蘭花沖尾礦設(shè)施工程地質(zhì)勘察報(bào)告1.doc

銅陵蘭花沖選礦廠尾礦設(shè)施 工程地質(zhì)勘察報(bào)告安徽工程勘察院二一二年三月 報(bào)告名稱：銅陵蘭花沖選礦廠尾礦設(shè)施 工程地質(zhì)勘察報(bào)告 提交單位：安徽工程勘察院 工程編號(hào)： 2012-kc-024 院 長：林 賓 總工程師：林 賓 項(xiàng)目負(fù)責(zé)：崔 良 忠 報(bào)告編寫：李 亞 星 審 核：王 小 勇 審 定：林 賓 提交日期：2012年03月20日目 錄 1、概述 1.1工程概況 1.2勘察目的與任務(wù) 1.3勘察技術(shù)依據(jù) 1.4工作量及工期 2、工程病險(xiǎn)及主要問題 3、壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià) 3.1庫區(qū)地質(zhì)概況 3.2地震動(dòng)參數(shù) 3.3地層及其性質(zhì) 3.4水文地質(zhì)條件 3.5尾礦性質(zhì)3.6尾礦壩壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)3.7排水建筑物工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià) 3.8尾礦壩壩基工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià) 3.9巖土地質(zhì)參數(shù) 3.10測(cè)壓管安裝及靈敏度測(cè)試 4、病險(xiǎn)原因分析及治理建議 附圖表：圖號(hào) 名稱 張數(shù) P-1 壩址區(qū)工程地質(zhì)圖 1Z2-1-Z2-3 工程地質(zhì)縱剖面圖 3H3-1-H3-5 工程地質(zhì)橫剖面圖 5土工試驗(yàn)成果表 10 巖樣試驗(yàn)成果表 2e-P壓縮曲線 36水質(zhì)分析成果表 11、概述1.1工程概況銅陵蘭花沖選礦廠尾礦設(shè)施是原銅陵楓華礦業(yè)有限公司尾礦庫，壩址位于銅陵陳家沖內(nèi)，兩側(cè)出露基巖，該尾礦庫建設(shè)于溝谷較窄處，主要建筑物有初期壩、兩個(gè)子壩、一期排水系統(tǒng)、二期排水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)初期壩壩高9.69m，設(shè)計(jì)初期壩壩頂標(biāo)高43.00m，尾礦堆積子壩高17.94m，總壩高27.63m。尾礦庫匯水面積0.575km2，總庫容65.84萬m3，有效庫容52.67萬m3?，F(xiàn)狀尾礦庫壩高24.33m，子壩頂高程57.6m，庫內(nèi)排放尾砂39.21萬m3。根據(jù)總庫容和總壩高，本庫重要性等級(jí)屬五等庫。樞紐建筑物于1995年7月進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，于1996年7月竣工，同年9月投入使用。2012年1月10日該尾礦庫在初期壩壩腳一期排滲井滲漏出現(xiàn)險(xiǎn)情，致使下游農(nóng)田被尾礦砂污染。為給除險(xiǎn)加固及治理提供工程地質(zhì)依據(jù)，本次除險(xiǎn)加固和治理由銅陵有色設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，受業(yè)主銅陵蘭花沖選礦廠的委托，我院承擔(dān)了本次詳勘工作。本次勘察使用的地形圖由業(yè)主提供，使用1956年黃海高程系。1.2勘察目的與任務(wù)根據(jù)設(shè)計(jì)單位和有關(guān)規(guī)范要求，本次勘察的主要目的與任務(wù)為：查明尾礦庫存在的病險(xiǎn)位置、范圍及規(guī)模，分析產(chǎn)生的原因。查明庫區(qū)工程地質(zhì)條件，庫周庫岸的穩(wěn)定性。查明已有堆積體的成分、顆粒組成、密實(shí)程度、沉積規(guī)律、滲透性。壩體及壩基工程性質(zhì)、滲透性；查明排洪系統(tǒng)沿線的地質(zhì)情況，排水構(gòu)筑物通過地帶的地層結(jié)構(gòu)有無斷層和破碎帶充填情況及其物理力學(xué)性質(zhì)。查明排水井、涵洞、排水斜槽、排水涵管、排水明渠的結(jié)構(gòu)斷面尺寸及破損、於堵、滲漏等情況。分析和評(píng)價(jià)已運(yùn)行壩體（包括基礎(chǔ)壩和堆積壩）的穩(wěn)定性，提供庫區(qū)各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議。為尾礦庫以及設(shè)施的穩(wěn)定安全分析提供工程地質(zhì)依據(jù)，對(duì)工程治理提出地質(zhì)建議。查明壩體內(nèi)浸潤線位置及其變化規(guī)律，并保留建立的浸潤線觀測(cè)管。查明庫區(qū)各巖土層含水性、有無含水層及其位置、涌水量及補(bǔ)給條件。進(jìn)行水質(zhì)分析并判別地下水對(duì)混凝土的腐蝕性。1.3勘察技術(shù)依據(jù)本次勘察依據(jù)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）2009年版；建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）；土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50123-1999）；水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50487-2008）；土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（SL60-94）；碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001）；小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則（SL189-96）;上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程（YBJ11-86）；選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范（ZBJ1-90）；巖土工程勘察文件編制標(biāo)準(zhǔn)（CECS99：98）；建筑工程地質(zhì)鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ87-92）；巖土工程勘察安全規(guī)范（GB 50585-2010）；巖土工程勘察報(bào)告編制標(biāo)準(zhǔn)（CECS99：98）；尾礦庫工程地質(zhì)勘測(cè)任務(wù)書（銅陵有色設(shè)計(jì)研究院，2012.1）；銅陵蘭花沖選礦廠尾礦設(shè)施工程地質(zhì)勘察綱要（本院，2012.2）；1.4工作量及工期本次勘察采用了工程地質(zhì)測(cè)繪、鉆探、取樣、原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的方法?？碧皆诖怪眽屋S線方向布置了3條勘探剖面，勘探線間距為40.080.0m,鉆孔間距為2050m?？辈旃ぷ饔?012年2月12日進(jìn)場(chǎng)，2月27日結(jié)束外業(yè)。外業(yè)施工采用2臺(tái)GXY-1型鉆機(jī)、1臺(tái)GDS-255全站儀和1臺(tái)S3水準(zhǔn)儀，現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)設(shè)備一套。本次勘察完成工作量見表1-1。表1-1 完 成 工 作 量 一 覽 表 序號(hào)勘察項(xiàng)目勘察內(nèi)容單位工作量備注1調(diào)繪工程地質(zhì)測(cè)繪km20.101：10002鉆探取樣孔m/孔342.8/15取砂土樣99件，巖樣12組3原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)次83鉆孔注水試驗(yàn)段64取樣原狀土樣件995室內(nèi)試驗(yàn)土的物理常規(guī)試驗(yàn)組99顆分件99高壓固結(jié)件36滲透系數(shù)組996觀測(cè)設(shè)施測(cè)壓管埋設(shè)組9注水試驗(yàn)段67測(cè)量剖面測(cè)量km0.5801：500點(diǎn)位測(cè)量點(diǎn)15 2、工程病險(xiǎn)及主要問題尾礦庫初期壩為均質(zhì)土壩，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及測(cè)繪，尾礦庫存在的病害及隱患主要有：尾礦庫在2012年1月10日凌晨1點(diǎn)左右出險(xiǎn)，主要險(xiǎn)情為初期壩壩腳在一期排滲井附近嚴(yán)重滲漏。2點(diǎn)左右工作人員又發(fā)現(xiàn)排滲井兩邊開始冒泥漿，上午6點(diǎn)30分至11點(diǎn)30分漏砂基本停止，中午12點(diǎn)至下午14點(diǎn)，泥漿又開始向外滲漏，下午17點(diǎn)滲漏停止，稍后基礎(chǔ)壩有一處開始滲水，由于滲水滲砂，在庫區(qū)內(nèi)堆積尾細(xì)砂處形成一處10m15m3m的塌陷區(qū)，漏砂量約150m3，致使尾砂壩下游15畝農(nóng)田不同程度的受到污染，存在大壩滲漏問題。初期壩壩腳存在不同程度坍塌，均為小規(guī)模坍塌，坍塌主要在溝谷老河道壩段，一般坍塌體在2050立方米，存在壩坡穩(wěn)定問題。3、壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)3.1庫區(qū)地質(zhì)概況本區(qū)屬北亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，四季分明，歷年平均氣溫16.5，最高氣溫40.2，最低氣溫-12.5 ；年平均降雨量1363mm，最大年平均降雨量2294.2mm。尾礦庫地處低山丘陵區(qū)，建壩處山谷較窄，左右壩肩與山體相連，基巖出露，主要為大理巖。庫區(qū)地勢(shì)西南高東北低，南、西、北均為山體，高程60100m。東部溝谷地面高程3035m。庫周巖性為大理巖，山體渾厚，構(gòu)造不發(fā)育，地層產(chǎn)狀為1603040。，無巖溶發(fā)育，無滲漏通道，不存在向臨谷滲漏問題，對(duì)臨谷無環(huán)境影響。庫盆為大理巖，上部有粘性土覆蓋，不存在向深層滲漏問題。庫岸初期壩巖性主要為粘性土填筑，兩個(gè)子壩為尾砂填筑，粘性土透水性弱。3.2地震動(dòng)參數(shù) 據(jù)中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001）及建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010），工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.5g，相應(yīng)地震基本烈度6度，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。 建議大壩及建筑物設(shè)防烈度為6度。3.3地層及其性質(zhì)據(jù)地質(zhì)調(diào)查、鉆孔揭露并結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，將庫區(qū)及壩址區(qū)巖土分布狀況及其特征描述如下：-1尾細(xì)砂：灰褐色、灰黑色，稍濕，松散稍密，呈疊層狀，夾粉土薄層，水平層理清晰。主要成分為石英，無韌性，干強(qiáng)度，無光澤反應(yīng)，具搖振反應(yīng)，層厚9.1018.80m，層底標(biāo)高35.9247.46m，該層主要分布在庫內(nèi)及堆積壩地帶。-2填筑土：灰色，濕，可塑狀態(tài)，局部軟塑，主要成分為粘性土，有薄層粉質(zhì)粘土。層厚7.8012.40m，層底標(biāo)高32.0m38.28m。光澤反應(yīng)有光澤稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，該層分布于基礎(chǔ)壩。-3耕土：黑褐色，濕，具較強(qiáng)的粘滑感，可塑軟塑狀，主要成分為粘性土。層厚1.502.10m，層底標(biāo)高31.7535.25m，分布于下游農(nóng)田表層。粉質(zhì)粘土：灰色、灰褐色，可塑狀態(tài)，光澤反應(yīng)稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，層厚1.303.90m，層底標(biāo)高29.9039.88m，該層局部鉆孔揭露。主要揭露在G7、G8、G9鉆孔。粘土：黃褐色，可硬塑，稍濕，光澤反應(yīng)有光澤，干強(qiáng)度中等高，韌性中等高，層厚0.70m15.70m，厚度變化較大，層底標(biāo)高19.97m39.18m。該土層是初期壩壩基直接持力層。殘積土：以粉質(zhì)粘土為主夾少量粉土，灰褐、灰白、紅褐色，可塑狀態(tài)，層厚3.10m17.90m，層底標(biāo)高17.12m21.28m，該層局部鉆孔揭露，主要揭露在G7、G9鉆孔。大理巖：灰白色，厚層狀構(gòu)造，局部有溶洞。強(qiáng)度較高。主要由方解石及白云石組成，具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，較完整，屬于較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為級(jí)。該層未揭穿。上述各巖土層的結(jié)構(gòu)及分布詳見附圖表Z2-1Z2-3、H3-1H3-5(工程地質(zhì)縱、橫剖面圖)”；各巖土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表3-1。3.4水文地質(zhì)條件庫內(nèi)地下水主要接受三方面補(bǔ)給，即庫區(qū)地表徑流、地下徑流和尾礦水。壩址區(qū)及近壩庫區(qū)地下水埋深變化較大，在7.6016.80m之間。初期壩地下水埋深7.60m8.50m之間，相應(yīng)高程：38.72m39.21m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)及室內(nèi)滲透試驗(yàn)，各巖土層的滲透系數(shù)及滲透性分級(jí)見表3-2（壩址區(qū)各巖土層滲透系數(shù)及滲透性分級(jí)建議表）表3-2 壩址區(qū)各巖土層滲透系數(shù)及滲透性分級(jí)建議表巖土層號(hào)名稱現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)K（cm/s）室內(nèi)試驗(yàn)K（cm/s）滲透性分級(jí)建議值cm/s大均值小均值-1尾細(xì)砂5.510-4cm/s2.610-3cm/s8.610-4cm/s5.510-3cm/s中等透水2.72 E-32.10 E-3-2填筑土3.510-5cm/s7.210-5cm/s1.710-5cm/s8.410-5cm/s弱透水5.00 E-53.00 E-5粉質(zhì)粘土4.310-5cm/s6.810-5cm/s3.410-5cm/s1.110-4cm/s弱透水9.28 E-56.71 E-5粘土5.610-6cm/s7.810-5cm/s4.410-6cm/s6.010-5cm/s微透水弱透水2.10 E-51.09 E-5殘積土5.310-5cm/s4.210-4cm/s3.510-5cm/s2.910-3cm/s弱透水中等透水1.09 E-31.72 E-4土的滲透變形，依據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄G的有關(guān)規(guī)定，各巖土層的滲透變形評(píng)價(jià)見表3-3（各土層滲透變形判別表）。綜合上述關(guān)于流土、管涌兩個(gè)方面的分析，認(rèn)為：（1）本庫壩尾砂土粒級(jí)較均勻，屬非管涌土，庫壩不會(huì)產(chǎn)生管涌變形破壞；（2）本庫壩在當(dāng)前滲流狀態(tài)下，一般不會(huì)產(chǎn)生流土變形破壞；（3）由于堆積壩及初期壩排水系統(tǒng)不合要求，會(huì)出現(xiàn)局部水壓不能及時(shí)消散，從而引起局部地段水力坡度變大，產(chǎn)生滲透變形。 表3-3 各土層滲透變形判別表 土層編號(hào)土類名稱破壞形式孔隙率n（%）臨界水力坡度Jcr建議允許水力坡度J允許（安全系數(shù)K按2.0）備注-1尾細(xì)砂流土42.80.9550.48-2填筑土流土39.81.0410.52粉質(zhì)粘土流土40.21.1520.58粘土流土37.50.9440.47殘積土流土38.91.1860.59根據(jù)水質(zhì)分析試驗(yàn)成果，依據(jù)巖土工程勘察規(guī)范關(guān)于環(huán)境水對(duì)結(jié)構(gòu)的腐蝕性判別，本工程環(huán)境類型為類，地下水對(duì)混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。3.5尾礦性質(zhì)尾礦成分主要為尾細(xì)砂，灰褐色、灰黑色，稍濕，松散稍密，主要成分為石英，無韌性，干強(qiáng)度，無光澤反應(yīng)，具搖振反應(yīng)，層厚9.1018.80m，層底標(biāo)高35.9247.46m，最大填置厚度18.80m，該層主要分布在庫內(nèi)及堆積壩地帶。該尾礦沉積特點(diǎn)主要為：尾礦顆粒自上而下逐步變粗，以排放方式經(jīng)過水力因素后沉積。在尾礦的沉積層內(nèi)，尾砂呈疊層狀，夾粉土薄層，水平層理清晰。尾砂的沉積灘坡度向沉淀池傾斜，但坡度很小。依據(jù)室內(nèi)顆分試驗(yàn)分析，該尾砂以顆粒0.0750.25mm為主，含量約占65%80%。3.6尾礦壩壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)初期壩壩體主要成分為粘性土，可塑狀態(tài)，局部軟塑，有薄層粉質(zhì)粘土。壓實(shí)度約0.900.96，滲透系數(shù)1.710-5cm/s8.410-5cm/s，具弱透水性，基本符合技術(shù)質(zhì)量要求。子壩壩體主要成分為尾細(xì)砂，稍濕，松散稍密，呈疊層狀，夾粉土薄層，水平層理清晰。相對(duì)密度約0.65，滲透系數(shù)5.510-4cm/s5.510-3cm/s，弱透水中等透水。壩體質(zhì)量存在相對(duì)密度小、滲透系數(shù)大等缺陷。3.7排水建筑物工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)本工程建設(shè)時(shí)共設(shè)有兩套排水系統(tǒng)，第一套排水系統(tǒng)有溢流井為=1750.00mm，H=9000.00mm，漿砌塊石排水涵洞1000.00mm1350.00mm，已報(bào)廢。穿壩部分基礎(chǔ)主要建在粘土上，基面高程約35.00m。第二套排水系統(tǒng)：排水斜槽（500.00mm500.00mm），排水涵管內(nèi)=600.00mm。排水斜槽主要沿地形明敷，出口基面高程約36.00m。第二套排水系統(tǒng)穿壩部分建基面為第層粘土上。第層粘土呈可塑硬塑狀，具微弱透水性，無下臥軟弱持力層，從地層的強(qiáng)度和抗?jié)B性上分析，工程地質(zhì)條件較好，滿足穿壩建筑物對(duì)天然地基的要求。3.8尾礦壩壩基工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)初期壩壩基地層主要為第層粘土、第層殘積層。第層粘土呈黃褐色，可塑硬塑，具微弱透水性；第層殘積土，可塑狀，具弱中等透水性。壩基地層強(qiáng)度較好，但由于第層透水性較差，存在壩基滲漏條件。3.9巖土地質(zhì)參數(shù)經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)的原位測(cè)試，各巖土地層參數(shù)選擇見下表3-4：表3-4 巖土層地層參數(shù)建議值 地層壓縮模量Es12（MPa）固結(jié)快剪飽和快剪承載力容許值fak （Kpa）備 注粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值C（kPa）內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（度）粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值C（kPa）內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（度）-1尾細(xì)砂10.0*0.0*20.0*0.0*20.0*100-2填筑土7.568.615.230.111.9160粉質(zhì)粘土8.555.114.217.5*10.0*160粘土8.556.613.721.711.3240殘積土5.138.116.29.58.6180大理巖3000注：帶“*”的為經(jīng)驗(yàn)值3.10測(cè)壓管安裝及靈敏度測(cè)試本次根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在壩身埋設(shè)測(cè)壓管，共埋設(shè)9根測(cè)壓管。采用鉆機(jī)造孔，嚴(yán)禁用泥漿固壁，終孔后采用清水洗孔，測(cè)壓管采用通徑2吋鍍鋅鋼管，由透水段和導(dǎo)管組成，面積開孔率約10%20%，外部包扎足以防止土顆粒進(jìn)入的無紡?fù)凉た椢?，管底封閉，預(yù)留一定的沉淀管，各段管材用外箍連接，并在管外回填反濾料，逐層夯實(shí)，直至本測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)水段高度。測(cè)壓管安裝、封孔完畢后采用注水試驗(yàn)進(jìn)行靈敏度試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，按規(guī)定進(jìn)行了管口保護(hù)設(shè)置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)靈敏度試驗(yàn)，所埋設(shè)的測(cè)壓管靈敏度全部合格。4、病險(xiǎn)原因分析及治理建議4.1病險(xiǎn)原因分析尾礦壩存在的主要問題為滲漏和壩坡穩(wěn)定問題?，F(xiàn)狀第一套排水系統(tǒng)已廢棄，第二套排水系統(tǒng)正常使用。依據(jù)第一套排水系統(tǒng)竣工驗(yàn)收記錄：“涵洞施工毛石砌筑三番五次要求整改，但仍出現(xiàn)砂漿配合比不穩(wěn)定，無計(jì)量現(xiàn)象”“涵洞施工砂石質(zhì)量存在一定問題，有時(shí)砂的含泥量過大，導(dǎo)致影響砂漿標(biāo)號(hào)，片石砌筑涵洞變成亂石等”，因此判定第一套排水系統(tǒng)施工質(zhì)量不合要求。第二套排水系統(tǒng)目前使用正常，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。第一套排水系統(tǒng)報(bào)廢時(shí)封堵不徹底，大壩下游出現(xiàn)滲漏冒砂險(xiǎn)情時(shí)，發(fā)現(xiàn)上游庫內(nèi)該排水系統(tǒng)在原接出400混凝土管的入口出現(xiàn)面積約1515m，深約10m的尾礦砂塌陷坑。下游冒砂成分與庫內(nèi)的尾礦砂成分一致，說明下游的尾礦砂來源為上游庫內(nèi)。從滲漏通道分析，由于下游出口封堵較長，中間或上游段封堵失效，在未封堵的部位可能坍塌，使尾礦