理、检查和分析的基础上编制，应做到资料齐全，论证有据，评价正确、建议合理。在确定原始资料准确、完善的前提下，才能使勘察文件做到资料齐全、论证有据、评价正确、建议合理。较老规范要求的更全面，提供的结论更多，更广泛。l原始资料是岩土工程分析评价和编写岩土工程勘察报告的基础，重视和加强对原始资料的整理。检查和分析是保证勘察文件编制工作和成品报告质量的基本条件，因此，本条强调了勘察文件的编制所依据的原始资料的重要性，只有在确定原始资料准确、完善的前提下，才能使勘察文件做到资料齐全、论证有据、评价正确、建议合理。l本条规定了岩土工程勘察报告的基本内容，鉴于任务要求、工程特点、地质条件和所需要评价的问题的差异以及各工程的侧重点的不同，对于本条规定包括的内容侧重面允许有所差异及报告编制中有所轻重不同，但本条所列的内容均应在岩土工程勘察报告的覆盖之内。l7.0.37.0.5该3条规定了岩土工程勘察报告的应附各表，根据需要所附的各图表及附件的要求。l岩土工程勘察报告的格式、装帧、装订等均应符合国家有关标准规定，同时也应满足国家有关编制深度及质量管理的规定。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l监测l（1）尾矿堆积坝的稳定性，关系到国计民生，坝体监测应视为保障尾矿库安全运营的重要工作内容。l（2）尾矿堆积坝的稳定性监测，一般包括库内水位观测、坝体渗流观测、坝坡变形观测、尾矿库周边不良地质现象监测等。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范l具体工作中需要哪些监测内容，应结合实际情况，有针对性的选用适宜的观测手段。l（3）监测资料应随时整理，及时分析，建立险情速报机制，使监测成果发挥应有的作用。监测要求和方法较老规范更加丰富，完备。日常巡视日常巡视l尾矿堆积坝是动态水工建筑。其筑坝工艺、坝顶标高、库内水位、坝体浸润线、以及库区环境的变化，均可影响尾矿堆积坝的稳定性。因此，日常巡视是发现隐患及时处理的有效手段。l巡视工作要有详实记录，重点部位应绘制草图或拍照、录像。l巡视工作要有连贯性，巡视周期可根据尾矿库运营情况和不利因素变化情况进行调整，但出现险情，应进行不间断的值守。地下水和库内水位监测地下水和库内水位监测l地下水浸润线是无压渗流场的自由渗流边界，在尾矿堆积坝成层复杂的条件下，难以精确测定。限于目前工程中习惯用浸润线进行渗流稳定性评价，因此，条文中以观测井水位视为浸润线标高。l观测井应进行动态管理，对失效的观测井要及时修复，并随坝体加高适时增加观测井。l鉴于尾矿堆积坝层理复杂，为了解不同层位水头的差异性，可在不同层位埋设孔隙水压力计进行观测。仪器的选择应根据压力大小、观测精度、参照产品使用说明进行采购。目前，国内多采用振弦式孔隙水压力计。l库内水位变化，直接影响坝体浸润线的高低和坝坡的稳定性，特别是洪水期和解冻期，应警惕库内水位发生突变。l对溢流水观测，除观测其流量变化，更应注意溢流水的浑浊程度，分析发生管涌的可能性。坝体变形监测坝体变形监测l在实际工作中，置于坝坡面上的同一测点，其变形可划分为水平位移和竖向位移二个向量。因此，条文中没有单独提出沉降观测一词。变形观测精度沿用测绘标准，观测网的布置，可结合坝体规模，地形条件以及所采用的仪器设备，综合考虑确定。l坝体分层水平变形观测，主要是针对已有变形隐患的坝坡采取的一种监测手段。目的是分析判断滑动面的深度。基于这方面新的技术资料较少，条文中仅提出延用测斜管和测斜仪的观测方法。也可以选用其他的先进方法。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范加固与治理l（1）经安全评价，尾矿库（坝）安全度被定为危库、险库和病库的，应进行安全治理或抢险。l（2）用于土质边坡稳定加固和地基加固处理的岩土工程技术措施，可选用于尾矿堆积坝的安全治理，选用前应结合尾矿堆积坝的特点进行技术经济比较；用于水库大坝（土坝）和堤防抢险的工程技术措施，也可适用于尾矿库的抢险。l岩土工程中采用的边坡治理和加固措施很多。岩土工程的实践证明，减载、边坡开挖和压坡、排水和防渗等常规治理措施对提高边坡自身的稳定性非常有效，应优先考虑采用，若仍不能满足边坡稳定要求，再考虑采用其他加固措施。这一原则对于尾矿坝边坡的治理和加固同样适用。针对尾矿坝边坡实际存在的问题，合理选择相应的治理与加固措施，充分发挥不同措施的作用，可以使采用的方案达到技术可行和经济合理的目的。加固和治理加固和治理l尾矿坝体出现裂缝的原因很多，例如滑坡、沉陷、干裂、冻融、振动等，本条不涉及滑坡裂缝(另见9.2.4条)。l1对于缝深不大于5m的裂缝，待裂缝发展稳定后可采用开挖回填法治理。开挖深度应超过裂缝最大深度0.30.5m，开挖长度应超出裂缝两端不小于2m，开挖前可灌注石灰浆水，以显示裂缝范围。开挖长度应超过裂缝两端各1m；开挖深度超过裂缝底部0.30.5m；开挖坑槽底部宽度至少0.5m；开挖边坡应满足稳定及新旧填土结合的要求。l2采用充填式灌浆处理裂缝时，应根据隐患探测和分析成果做好灌浆设计，按设计施工。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（3）坝体出现滑坡迹象时，可采取下列治理措施：l1下游坡加压重固脚；l2放缓平均坝坡；l3降低坝体浸润线；l4其他措施。治理基本原则：上部减载治理基本原则：上部减载, ,下部压重。下部压重。治理方法：在主滑坡裂缝部位进行削坡，而在治理方法：在主滑坡裂缝部位进行削坡，而在坝脚部位进行压坡。坝脚部位进行压坡。l9.2.4本条内容适用于已滑动且滑坡体已相对稳定或滑动极为缓慢的坝体滑坡，或经过临时抢护需进行永久性处理的坝体滑坡。l滑坡处理前，应严格防止雨水渗入裂缝内，可用塑料薄膜等覆盖封闭滑坡裂缝，同时应在裂缝上方开挖截水沟，拦截和引走坝面的雨水。l在一般岩土工程中，对滑坡的治理，首先是根据滑坡产生的原因和具体情况，采用开挖回填、加培缓坡、压重固脚、导渗排水等多种方法进行综合处理。本条对尾矿坝体滑坡治理的措施就是按照这一原则结合尾矿坝的具体条件制定的。ll1压重固脚常用的有镇压台和压坡体两种形式，应根据当地土料、石料资源和滑坡的具体情况采用。镇压台和压坡体应沿滑坡段全面铺筑，并伸出滑坡段两端各510m，其高度和长度应通过稳定分析确定。一般石料镇压台的高度为35m；压坡体的高度为滑坡体高度的1/2左右，边坡为1：3.51：5。l2在放缓坝坡的方法中推荐采用增设马道放缓平均坝坡的方法，放缓的坝坡由稳定计算确定。马道宽度不宜小于2m，马道间高差为510m。当边坡总高度较大时(例如大于40m)，可在坡高的1/2稍高处设置宽平台。平台宽度应根据边坡的整体稳定和局部稳定要求，经计算确定。二、浅谈二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范（4）当尾矿库（坝）出现下列情况之一时，应采取抢险治理措施：l1 坝体出现严重的管涌、流土等现象，威胁坝体安全的；l2 坝体出现严重裂缝、坍塌和滑动迹象，有垮坝危险的；l3库内水位超过限制的最高洪水位，有洪水漫顶危险的；l4正在使用的排水井倒塌或者排水管（洞）坍塌堵塞，丧失或者降低排洪能力的；l5 其他危及尾矿库安全的险情。抢险治理方案抢险治理方案l9.3.2抢险治理措施l3.其他抢险措施l1)漏洞的抢修l漏洞的抢修按前堵后排，堵排并举，抢早抢小，一气呵成的原则进行，即在临水坡堵塞漏洞进水口，截断漏水来源，在背水坡导渗排水，防止险情扩大。当漏洞进口部位明显且较大时，可用投物塞堵洞口或围堰隔断进水；当进口部位不明显时，可用土工膜或篷布盖堵方法堵塞漏洞进口。背水导排应根据具体情况采用相应的措施：当漏洞出水口小而多且漏水量不大时，可用反滤压盖法；当漏洞出口只有一处或较集中且流量较大时，可用反滤围井法。具体作法可参照土石坝养护修理规程(SL21098)的要求进行。l管涌和流土的抢修l应按照反滤导渗，控制涌水，留有渗水出路的原则进行，一般在背水面进行抢修，具体的方法可参照土石坝养护修理规程(SL21098)的有关内容。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价3.1.一般规定 （1）岩土工程分析评价应在工程地质测绘、勘探和取样、原位测试、室内试验的基础上，结合尾矿坝的特点和要求进行。 （2）岩土工程分析评价应根据堆积坝的勘察成果，结合尾矿土的沉积规律进行概化分区，并根据工程需要选用适宜的计算方法。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价 （3）尾矿堆积坝的岩土工程分析评价应包括渗流稳定性分析、静力稳定性分析；在地震动峰值加速度等于或大于0.10g的地区还应包括动力稳定性分析和液化稳定分析。对地震动峰值加速度小于0.10g的地区的5级尾矿堆积坝，当坝外坡比小于1：4时，除尾矿土属尾粘土和尾粉质粘土组成的堆积物以及软弱坝基外，可不进行稳定性计算。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价（4）坝体稳定性计算应选取不少于两个筑坝高度分别进行计算，第一计算阶段应为勘察时的已有坝高，第二计算阶段为最终设计坝高。尾矿坝稳定性计算与评价工作，宜分两个筑坝高度进行。第一次可在堆积坝高度达到1/22/3设计最终高程时进行。第二阶段计算与评价工作可在设计最终坝高之前进行。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价老规范“工程分析”的内容没有列入规范，但考虑到现实，在报告书章节中，安排有工程分析，其下注明：当需要时，根据委托书，可以进行这项工作，包括地震稳定性分析，渗流分析。新规范规定，尾矿堆积坝的岩土工程分析评价应包括渗流稳定性分析、静力分析、动力稳定性分析和液化分析，较老规范更全面，要求更高。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价3.2.计算参数的分析和选取（1）尾矿堆积坝岩土工程分析应按所采用的分析方法选取相应的各项岩土工程参数。尾矿土和坝基土的各项物理力学指标应按计算断面的概化分区分别统计。（2）抗滑稳定的计算参数，应采用浸润线调整后的指标，其指标采用概化后计算剖面上各种材料的统计值强度计算方法土的类别强度指标类别使用仪器试样起始状态试验方法强度指标总应力法无粘性土固结不排水剪Ccu、cu三轴仪坝体材料a.含水量及密度与原状样一致；b.浸润线以下和水下要预先饱和；c.试验应力与坝体实际应力相一致。2坝基用原状土少粘性土固结快剪直剪仪固结不排水剪三轴仪粘性土固结快剪直剪仪固结不排水剪三轴仪有效应力法无粘性土慢剪C、直剪仪固结排水剪三轴仪粘性土慢剪直剪仪固结不排水剪、测孔压三轴仪尾矿及土的抗剪强度指标类别尾矿及土的抗剪强度指标类别三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价 3.3.渗流稳定分析渗流稳定分析 （1）确定堆积坝体的浸润线及其下游可能出逸点的置； （2）计算坝体和坝基的渗流量； （3）当发生坝坡或坝基浸润线出逸时，应确定渗透流量、评价产生管涌、流土的可能性，评价其出逸比降以及堆积坝中不同尾矿土层之间的渗透比降。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价（4）上游式尾矿坝的渗流计算应考虑尾矿筑坝时放矿方式的影响。对二级及以上堆积坝宜采用二维或三维有限元法等数值分析方法对渗流进行分析；山区尾矿库渗流计算宜进行三维有限元法计算或由模拟试验确定。对山区二级以上尾矿库宜进行三维有限元法或模拟试验，主要是为了确保渗流计算的可靠性，为尾矿坝安全运行提供依据。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价（5）对三级及以下上游式尾矿坝的渗流计算可采用二向均质渗流计算方法或用上游式尾矿坝的渗流计算简法进行。（6）当用二相均质渗流法计算时，可采用坝体材料综合渗透系数；当用有限元法计算时，可采用概化断面各种材料渗透系数统计值，并根据实测浸润线适当调整。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价上游式尾矿堆积坝可采取下列措施控制渗流：la)尾矿筑坝地基设置排渗褥垫、水平排渗管（沟）及排渗井等；lb)尾矿堆积体内设置水平排渗管（沟）或垂直排渗井、辐射式排渗井等；lc)与山坡接触的尾矿堆积坡脚处设置贴坡排渗或排渗管（沟）等；ld)适当降低库内水位，增大沉积滩长；le)坝前均匀放矿。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价3.3.坝坡抗滑稳定性分析（1）尾矿堆积坝的静力稳定性分析应采用极限平衡法，并宜采用瑞典圆弧法或简化毕肖普法。对二级及以上堆积坝尚宜采用二维或三维有限元法进行应力和变形分析。目前国内对三级及以下的尾矿库稳定性计算中，通常采用规范推荐的瑞典圆弧法与简化毕肖普法进行计算，且常用两种计算方法进行对比，以验证其计算结果的可靠性。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价（2）尾矿堆积坝的动力稳定性评价可采用拟静力法；二级及以上堆积坝尚宜采用二维或三维有限元法进行动力分析。对二级及以上尾矿库的动力稳定性计算通常采用二维或三维有限元方法进行计算，不过目前国内还没有统一的公认的计算方法。但比较公认的是二维或三维动力稳定性计算的计算单元多，影响坝体稳定性因素考虑的也比较多，输入的地震也考虑了其相似性，比拟静力法计算进了一步。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价（3）尾矿堆积坝稳定性评价时应采用正常运行、洪水运行和特殊运行三种不同条件分别计算，在评价尾矿库安全稳定时，国内通常采用极限平衡法，从正常运行，洪水运行，特殊运行三种情况下进行运算。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价l采用极限平衡法分析评价尾矿堆积坝稳定性时，最小安全系数坝坡抗滑稳定最小安全系数坝坡抗滑稳定最小安全系数（瑞典圆弧法）（瑞典圆弧法）坝的级别计算条件1234、5正常运行1.301.251.201.15洪水运行1.201.151.101.05特殊运行1.101.051.051.00三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价坝的级别计算条件1234、5正常运行1.501.351.301.25洪水运行1.301.251.201.15特殊运行1.201.151.151.10坝坡抗滑稳定最小安全系数（简化毕肖普法）坝坡抗滑稳定最小安全系数（简化毕肖普法）三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价l当采用有限元法进行坝体稳定性分析计算时，单元划分除应考虑概化尾矿土层界面外，还应考虑浸润线位置，荷载中还应考虑渗透压力，选择的计算模型应与试验统计模型相对应。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价3.4.液化分析（1）对地震动峰值加速度等于或大于0.10g的地区，尾矿堆积坝应判别堆积坝坝体和坝基的饱和砂类土和粉土的液化可能性和液化势。（2）尾矿土的液化判别和评价可按现行国家标准构筑物抗震设计规范（GB50191）规定的方法执行。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价对三级及以下尾矿堆积坝的液化分析可采用一维简化动力法计算，对一、二级尾矿堆积坝应采用二维时程分析法计算。对尾矿坝饱和砂土类土和粉土的液化判别方法，目前还不很一致。譬如判别深度上和执行规范上也有不同看法，在这里未作硬性规定。应视坝体的具体情况和任务书要求进行判别。三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定尾矿库安全度。分为危库、险库、病库、正常库四级。危库指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故的尾矿库。险库指安全设施存在严重隐患，若不及时处理将会导致垮坝事故的尾矿库。病库指安全设施不完全符合设计规定，但符合基本安全生产条件的尾矿库。库等级工况危库险库病库正常库尾矿库调洪库容严重不足不足不足满足在设计洪水位时，安全超高和最小干滩长度都不满足设计要求，将可能出现洪水漫顶均不满足设计要求；不能同时满足满足设计规定排洪系统严重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急剧降低部分堵塞或坍塌，排水能力有所降低，达不到设计要求；正常各构筑物符合设计要求，工况正常；排水井显著倾斜，有倒塌的迹象有所倾斜正常正常库等级工况危库险库病库正常库坝体迹象 出现贯穿性横向裂缝，且出现较大范围管涌、流土变形，坝体出现深层滑动迹象 出现浅层滑动迹象；出现大面积纵向裂缝，且出现较大范围渗透水高位出逸，出现大面积沼泽化；浸润线位置局部较高，有渗透水出逸，坝面局部出现沼泽化；坝面局部出现纵向或横向裂缝坝端无截水沟，山坡雨水冲刷坝肩；坝的轮廓尺寸符合设计要求，稳定安全系数满足设计要求；坝体渗流控制满足要求，运行工况正常。库等级工况危库险库病库正常库 坝体抗滑稳定最小安全系数小于规定值0.95小于表规定值0.98满足规定值，但部分高程上堆积边坡过陡，可能出现局部失稳；满足规范要求其它其他严重危及尾矿库安全运行的情况其他危及尾矿库安全运行的情况 坝面未按设计设置排水沟，冲蚀严重，形成较多或较大的冲沟， 堆积坝外坡未按设计覆土、植被；其他不影响尾矿库基本安全生产条件的非正常情况无三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价危库必须停止生产并采取应急措施。险库必须立即停产，排除险情。病库应限期整改。四、探讨四、探讨l本规范针对上游法筑坝的尾矿堆积坝进行编写，对下游法、中线法筑坝的可参照执行。l在规范编撰中，对勘探、测试、试验工作分列两章，第4章规定勘察应做哪些工作和工作量的要求，第5章规定进行这些工作的基本要求和应获取哪些成果。四、探讨四、探讨本规范定名为岩土工程技术规范，因为主要内容还是在岩土工程勘察工作方面，编写第8、9两章监测、治理，这两部分内容涉及程度稍浅，没有编写更深入具体的内容，可以为勘察和设计工作提供指导。四、探讨四、探讨对尾矿坝的监测和病患治理的设计，目前还未见有专门的技术标准，勘察和设计单位长期以来参照其他标准进行工作。本规范的核心是尾矿坝的稳定性分析与评价。中国有色金属工业昆明勘察设计研究院中国有色金属工业昆明勘察设计研究院刘文连刘文连 谢谢谢！谢！