四川省瀘沽鐵礦尾礦庫工程地質(zhì)勘察報(bào)告.doc

第21頁 共19頁 四川省瀘沽鐵礦尾礦庫工程地質(zhì)勘察報(bào)告一、序 言(一) 工程概況四川省瀘沽鐵礦尾礦庫位于四川省冕寧縣瀘沽鐵礦大頂山礦區(qū)松毛溝尾部，距瀘沽鎮(zhèn)瀘沽鐵礦礦部約7公里，從瀘沽鐵礦礦部礦山簡易公路直達(dá)尾礦庫，交通較方便。尾礦庫是冶金工業(yè)部長沙黑色冶金礦山設(shè)計(jì)研究院1990年12月進(jìn)行的設(shè)計(jì)，堆積壩分為兩期工程，一期工程由初期壩頂2010米標(biāo)高開始堆積到2030米標(biāo)高后轉(zhuǎn)向主溝堆積，進(jìn)入二期工程，二期工程最終堆積到2055米標(biāo)高，尾砂堆積壩總高45米，最大壩高73米，總庫容585990立方米，服務(wù)年限20年，從總壩高上屬三級尾礦壩，尾礦庫是1992年建成投入使用。初期壩為透水堆石壩，筑壩材料為中等風(fēng)化花崗巖碎塊石，順沖溝堆積，溝底坡度約1：7.51：8，壩底標(biāo)高19801993m，壩頂寬度約3m，標(biāo)高2010m，最大壩高28米，最大壩長61.8米。壩外坡為三級臺階狀，平均坡度1：2，內(nèi)坡平均坡度1：1.8。尾礦庫92年投入使用，尾礦堆積到2010m標(biāo)高后便采用尾礦砂堆壩放礦，每道子壩高度按3m堆積，堆積壩坡比為1：5。即將形成四級子壩，目前堆積壩頂標(biāo)高達(dá)到2021米，距一期工程堆積標(biāo)高2030m還差9m。堆積壩及庫區(qū)排水主要設(shè)施為排水管涵，建壩前修筑，主要排泄庫區(qū)內(nèi)滲水井滲水和庫區(qū)外圍沖溝地表匯水。庫區(qū)內(nèi)設(shè)置共有11個(gè)滲水井。庫區(qū)外圍斜坡建有截水溝。瀘沽鐵礦委托昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行尾礦堆積壩繼續(xù)加高的可行性進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了尾礦堆積壩繼續(xù)加高設(shè)計(jì)提供依據(jù)，瀘沽鐵礦委托四川省蜀通巖土工程公司對尾礦庫進(jìn)行勘察工作。(二) 勘察技術(shù)要求根據(jù)昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院提出的“四川省瀘沽鐵礦尾礦壩勘察任務(wù)書”，工程地質(zhì)勘察要求為：1、查明尾礦堆積體的組成，密實(shí)程度及其沉積條件，查明尾礦堆積體的物理力學(xué)性質(zhì)，查明勘察期間浸潤線的位置。2、在尾礦壩（含初期壩）上布兩條勘探線，勘探點(diǎn)間距30m，勘探線長度離尾礦壩頂100m處。勘探深度，深入原地面3m。在所有鉆孔中對粘性土都要取原狀土。取原狀土的垂向間距一般不宜大于22.5m，每種地層取樣10組（810孔，孔深30m左右）。3、抽水與注水試驗(yàn)、測定滲透系數(shù)。4、物理及力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。顆粒分析、天然密度、天然含水量、重度、飽和度、孔隙比，相對密度（尾礦砂），液限、塑限及塑性、液限指數(shù)（尾礦土），抗剪強(qiáng)度、滲透系數(shù)。對尾礦土應(yīng)進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗(yàn)（三軸試驗(yàn)）。5、其它要求及報(bào)告編寫按上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程YBJ11-86。（三）勘察工作依據(jù)勘察工作是依照上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程(YBJ11-86)、勘察任務(wù)書、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB500112001、同時(shí)參考現(xiàn)行的巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001、水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50287-99進(jìn)行的。（四）勘察工作方法及完成勘察工作量1、勘察工作方法根據(jù)初期壩堆積特征和壩基工程地質(zhì)條件，結(jié)合尾礦堆積特點(diǎn)，按三級壩、規(guī)模為中型進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，在壩區(qū)布置了4條勘探線，11個(gè)鉆孔，其中一期壩體7個(gè)鉆孔，庫區(qū)4個(gè)鉆孔。受庫區(qū)尾水和新近堆積的尾礦泥影響，未能在主溝布置鉆探工作量，但對主溝進(jìn)行了工程地質(zhì)調(diào)查工作。根據(jù)規(guī)范要求對尾礦壩進(jìn)行了工程地質(zhì)調(diào)查、工程地質(zhì)鉆探、原位測試，取樣及室內(nèi)測試等勘察工作。a、勘探點(diǎn)定測：勘探點(diǎn)是根據(jù)瀘沽鐵礦提供的、2003年4月7日測繪的1：1000尾礦壩現(xiàn)狀地形圖布置，鉆孔座標(biāo)由瀘沽鐵礦技術(shù)處測量隊(duì)收測。b、勘察施工：本次勘察施工使用2臺XY1型鉆機(jī)，合金鉆頭全孔跟管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。鉆孔施工過程中為干鉆的方式，巖芯采取率95%以上。鉆探工程中，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方式取原狀樣進(jìn)行顆分，在礦山招待所建立試驗(yàn)室對所采取的試樣進(jìn)行相對密度、含水量、壓縮、剪切等試驗(yàn)，在鉆孔中取樣送往成都理工大學(xué)進(jìn)行動三軸試驗(yàn)。2、完成勘察工作量我公司于2004年3月15日2004年3月26日、2004年5月12日2004年6月22日兩次根據(jù)規(guī)范要求、技術(shù)要求、公司質(zhì)量管理辦法；設(shè)計(jì)、業(yè)主對報(bào)告評審意見實(shí)施鉆孔施工和取樣測試，完成工作量如下：（1）探點(diǎn)定測：收、放鉆孔11個(gè)，22次。（2）鉆探進(jìn)尺：241.10m/11孔，跟管鉆進(jìn)136.60 m/11孔。（3）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：39次。（4）取室內(nèi)分析樣70件，動三軸樣4組(其中尾砂擾動樣2組、尾礦泥原狀樣一組2件)及室內(nèi)測試。（5）工程地質(zhì)調(diào)查：0.1km2。（6）抽水試驗(yàn)1段次。說明：1、鉆孔坐標(biāo)由鐵礦技術(shù)處測量隊(duì)完成；2、尾砂、尾泥室內(nèi)常規(guī)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)由攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司設(shè)計(jì)研究院巖土測試中心完成；3、尾礦土動三軸固結(jié)不排水剪試驗(yàn)由成都理工學(xué)院進(jìn)行。二、尾礦庫位置及氣象條件概況(一) 尾礦庫位置尾礦庫位于四川省冕寧縣瀘沽鎮(zhèn)，瀘沽鐵礦大頂山礦區(qū)塊礦選礦場西側(cè)的松毛溝，距瀘沽鎮(zhèn)瀘沽鐵礦礦部約7公里，從瀘沽鐵礦礦部有礦山簡易公路直達(dá)尾礦壩場地，交通較方便。(二)氣象條件概況本區(qū)屬于高原谷地亞熱帶半干旱氣候區(qū)，該區(qū)地形高差大，氣候垂直分帶特征明顯，溫差大。多年最高氣溫39.7，最低-5，平均9.5。年平均降雨量1522mm，蒸發(fā)量948.2mm，相對濕度60.5%。平均風(fēng)速7.1m/秒，最大瞬時(shí)風(fēng)速31.6米/秒。三、尾礦庫原始地形地貌及庫區(qū)基底地質(zhì)條件(一) 地形地貌條件尾礦庫場地屬康滇地軸北部瀘沽復(fù)背斜的南部，地形、地貌形態(tài)受巖性、構(gòu)造和水系控制，山脈總體走向?yàn)楸睎|南西向，山高、谷深，地形陡峻。場地總體屬構(gòu)造剝蝕中山地貌，溝谷地形，北高、南低。庫區(qū)北側(cè)是一條東西向山脊之南側(cè)斜坡，坡腳為三條沖溝交匯處的谷底，堆石壩地段為三條小沖溝交匯處前緣較狹窄地段。小區(qū)域上尾礦壩位于一條北南走向沖溝頂部較狹窄地段，尾礦堆積區(qū)相對較寬闊，為三條小沖溝交匯處。其中主溝位于庫區(qū)北西側(cè)，走向170，長約150m，屬“V”字型沖溝。在2060m標(biāo)高以下段沖溝底部寬35m，谷底坡度相對較緩，在1218之間，2060m標(biāo)高以上段基本為陡坡地形，兩側(cè)谷坡地形坡度4251，局部地形坡度達(dá)到68；1#、2#沖溝位于庫區(qū)北東側(cè)，沖溝底部寬35m，谷底坡度相對較陡，在1525之間，在2050m標(biāo)高以上段為陡坡地形。根據(jù)原設(shè)計(jì)，一期尾礦砂堆積達(dá)到2030m標(biāo)高后，1#、2#沖溝將不再堆積尾砂，轉(zhuǎn)向主溝堆積，二期尾礦砂堆積最終達(dá)到2055m標(biāo)高。壩址“V”字型沖溝地形的條件決定了尾礦庫堆積有效庫容小，為了增加庫容量，必將加高尾礦壩，因此，決定了尾礦壩為中高型。 (二) 地層結(jié)構(gòu)根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查及查閱尾礦壩建壩資料，壩址無斷裂構(gòu)造和其它不良地質(zhì)作用。壩址和堆積庫區(qū)為花崗巖山體經(jīng)構(gòu)造剝蝕形成的溝谷地形，溝谷兩岸坡植被較發(fā)育，主要為雜木和少量的松樹林。溝底覆蓋薄層碎塊石土，建壩前已將覆蓋薄層的碎石土清除，堆石壩地基為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖?；◢弾r在地表直接出露，差異風(fēng)化明顯。在堆石壩左岸出露為弱風(fēng)化花崗巖，巖石呈大塊狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高；右岸出露為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖風(fēng)化裂隙較發(fā)育，但礦物變質(zhì)程度較低，地表觀測到強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為碎石、礫石狀，十字鎬較難開挖，剝落的巖石為礫砂狀，巖石呈碎石狀碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較高。根據(jù)勘察鉆孔揭露和搜集該區(qū)地質(zhì)資料，尾礦庫區(qū)巖性構(gòu)成由新至老概述如下：1、人工填土(Qml)a、粘性土、碎石堆積體：主要為堆積壩外坡覆蓋土層，碎石成分為花崗巖，棱角狀，粒徑38cm，部分大于10cm。未經(jīng)夯實(shí)，處于松散稍密狀態(tài)。厚度1015cm，在剖面圖中未標(biāo)出。b、沉積尾礦：分為尾礫砂、尾粗砂、尾中砂、尾細(xì)砂、尾重亞粘土、尾礦泥個(gè)單元層，在第四節(jié)中詳細(xì)描述。c、 碎石反濾層：在堆積壩ZK1、ZK2鉆孔底部有揭露，主要由花崗巖碎石和尾礫組成，厚度小，在0.30.9m之間。d、初期壩：主要由花崗巖塊石構(gòu)成，棱角狀，塊石粒經(jīng)1535cm，孔隙度較大，透水性好。2、 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖()：淺灰色，主要礦物成分為石英、長石、云母，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石中部分礦物風(fēng)化變質(zhì)，干鉆進(jìn)尺較慢，用水作沖洗液鉆進(jìn)速度快。干鉆巖芯為砂柱狀，水鉆巖芯為礫砂狀和57cm柱狀。除ZK5、ZK6、ZK11鉆孔未進(jìn)入該層外，其它鉆孔均進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，揭露厚度2.43.9m(鉆孔未揭穿強(qiáng)風(fēng)化帶)。(三) 水文地質(zhì)條件壩址和尾礦砂堆積庫區(qū)為溝谷地形，溝谷深切，地形坡度大，有利于自然排水，當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面為喜德河，比場地低約400m，場地強(qiáng)風(fēng)化花崗巖屬弱透水層，弱風(fēng)化花崗巖為相對的隔水層，大氣降水(建壩前)是場地地下水唯一的補(bǔ)給來源，由于地形坡度大，雨季大氣降水入滲形成的地下水主要沿強(qiáng)風(fēng)化帶底部滲透，向溝底逕流，最終排泄出場地。在2#支溝上部較高位置有泉水出露，泉水被收集尾礦砂的工人用管接至堆石壩處作為生活飲用水，勘察期間水量約3.5m3/日；在尾礦砂堆積的主溝溝底有泉水呈線狀出露，富存于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖裂隙中，分布標(biāo)高在20252060m之間，無集中大泉，勘察期間測得匯集流量26.5m3/日，泉水通過尾礦堆積壩底鋼筋混凝土排洪管流出壩址?？傊瑝沃泛蛶靺^(qū)第四系覆蓋層少，地下水不豐富；庫區(qū)以上地段至溝端，匯水面積較小，暴雨季節(jié)匯集的水流有限，水文地質(zhì)條件簡單。(四) 地質(zhì)構(gòu)造及地震 尾礦庫場地屬康滇地軸北部瀘沽復(fù)背斜的南部，位于安寧河地震帶。按國家地震局成都地質(zhì)大隊(duì)川震字(76)第034號文，對四川冕寧瀘沽鐵礦地震基本烈度評價(jià)意見：“黃泥灣破碎場大頂山采礦場，位于安寧河主骨斷裂的左側(cè)，雖然本身也有斷裂通過，但就其規(guī)模，活動性來說也相對減弱，歷史上影響烈度達(dá)度，因此，基本烈度為度”。根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001，場地抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.30g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。四、堆積尾礦的沉積規(guī)律(一) 堆積尾礦的組成、結(jié)構(gòu)及沉積規(guī)律尾礦庫是1992年建成投入使用，采用管道輸送法進(jìn)行放礦，主管道最早設(shè)在堆石壩壩頂上，在主管上共設(shè)置5條分散放礦管，分散管為柔性高壓膠管，長度56m，由壩頂直接向尾礦庫內(nèi)排放尾礦。當(dāng)尾礦堆積達(dá)到堆石壩頂2010m標(biāo)高后，采用尾砂堆壩，主管便隨堆積壩增高而升高，放礦由人工控制，根據(jù)主管排放尾礦情況每次開啟12根分散管輪換放礦，一般開啟一小時(shí)左右。在選礦車間未工作情況下，主管通常有較大水量直接排放到尾礦庫內(nèi)。堆積尾礦沉積規(guī)律受尾礦性質(zhì)、粒度、礦漿濃度和排放形式及選礦方式控制，選礦后的尾礦物質(zhì)以水、砂混合物的形式最早在初期堆石壩頂處向庫區(qū)排放，臨近初期堆石壩體段粗顆粒物質(zhì)先沉積，細(xì)顆粒狀物質(zhì)隨水流向庫區(qū)流動，緩慢沉積，形成尾泥?？辈熘邪l(fā)現(xiàn)沉積尾礦具有上粗下細(xì)、壩前粗庫尾細(xì)的特征。因該鐵礦磁性強(qiáng)，選礦工藝較簡單，未采用球磨機(jī)破碎即可分選，尾礦以粗顆粒為主。從現(xiàn)在放礦觀察到：從分散管放出的尾礦在管口附近一定距離內(nèi)，粗顆粒狀尾砂迅速沉淀，細(xì)顆粒狀物質(zhì)隨水流向庫區(qū)流動，隨庫區(qū)尾水流速減小，在庫區(qū)表層見尾泥沉積。總體上尾礦在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為不均勻和各向異性。11、2-2剖面各鉆孔顆粒分析平均粒徑d50值見表1、表2：1-1剖面各鉆孔平均粒徑d50值變化情況表 表1鉆 孔 號ZK7ZK3ZK1ZK5統(tǒng)計(jì)件數(shù)7964d50范值(mm)0.0080.490.0140.700.400.710.310.45d50平值(mm)0.1420.3950.5550.3625變異系數(shù)1.4920.5940.2040.1672-2剖面各鉆孔平均粒徑d50值變化情況表 表2鉆 孔 號ZK8ZK10ZK9ZK4ZK2統(tǒng)計(jì)件數(shù)3121397d50范圍值(mm)0.0110.0300.0110.620.0070.590.0190.800.500.74d50平均值(mm)0.0630.226500.28710.4290.514變異系數(shù)0.99730.71610.4890.255說 明ZK8鉆孔上部尾礫砂未取樣。從表1、表2可以看出，靠近初期壩，尾礦顆粒粗，粒徑上下不大，表現(xiàn)為變異系數(shù)偏?。浑S著向庫內(nèi)推進(jìn)，d50粒徑平均值由大變小，甚至產(chǎn)生突變現(xiàn)象，說明尾礦中顆粒大小懸殊，且細(xì)粒層厚度增大，表現(xiàn)為變異系數(shù)大，隨著向庫尾泥灘面深入，尾礦以細(xì)顆粒尾礦泥和尾重亞粘土為主。在橫向上，根據(jù)同一剖面2個(gè)鉆孔顆粒分析資料，d50粒徑平均相差較小，粒徑變化不大，總體為較均勻。為說明沉積尾礦在垂向上的變化情況，選ZK4、ZK7 、ZK9、ZK10鉆孔作單孔d50粒徑隨深度的變化曲線圖及ZK4、ZK7鉆孔孔隙比e隨深度的變化曲線圖。如插圖1、2、3、4、5、6所示，d50粒徑和孔隙比e隨深度的變化曲線有明顯的變化。孔隙比e隨尾礦顆粒變小而突變；d50粒徑有一定起伏和突變，沉積尾礦砂存在粗細(xì)顆粒相間變化，有粗顆粒突變?yōu)榧?xì)顆?，F(xiàn)象。總體上看，沉積尾礦孔隙比e除隨顆粒粒徑變化突變外，同種粒徑孔隙比e變化較小，但是庫區(qū)尾礦泥孔隙比e均大于1，尾礦泥呈飽和、軟塑流塑狀態(tài)，說明固結(jié)較差；d50粒徑由上至下明顯變小，說明沉積尾礦具有上粗下細(xì)的特點(diǎn)。根據(jù)勘察結(jié)果，對尾礦采用上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程(YBJ11-86)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，尾礦組成主要分為尾礫砂、尾粗砂，尾中砂、尾細(xì)砂、尾重亞粘土、尾礦泥。分別描述如下： 尾細(xì)砂：灰黑色、棕灰色，主要分布在沉積灘中上部612.6m深度范圍內(nèi)，濕飽和，稍密中密狀態(tài)。厚度1.203.2m，期間夾有尾中砂和尾粗砂，呈夾層透鏡狀產(chǎn)出，向庫內(nèi)尖滅。 尾中砂：灰黑色，主要分布在堆積壩ZK1、ZK3鉆孔表層積沉灘中部，在堆積壩表層為單一層狀，厚度2.83.0m，堆積壩ZK4鉆孔中部存在1.30m夾層；在沉積灘內(nèi)與尾細(xì)砂為互層狀，為透鏡體狀產(chǎn)出，向庫內(nèi)厚度減小并尖滅。水位以上濕，水位以下飽和，松散稍密狀態(tài)。 尾粗砂：灰黑色，主要分布在堆積壩ZK2、ZK3鉆孔中上部，呈透鏡體形式存在，厚度變化大，在1.104.60m之間；往庫區(qū)厚度變小，呈夾層狀，并逐漸尖滅，在ZK9鉆孔底部與基巖接觸帶有1.7m厚沉積。飽和，稍密中密狀態(tài)。 尾礫砂：灰黑色，堆積壩體的主要物質(zhì)，各鉆孔均有揭露，靠近堆石壩的ZK5、ZK6鉆孔全部為尾礫砂，庫區(qū)內(nèi)鉆孔表層也為尾礫砂。厚度3.619.9m，庫區(qū)中下部基本無尾礫砂沉積。水位以上稍濕濕，水位以下飽和，松散稍密中密狀態(tài)，密實(shí)度隨深度增加而增強(qiáng)。 尾重亞粘土：灰黑色，鉆機(jī)輕壓近尺較快，巖芯從巖芯管用水輕壓即出。取出的巖芯剖開后，局部有尾礫砂團(tuán)塊及35cm尾中砂夾層。主要分布在庫區(qū)ZK7、ZK8、K9、ZK10鉆孔中下部位和堆積壩ZK3、ZK4鉆孔底部與下伏的花崗巖接觸帶部位。濕飽和，軟塑流塑狀態(tài)，厚度1.617.5m，向庫區(qū)延伸厚度增大。 尾礦泥：灰黑色，鉆機(jī)輕壓近尺較快，尾礦泥從巖芯管用水輕壓即出，見有38cm細(xì)砂及粗砂夾層，分布在堆積壩底部，向庫區(qū)厚度增大。濕飽和，軟塑流塑狀態(tài)。(二) 尾礦的顆粒組成本次勘察對78件尾礦樣及全尾礦顆分資料分類統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3：顆粒分析統(tǒng)計(jì)表 表3名稱統(tǒng) 計(jì)參 數(shù)礫 粒2mm(%)砂 粒20.05mm(%)粉 粒0.050.005mm(%)粘 粒0.005mm(%)有效粒徑d10(mm)等效粒徑d30(mm)平均粒徑d50(mm)不均勻系數(shù)Cu曲 率系 數(shù) Cc尾礫砂組 數(shù)2828282828282828最大值288890.220.400.80023.32.8最小值116500.030.200.3102.80.7平均值18.8580.280.870.1130.2660.4706.4751.125尾粗砂組 數(shù)1212121212121212最大值99590.200.440.6217.22.8最小值28200.0390.270.503.60.8平均值6.1689.504.340.1190.320.546.811.525尾中砂組 數(shù)6612666666最大值99313100.130.260.4116.32.5最小值677000.040.150.283.80.8平均值7.6683.667.001.680.06430.2050.348.61.78尾細(xì)砂組 數(shù)55555555最大值788120.0640.140.227.42.0最小值28360.0340.0110.183.90.8平均值4.885.69.60.04820.09820.2025.561.2尾重亞粘土組 數(shù)99999999最大值3667250.00390.0170.03723.09.9最小值1739130.00200.00390.0116.70.4平均值28.37555.12516.50.002740.01070.022513.202.6125尾礦泥組 數(shù)11111111010101010最大值32959400.00180.00620.01524.50.9最小值0739310.00110.00300.0077.10.6平均值0.2720.1845.4634.090.00150.00430.010913.10.7全尾礦125913160.00100.05300.19003109.1從表中統(tǒng)計(jì)指標(biāo)可以看出，尾礫砂、尾粗砂、尾中砂、尾細(xì)砂之間在粒組含量和d50粒徑上具有漸變特征，基本無粘粒粒組，甚至尾粗砂d50粒徑大于尾礫砂d50粒徑；尾細(xì)砂與尾重亞粘土、尾礦泥之間則存在突變現(xiàn)象，這是由尾礦粒組成分決定的。從不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)看，尾細(xì)砂為均勻至中等均勻，其它土類為不均勻至中等均勻。根據(jù)全尾礦顆粒分析，粘粒含量達(dá)到16%，礫粒含量達(dá)到12%，這與鉆孔揭露現(xiàn)狀尾礦分布是相吻合的。五、堆積尾礦的物理性質(zhì)勘察期間對尾礦取樣進(jìn)行分析，并進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，測試及試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4、5、6、7： 尾礦泥室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 表4統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目頻數(shù)n范圍值平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 變異系數(shù) 天然容重 （g/cm3）31.641.761.706比重 Gs333.053.026含水量 （%）3506457.67天然孔隙比 eo31.59992.0001.800滲透系數(shù) k (cm/s)38.410-88.210-62.95110-6飽和度 Sr （）3959996.67可塑性液限WL (%)3374742塑限WP (%)3222824塑性指數(shù)IP（）3152018液性指數(shù)IL（）31.851.891.87天然快剪內(nèi)聚力C(KPa)34.2211.447.63內(nèi)摩擦角（）3274.67尾重亞粘土室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 表5統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目頻數(shù)n范圍值平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 變異系數(shù) 天然容重 （g/cm3）91.691.791.7260.03800.0220比重 Gs92.983.053.0210.02570.0085含水量 （%）9426452.569.07070.1725天然孔隙比 eo91.4201.8711.6710.19430.1162滲透系數(shù) k (cm/s)96.210-74.210-58.23510-6飽和度 Sr （）98710094.335.67890.0602可塑性液限WL (%)9404743.442.24220.0516塑限WP (%)9222926.112.31540.0886塑性指數(shù)IP（）9151916.78液性指數(shù)IL（）90.832.671.588壓縮性壓縮系數(shù)1-2MPa-140.701.130.8073壓縮模量Es（MPa）42.33.52.987天然快剪內(nèi)聚力C(KPa)93.2121.7212.1166.63430.5475內(nèi)摩擦角（）92148.5004.24260.4991尾砂標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表 表6尾 砂名 稱統(tǒng) 計(jì)項(xiàng) 目頻 數(shù)n范圍值(擊)平均值(擊)標(biāo)準(zhǔn)差變 異系 數(shù)依規(guī)范確 定狀 態(tài)尾細(xì)砂原始擊數(shù)5697.61.1400.150稍密尾中砂原始擊數(shù)5566.41.6730.261稍密尾粗砂原始擊數(shù)87119.72.2150.228稍密中密尾礫砂原始擊數(shù)215159.83.1020.315稍密中密尾礫砂室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 表7統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目頻數(shù)n范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)天然容重 （g/cm3）131.952.492.1830.13130.0601比重 Gs133.003.403.1860.09080.0285含水量 （%）13162518.0762.62870.1454天然孔隙比 eo130.5980.9230.7270.08670.1191飽和度 Sr（）13709079.2307.31610.0923相對密度 Dr130.560.730.6480.05010.0773天然休止角0 ()水 上13354440.82.15430.0527水 下13243531.22.86220.0916壓縮系數(shù) a1-2 MPa-1130.080.190.1292壓縮模量 Es （MPa）1310.1219.9814.1492滲透系數(shù) k (cm/s)139.2410-47.810-21.28410-3天然快剪凝聚力 C(KPa)135.2131.5617.975.67850.3159內(nèi)摩擦角 （）13273631.922.69130.0843從測試及室內(nèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表中看出：1、尾礦的比重大，均大于3，尾礫砂比重最大。尾礦比重大的原因?yàn)檫x礦工藝造成的。由于選礦不徹底，在尾礦中鐵礦含量較高，據(jù)在尾礦排放口處設(shè)置的一部小型磁選機(jī)再次選礦結(jié)果，在2003年以前礦山選廠未進(jìn)行改造之前，尾礦排放口處一部小型磁選機(jī)每天可選出品位50%左右鐵礦3035噸；目前在尾礦排放口每天可選出品位50%左右鐵礦10噸左右。2、根據(jù)相對密度Dr判定，尾礫砂相對密度Dr在0.560.73之間，隨深度變化不大，屬中密砂土。3、尾礦大部分位于地下水位以下，處于飽和狀態(tài)，飽和度接近100%。4、尾礦砂孔隙比隨深度變化不大，但尾礦土孔隙比較常規(guī)粘性土大，均大于1。尾礦土沉積時(shí)間短，含水量高，呈軟塑流塑狀態(tài)，未完成固結(jié)，固結(jié)排水不好，說明其透水性差。5、尾礦滲透性變化大。根據(jù)鉆孔樣滲透試驗(yàn)結(jié)果，尾礦泥滲透系數(shù)8.410-88.210-6cm/s，平均值2.95110-6cm/s；尾重亞粘土滲透系數(shù)6.210-74.210-5cm/s，平均值8.23510-6cm/s；尾礫砂滲透系數(shù)9.2410-47.810-2cm/s，平均值1.28410-3cm/s。6、尾礦土塑性指數(shù)Ip在1520之間，與常規(guī)粘性土比較為偏高。這是由于尾礦礦物成分、活動性及粘粒組含量決定的。六、堆積尾礦的力學(xué)性質(zhì)(一) 尾礦的變形特征各類尾礦的壓縮系數(shù)、壓縮模量變化較大。尾礫砂壓縮系數(shù)a1-2在0.080.19MPa-1之間，平均值0.12929MPa-1，具中等壓縮性至低壓縮性，隨深度變化不大；尾重亞粘土壓縮系數(shù)a1-2在0.701.13MPa-1之間，平均值0.8073MPa-1，具高壓縮性；尾礦泥呈流塑狀態(tài)，一旦加壓，土體即被破壞，基本不能進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)，土體具有高壓縮性。(二) 尾礦的抗剪強(qiáng)度各類尾礦用各種試驗(yàn)方法測得抗剪強(qiáng)度指標(biāo)有一定的變化，根據(jù)鉆孔取樣測試結(jié)果，見表8：鉆孔樣抗剪強(qiáng)度成果統(tǒng)計(jì)表 表8 土類名稱統(tǒng)計(jì)參數(shù)直 剪(快剪)試驗(yàn)三 軸 試 驗(yàn)固結(jié)不排水固結(jié)排水不固結(jié)不排水總應(yīng)力有效應(yīng)力cCcucuCCddcuuKPaKPaKPaKPaKPa尾礫砂組 數(shù)1313最大值31.5636最小值5.2127平均值17.9731.92尾中砂組 數(shù)11最大值最小值平均值31.5628尾重亞粘土組 數(shù)9911最大值21.7214最小值3.212平均值12.128.523.3212.218.1712.5尾礦泥組 數(shù)3322223333最大值11.44725.1610.717.849.628.6512.017.439.1最小值4.22220.6110.414.808.115.917.314.127.3平均值7.634.6722.8810.5516.328.8521.669.1615.298.06根據(jù)不同方式測試結(jié)果，結(jié)合尾礦沉積特點(diǎn)以及尾礦天然休止角測定結(jié)果，確定各種尾礦土及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖抗剪強(qiáng)度見表9，供設(shè)計(jì)參考使用?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)建議值 表9土 類 名 稱抗 剪 強(qiáng) 度C (KPa) ()尾礫砂032尾粗砂030尾中砂528尾細(xì)砂1025尾重亞粘土1210尾礦泥148.5強(qiáng)風(fēng)化花崗巖3032(三) 堆積尾礦的動力特性勘察期間取2組尾礦砂擾動樣、1組尾礦泥原狀樣(根據(jù)鉆孔顆分資料，應(yīng)定名為尾重亞粘土)，由“地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心”進(jìn)行振動液化、動強(qiáng)度、動彈模量和阻尼比等動力參數(shù)試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備為美國MTS公司制造的MTS810Teststar程控伺服土動三軸儀。試驗(yàn)結(jié)果見附件3：巖土測試報(bào)告書。1、動三軸振動液化試驗(yàn)及動強(qiáng)度試驗(yàn)選用主應(yīng)力比Kc=1.0，選用三個(gè)側(cè)向應(yīng)力3為100 KPa、150 KPa、200KPa，每阻3個(gè)試件按選定的動應(yīng)力振動直至破壞。提供了動應(yīng)力d、液化應(yīng)力比d/23與振次的關(guān)系曲線及相應(yīng)參數(shù)，以及總應(yīng)力的動抗剪強(qiáng)度指標(biāo)動內(nèi)摩擦角d和動內(nèi)聚力cd指標(biāo)，供設(shè)計(jì)選用。2、動彈性模量及阻尼比試驗(yàn)是在各向均等固結(jié)(Kc=1.0)和側(cè)向應(yīng)力3分別為100 KPa、200 KPa、300KPa下固結(jié)，在不排水條件下逐級加大動應(yīng)力進(jìn)行振動，每級動荷載振動10次。繪制動應(yīng)力動應(yīng)變dd關(guān)系曲線、1/Edd關(guān)系曲線、Edd關(guān)系曲線及dd關(guān)系曲線及相關(guān)數(shù)據(jù)，供設(shè)計(jì)使用。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論：a、尾礦的液化應(yīng)力比d/23隨側(cè)向應(yīng)力3增大而增大；b、尾礦砂的動強(qiáng)度指標(biāo)較之尾礦泥(尾重亞粘土)高；c、在小應(yīng)變d下，動應(yīng)力動應(yīng)變dd關(guān)系為明顯非線性關(guān)系，符合雙曲線型模型； d、尾礦的初始切線彈性模量Ed 隨動應(yīng)變增加而降低、隨側(cè)向固結(jié)應(yīng)力3增大而增大；e、尾礦的阻尼比隨動應(yīng)變增大而增大，但在動應(yīng)變較大時(shí)，阻尼比增大不顯著。七、尾礦堆積體的水文地質(zhì)條件(一) 含水層及地下水位特征堆積壩及庫區(qū)底部在建壩前修建由排水管涵，通過庫區(qū)內(nèi)設(shè)置的11個(gè)滲水井排泄庫區(qū)尾礦水。由于尾礦排放采用分段分散放礦，堆積壩尾礦堆積物各層之間呈交錯(cuò)狀沉積，各向連續(xù)性相對較差，從而造成地下水水力聯(lián)系差，由于尾礦中夾層和互層影響，含水層與隔水層界限不明顯?？辈炱陂g為了量測穩(wěn)定水位，所有鉆孔均為干鉆，套管護(hù)壁。遇地下水后立即測得初見水位深度，以后每天上午開鉆前量測地下水水位，以便觀測不同孔深地下水位變化情況。從測得地下水位埋深位置看，整個(gè)堆積尾礦均含水。根據(jù)鉆探及室內(nèi)滲透試驗(yàn)綜合判斷，堆積體主要含水層為尾礫砂、尾粗砂、尾中砂及尾細(xì)砂，尾重亞粘土、尾礦泥為相對隔水層。堆積壩及庫區(qū)內(nèi)鉆孔均見地下水，特別是距堆石壩頂13m處堆積壩上的5#、6#鉆孔，勘察鉆孔深度進(jìn)入初期堆石壩體35m后，鉆孔內(nèi)仍有地下水，水位埋深6.4m、 2.8m。為了判定堆石壩體是否含水，在堆石壩頂施工11#鉆孔，鉆孔鉆進(jìn)深度18.9m后未見地下水；堆積壩體1#4#鉆孔水位埋深03.2m，勘察期間對5#排滲井最高水位浸出點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行了觀測，最高水位浸出點(diǎn)標(biāo)高為2015.60m，庫區(qū)沉積灘7#、8#、9#、10#鉆孔水位埋深1.104.08m?？v、橫剖面鉆孔地下水位(浸潤線)埋深及水位標(biāo)高見表10：鉆孔地下水位(浸潤線)埋深及水位標(biāo)高 表10剖面345616.4052005.253.1012011.473.2032014.681.4072017.252未見112.8062008.77022014.623.2042014.594.0892015.522.90102016.501.1082017.51 水位埋深(米)注： 孔 號 水位標(biāo)高(米)從表10可以看出，堆積壩地下水位埋深較小，西側(cè)水位埋深相對東側(cè)略大。勘察期間在ZK2鉆孔東西兩側(cè)長約20m、寬約2.5m地表(標(biāo)高在2014.52015m之間)有水浸出形成散水，并沿坡面滲流約58m。堆積壩浸潤線高，說明堆積壩體透水性不好。選礦廠尾礦進(jìn)入庫區(qū)量大，尾水澄清后主要沿主溝攔洪壩頂及壩身之間的泄水孔向主溝排洪管涵排泄，最終流出堆石壩，少量水通過排滲井和壩底的過濾層滲透進(jìn)入排洪管涵，庫區(qū)水位高。初期壩為透水型堆石壩，其透水性好。但是，運(yùn)營12年來，在堆石壩內(nèi)坡有一段距離透水性變差。當(dāng)施工的5#、6#鉆孔穿過上部尾礫砂進(jìn)入初期堆石壩體35m后，鉆孔內(nèi)仍有地下水，測得穩(wěn)定水位埋深6.4m、2.8m，而為了判定堆石壩是否含水，在堆石壩頂施工11#鉆孔，鉆孔進(jìn)入堆石壩體18.90m深度仍未見地下水位，也說明了堆石壩內(nèi)坡透水性變?nèi)酢?、2號剖面圖地下水位線(浸潤線)可以看出，地下水在堆石壩內(nèi)坡呈陡降進(jìn)入排水管涵排出壩區(qū)。尾礦庫區(qū)鉆孔均見地下水，根據(jù)對鉆孔地下水位觀測，鉆孔鉆進(jìn)當(dāng)天基本無水，當(dāng)終孔后，鉆孔內(nèi)才有地下水慢慢滲透到鉆孔內(nèi)。說明尾礦沉積區(qū)透水性差。 (二) 抽水試驗(yàn)1、抽水鉆孔情況：為了獲得尾礦層綜合滲透特征，勘察期間選ZK2鉆孔進(jìn)行綜合抽水試驗(yàn)。抽水孔采用干鉆方法成孔，開孔直徑146mm，終孔直徑110mm。浸潤線以上采用套管護(hù)壁，浸潤線以下下入127mm孔眼式過濾器，外纏40目尼龍網(wǎng)。 2、抽水試驗(yàn)設(shè)備：抽水水泵為3m3/h潛水電泵，水位采用電測，流量為容積法測定。3、抽水試驗(yàn)鉆孔范圍內(nèi)的尾礦分布情況：按鉆孔取樣顆分資料，尾礦為尾礫砂，中部夾有2.10m尾粗砂。按鉆孔相應(yīng)地層滲透試驗(yàn)結(jié)果：滲透系數(shù)平均值k=1.28410-3cm/s。4、抽水試驗(yàn)結(jié)果：試驗(yàn)結(jié)果見表11：ZK2鉆孔綜合抽水試驗(yàn)結(jié)果表 表11含水層名 稱含水層厚度H (m)靜止水位(m)穩(wěn)定動水位 (m)水位降深S (m)鉆孔半徑r (m)涌水量Q (m3/d)滲透系數(shù)K (cm/s)尾礦砂20.600.009.809.800.06541.501.53910-4計(jì)算公式：0.366Q(lgR-lgr)K= R=2sHK (2H-s)s說明：1、抽水試驗(yàn)時(shí)，未觀測到附近鉆孔水位變化，ZK2鉆孔地表浸水中斷。抽水試驗(yàn)結(jié)果表明：堆積壩體綜合滲透系數(shù)k=1.53910-4cm/s，比鉆孔樣滲透試驗(yàn)指標(biāo)小。其原因可能有三個(gè)：一是整個(gè)尾礦對水有粘著現(xiàn)象；二是鉆孔附近存在細(xì)顆粒尾礦夾層；三是尾礦滲透性表現(xiàn)為各項(xiàng)異性，水平向滲透比垂向滲透強(qiáng)。總之，堆積壩為弱透水層，滲透性能表現(xiàn)為各項(xiàng)異性，使壩體水位增高，壩體含水量大，浸潤線高。由于壩體垂向透水性差，造成地表有水浸出。八、場地地震烈度與地震液化判斷(一) 場地地震烈度按國家地震局成都地質(zhì)大隊(duì)川震字(76)第034號文，對四川冕寧瀘沽鐵礦地震基本烈度評價(jià)意見和建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001，場地抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.30g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。(二) 地震液化的判別尾礦庫堆積壩及堆積庫區(qū)存在飽和砂土，本次根據(jù)勘察期間尾礦分布、地下水埋深及所測試的指標(biāo)進(jìn)行初判。1、根據(jù)尾礦砂的物理指標(biāo)進(jìn)行初判條件如下： 顆粒直徑：一般平均粒徑d50在0.022mm之間，特別在0.1mm左右易發(fā)生液化。 顆粒級配：級配越差，不均勻系數(shù)Cu值越小，抗液化能力越差，當(dāng)Cu5時(shí)易發(fā)生液化。 粘粒含量：在8度地震條件下，當(dāng)粘粒含量大于13%時(shí)可判別為不液化土。 砂土密度：在8度地震條件下相對密度大于64%可以認(rèn)為不可能液化。 地下水位：這是砂土液化的基本條件之一，只有飽和砂土在地震力作用下，產(chǎn)生過大的孔隙水壓力，才能發(fā)生砂土液化現(xiàn)象。在8度地震條件下，水位埋深超過17m，可視為不易發(fā)生液化。本尾礦庫內(nèi)的砂土有關(guān)液化主要物理參數(shù)統(tǒng)計(jì)見表12：尾礦砂土主要物理參數(shù) 表12名 稱統(tǒng) 計(jì)參 數(shù)粘 粒含量(%)平均粒徑d50 (mm)不均勻系數(shù) Cu相對密度(%)尾礫砂尾范 圍 值0.3100.8002.823.35673平 均 值0.4706.47565尾粗砂范 圍 值0.500.623.617.2平 均 值0.546.81尾中砂范 圍 值0100.280.413.816.3平 均 值1.680.348.6尾細(xì)砂范 圍 值0.180.223.97.4平 均 值0.2025.56尾重亞粘土范 圍 值13250.0110.0376.723.0平 均 值16.50.022513.20從上表可初判尾重亞粘土在8度地震條件下不會發(fā)生液化；尾礫砂、尾粗砂、尾中砂發(fā)生液化的可能性極小；尾細(xì)砂在8度地震條件下可能發(fā)生液化。2、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果進(jìn)行判別根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB500112001第3.3.3條，在地面15m深度范圍內(nèi)的飽和砂土，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測N小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值Ncr時(shí)砂土液化，否則不液化。 3Ncr= No0.9+0.1(ds-dw) c式中：No-液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按近震考慮，No=10ds-飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度(m)dw-地下水位深度(m)c-粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或砂土?xí)rc取3 選取ZK2、ZK9、ZK10三個(gè)鉆孔不同深度的尾粗砂、尾中砂、尾細(xì)砂進(jìn)行液化判別計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表13：尾中砂、尾細(xì)砂液化判別計(jì)算結(jié)果 表13鉆孔編號尾礦名稱ds (m)dw (m)cNcrN液化指數(shù)液化等級ZK9尾細(xì)砂7.204.0839.31611.31中等液化尾細(xì)砂11.704.0839.7682.42輕微液化尾中砂10.004.0839.5975.47中等液化尾中砂14.004.08318.9292.14輕微液化ZK10尾細(xì)砂8.002.90314.1710.22中等液化尾細(xì)砂13.402.90319.592.49輕微液化尾粗砂4.22.9310.368.89中等液化尾粗砂11.302.9317.40105.58中等液化ZK2尾粗砂5.800314.80116.6中等液化 計(jì)算結(jié)果表明，尾粗砂、尾中砂、尾細(xì)砂液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值Ncr均大于標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測N值，說明尾粗砂、尾中砂、尾細(xì)砂在8度地震條件下可能發(fā)生液化。九、初期壩及堆積壩現(xiàn)狀穩(wěn)定性(一) 初期壩穩(wěn)定性初期壩為透水型堆石壩，瀘沽鐵礦建工隊(duì)1991年修建，92年投入使用的。壩頂標(biāo)高2010m，最大壩高28m，壩底長121.4m，壩頂寬4.0m。壩前堆石坡度1：2，表面采用干砌片石護(hù)坡，壩后尾砂堆積面坡度1：1.8，壩基為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，在溝底中心順溝砌筑鋼筋混凝土排洪管。經(jīng)過12年運(yùn)營，堆石壩體未發(fā)現(xiàn)變形、滑移現(xiàn)象，堆石壩干砌片石護(hù)坡坡面也未見跨塌、起拱、開裂等影響壩體穩(wěn)定的不良作用，初期壩體是穩(wěn)定的。(二) 堆積壩穩(wěn)定性根據(jù)調(diào)查，堆積壩從初期壩頂堆積以來，未發(fā)生潰壩、涌砂等不良現(xiàn)象，現(xiàn)狀是穩(wěn)定地。由于庫區(qū)建在山區(qū)沖溝中，沖溝狹窄，坡降大，庫區(qū)內(nèi)干灘距離較短，勘察期間干灘長度4045m，壩體地下水位(浸潤線)較高，且堆積壩地表 (勘察ZK2鉆孔)東西兩側(cè)長約20m、寬約2.5m，地表(標(biāo)高在2014.52015m之間)有水浸出。說明堆積壩體透水性較弱。堆積壩體浸潤線淺，壩體含水量高，對堆積壩穩(wěn)定不利。設(shè)計(jì)一期尾礦堆積壩頂標(biāo)高2030m，采用尾砂堆積形成子壩，堆積坡度為1：5，目前一期子壩堆積標(biāo)高已經(jīng)達(dá)到2021m，仍需加高9m才能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。