第五节土石坝的稳定分析
一、目的
分析坝体及坝基在各种不同的工作条件下可能产生的稳定破坏形式，通过必要的力学计算，校核坝剖面的安全度，经过反复修改定出经济剖面。
确定土坝稳定性，主要指边坡的抗滑稳定。
二、坝坡的滑动面形式
坝坡的滑动面形式主要与坝体结构型式、筑坝材料和地基情况、坝的工作条件等因素有关。
1、曲线滑动面：滑动面通过粘性土部位时，
2、折线滑动面：滑动面通过非粘性土部位时；
3、复式滑动面：滑动面通过粘性土和非粘性土构成的多种土质坝时。
图6-17 坝坡坍滑破坏形式
1-坝壳或者坝体；2-防渗体；3-滑动面；4-软弱夹层
三、荷载及其组合
（一）作用力
1、自重：水上——湿容重，水下——浮容重。
2、渗透力：与渗透坡降有关。
3、孔隙水压力：总应力法和有效应力法.
4、地震力：地震区应考虑地震惯性力。地震惯性力壳拟静力法计算。（二）荷载组合：
正常运用：
（1）水库蓄满水（一般为正常蓄水位）形成稳定渗流时，验算下游坝坡稳定。
（2）水库水位为最不利水位时，上游坡的计算。
（3）库水位降落，使上游坡产生渗透压力时的稳定计算
非常运用：
（1）库水位骤降时的上游坝坡的计算
（2）施工期（含竣工期）考虑孔隙水压力上下游坝坡稳定计算
（3）地震情况下，上下游坝坡计算
（4）校核水位时下游坡的计算
四、稳定分析方法
强度分析法和刚体极限平衡法。
1、圆弧滑动法：针对粘性土的坝坡；
2、折线滑动法：针对非粘性土的坝坡；
图6-18 坝坡稳定计算示意图
图6-19 非粘性土坡稳定计算示意图
×××××××××××××有限责任公司×××尾矿堆积坝稳定性评价 岩土工程勘察报告 ×××××××××××有限公司 2007年7月1日
目录 文字部分 1 前言 (1) 1.1 工程概况 (1) 1.2 勘察技术要求 (1) 1.3 勘察工作执行的主要技术标准 (2) 1.4 勘察方法及完成工作量 (2) 1.4.1 工程地质测绘 (2) 1.4.2 钻探 (2) 1.4.3 取土试样 (2) 1.4.4 原位测试 (2) 1.5有关说明 (3) 2 场地工程地质条件 (4) 2.1 地形及地貌 (4) 2.2 区域地层 (4) 2.3 区域地质构造 (4) 3 堆场工程地质条件 (5) 3.1 堆场形态 (5) 3.2 堆积方式 (5) 3.3 堆场地层 (5) 3.4 不良地质作用 (5) 4 拦洪坝场地工程地质条件 (6) 5 物理力学性质指标 (6) 5.1 尾矿土的物理力学性质指标 (6) 5.2 尾矿土的抗剪强度指标 (6) 5.3 标准贯入试验锤击数 (7) 5.4 重型动力触探试验代表值 (7) 5.5 渗透性 (7) 6 场地水、土对建材腐蚀性评价 (8) 7 场地地震效应 (8)
7.1 尾矿坝分级及场地分类 (8) 7.2 地震动参数 (8) 7.3 地震液化和震陷 (8) 8 堆场坝体稳定性分析与计算 (8) 8.1 尾矿坝现状分析 (9) 8.2 尾矿坝渗流分析 (9) 8.3 尾矿坝稳定性评价 (9) 8.4 尾矿坝加高排渗措施 (12) 9 结论及建议 (13) 附件：岩土工程勘察任务委托书 图表部分
1 前言 *************有限责任公司***尾矿堆积坝稳定性评价岩土工程勘察工作，是根据该公司提出的岩土工程勘察任务委托书技术要求，并受*********有限责任公司委托，由我院于2007年6月完成。 1.1 工程概况 ***银花钒矿位于***省***县银花镇梅子沟村，尾矿库位于梅子沟西侧的***，处于糜子沟主沟道。 原***坝80年代修建，现无设计资料，该坝原为水库。根据现场踏勘及甲方提供资料知，***初期坝为重力砌石夹心不透水坝，坝高约22.0m，坝底宽约23.0m，坝顶宽3.0m。坝顶轴线长62.0m，坝顶高程598.0m，坝下脚线高程为576.3m，库容约12万m3。 该矿从1998年开始向库内排放尾矿渣，采取坝后任意排放。目前库内尾矿渣堆放高程595.51～598.62m，距坝顶平均高程约1.3m，整体呈坝前低，坝后高。该坝于2006年停用，并进行了闭库设计。目前新的尾矿库正在筹备修建之中，为保证矿山正常生产经营，拟将该库做为临时过渡尾矿库，据设计初步估算，坝体拟加高3～10m。 该尾矿库排洪系统采用排洪涵洞，排洪涵洞建设在西侧，防洪标准为100年一遇。 加高3～8.0m时，按《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）第4.1条划分，加高后的尾矿库为五等库。加高＞8m时，按《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）第4.1条划分，加高后的尾矿库为四等库。 1.2 勘察技术要求 1）查明尾矿库存在的不良地质作用，评价不良地质作用对堆场的影响，提出合理的防治措施； ２）查明尾矿库的地层、岩性，提供尾矿土常规物理力学指标、颗分、渗透系数及抗剪强度指标（C、Φ值）； ３）查明目前标高下尾矿库地下水位（浸润线）及变化规律； ４）提供尾矿库所在区域的地震烈度及地震动参数，评价堆场的地震效应； 5）分析评价已运行坝体的稳定性，继续加高坝体的适宜性和稳定性。
FLAC软件在拦水坝稳定性分析中的应用 摘要：坝体稳定性是矿山企业安全生产的重要方面，做好坝体的稳定性评价工作有非常重要的意义。该文介绍了FLAC的概况，并根据已知的工程地质资料及岩石力学参数，用连续快速拉格朗日分析软件FLAC模拟了拦水坝的稳定性。通过模拟出坝体的应力应变和破坏场，了解坝体可能发生变形破坏的区域。为拦水坝的安全管理提供一些理论方面的依据。根据模拟出来的结果，提出了相应的解决措施，确保其正常运行，不至于发生垮坝事故，避免造成人员伤亡和经济损失。关键词：拦水坝；连续快速拉格朗日分析；稳定性；措施 Application of FLAC software in the stability analysis of the dams Lei Dingding Ma Haitao Liu Yongfeng Zhou Yifan Abstract: Dam stability is an important aspect of the mining enterprises of production safety, good stability evaluation of the dam has very important significance. This paper introduces the overview of the fast lagrangian analysis of continua(FLAC). According to the known engineering geological data and rock mechanics parameters, FLAC software simulates the stability of the dams. We can understand that the dam may occur to the area of deformation and failure by the displacement of the simulated dam deformation and destruction of the field. It is the basis of some theoretical aspects of the safety management of dams. According to the simulation results, to put forward specific measures to ensure its proper operation, and will not collapse accident occurred, to avoid causing casualties and economic losses. Key words: dams；fast lagrangian analysis of continua ( FLAC)；stability；measure
第4章大坝稳定计算 4.1. 计算方法 4.1.1. 计算原理 本设计稳定分析采用简单条分法——瑞典圆弧法。该法基本假定土坡失稳破坏可简化为一平面应变问题，破坏滑动面为一圆弧形面，将面上作用力相对于圆心形成的阻滑力矩与滑动力矩的比值定义为土坡的稳定安全系数。计算时将可能滑动面上的土体划分成若干铅直土条，略去土条间相互作用力的影响。 图4.1 瑞典圆弧法计算简图 下游坝坡有渗流水存在，应计入渗流对稳定的影响。在计算土条重量时，对浸润线以下的部分取饱和容重，对浸润线以上的部分取实重（土体干重加含水重）。假设土条两侧的渗流水压力基本上平衡，则稳定安全系数的综合简化计算公式为：
∑∑+±+ψ--±= ] /cos )[(} sec ]sin sec cos ){[(R e Q V W b c tg Q b u V W K i i i i i i i i i i i i i i i i i C ααααα‘ ’ （4.1） 其中：i ——土条编号； W ——土条重量； u ——作用于土条底部的孔隙水压力； ,b α——分别为土条宽度和其沿滑裂面的坡角； //,c ?——有效抗剪强度指标; S ——产生滑动的作用力； T ——抗力。 表4.1 坝体安全系数表 4.1.2. 计算工况 根据水工建筑物教材的要求，稳定渗流期校核两种工况的上下游坝坡稳定：正常运用条件和非正常运用条件I ，对于设计洪水位的上下游坝坡，其浸润线和水位均处于正常和校核条件之间，在坝体尺寸和材料相同的情况下，正常和校核满足要求，设计即满足要求。 4.1.3. 基础资料 表4.2 三百梯水库坝体土物理力学指标建议值
第四章土石坝答案 一、填空题 1．碾压式土石坝；水力充填坝；定向爆破堆石坝 2．均质坝；粘土心墙坝；粘土斜心墙坝；粘土斜墙坝。 3．；坝顶高程；宽度；坝坡；基本剖面 4． Y= R+e+A ； R:波浪在坝坡上的最大爬高、 e:最大风雍水面高度；A安全加高。 5.马道；坡度变化处 6.高出设计洪水位0.3－0.6m且不低于校核洪水位；校核水位。 7.松散体；水平整体滑动。 8.浸润线；渗透动水压力；不利。 9.曲线滑裂面；直线或折线滑裂面 10.开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法 11.临界坡降；破坏坡降。 12.饱和；浮 13.护坡 14.粘性土截水墙；板桩；混凝土防渗墙
15.渗流问题 16.集中渗流；不均匀沉降 17.开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法。 18. “上截下排”；防渗措施；排水和导渗设备 二、单项选择题 1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应（ B ）。 A、高于设计洪水位 B、高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位 C、高于校核洪水位 D、高于校核洪水位加一定安全超高 2.关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有（ A ）。 A、上游坝坡比下游坝坡陡 B、上游坝坡比下游坝坡缓 C、粘性土料做成的坝坡，常做成变坡，从上到下逐渐放缓，相邻坡率 差为0.25或0.5 D、斜墙坝与心墙壁坝相比,其下游坝坡宜偏陡些,而上游坝坡可适当放 缓些 3.反滤层的结构应是（ B ）。 A、层次排列应尽量与渗流的方向水平
B、各层次的粒径按渗流方向逐层增加 C、各层的粒径按渗流方向逐渐减小，以利保护被保护土壤 D、不允许被保护土壤的细小颗粒（小于0.1mm的砂土）被带走 4.砂砾地基处理主要是解决渗流问题，处理方法是“上防下排”,属于上防的措施有（ A ）。 A、铅直方向的粘土截水槽、混凝土防渗墙、板桩 B、止水设备 C、排水棱体 D、坝体防渗墙 5．粘性土不会发生（ A ）。 A、管涌 B、流 土 C、管涌或流土 D、不确定 6．下列关于反滤层的说法不正确的是（ B ）。 A、反滤层是由2～3层不同粒径的无粘性土料组成，它的作用是滤土排 水 B、反滤层各层材料的粒径沿渗流方向由大到小布置。 C、相邻两层间，较小层的颗粒不应穿过粒径较大层的孔隙 D、各层内的颗粒不能发生移动 7．土石坝上、下游坝面如设变坡，则相邻坝面坡率差值一般应在（ C ）
第四章土石坝自测题 一、填空题 1．土石坝按施工方法可分为、、和等形式。 2．土坝按防渗体的位置分为、、、。 3．土石坝的剖面拟定是指、、和的拟定。 4．在土石坝的坝顶高程计算中，超高值Y= （写出公式）。公式中各字母代表的含义是：、、。 5.碾压式土石坝上下游坝坡常沿高程每隔10～30m设置，宽度不小于～，一般设在。 6.当有可靠防浪墙时，心墙顶部高程应，否则，心墙顶部高程应不低于。 7.由于填筑土石坝坝体的材料为，抗剪强度低，下游坝坡平缓，坝体体积和重量都较大，所以不会产生。 8.土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。坝体内渗流的水面线叫做。其下的土料承受着，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定。 9..土石坝可能滑动面的形式有、和复合滑裂面。 10.土石坝裂缝处理常用的方法有、、等。 11.土石坝管涌渗透变形中使个别小颗粒土在孔隙内开始移动的水力坡降；使更大的土粒开始移动，产生渗流通道和较大范围内破坏的水力坡降称。 12.在土石坝的坝坡稳定计算中，可用替代法考虑渗透动水压力的影响，在计算下游水位以上、浸润线以下的土体的滑动力矩时用重度，计算抗滑力矩时用重度。
13.土石坝的上游面，为防止波浪淘刷、冰层和漂浮物的损害、顺坝水流的冲刷等对坝坡的危害，必须设置。 14.土石坝砂砾石地基处理属于“上防”措施，铅直方向的有、板桩、和帷幕灌浆。 15.砂砾石地基一般强度较大，压缩变形也较小，因而对建筑在砂砾石地基上土石坝的地基处理主要是解决。 16.土石坝与混凝土坝、溢洪道、船闸、涵管等混凝土建筑物的连接，必须防止接触面的，防止因而产生的裂缝，以及因水流对上下游坝坡和坝脚的冲刷而造成的危害。 17.土坝的裂缝处理常用的方法有、、等。 18.土石坝的渗漏处理时，要遵循“”的原则，即在坝的上游坝体和坝基、阻截渗水，在坝的下游面设排出渗水。 二、单项选择题 1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应（）。 A、高于设计洪水位 B、高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位 C、高于校核洪水位 D、高于校核洪水位加一定安全超高 2.关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有（）。 A、上游坝坡比下游坝坡陡 B、上游坝坡比下游坝坡缓
一、现场高浓度尾矿分级筑坝试验 二、X X尾矿坝稳定分析 （一）研究目标 本项目的基本构思和总体目标为： 采用现场实测、室内试验和数值模拟三种研究手段。基于现场放矿试验综合给出尾矿坝典型剖面的尾砂分布规律，采用室内试验（静动力试验）确定相应尾砂的静、动力物理力学特性，并以此为基础通过数值仿真的方法定量评价尾矿坝的稳定性，确定其影响因素，提出改进措施。 具体目标如下： 1.现场尾矿分级筑坝试验 1）给出尾矿的移动特征、沉降过程及颗粒分布规律,包括堆积体的形态、坡度和坡面颗粒组成等,获得将来尾矿堆坝的结构组成； 2）给出高浓度尾矿堆存沉积滩的坡度变化规律，确定高浓度尾矿堆存所需的沉积距离； 3）根据尾矿沉积规律及现场勘测，确定尾矿坝进行稳定性分析的两个典型断面。 2.室内试验 1）静力学试验：给出尾矿砂的静力学参数（强度及变形特性）； 2）渗透性试验：给出尾矿砂的渗透系数； 2）动三轴试验：给出尾矿砂的液化动力强度及阻尼比等参数。 3.数值模拟 数值模拟主要从三个方面对尾矿坝进行稳定性分析： 1）渗流稳定分析 确定堆积坝体的浸润线及其下游可能出逸点的位置；计算坝体和坝基的渗流量。 2）尾矿坝的静力稳定性分析 采用不同工况时对应的荷载组合，计算坝体在不同高度时的坝坡稳定性，给出典型断面上应力、应变的分布规律、坝体的变形。 3）尾矿坝的动力稳定性分析 采用二维数值模拟方法，选用三条典型地震动+一条人工合成地震动计算尾矿坝在地震荷载作用下的动力稳定性，给出典型断面坝体的应力、应变分布规律；给出地震作用下，尾矿坝可能发生的液化范围。
（二）技术路线 本项目研究的技术路线如下： 1.确定工程场地的基本特征，场地的类别、特征周期及设防烈度等； 2.根据现场放矿试验确定沿堆积坝的尾砂分布规律； 3.根据设计资料、场地及其他相关因素，确定尾矿坝的两个典型断面； 4.对两个典型断面进行现场勘测，根据尾砂特点及分布规律确定尾砂分布的概化剖面； 5.根据概化剖面上尾砂分布的类型，对尾砂进行室内渗透、静力以及三轴动力试验，测量得到相应尾砂的渗透系数、静力强度、变形特性以及动力液化强度、阻尼比等模型参数； 6.利用数值模拟方法建立典型断面的二维数值模型，分别进行静力、动力及渗流的二维数值模拟分析； 7.根据计算结果对尾矿筑坝工艺提出相应建议。 （三）经费预算 经费申请表（金额单位：万元）
鸡公尖水库安全复核 一、防办计算 经测量计算，漳河水库最大风速w=20.7m/s ，风区长度（吹程）d=6000m 。根据现有土石坝碾压规范要求坝顶超高为：y=r+e+a ，其中a 值为安全加高值，根据规范在设计水位下a=1.5m ，校核水位下为0.7m 。 e 为风壅水面高度，计算公式为e=m gh d kw 22cos β，其中k 为综合摩阻系数，k=3.6×10-6 ；β为风向与坝轴线法线夹角取为0度。m h 为平均水深，取鸡公尖水深，鸡公尖坝顶高程126.50m ，最大坝高58m ，由此可以算出坝底高程为68.5m ，因此在设计水位下，m h =123.89-68.5=55.39m ；在校核水位下，m h =124.30-68.5=55.8m 。由此得出，设计水位下e=0.008525248；校核水位下e=0.008462607。 r 为波浪高度，算法采用鹤地水库公式，按频率2%波高计算。公式： 2% 2w gh =0.00625w 1/63/12??????w gd 计算出： m h =2.335618 m 因此，坝顶超高计算结果： 设计水位：y=2.335618+0.008525248+1.5=3.844144 m 校核水位：y=2.335618+0.008462607+0.7=3.044081m 二、历次计算结果
1、64年设计报告 风速为21m/sec，扩度为5.5公里。 2、汛限水位研究报告 鸡公尖水库0.2%设计水位124.99m、PMF校核水位126.04m。加固后防浪墙顶标高127.70m、坝顶标高126.50m。 1）设计水位时 如遇8级风上限与9级风下限风速20.7m/s，波浪爬高h B=1.094m，风壅水面高度e=0.023m，安全加高1.5m(正常)，坝顶超高Y=h B+e+1.5=2.62m。需坝顶或防浪墙顶高程为：124.99+Y=127.61m，是小于127.70m。 如遇9级风上限风速24.4m/s，波浪爬高h B=1.344m，风壅水面高度e=0.032m，安全加高 1.5m(正常)，坝顶超高Y=hB+e+1.5=2.88m。需坝顶或防浪墙顶高程为：124.99+Y=127.87m，是大于防浪墙顶标高127.70m的0.17m。 2）校核水位时 如遇7级风上限与8级风下限风速17.1m/s，波浪爬高h B=0.862m，风壅水面高度e=0.016m，安全加高0.7m(特殊)，坝顶超高Y=h B+e+0.7=1.58m。需坝顶或防浪墙顶高程为：125.96+Y=127.54m，是小于127.70m。 如遇8级风上限与9级风下限风速20.7m/s，波浪爬高h B=1.114m，风壅水面高度e=0.026m，安全加高0.7m(特殊)，坝顶超高Y=hB+e+0.7=1.84m。需坝顶或防浪墙顶高程为：126.04+Y=127.88m，是大于防浪墙顶标高127.70m的0.18m。
版纳某尾矿库稳定性分析及其安全对策 运用圆弧条分法法针对云南西双版纳州某尾矿库坝体堆积至1003～1013m 标高时的稳定性进行分析，对坝体的安全性进行了计算，针对性地提出了该尾矿坝在安全生产运行中需要注意的问题及其对策措施。 标签：尾矿坝；稳定性；分析；对策措施 1 工程概况 尾矿库库区属于中高山山地地形地貌区。尾矿坝选址于平掌箐沟段上，库区平面上呈长条形，该沟段长约500m，沟谷方向由北向南，平均坡降15.4%，沟谷底宽10～17m；尾矿库坝位为“V”型沟谷，底宽17m，两岸自然坡度为50°～65°，两岸坡植被发育，主要为乔木。尾矿库初期坝采用库区内硬质岩风化料堆筑，坝高23m，坝基主要座落在玄武岩④层，后期堆积坝原设计采用尾矿水力充填筑坝，人工堆积。初期坝顶标高968.0m，设计堆坝坝顶标高1014.0m，坝高69m，库容量66.8万m3，属于四等库。 2 岩土类型及其工程特征 经勘测场区内主要分布下列地层，并将其自上而下叙述如下： 2.1 第四系人工填土（Qml）层 尾粉土①层：褐黄、深灰色，稍密状态，湿。间夹薄层尾粉质粘土。无光泽，无韧性，干强度低，摇振反应不明显。分布于原初期坝地段，大部分尾矿砂土已被清除，仅在局部地段有分布。 2.2 第四系冲洪积（Qal+pd） 含粘性土砾砂、角砾②层：褐灰色，深灰色，灰黑色，结构松散，砾砂、角砾成分为玄武岩，强风化-中等风化，含量约为40-70%；砾砂、角砾次圆状，局部夹有大块石，粘性土含量极少，分布于沟谷下部沟床内。在钻轴线5个点上均有揭露，平均揭露厚度4.2m。 2.3 三迭系上统小定西组（T3Xd） 玄武岩层④层，紫红色致密块状、气孔状、杏仁状结构，厚层状构造，中等风化～微风化，岩体坚硬，节理裂隙较发育，大多呈闭合状，整个场地均有揭露，本层厚1189.41m。 3 库区水文
尾矿坝稳定性分析及相关问题浅析 发表时间：2018-05-22T10:27:55.940Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：刘艳波 [导读] 摘要：中国尾矿资源在世界上排名第一，资源丰富。尾矿的存在也构成了巨大的安全隐患。 云南蜂巢智库工业设计有限责任公司云南昆明 650051 摘要：中国尾矿资源在世界上排名第一，资源丰富。尾矿的存在也构成了巨大的安全隐患。尾矿不仅能回收可利用的资源，还能消除潜在的安全问题。尾矿坝稳定性分析计算是对尾矿坝整体规划或运行的定量评估和预测，以了解尾矿坝的工作条件和尾矿是否符合安全要求，开展稳定性分析工作。此外，对尾矿坝的稳定性进行了大量研究，取得了一些成果，但同时也存在一些问题。 关键词：尾矿坝；稳定性；分析 引言 目前，我国工矿业发展较快，尾矿库数量庞大，尾矿坝体呈现多种形式，坝体高度越来越高，对于发展厂矿及周边环境都有很大的隐蔽性危险，尾矿坝的稳定性分析和判别是当前安全的重要组成部分。由于种种原因，我国一半以上的尾矿库已经扩建或正在运行或处于危险之中。尾矿坝的安全是一个非常严重的问题。尾矿坝的安全已成为尾矿坝安全工作的重要组成部分。因此尾矿工程研究具有重要的经济和社会效益。 1尾矿坝稳定性分析必要性 随着中国矿业的发展，大量的尾矿坝不断建成，使得尾矿坝的安全评价和预测变得越来越重要。目前，尾矿坝的主要类型有上游法筑坝，中线法筑坝和下游法筑坝三种重要类型。中国80％以上的尾矿坝都是上游法筑坝。尾矿坝的安全评价主要是为了确保尾矿坝在施工，使用和闭库后不会造成坝体破坏等不良行为，同时尽量减少尾矿坝对人民生命财产的威胁。矿山尾矿是矿山生产设施的重要组成部分。投资规模较大，约占矿山建设总投资的5％?10％。尾矿坝是尾矿库的主要组成部分，包括尾矿初期坝和尾矿堆积坝等设施。尾矿往往含有多种有毒有害物质，是人造泥石流的一种高位势能，其安全运行直接关系到周边生态环境和人民群众的生命财产安全。①尾矿坝早期规模达到设计要求，没有明显的沉降，滑坡，裂缝，管道，正常运行条件；②尾矿坝坡度不宜超过设计要求，有的坝坡过陡，这种情况在局部不稳定的条件下，安全系数没有满足稳定性和防渗要求，没有明显的裂缝，塌方，滑坡和管道问题存在，坡面沟壑正常。应选择具有相应资质的机构进行现状稳定性分析，分析方法和结果应符合相应的规范。为了评估当前尾矿库的治理和安全状况，国家先后出台了一系列措施和相关法律法规，要求有关部门严格遵守相应的规定和标准，并定期进行相应的稳定性分析和应该把重点放在管理非常危险的尾矿坝上。这些安全生产政策，法规，标准是有效遏制事故，维护系统安全的重要保障措施。这是进行日常安全维护工作的基本依据和指导方针。首先，要对系统做出准确，公正的决策，有关人员必须学习和掌握安全生产的准则，规则和标准，并以此作为进行分析的先决条件。其次，为了对系统进行检查和分析，必须比较安全规则，规章制度和标准体系，比较当前的安全状况，分析确定必要的风险因素，找出潜在的风险因素和潜在的威胁因素，针对当前的安全风险逐一进行调查分析，对于重大风险要科学，及时治理。 图1上游筑坝法 2尾矿砂在坝内的流动沉积过程 上游法尾矿筑坝是在尾矿初期坝的基础上。如图1所示，堆积坝采用尾矿砂水力冲击形成干滩后堆积坝逐渐升高的过程，尾矿通过放矿管和放矿支管进入初期坝顶，必要时可以通过螺旋分级机将粗颗粒排入坝前，细颗粒排入库尾。当初期坝容量充足时，堆积坝采用粗尾矿提高大坝高度，增加新的容量。如果尾矿堆积在坝体中，直到达到设计高度，大坝将被压实以调整尾矿排放管的位置。河谷尾矿坝一般采用上游法尾矿筑坝，很多我们的选矿厂都是采用这种方式在长期的生产实践中总结出相应的规律，对于填料的高度有一定的限制，超过了高度限制就会坍塌危险，造成大量尾矿外流。这种情况会对下游居民和农田造成灾难性后果，因此需要科学试验来确定初期坝的高度。另外，尾矿坝外层不允许有深根性植物种植，防止大坝发生大量的吸水现象，增加大坝的湿润程度，从而降低了安全性和大坝的稳定性。为了保护环境，可以在坝的外层覆盖高质量的表层土壤，种植多样化的草种，以保持稳定。渗流坝主要为带有排水棱体的土坝、风化料坝，堆石坝。由于筑坝料可以现场抽取，施工方便，施工过程简单，已被广泛使用。 3 ANSYS软件在尾矿坝稳定性分析中的应用 ANSYS是一个多功能的大型通用有限元分析（FEA）软件，与今天的11.0版本有很大的不同，被广泛应用于核工业，19712.0铁路，石化，机械制造，航空航天，汽车运输，能源，电子，国防工业，生物医药，土木工程，水利，矿业，家用电器等工业和科研。尾矿坝的渗流分析和边坡稳定性分析可以使用ANSYS/Civilfem土工模块完成。基于尾矿坝渗流的数值模拟，可以计算出尾矿坝的二维问题，坝体的孔隙压力分布可以通过坝体得到；该结果可应用于坝坡稳定性分析；流量可以通过边界条件的数值模拟来计算；大坝的稳定性。利用ANSYS软件进行数值分析，对液压尾矿三个运行工况进行了计算，计算出尾矿坝体的稳定性。研究表明，在尾矿回收过程中，尾矿坝安全满足坝体整体稳定高度要求较好，不会对滑坡造成较大破坏，但尾矿坝安全裕度较低。尾矿资源的大量存储给环境，安全和土地带来许多问题。由于不同时期的技术差距较大，尾矿中普遍存在大量宝贵的资源。这些尾矿资源，如果不回收，可能会造成巨大的损失。尾矿回收资源回收，可以处理尾矿消除安全隐患。采用Ansys软件分析尾矿坝的稳定性恢复过程。从位移变形开始，可以适当的研究坡面的初始堆积情况，采取措施避免损坏大坝。从应力应变的角度来看，坝体整体稳定，整体不会被破坏。如何保证尾矿坝下游居民和下游的安全受到越来越多的关注。未来的研究尝试基于尾矿坝的失效概率分析和大坝失效后果的评估建立一个风险评估系统。通过对尾矿库坝体破坏机理的研究，建立尾矿库破坏模式。 4尾矿坝废水中回收金属模式研究 铁矿尾矿已成为最危险的固体废物之一。为了回收尾矿中的铁，研究人员提出了磁化焙烧和磁选的结合。通过对化学成分和晶相的分
尾矿坝的稳定性研究及发展分析 作为我国工业生产安全的监测重点，同时也是我国环境保护的重点对象，尾矿坝的稳定性能非常的重要，因此在我国的相关企业中要对尾矿坝的稳定性进行专业的研究和评价。文章针对尾矿坝的稳定性研究成果进行阐析和论述，希望通过文章的阐析和论述，能够为我国的尾矿坝稳定性的提升有一定的贡献，同时也对我国的工业安全发展贡献力量。 标签：尾矿坝；渗流稳定；坝体静力稳定；坝体动力稳定 我国的工业安全涉及很多的方面，其中的尾矿坝安全就是相对重要的一个环节。因此我国的尾矿坝的稳定性能一直被我国的工业安全监督单位重点监控。尾矿坝的坝体的稳定性能对于我国的尾矿库区的生产安全和生产稳定起着至关重要的作用，因此要格外重视。我国的尾矿工程属于物理力学的研究范围，同时尾矿的边坡也是物理力学的研究范围，但是在实际的研究过程中对于尾矿库的稳定性研究就非常的少。因此现阶段我国的尾矿库稳定性研究还是主要围绕着坝体的变形研究和稳定性能研究两个大的方面。针对尾矿坝的文章研究我们目前有三个主要方面。第一个方面是尾矿坝的渗流稳定性研究；第二个方面是尾矿坝的坝体静力稳定性研究；第三个方面是尾矿坝的坝体动力稳定性研究。但是在尾矿坝工程中，伴随着坝体的不断加高以及加载形式的不断升级，同时还有土体的结构和类型的复杂程度等因素，我们的研究对象还要包含坝体土体的饱和度的变化规律以及孔隙的压力变化规律等。我国近些年发生了很多的坝体生产安全事故，最为著名的应该是山西尾矿决堤安全事故。事实表明，要求我国相关部门的技术工作人员对于尾矿坝的整体性能稳定性要有更加深入的研究和创新。但是大的研究方向还是上文提及的三个稳定性研究。 1 尾矿坝稳定性研究中的渗流稳定性研究 尾矿坝稳定性研究过程中，使用到的最初的理论技术是十九世纪中叶创立的渗流基础相关理论。渗流基础的理论主要经过了四个阶段的发展，慢慢的形成了现阶段分析和研究尾矿坝稳定性能的主要研究依据。这四个阶段分别是：第一个阶段是在渗流基础理论的基础上增加了非饱和渗流的理查德方程式；第二个阶段是在第一个阶段的基础上增加了有限分法的数值模拟理论；第三个阶段是在第二个阶段的基础上增加了有限元的具体分析方法；第四个阶段是在第三个阶段的基础上增加了非稳定渗流的有限元计算。经过了四个阶段的发展，尾矿坝的稳定性研究主要理论已经变得非常成熟，在实际的使用中也是应用范围非常广泛。 在尾矿坝的稳定性研究中的渗流稳定性研究最主要的研究因素是浸润线具体位置的确定。因为浸润线的位置能够对尾矿坝的渗流稳定产生影响。在尾矿坝中，一旦浸润线的位置在尾矿坝的坝面之外，或者是非常接近尾矿坝的坝面临界点，说明尾矿坝的稳定性非常的危险，有可能出现安全问题。通常情况下，尾矿坝的浸润线的具体位置是根据尾矿坝的具体设计来确定。在设计的过程中，一旦出现浸润线的位置没有到达设计文件的要求高度，就表明尾矿坝存在稳定性不足
目录 第一章绪论 第一节项目由来 第二节编制依据 第三节编制目的任务 第四节自然地理概况 第五节工作方法、完成工作量及质量评述第二章尾矿库基本情况 第一节尾矿库现状及运行情况 第二节尾矿库设计情况 第三节尾矿库等别及构筑物级别 第三章岩土工程勘察 第一节勘察工作概述 第二节坝体岩土工程地质特性 第四章坝体稳定性分析 第一节计算方法 第二节计算剖面及参数确定 第三节计算工矿及荷载组合 第四节渗透稳定性计算 第五节坝坡稳定性计算 第六节液化稳定性计算 第五章结论及建议 第一节结论 第二节建议
附图 图号图名比例尺 1 尾矿库现状平面布置图 2 建筑物和勘探点位置图 1:1000 3 工程地质剖面图1—1/水平:1:400 垂直：1:100 4 工程地质剖面图2—2/水平: 1:400 垂直：1:100 5 工程地质剖面图3—3/水平:1:300 垂直：1:100 6 工程地质剖面图4—4/水平:1:300 垂直：1:100 7 工程地质剖面图5—5/水平:1:300 垂直：1:100 附表 附表1 物理力学指标统计表 附表2 土工试验成果表 有关证件 1.项目承担单位企业法人营业执照复印件； 2.项目承担单位勘察资质证书复印件。
第一章绪论 第一节项目由来 河北****有限责任公司尾矿库，位于河北省曲阳县****镇、河北****有限责任公司北约0.2Km的山沟内。主要存放河北****有限责任公司所排放的粉煤灰。尾矿库设计的总坝高为28m ，初期坝坝高为16m，目前尾矿库堆积高度距初期坝坝顶约7.5m。为保证尾矿库的安全运行，验证现状坝体的稳定性，根据《尾矿库安全技术规程》和《尾矿库安全监督管理规定》等有关要求，公司受河北****有限责任公司的委托，对其尾矿库进行坝体岩土工程地质勘察并进行坝体稳定性分析报告的编制工作。 第二节编制依据 1.《尾矿库安全监督管理规定》（国家安监总局令第6号）； 2.《尾矿库安全技术规程》（AQ2006－2005）； 3.《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）； 4.《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规范》（YBJ11－86）； 5.《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1－90）； 6.《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）； 7.《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）； 8.《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418—95）； 9.《河北省尾矿库坝体稳定性分析技术导则》（试行）； 10.《河北****有限责任公司设计方案》（河北省****设计院，
某尾矿坝的稳定性计算与分析实例 一、引言 尾矿库是一种特殊的工业建筑物，也是矿山三大控制性工程之一。它的运营好坏，不仅影响到矿山企业的经济效益，而且与库区下游居民的生命财产及周边环境息息相关。我国是一个矿业大国，每年排弃尾矿近3亿t，除小部分作为矿山充填或综合利用外，绝大部分要堆存于尾矿库，现有尾矿库2600多座，尾矿库的重大事故时有发生，对下游居民的生命财产造成严重威胁，也将给企业带来不可估量的损失，在社会上造成极坏的影响。2000年10月18日，广西南丹县大厂镇鸿图选矿厂尾矿库发生重大垮坝事故，共造成28人死亡，56人受伤，70间房屋不同程度毁坏，直接经济损失340万元；2008年，山西襄汾特大尾矿库溃坝事故造成了279人遇难。可见，尾矿库的安全稳定极其重要。 随着科学技术水平的不断提高，矿山企业对回收率越来越重视，矿石磨得粒度也越来越细。目前，细粒尾矿没有严格的定义。细粒尾矿是指平均粒径d cp≤0.03mm，且小于0.109mm 的含量一般大于50%，大于0.074mm的含量小于10%，大于0.037mm的含量小于30%的尾矿。 尾矿坝作为堆载尾矿砂的重要构筑物，细粒尾矿筑坝的安全稳定性研究受到矿山企业的普遍送注。尾矿库安全运行的送键是尾矿坝体必须安全稳固，因此，为了防止尾矿坝事故的发生，对尾矿坝的稳定性分析研究是完全有必要的，意义重大。 二、影响细粒尾矿坝体稳定性因素 尾矿坝是尾矿构筑物的主体，影响尾矿堆积坝稳定的因素很多，如坝体内浸润线高低、沉积滩长度、尾矿堆积坝坝坡度、排洪系统等。 （一）坝体内浸润线高低对坝体稳定性的影响 坝坡浸润线是尾矿坝的生命线，它是直接影响坝体安全的一个非常重要的因素之一。地下水对坝体不仅产生动水压力，降低坝体的稳定性，尤其是在地震时，引起孔隙水压力的快速上升，有效应力减少，产生管涌、流沙和坝面沼泽化等危险，对尾矿坝安全带来严重的危害。根据现场堆积实践结果对比分析，细粒尾矿堆积坝的浸润线比一般尾矿堆积坝的浸润线高。浸润线位置的高低对于尾矿坝的稳定性影响勘大。浸润线如果降不下来，对尾矿坝的稳定是非常不利的。因此，一定要严格控制坝体渗流，防止浸润线偏高。 （二）沉积滩长度对坝体稳定性的影响 在排矿量大、浓度低的非放条件下，干滩面长度很大程度取决于库内水位控制。若干滩面控制过长，滩面的上升速度必然缓慢，由此而影响库容蓄水和澄清水距离不足导致回水质
某拟建尾矿库坝体稳定性分析 根据拟建尾矿库的地勘和设计，采用滑楔法即折线法、瑞典圆弧分别对初期坝和最终坝体进行稳定性计算，以确定该尾矿库坝体是否符合安全要求。 标签：尾矿库；坝体稳定性；分析 1 尾矿库概况 拟建尾矿库位于该公司选厂下游东南侧，距选矿厂直线距离约 3.31km，库区库位于秦岭东段南麓，属低中山区，山体坡度在20～40°间，矿区内冲沟呈南北向树枝状展布，冲沟多呈V型沟，库区长约2.4km，沟谷呈V字型。全库容1534.43万立方米，总坝高98m，属于III等尾矿库。 2 坝体情况 初期坝坝型采用碾压堆石坝型。轴线坝高38m，坝顶标高695.0m，坝顶宽4.0m，上游坝面坡比1：1.75，下游坝面坡比1：2.0。上游坝面设干砌块石护坡，土工布反滤层及其支持层、保护层；下游坝面设干砌石护坡。标高680.0m、665.0m 各设一级马道，马道宽 2.0m，马道内侧修筑马道排水沟，在坝体与岸坡结合处设截水沟，将两岸及坝面汇聚的雨水由排水沟及截水沟排出，避免对坝体的冲刷侵蚀。 后期堆积坝采用上游式尾矿筑坝方法，即利用投入的尾矿自身逐级向上游冲填筑坝。尾矿堆积坝最大堆积高度60.0m，最终设计堆积标高755.0m，冲填平均外坡1：5.0。堆积坝每升高10m设一级马道，马道宽5m，在马道内侧及坝面与两岸坡结合处设排水沟，以保护坝面免受水流冲蚀。后期坝下游面覆土种植草皮。 在堆积坝体内布置集、排滲管将坝体内渗流水引至马道排水沟，以降低坝体浸润线，将尾矿库浸润线的高度控制在6-8m，以利于尾砂的脱水、固结，且排渗管长度不小于50.0m，间距10.0m。每上升10m布置一层排渗管网。必须确保冲填外坡不陡于设计坡比。在与岸坡结合处设截洪沟，以排放岸坡雨水。 3 地质情况 拟建尾矿库位于秦岭褶皱系南秦岭印支褶皱带白水江-白河褶皱束东段武当穹隆北缘。区内构造线总体呈近东西向，区域构造表现为由北向南依次为褶皱带、穹隆带、褶皱带相间分布的格局。穹隆带主要有赵川穹隆、大明洞穹隆等；褶皱有冷水河-白浪复式倒转向斜；断层主要有十里坪-范家断裂和大西沟-关帝庙-小白岩河断裂。 根据勘察结果，在绢云石英钠长片岩中无成层性良好的软弱夹层。岩层倾角近似43°，层间结合基本良好，抗剪强度较高，岩体结构面虽较发育，但各结构
《水工建筑物》土石坝部分习题 一、填空题 1.根据土石坝施工方法的不同，土石坝可分为以下几种类型： 、 、 和 ，其中应用最广的是 。 2.碾压式土石坝按坝体防渗型式的不同可分为_______ __ _、____ _______和_ ________ ___。 3.土石坝的土质防渗体有____ _ ______、______ _____及____________三种型式。 4.由于土石坝__________，一般不允许坝顶过水，因而在土石坝蓄水枢纽中，除了用作挡水建筑物的土石坝之外，还必须设置___________，以满足防洪和供水要求。 5.土料相同的情况下，土石坝的上游坝坡应比下游坝坡_______，沿高度方向可分级采用不同的坝坡，一般上部_______，下部逐级__ _____。 6.坝顶上游侧防浪墙高度通常为___________，可采用___________或___________砌筑，应有足够的坚固性，且底部与___________紧密结合，墙身应设置伸缩缝。 7.上游坝面护坡可采用______ __、_____ ___、_____ ___或沥青混凝土，下游坝面护坡可采用______ __、______ __、______ __或块石护坡及钢筋混凝土框格填石护坡等。 8.土工膜不仅防渗性能好，而且具有_____ __、______ __、______ __、______ _等优点，对_____级及其以下的低坝，经论证后可采用土工膜代替粘土、混凝土或沥青等作为坝体的防渗材料。 9.土坝坝体排水的基本型式有___________、___________及____________，其中对降低浸润线最有利的型式是____________。 10.土坝渗流计算水力学法的基本假定是_____________________________、________ ________________及________________________。 11.土坝渗流计算的主要任务是_______ ____、_______ ____及__ __________。 12.实际工程中发生的渗透变形主要是 和 ，其中______主要发生在无粘性土体中，___________主要发生在粘性土体中。 13.土坝常见的滑动破坏型式有 、 和 。 14.土石料的填筑标准是指其 及 。粘性土填筑标准的控制指标是 ，粘性土填筑标准的控制指标是 。 15.一般而言，土石料碾压的越密实，其抗剪强度、抗渗性、抗压缩性 ，可使坝坡 、剖面 。 16.土石坝地基处理的目的是_______ ____、_______ ____、__ __________。 17.砂砾石地基一般强度高，压缩变形也较小，因而这种地基处理的主要任务是__ _
土石坝边坡稳定分析与计算方法 文章针对土石坝边坡稳定分析与计算方法进行了系统的分析与整理，主要是对PC1500程序稳定性理论分析中三种状态进行了分析并介绍了编制依据及使用情况。 标签：土坝；稳定性；边坡；程序 1 稳定性理论分析 土坝的稳定性破坏有滑动、液化及塑性流动三种状态。 （1）坝坡的滑动是由于坝体的边坡太陡，坝体填土的抗剪强度太小，致使坍滑面以外的土体滑动力矩超过抗滑力矩，因而发生坍滑或由于坝基土的抗剪强度不足，因而坝体坝基一同发生滑动。 （2）坝体的液化是发生在用细砂或均匀的不够紧密的砂料作成的坝体中，或由这种砂料形成的坝基中。液化的原因是由于饱和的松砂受振动或剪切而发生体积收缩，这时砂土孔隙中的水分不能立即排出，部分或全部有效应力即转变为孔隙压力，砂土的抗剪强度减少或变为零，砂粒业就随着水的流动向四周流散了。 （3）土坝的塑性流动是由于坝体或坝基内的剪应力超过了土料实际具有的抗剪强度，变形超过了弹性限值，不能承受荷重，使坝坡或者坝脚地基土被压出或隆起，因而使坝体的坝基发生裂缝、沉陷等情况。软粘性土的坝或坝基，如果设计不良，就容易产生这种破坏。 进行坝坡稳定计算时，应该杜绝以上三种破坏稳定的现象，尤其前两种，必须加以计算以及研究。 2 PC1500程序编制依据及计算方法 2.1 编制依据及使用情况综述 PC1500程序在计算方法方面采用了瑞典条分法和考虑土条水平侧向力的简化毕肖甫法。从对土料物理力学指标的不同选用又可分为总应力法，有效应力法和简化有效应力法。程序规定，计算公式中无孔隙水压力为总应力法；计入孔隙水压力为有效应力法；令孔隙水压力一项为零而将孔隙水压力包含在土体重量的计算之中，称为简化有效力法[1]。分别考虑了稳定渗流期，施工期，水位降落期三种情况。程序按照“水工建筑物抗震设计规范”，“碾压土石坝设计规范”编制。 2.2 计算方法 PC1500程序安排了四种计算方式，即计算一个指定的滑弧，用优选法连续
第3章渗流安全评价 3.1. 渗流计算应包括以下内容 确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，绘制坝体及其坝基内的等势线分布图或流网图； 1. 确定坝体与坝基的渗流量； 2. 确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降； 3. 确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置空隙压力； 4. 确定坝肩的的等势线、渗流量和渗透比降。 3.2. 渗流计算应包括以下水位组合情况 1. 上游正常蓄水位与下游相应的最低水位； 2. 上游设计水位与下游相应的水位； 3. 上游校核水位与下游相应的水位； 3.3. 渗流计算 3.3.1. 渗透系数的确定 结合《壁山县三百梯水库土工物理力学试验报告》及土工试验规程，根据现场勘探取芯情况，提出本工程坝体和坝基渗透系数建议值，见表3.1。 表3.1 三百梯水库坝体土（岩）材料渗透系数建议值 其渗流稳定分析计算得渗透系数分别都取坝体砂质粘土和坝基泥岩的平均值。其坝体土渗透系数和坝基泥岩渗透系数计算如下： 坝体
54511 (5.610 3.610)20.810/2 K cm s ---=?+?=? （3.1） 坝基 55521 (13.91062.210)38.0510/2 K cm s ---= ?+?=? （3.2） 3.3.2. 水库特征水位 表3.2 主要主要特征水位列表 3.3.3. 计算方法 采用水力学方法进行渗流分析计算 根据大坝轴线工程地质剖面图可知透水坝基的深度为325.76315.6610.1m -=，根据《水力学》第五版P223可知，当土石坝位于透水地基上，若坝基与坝体的渗流系数
2 121 4 4 11238.051010.118.4820.810111+ 11111+, 2.72.2 3.5 11111+, 2.432.18 2.7418.4811.5730.050.40.430.0512.020h h e e e e e d k d d d k d m m m m m m m m m m m m H T h m b H m h m --=+ ?=?=?===+===+==+=+===?==上段下段 上段下段上段下段 所以换算后等效透水地基厚度为： 4 4 38.051010.118.4820.810 h d m --?=?=? （3.3） 由于大坝上游和下游坝坡上段和下段坡率均不相同，按照《碾压式土石坝设计规范》对坝坡坡率按照下式进行换算： 111+e m m m =上段下段 （3.4） 上游坝坡坡率： 11111+, 2.72.2 3.5 e e m m m m ==+=上段下段 （3.5） 下游坝坡坡率： 11111+, 2.432.18 2.74 e e m m m m ==+=上段下段 （3.6） 3.3. 4. 正常蓄水工况渗流分析 表3.3 主要参数表格