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2012環保工程師：尾礦庫介紹匯總

(四)尾礦壩穩定性分析簡介

尾礦壩穩定分析主要指抗滑穩定、滲透穩定和液化穩定的分析。

1. 抗滑穩定分析

抗滑穩定分析是研究尾礦壩(包括初期壩和后期壩)的下游壩坡抵抗滑動破壞的能力的問題。設計一般要通過計算給出定量的評價。

計算之前，先要擬定計算剖面。后期壩壩坡憑經驗假定;浸潤線位置由滲流分析確定;壩基土層的物理力學指標通過工程地質勘察確定;后期壩的物理力學指標可參照類似尾礦的指標確定，有條件者應在老尾礦壩上勘察確定。

計算時，假定多個滑動面，根據滑動體的受力狀態，求出滑動力和抗滑力。用滑動力與滑動力之比值作為抗滑穩定的安全系數。設計的作用就是要采取多種措施，確保最小的安全系數不小于設計規范的規定。

我國現行《選礦廠尾礦設施設計規范(ZBJ1-90)》規定：尾礦壩壩坡抗滑穩定最小安全系數不得小于表1-3的數值。

影響尾礦壩穩定性的因素很多。一般情況下，尾礦堆積的高度越高、下游坡坡度越陡、壩體內浸潤線的位置越淺、庫內的水位越高、壩基和壩體土料的抗剪強度越低，抗滑穩定的安全系數就越小;反之安全系數就越大。

2. 滲透穩定分析

尾礦水在壩體、壩肩和壩基土中受重力作用總是由高處向低處滲透流動，簡稱滲流。在庫水位一定時，壩體橫剖面上穩定滲流的自由水面線(或滲流頂面線)叫浸潤線。由于滲流受到土粒的阻力，浸潤線就產生水力坡降，稱為滲透坡降，以IS表示。滲透坡降越大，對土粒的壓力就越大。使土體開始產生不允許的流土、管涌等變形的滲透坡降稱為臨界坡降，以IL表示。尾礦壩滲流分析的任務之一是確定浸潤線的位置，從而判斷浸潤線在壩體下游坡面逸出部位的滲透坡降是否超過臨界坡降。滲透穩定的安全系數K由下式表示：

K=IL/IS 1-3

現行尾礦設計規范中對K值尚無具體規定，一般可根據壩的級別將K值限制在2~2.5之間為宜。

由于尾礦壩是一個特別復雜的非均質體，目前尾礦壩滲流研究成果還難以準確確定浸潤線的位置。因此，設計為安全計，對級別較高的尾礦壩結合抗滑穩定的需要，大多采取措施使浸潤線不致在坡面逸出;對級別較低的尾礦壩可在逸出部位采取貼坡反濾加以保護。

3. 液化穩定分析

所謂液化就是飽和砂土在振動作用下抗剪強度驟然下降為零而成為粘滯液體的現象。尾礦壩在大地震時可能發生液化，如果這種液化發生在壩體下游坡部位，則會引起邊坡坍塌，危害甚大。即使不坍塌，其抗滑穩定安全系數也大大降低。

尾礦壩的抗震計算(即液化穩定分析)包括地震液化分析和穩定分析。我國現行《構筑物抗震設計規范》規定：地震設防烈度為6度地區的尾礦壩可不進行抗震計算，但應滿足抗震構造和工程措施要求，具體構造和要求見規范;6度和7度時，可采用上游式筑壩，經論證可行時，也可采用上游式筑壩工藝;8度和9度時，宜采用中線式或下游式筑壩工藝。

三級及以下尾礦壩的液化分析可采用一維簡化動力法計算;一級和二級尾礦壩，應采用二維時程法進行計算分析。尾礦壩的穩定分析可按圓弧滑動面的規定計算。尾礦壩的地震穩定性最小安全系數值應符合表1-4的規定。

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