錳業(yè)公司尾渣庫三期工程可行性研究報告

尾渣庫(三期工程)初步設計(代可行性研究)說明書云陽錳業(yè)有限責任公司二○一二年八月1.綜合說明 1.2水文、氣象 1.3工程地質 1.4工程任務及規(guī)模 1.5工程總體布置及建筑物 71.6施工組織設計 1.7環(huán)境保護 1.8尾渣庫的安全管理 1.9節(jié)能設計 1.10勞動安全、衛(wèi)生、職業(yè)病防治與消防 1.11工程投資概算 1.13工程特性表 2.水文 2.1流域概況 2.3水文站及資料情況 2.4洪水 2.5地表水 2.6地下水 2.7設計洪水計算 2.8庫容計算 3.工程地質 3.1緒言 3.2勘察工作簡述 3.3區(qū)域地質概況 3.4尾渣庫庫區(qū)工程地質條件 3.5壩址工程地質條件 3.6天然建筑材料 3.7結論和建議 4.工程任務及規(guī)模 4.1工程建設的必要性 4.2工程任務及工程規(guī)模 5.工程總體布置及建筑物 5.1設計依據 5.2工程總體布置 5.3滲流計算 5.4穩(wěn)定性分析 5.5調洪演算 5.6建筑物結構設計 5.7尾渣庫觀測 5.8輸送系統(tǒng) 5.9尾渣庫通訊及照明系統(tǒng) 5.10工程量表 6.施工組織設計 6.1施工條件 6.2施工導流 6.3料場的選擇與開采 6.4主體工程施工 6.5施工交通運輸 6.6施工總布置 6.7施工總進度 7.環(huán)境保護 7.1滲漏液 7.2廢水重復利用率 7.3清污分流 7.4植被、水土保持 7.5環(huán)境監(jiān)測 8.尾渣庫安全管理 8.1尾渣庫安全要求 8.2安全管理工作 8.3應急救援預案 8.4安全管理機構 9.節(jié)能設計 9.1設計依據 9.2工程節(jié)能設計 9.3結論 10.勞動安全、衛(wèi)生、職業(yè)病防治與消防 10.1設計依據 10.2勞動安全 10.4職業(yè)病防治 11.工程投資概算 11.1投資概算編制原則和依據 11.2基礎單價的計算標準 11.3主要工程及材料 11.4工程投資概算表 12.結論和建議 12.1結論 11.綜合說明1.1工程概況印江土家族苗族自治縣云陽錳業(yè)有限責任公司(以下簡稱云陽錳業(yè)有限公司)位于銅仁市印江縣天堂鎮(zhèn)，廠區(qū)位于天堂鎮(zhèn)東北800m處，車家河甘金橋電站水庫西面，廠區(qū)距印江縣城30km,距銅仁大興機場132km,距重慶秀山火車站70km,印秀公路從廠區(qū)以南20m的地方通過，交通較為該公司主要從事錳礦選冶，采用低硅電解金屬錳，年產量10000t,年產生錳渣約為70000t,約46700m2廢渣。云陽錳業(yè)有限公司生產的電解錳的錳尾渣具有一定的污染性，廢渣中含有多種礦物質，礦渣滲濾液PH值遠不符合國家允許排放標準值，如果任意堆放會污染環(huán)境。由于云陽錳業(yè)有限公司對尾渣綜合利用項目尚未啟動，所以電解金屬錳廢渣需建設專用渣庫妥善堆存。云陽錳業(yè)有限公司在廠區(qū)北部距離200m的山溝中建有的尾渣庫為主要礦渣堆放區(qū)，渣場下游100m處為車家河一級電站甘金橋水電站庫區(qū)，渣場區(qū)域地表水最終流入甘金橋電站水庫，甘金橋電站水庫所在的車家河是烏江右岸的一級支流，主流從核桃坪發(fā)源地經印江縣板溪、天堂、胡家壩、坨寨穿過沿河小溪、墨子灣、蛟壩、白果樹，于沙沱渡口處匯入烏江，全長80.7km,總流域面積647km3。為保持渣場區(qū)域生態(tài)環(huán)境和車家河不受此渣場污染，在此修建壩體對渣場進行工程處理是有必要的。本次渣庫工程為三期工程，在二期土壩下游修建漿砌石重力壩體，擴大渣庫容量20萬m3,滿足未來企業(yè)6.7年的排放需要。22012年5月，我公司受云陽錳業(yè)有限公司委托，對云陽錳業(yè)有限公司尾渣庫三期工程進行初步設計。我公司接受委托后，通過對該公司尾渣庫的基本情況進行踏勘。根據合同約定的委托內容，根據云陽錳業(yè)有限公司提供的資料和參數編制了《印江土家族苗族自治縣云陽錳業(yè)有限責任公司尾渣庫(三期工程)初步設計(代可行性研究)報告》。在初步設計過程中我公司得到了各級安全生產監(jiān)督管理部門及云陽錳業(yè)有限公司的大力支持和幫助，在此一并致謝!1.2水文、氣象云陽錳業(yè)有限公司位于印江縣天堂鎮(zhèn)，廠區(qū)位于天堂鎮(zhèn)東北800m處，車家河甘金橋電站水庫西面。該尾渣庫壩址以上流域總面積為0.488km2,設計中將該尾渣庫整個集水流域分為3個區(qū)，分別進行排洪。1號區(qū)為庫區(qū)，集水面積0.029km2,河長0.17km,河道比降為10%;2號區(qū)為左岸排水區(qū)，集水面積0.397km2,河長1.15km,河道比降為223%;3號區(qū)為右岸排水區(qū)，集水面積0062km2,河長0.69km,河道比降為154%。該工程排洪方案是將洪水引入下游的車家河內。該區(qū)屬中亞熱帶溫暖濕潤的季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑。多年平均氣溫16.9℃,最冷月1月平均氣溫5.6℃,最熱月7月平均氣溫27.3℃,極端最高氣溫39.9℃,極端最低氣溫-9℃。平均無霜期290.2天，平均日照時數1288.4h,年平均相對濕度78%,平均風速0.9m/s,多年平均降水量為1068.0mm,日降水量大于10mm的天數為32.9天，大于25.0mm的天數10.6天，大于50.0mm的天數2.9天。33、水文站及資料情況該工程集雨面積較小，工程所處設計流域內無實測水文、降水資料，鄰近地區(qū)的印江氣象站國家基本氣象臺，該站具有1959～2009共51年實測降水系列資料，該資料已被貴州省氣象局整編。本次設計階段，選擇資料年限長，觀測精度高，資料可靠性較好的印江氣象站作暴雨洪根據印江氣象站1959～2009年共51年實測最大一日降水系列資料，C=0.43,C?=3.5Cv。由于該尾渣庫總集水面積0.488km2(<10km2),按“年最大1h暴雨成峰，年最大24h暴雨成量”原則進行計算。根據以上分析，并結合貴州省水文水資源局的有關等值線圖，選取該工程流域中心處設計流域暴雨統(tǒng)計參數為：選取H=45mm,C=0.40,C?=3.5C;根據尾渣庫布置，該尾渣庫集水流域分為3個區(qū)進行排洪。即1區(qū)為尾渣為庫周截洪溝以內的集水區(qū)；2區(qū)為山脊與左岸截洪溝山體坡面集州省特小流域暴雨洪水計算標準》中所述的公式計算分別計算各分區(qū)的5、庫容計算三期工程庫容計算在1:1000地形圖上畫出大壩位置，按大壩設計外壩坡度畫出大壩外坡面線，然后量出各等高線和相應壩高所圍面積，以相鄰兩等高線面積平均乘以高距即得二等高線之間的容積，將各層容4積累加即得不同壩高及最終壩高程時的總庫容，該渣庫三期工程最終堆積高積為585.0m,總庫容41.3萬m2,庫容除去已堆放的7萬m3錳渣，剩下34.3萬m3。1.3工程地質1、區(qū)域地質概況庫區(qū)地處武陵山脈之北西側的斜坡地帶，地形總體為北西高南東低，以溶蝕—剝蝕地貌為主。地形主要為緩坡，局部為陡坡和平臺，尾礦壩前緣為小溪溝，由西向東匯入車家河。區(qū)內出露地層有第四系、奧陶系下統(tǒng)紅花園和大灣組。該區(qū)地質構造簡單，僅有一條由南傾的張性正斷層沿溝谷通過，走向70—85°,傾向南東，傾角65—75°。地層傾向南東100—120°,巖層傾角16—23°。壩址區(qū)淺部節(jié)理裂隙較發(fā)育，左壩肩的巖體相對完整，而右壩肩的巖體的完整性相對較差，特別在斷層兩側。壩區(qū)的節(jié)理裂隙主要發(fā)育有2組，呈“X”發(fā)育。據調查及收集資料，該區(qū)無強地震發(fā)生，該區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s,相應地震基本烈度為VI度。2、尾渣庫庫區(qū)和壩址工程地質條件庫區(qū)地處武陵山脈之北西側的斜坡地帶，地形總體為北西高南東低，以溶蝕—剝蝕地貌為主。地形主要為緩坡，局部為陡坡和平臺，尾礦壩前緣為小溪溝，由西向東匯入車家河。區(qū)內出露地層有第四系、奧陶系下統(tǒng)紅花園和大灣組。該區(qū)地質構造簡單，僅有一條走向70—85°,傾向的張性正斷層從場地北邊緣通過，傾角65—75°。地層傾向南東100—120°,巖層傾角16—23°。壩址區(qū)淺部節(jié)理裂隙較發(fā)育，左壩肩的巖體相對完整，而右壩肩的巖體的完整性相對較差，特別在斷層兩側。5壩區(qū)的節(jié)理裂隙主要發(fā)育有2組，呈“X”發(fā)育。3、天然建筑材料1)砂石料：石料場位于壩址附近的左岸坡，大于堆渣頂10m以上高程開采，水平距離應在離壩址50m以上，就地取材。開采巖層為奧陶系下統(tǒng)紅花園組(0?h)灰?guī)r、生物灰?guī)r，有效儲量10萬m3,質量及數量均滿足設計要求。工程區(qū)無天然砂料利用，只能采用人工機制2)土料：土料場位于天堂鎮(zhèn)附近的印江至天堂的公路旁，為風化殘坡積為褐黃色紅粘，土層厚2.0～5.0m,料場有效儲量3～5萬m3滿足土工膜墊層土料儲量要求。砂質含量低，土質較好，地形平坦，運輸距離約5km,運輸方便。1、自然經濟狀況及工程建設的必要性云陽錳業(yè)有限公司尾渣庫位于云陽錳業(yè)有限公司電解錳廠廠區(qū)北部距離200米的山溝中，渣庫下游100m處為車家河一級電站甘金橋水電站庫區(qū)，該尾渣庫壩址以上流域總面積為0.488km2。云陽錳業(yè)有限公司坐落于中國“錳三角”旁——印江土家族苗族自治縣天堂鎮(zhèn)，總建筑面積5.4萬m2,是印江縣的主要礦產加工業(yè)之一，其主要產品為電解錳、錳制品加工與銷售，隨著公司規(guī)模逐漸壯大，也帶動了當地經濟的發(fā)展，同時也為印江縣的財政收入作出巨大的貢獻。電解錳的錳尾渣具有一定的污染性，廢渣中含有多種礦物質，礦渣滲濾液PH值遠不符合國家允許排放標準值，如果任意堆放會污染環(huán)境。由于云陽錳業(yè)有限公司對尾渣綜合利用項目尚未啟動，所以電解6金屬錳廢渣需建設專用渣庫妥善堆存。云陽錳業(yè)有限公司在廠區(qū)北部距離200m的山溝中建有的尾渣庫為主要礦渣堆放區(qū)，渣場下游100m處為車家河一級電站甘金橋水電站庫區(qū)，渣場區(qū)域地表水最終流入甘主流從核桃坪發(fā)源地經印江縣板溪、天堂、胡家壩、坨寨穿過沿河小溪、墨子灣、蛟壩、白果樹，于沙沱渡口處匯入烏江。為保持渣場區(qū)域生態(tài)環(huán)境和車家河不受此渣場污染，在此修建壩體對渣場進行工程2、工程任務及工程規(guī)模該工程主要任務是建庫堆放云陽錳業(yè)有限公司排向錳渣庫的所有錳渣。以免造成水土流失，避免地質災害(滑坡、泥石流)的發(fā)生，保證堆場內的水不向臨近流域滲漏，保護下游水源不受渣場污染，保障國家及人民生命財產的安全，為云陽錳業(yè)有限公司提供一個安全的堆放錳礦渣云陽錳業(yè)有限公司尾渣庫三期工程總庫容41.3萬m,初期壩高14.2m,堆積壩高23m,總壩高37.2m,下游主要防護對象為河流水源，根據《尾礦庫安全技術規(guī)程》(AQ2006-2005)中4.1、4.2條及5.4.2條規(guī)定防滲及排水系統(tǒng))為4級，次要建筑物(后期壩坡面排水溝和庫區(qū)排水溝)為5級。尾渣庫初期防洪標準為50年一遇洪水標準，中后期防洪標準為1云陽錳業(yè)有限公司尾渣庫的三期工程主要建筑物包括：初期壩、后期堆積壩、尾渣庫排洪系統(tǒng)、庫內滲水系統(tǒng)、庫內雨水回收系統(tǒng)、庫內7防滲系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、尾渣庫通訊及照明系統(tǒng)。1.5工程總體布置及建筑物1、初期壩、堆積壩初期壩為漿砌石重力壩，壩軸線長49.00m。初期壩高14.2m(基礎埋深6.8m為C15砼毛石混凝土),底部設置防滑凸榫(寬5m,深2m)。其初期壩頂寬5.5m,內坡比為1:0.15,外坡比為1:0.8。初期壩頂高程562.0m,壩頂寬5.5m,壩底最大寬度22.51m,壩頂長49.0m,壩底長后期堆積壩采用上游式筑壩方式，最終壩頂高程585.0m,堆積壩高23.0m,尾渣庫最大壩高37.20m,總庫容41.3萬m3。下游壩坡為1:3,堆積壩在高程567m、572m、577m、582m設置3m寬的馬道，馬道內側設排水溝，在堆積子壩在高程567m、572m、577m、582m排水溝頂內側設排滲盲管，后期堆積壩下游面采用70cm厚的均質粘土覆蓋，粘土覆蓋表面采用草皮網格護坡。堆積壩下游壩坡埋設①100L=16m,上下層距△h=6m,水平間距△L=20m,管內端鉆梅花孔，孔徑φ30mm,孔距100mm,鉆孔段長3m,包濾布。壩址采用M10水泥砂漿砌MU30毛石漿砌石重力壩壩體，基底為C15砼毛石混凝土結構，垂直方向上的滲漏液，可以通過HDPE雨水導管排出，至集污溝，或在漿砌石壩體上設置100mmHDPE雨水導排管，在進口處加設反濾包，收集到污水處理池處在初期壩面設置橫向排水溝0.2×0.3m,將初期壩面雨水通過水平8設置一條0.4×0.4m的縱向排水溝，將壩坡面的水排向庫外。3、尾渣庫排洪系統(tǒng)分為尾渣庫四周山體截洪溝和庫內排洪系統(tǒng)組成。山體截洪溝整體沿用尾渣庫二期工程的山體截洪溝，使庫區(qū)外的水不進入尾渣庫內。采用排洪溝將庫周面積集水排向下游，排向初期壩下游的甘金橋庫內。由于三期庫外排洪系統(tǒng)和二期庫外排洪系統(tǒng)負責的排水情況一致，只對排洪溝進行局部改線就可以滿足排洪要求。左岸截洪溝比降為1/25,斷面為1.35×1.35m,截洪溝共長481m,其中改線長35m。截洪溝外側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,外側墻邊坡為1:0.3,內側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,墻為直墻，渠道內壁采用M10水泥砂漿抹面。右岸截洪溝比降為1/25,斷面為0.6×0.8m,截洪溝共長376m,其中改線長119m。截洪溝內、外側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,墻為直墻，渠道內壁采用M10水泥砂漿抹面。庫內排水系統(tǒng)布置于庫底，由排水斜槽和排水涵管組成。排水斜槽庫內布置兩個，即1#排水斜槽和2#排水斜槽。由于三期庫外排洪系統(tǒng)和二期庫內排洪系統(tǒng)負責的排水情況一致，只對庫內排洪溝進行延伸就可以滿足排洪要求。1#排水斜槽長43.8m,其中延伸段長10.0m,排水斜槽頂部高程為586.0m,底部高程為561.55m,底部與排水涵管相連。2#排水斜槽長49.60m,其中延伸段長6.0m,排水斜槽頂部高程為586.40m,底部高程為555.95m,底部與排水涵管相連。1#、2#排水斜槽內壁斷都面為1.0×1.0m。排水涵管長182.3m,其中延伸段長35.5m,采用φ1100的砼預制管，排水涵管比降為1/50,出口接污水4、庫內雨水回收系統(tǒng)9排水斜槽和排水涵管主要排放截洪溝以內積水面積的雨水和庫內滲池底高程為543.0m,池深4.0m。污水處理池容積為1030為保證池內的廢水不外泄，從滲濾液收集池到廠區(qū)，設置回送渣漿泵2臺，一開一備，最大流量為186m3/h,最大揚程為91.2m,渣漿泵型號為150主YTZ-700,在特殊工況時期，兩臺泵須同時開啟，可將來水全部抽到電解5、庫內防滲系統(tǒng)本次擴容建設的尾渣庫采用水平防滲方案，庫內鋪設復合土工膜，因此尾渣庫采取了防滲措施。本次庫內防滲復合土工膜鋪設范圍在二期工程基礎上向外鋪設，鋪設高程高于堆放錳渣1m。6、尾渣庫觀測主要對尾渣庫初期壩體位移、后期堆積壩位移、堆積體內浸潤線進行觀測，地面水位觀測和地下水位觀測，觀測重點放在壩體，其目的為尾礦壩穩(wěn)定提供可靠的基礎數據，有利于指導尾渣庫管理。7、輸送系統(tǒng)錳渣采用干法排放方式送到錳渣尾渣庫的輸送方案，采用廠內自備8、尾渣庫通訊及照明系統(tǒng)渣庫值班室利用已有的設施，內設調度電話一部，并與電解錳廠總機相連，壩區(qū)和庫區(qū)安裝投光距離400m的投光燈。該工程不需要進行專門的施工導流設計，但在雨天施工需進行基坑排水。基坑排水為臨時性排水，采用潛水泵抽排，排水需布置排水系統(tǒng)，基坑開挖過程中常將排水平溝布置在基坑中部逐漸加深排水平溝和支溝，集水井布置在建筑物輪廓線外側。填筑壩體時的排水系統(tǒng)，布置在基坑的四周，距坡腳不小于50cm。該工程的總工期計劃為6個月，施工總工日為150工日。1.7環(huán)境保護該工程堆筑錳礦渣，其中含有害物質，在雨季時會形成林溶液流走下游，為了防止污染保護環(huán)境林溶液全部回收使用，要求電解錳廠用水的重復利用率達到90%,該工程完成后，尾渣庫的回收率為100%。尾渣庫周邊設置截洪溝，把截洪溝以上的天然降水隔離在截洪溝里，從截洪溝排出。庫內匯聚的洪水屬于污染水，污染水從排水系統(tǒng)排除流到滲漏液收集池，作為污染水集中回收及防塵使用，從而把庫區(qū)的污水基建與生產過程中，包括修路、運輸、堆放等宜盡量減少對周圍地貌擾動，避免造成水土流失。在礦渣干燥堆筑后，經常灑水保證尾塵不會飛揚造成環(huán)境污染。當尾渣庫堆滿礦渣停止使用后，在其表面覆蓋0.7m厚的覆土層，在上種草或灌木，做好環(huán)保和水土保持工作。1.8尾渣庫的安全管理該尾渣庫三期工程施工工作及運行后的安全管理工作由云陽錳業(yè)有限公司負責，負責制定和落實安全管理細則和應急救援預案，管理機構按需要的勞動定員為：尾渣庫管理負責人2人，水泵工2人，尾渣工3人，總計7人。1.9節(jié)能設計該工程的主要建設內容為初期壩、后期堆積壩、尾渣庫排洪系統(tǒng)、庫內滲水系統(tǒng)、庫內雨水回收系統(tǒng)、庫內防滲系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、尾渣庫通訊及照明系統(tǒng)等，根據工程的分布情況，可從建筑節(jié)能和工程管理節(jié)能考慮節(jié)能降耗。1.10勞動安全、衛(wèi)生、職業(yè)病防治與消防該工程安全與工業(yè)衛(wèi)生設計，遵照國家的法律、法規(guī)和相關的規(guī)范、標準，貫徹執(zhí)行“安全為了生產，生產必須安全”的原則和“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全方針。為使本項目建設符合勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生要求，提高工程建設人員和運行人員的安全衛(wèi)生意識，自覺防范生產經營活動中的安全衛(wèi)生風險，加強安全生產監(jiān)督管理，防止和減少生產安全事故，保障人民群眾生命和財產安全。為全面貫徹落實《中華人民共和國職業(yè)病防治法》,切實維護職工身體健康的合法權益，應加強電解錳廠職業(yè)病防治工作，電解錳廠應提高企業(yè)自身職業(yè)病防治意識和管理水平，以預防、控制礦山塵肺病及其他職業(yè)病的發(fā)生，切實保護勞動者的安全健康。消防應貫徹執(zhí)行“預防為主、防消結合”的原則，在嚴格遵循有關防火規(guī)范和規(guī)定的基礎上，依托廠區(qū)，做好工程的防火安全設計。由于庫區(qū)周圍有一定的植被覆蓋，在干燥季節(jié)，對進場的人員和車輛應進行煙火管制。同時在庫區(qū)內機械上配置滅火器材，以撲滅機械故障引起的小型火災并防止其漫延。在抽水泵房等電器較多的構筑物中設一定數量的干粉滅火器和二氧化碳滅火器。1.11工程投資概算編制辦法及費用標準按水利部水總(2002)116號文頒發(fā)的《水利工程設計概(估)算編制規(guī)定》,設計概算采用2011年第四季度價格水平進行編制。該工程概算總造價為539.65萬元，其中：建筑工程為375.22萬元；臨時工程為6.0萬元；其他費為52.10萬；建設征地及水保環(huán)保投資63.0萬元。工程預備費為43.33萬元。該工程采用漿砌石重力壩，作為擋渣壩的初期壩，采用上游式筑壩方式，安全技術角度看可行，經濟效益角度看較好，所以宜及時開展建1.13工程特性表表1-13-1工程特性表單位數量一、水文1、壩址以上集雨面積2、初期防洪標準及流量P=2%,全部洪峰3、中后期防洪標準及流量P=0.1%,全部洪峰二、尾渣庫總庫容三、工程永久占地1、工程永久占地畝三期工程四、主要建筑物漿砌石重力壩1.1初期壩壩型漿砌石重力壩1.2初期壩頂高程m壩高14.2m1.3最終壩頂高程m最終壩高37.2m1.4初期壩頂長度m1.5初期壩頂寬度m初期壩內坡比—初期壩外坡比1.8堆積壩坡比2、截水溝、溢流溝2.1左支截洪溝(改線)m利用二期工程2.2右支截洪溝(改線)m利用二期工程2.3排洪斜槽(延伸)m利用二期工程2.4拱形排洪管(延伸)m利用二期工程5施工總工期月6六經濟指標1靜態(tài)總投資萬元2.水文2.1流域概況云陽錳業(yè)有限公司位于印江縣天堂鎮(zhèn)，廠區(qū)位于天堂鎮(zhèn)東北800m處，車家河甘金橋電站水庫西面。該尾渣庫壩址以上流域總面積為0.488km2,設計中將該尾渣庫整個集水流域分為3個區(qū)，分別進行排洪，1號區(qū)為庫區(qū)，集水面積0.029km2,河長0.17km,河道比降為10%;2號區(qū)為左岸排水區(qū)，集水面積0.397km2,河長1.15km,河道比降為223%;3號區(qū)為右岸排水區(qū)，集水面積0.062km2,河長0.69km,河道比降為154%。該工程排洪方案是將洪水引入下游的車家河內。2.2氣象該區(qū)屬中亞熱帶溫暖濕潤的季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑。據印江氣象站多年觀測資料統(tǒng)計，多年平均氣溫16.9℃,最冷月1月平均.3℃,極端最高氣溫39.9℃27日),極端最低氣溫-9℃(1977年1月30日)。平均無霜期290.2天，平均日照時數1288.4h,占可日照時數的29%,以夏季多、冬季少。年平均相對濕度78%,平均風速0.9m/s,以NE風居多。多年平均降水量為1068.0mm,日降水量大于10mm的天數為32.9天，大于25.0mm的天數10.6天，大于50.0mm的天數2.9天。2.3水文站及資料情況1、參證站的選擇該工程集雨面積較小，工程所處設計流域內無實測水文、降水資料，鄰近地區(qū)印江氣象站屬國家基本氣象臺，1956年9月25日建站，同年11月1日開始作記錄，1959年1月1日起作正式紀錄。管事時制及時次為：每日北京時02、08、14、20時進行定時觀測，氣候觀測幾天氣觀測統(tǒng)一進行，采用自記儀器。從1986年3月1日起，配備Z—80型傳真機，開展氣象傳真業(yè)務。該站有1957年至2009年共51年的降雨觀測資料，實測最大一日降雨量165mm(1998年8月27日)。具有1959-2009共51年實測降水系列資料，該資料已被貴州省氣象局整編。因此，本次設計階段，選擇資料年限長，觀測精度高，資料可靠性較好的印江氣象站作暴雨洪水計算參證站。2、參證站資料評價1)可靠性：印江氣象站屬國家基本站，采用自記結合人工觀測方法，汛期進行四段制、八段制觀測，枯季采用二段制觀測。降水觀測均按規(guī)范要求進行，且每年都進行資料合理性和綜合性檢查，資料整編的精度較高，降水資料可靠。2)一致性：印江氣象站建站至今，測站位置未作位置的調整。所處流域內氣候條件及下墊面條件基本穩(wěn)定，實測資料是在一致條件下產生的，因此，資料系列具有一致性。該氣象站資料整編均按規(guī)范要求進行。經復核，測站基本資料可靠，整編成果基本合理，資料精度能滿足本階段設計要求，可直接采用該站整編刊印成果。3)代表性：從印江氣象站不同資料系列的年最大一日降水量資料統(tǒng)計比較，1959～1983年、1959～1993年和1959～2009年三個系列最大日降水統(tǒng)計參數基本一致，成果見表2-3-1。表2-3-1印江氣象站降水量資料長短系列統(tǒng)計分析成果表資料年限時段最大一日降水量均值(mm)年值年值年值從成果表可以看出，長短系列的統(tǒng)計參數基本一致。從長系列看，豐水年為17年，平水年為17年，枯水年為17年，豐、平、枯年份比例恰當，且系列中有連續(xù)豐、平、枯年份，資料系列的代表性較好。從印江氣象站不同系列的年最大一日降水統(tǒng)計比較，1959-1983年、1959-1993年、1959-2009年三個時段系列降水統(tǒng)計參數基本一致，該站資料系列能夠比較完整地反映了水文規(guī)律的周期性，所有資料均經氣1、暴雨洪水特性雨均值在90mm以上，其主要天氣系統(tǒng)多為冷鋒低槽型和兩高切變類，暴雨區(qū)的主軸方向多與山脈走向一致，其特點為歷時短，強度大。據印江氣象站年最大一日降水量資料統(tǒng)計，其實測最大一日降雨量165mm(1998年8月27日)。工程所在設計河流屬典型的山區(qū)雨源性河流，洪水均由暴雨所致，具有陡漲陡落、峰量集中、漲峰歷時短等山區(qū)性河流的特點。流域水汽主要來源于孟加拉灣，5-9月份為雨季，據印江氣象站1959年-2009年共51年的資料分析，最大1日降水量多發(fā)生在5-8月份，占84.08%,尤以6月份居多，占31.82%。見表2-4-1。表2-4-1印江氣象站歷年出現暴雨機率統(tǒng)計表月份456789合計發(fā)生次數177631該尾渣庫壩址以上總集水面積為0.488km2,洪水匯流時間短，洪量較為集中。受暴雨特性及流域特性的影響，洪水具陡漲陡落、高峰量集2.5地表水區(qū)內發(fā)育的主要河流為車家河，庫區(qū)內出口標高為495m,為當地最1、地下水的補給、逕流、排泄條件庫區(qū)在區(qū)域上地下水逕流區(qū)，總體位于地表局部分水嶺地帶，堆放之礦渣基本不含水，大氣降水是地下水唯一的補給源，加之擬建庫區(qū)設計礦渣最高堆積標高之上已修筑攔水溝，所以區(qū)內大氣降水對地下水補給甚微，根據施工鉆孔實際觀測，其水位埋置深度位于擬建壩址區(qū)最低點7.5m以下，水位標高535.04m。2、地下水腐蝕性評價1)環(huán)境條件：建筑場地屬Ⅱ類環(huán)境，屬中亞熱帶濕潤區(qū)，建筑場地位置高，附近無工廠，不存在工業(yè)廢水污染的巖層或土層，大氣中無酸雨及其它有害氣體，建筑場地附近無建筑材料被腐蝕的歷史。2)建筑場地中，上覆耕植土不含地下水，紅粘土含少量孔隙上層滯水，具相對隔水作用。根據調查粘土層不含地下水，下部泥質灰?guī)r含巖溶水，屬潛水，擬建場地地勢較高，地下水由南西向北東逕流，向斷層破碎帶或地勢較低處排泄，地下水的補給來源主要為大氣降水補給。由于壩基地段地勢相對較低，受地下水影響，泥質灰?guī)r為相對透水層，地下水對擬建尾礦壩基礎構成影響較小，電解錳廠場污水按國家環(huán)保標準排放并作隔水墊層防滲透處理，建筑場地附近不存在工業(yè)廢水污染的巖層或土層，大氣中無酸雨及其它有害氣體，場地水質好，對裸露3)據錳礦尾渣滲濾液的水樣測試結果，尾渣滲濾液污水對鋼筋混凝土結構具強腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具中等腐蝕性，建議據相關規(guī)范作好防腐蝕措施。尾渣浸出液的主要有害元素指標及含量為：Pb=0.201mg/1,Mn=271.48mg/1,S=1320mg/1,As=0.00mg/1,屬有害元素，對環(huán)境及地下水污染大，故尾渣浸出液須經污水收集處理，最終2.7設計洪水計算1、設計洪水標準根據《尾礦庫安全技術規(guī)程》(AQ2006-2005)中4.1、4.2條及5.4.2條規(guī)定和該工程防護對象重要性確定：該工程等別為四等，其主要建筑物(大壩、防滲及排水系統(tǒng))為4級，次要建筑物(后期壩坡面排水溝和庫區(qū)排水溝)為5級。尾渣庫初期防洪標準為50年一遇洪水標準(P=2%),中后期防洪標準為100年一遇洪水標準(P=1%)。2、設計暴雨根據印江氣象站1959～2009年共51年實測最大一日降水系列資料，進行頻率分析計算(見印江氣象站最大一日降水頻率曲線圖),其暴雨統(tǒng)計參數為H=45mm,C=0.40,CS=3.5C;H=94.64mm,C=0.43,CS=3.5C,由于該尾渣庫總集水面積0.488km2(<10km2),按“年最大1h暴雨成峰，年最大24h暴雨成量”原則進行計算。根據以上分析，并結合貴州省水文水資源局的有關等值線圖，選取該工程流域中心處設計流域暴雨統(tǒng)計參數為：H1小時=45mm,C=0.43,C?=3.5C,;H24小時=95mm,C=0.45,Cs=3.5Cy。設計暴雨成果見表2-7-1。表2-7-1設計流域24小時、1小時設計暴雨計算成果表均值設計暴雨(mm)24小時暴雨1小時暴雨印氣象藥融率曲線理理J卷魂蘋監(jiān)用Lm本江19日~府6144ⅡTII18FF3、流域參數根據尾渣庫布置，尾渣庫集水流域分為3個區(qū)進行排洪。即1區(qū)為尾渣庫為庫周截洪溝以內的集水區(qū)；2區(qū)為山脊與左岸截洪溝山體坡面集水區(qū)；3區(qū)為山脊與右岸截洪溝山體坡面集水區(qū)。尾渣庫集水流域分區(qū)圖2-7-2尾渣庫集水流域分區(qū)圖采用1:1000地形圖量算渣庫壩址及各分區(qū)的流域特征參數，流域參數成果表見表2-7-2。表2-7-2流域參數成果表流域面積(km)J洪峰流量計算應用貴州省水文總站《貴州省特小流域暴雨洪水計算標準》中所述的公式計算。流域內地貌形態(tài)為山區(qū)間山丘，少量巖溶，植被一般，因此產匯流分區(qū)定為Ⅱ2區(qū)(黔東北部分地區(qū))暴雨衰減指數修訂公式Qm=0.481r?-51·f23·J°-49·F°89·[C?S,]143(F<10km2)一設計洪峰流量，以m2/s計J、L—主河道比降、河長；C?—洪峰徑流系數；S,-某頻率1小時暴雨，以mm計。各分區(qū)設計洪峰流量成果表見表2-7-4。表2-7-4各分區(qū)設計洪峰流量成果表分區(qū)名稱集水面積各設計頻率洪峰流量(m3/s)1號區(qū)(庫內)2號區(qū)(左岸)3號區(qū)(右岸)5、洪水總量設計洪水總量采用下式推求：設計洪水總量(萬m3);α—徑流系數(取0.8)。各分區(qū)洪水總量計算成果見表2-7-5。表2-7-5各分區(qū)洪水總量計算成果表分區(qū)名稱集水面積各設計洪水洪量(10°m3)備注1號區(qū)(庫內)表中洪量值為24小時洪量2號區(qū)(左岸)3號區(qū)(右岸)本次設計采用實測渣場1:1000地形圖量算，根據工程總體布置，量取每一個高程的堆渣面積，用本層堆渣面積S×本層與上層的高程差H,得到本層堆渣量，將各層堆渣量相加，得到總庫容。庫容成果見表2-8-1尾渣庫庫容計算表編號標高(m)本層面積(m2)層間高差層間平均面積層間容積累計容積(m3)有效容積(m3)使用年限(年)1548以下023456789備注：加上已經堆放的7萬m3錳渣，則總庫容為41.3萬m,有效庫容為38.6萬m3。3.工程地質3.1緒言云陽錳業(yè)有限公司電解錳廠位于印江縣天堂鎮(zhèn)天堂村桂花組，地理坐標：東經108°33′33”--108°33′40”,北緯28°09′04”--28°09′13”。距印江縣城30km,距銅仁大興機場132km,距重慶秀山火車站70km,印秀公路從廠區(qū)以南20m的地方通過，交通方便。圖3-1-1交通位置圖尾渣庫位于廠區(qū)北部距離200m的山溝中。場區(qū)屬以溶蝕—剝蝕地貌為主。地形主要為緩坡，局部為陡坡和平臺。斜坡坡度一般8—22°最高海拔標高636m,最低海拔標高549m,相對高差73m。斜坡植被覆蓋率約32%。尾礦壩前緣為小溪溝，由西向東匯入車家河，距離尾礦壩下游100m為車家河一級甘金橋電站水庫，如果初期壩潰壩尾礦渣及污水將進入甘金橋電站水庫，會對當地的人、畜飲用水、耕地及下游河水污染造成較嚴重的影響。根據《尾礦庫安全技術規(guī)程》(AQ2006-2005)中4.1、4.2條及5.4.2條規(guī)定和該工程防護對象重要性確定：該工程等別為四等，其主要建筑物(大壩、防滲及排水系統(tǒng))為4級，次要建筑物(后期壩坡面排水溝和庫區(qū)排水溝)為5級。尾渣庫初期防洪標準為50年一遇洪水標準，中后期防洪標準為100年一遇洪水標準。表3-1-1尾礦庫等別等別壩高H/m(37.2m)二等庫具備提高等別條件者二三四五表3-1-2尾礦庫構筑物的級別主要構筑物次要構筑物臨時構筑物123453355555注：主要構筑物指尾礦壩、庫內排水構筑物等失事后難以修復的構筑物；次要構筑物指失事后不至造成下游災害或對尾礦庫安全影響不大并易于修復的構筑物；表3-1-3尾礦庫防洪標準二三四五初期期500~3.2勘察工作簡述1、勘察目的、任務要求勘察目的是查明錳渣庫庫區(qū)內范圍內的工程地質條件，為設計、施1)查明場地各巖土層的分布規(guī)律、結構、厚度和工程特性，計算和評價地基的穩(wěn)定性，承載力及其物理力學指標；2)查明場地內不良地質現象的成因、類型、分布范圍，發(fā)展趨勢及3)對場地抗震性作出評價；4)分析評價地下水對混凝土結構的侵蝕性；5)對可供采用的地基基礎設計方案進行論證分析，提出經濟合理的設計方案建議，提供與設計要求相對應的地基承載力及變形計算參數，6)查明場地地下水的埋藏條件、發(fā)育規(guī)律、動態(tài)變化、評價地下水和地土在擬建物施工和使用期間可能產生的變化和對工程的影響；7)提出施工時應注意的問題。2、勘察依據1)《巖土工程勘察規(guī)范》(2009年版)(GB50021-2001);3、勘察措施、方法、完成工作情況1)主要的勘察措施如下：(1)收集貴州省地礦局第二工程勘察院所作鉆探、土芯的野外鑒定、室內試驗資料，劃分土質單元，分析評價土質地基承載力；(2)收集貴州省地礦局第二工程勘察院所作工程地質勘察報告成果及其試驗資料，分析評價巖石地基承載力；(3)通過綜合對比、分析，確定合理的地基基礎方案。2)勘察方法、手段：(1)地表地質測繪，巖溶水文地質調查；(2)收集貴州省地礦局第二工程勘察院所作的勘察試驗資料；3)勘察工作量表3-2-1勘察實物工作量一覽表序號工作內容單位工作量備注11:10000地質測繪2工程地質測繪3尾渣樣件64尾渣樣試驗件65巖石試驗件66地質剖面測量條4以溶蝕—剝蝕地貌為主。地形主要為緩坡，局部為陡坡和平臺。斜坡坡度一般8—22°最高海拔標高636m,最低海拔標高563m,相對高差73m。斜坡植被覆蓋率約32%。尾礦壩前緣為小溪溝，由西向東匯入車家河。2、地層巖性根據地表工程地質調查，區(qū)內出露地層有第四系、奧陶系下統(tǒng)紅花1)第四系素填土(Q*):為錳礦渣，灰、灰黑色，濕，結構均一。主要由粘土、粘性巖粉組成，含少量碎石塊。厚0—15m,分布于渣場。2)第四系殘坡積土(Q1):灰色含碎石粉質粘土，土質不均一，稍濕，厚1.5—3.5m,分布廣。3)第四系紅粘土(Q1):灰黃、褐黃色，土質不均一，稍濕，厚04)大灣組(0?d):巖性為紫紅色夾少量灰綠色中厚層瘤狀泥灰?guī)r。分層厚度約80m,分布于整個場區(qū)。巖石表面風化裂隙不發(fā)育，場區(qū)強風化層厚度0.5—3m。3m以下為中風化層。5)紅花園組(0?h):巖性為灰至深灰色厚層及塊狀灰?guī)r、生物灰?guī)r。厚度約120m,分布于場區(qū)北部。尾渣庫壩體持力層應建在中風化基巖面上。尾渣庫基底主要為強風化層，其次為第四系土層。3、地質構造及地震1)地質構造該區(qū)地質構造簡單，僅有一條由南傾的張性正斷層沿溝谷通過，走向70—85,傾向南東，傾角65—75°。地層傾向南東100—120°,巖層傾角16—23°。節(jié)理裂隙發(fā)育情況：壩址區(qū)淺部節(jié)理裂隙較發(fā)育，左壩肩的巖體相對完整，而右壩肩的巖體的完整性相對較差，特別在斷層兩側。壩區(qū)的節(jié)理裂隙主要發(fā)育有2組，呈“X”發(fā)育，其統(tǒng)計成果為：①第一組裂隙10°∠80°,裂隙張開2～5cm,無充填，裂隙延伸長0.5～2m,垂直發(fā)育深度0.5～1.5m,密度為2～4條/m;②第二組裂隙45°∠75°。裂隙張開1～8cm,有少量粘土充填，裂隙延伸長1~2m,垂直發(fā)育深度0.5～1m,密度為2～3條/m。據調查及收集資料，該區(qū)無強地震發(fā)生，查《中國地震動參數區(qū)劃萬),該區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s(相應地震基本烈度為VI度))。庫區(qū)內只發(fā)育有規(guī)模較小的F斷層，而無活斷層發(fā)育和通過，區(qū)域構造穩(wěn)定性較好。4、巖溶水文地質條件1)地下水類型及賦存條件：地下水類型有巖溶裂隙水和松散巖類孔隙水。相對含水層有奧陶系下統(tǒng)大灣組紫紅色泥灰?guī)r及第四系殘坡積物。2)地下水的補給、徑流和排泄(1)巖溶裂隙水：主要賦存于奧陶系下統(tǒng)紅花園組(0?h)灰?guī)r、生物灰?guī)r的節(jié)理裂隙及大灣組(0?d)瘤狀泥灰?guī)r節(jié)理裂隙和溶濁裂隙中，以大氣降雨通過地表風化裂隙、層間裂隙或構造裂隙運移補給，向地勢低洼地帶逕流，排入溝谷內。(2)松散巖類孔隙水：據區(qū)域資料，主要賦存在第四系殘坡積物孔隙中。主要接受以大氣降水為主，通過孔隙向下滲漏補給，從山脊、斜坡順坡向地勢低洼地帶逕流，以下降泉的形式沿溝谷排泄，且地下水分水嶺與地表水分水嶺一致，因此，整個庫區(qū)均為中等巖溶地層，庫水向外大量滲漏排泄的可能性不大。3.4尾渣庫庫區(qū)工程地質條件1、尾渣庫地質概況以溶蝕—剝蝕地貌為主。地形主要為緩坡，局部為陡坡和平臺。斜坡坡度一般8—22°,最高海拔標高636m,最低海拔標高563m,相對高差斜坡植被覆蓋率約32%。尾渣壩前緣為小溪根據地表工程地質調查，區(qū)內出露地層有第四系、奧陶系下統(tǒng)紅花該區(qū)地質構造簡單，僅有一條走向70—85°,傾向的張性正斷層從場地邊緣通過，傾角65—75°。地層傾向南東100—120°,巖層傾角16—23°。節(jié)理裂隙發(fā)育情況：壩址區(qū)淺部節(jié)理裂隙較發(fā)育，左壩肩的巖地下水類型有巖溶裂隙水和松散巖類孔隙水。相對含水層有奧陶系下統(tǒng)大灣組紫紅色泥灰?guī)r及第四系殘坡積物。庫區(qū)無常年地表徑流，地表徑流為雨季山水，取水分析如表3-4-1。表3-4-1地下水化學成分含量表序號腐蝕介質檢測值腐蝕性評價1無2無3無4無5總礦化度無6無7侵蝕性00:無8HCO.-無9無無綜合評價場地環(huán)境類型Ⅲ類建議防護等級一級無需特殊處理，普通硅酸鹽水洞水化學類型重碳酸鈣型按《巖土工程勘察規(guī)范》(2009年版)(GB50021-2001)第12.1.3條規(guī)定，依據檢測結果綜合評價地下水對鋼筋混凝土的腐蝕等級為無腐蝕性，無需特殊處理。2、尾渣庫滲漏分析尾渣庫整個庫區(qū)，在左右岸局部可見基巖裸露外，基本上為第四系殘坡積(Q1I)灰黃、褐黃色、灰色含碎石粉質粘土覆蓋區(qū)，土質不均一，厚1.5—3.5m,基巖為大灣組(0?d)紫紅色夾少量灰綠色中厚層瘤狀泥灰?guī)r；紅花園組(0,h)灰至深灰色厚層及塊狀灰?guī)r、生物灰?guī)r，巖層產狀較為平緩，在庫區(qū)的中間部位發(fā)育一條張性斷層，破碎帶寬度壩區(qū)的巖體節(jié)理裂隙較為發(fā)育，滲漏主要沿節(jié)理裂隙或沿層間溶蝕孔洞滲漏，因此需作防滲處理。采用循環(huán)水，凈化處理后排放，對地下水、3、庫岸穩(wěn)定及掩埋情況尾渣庫區(qū)位于山溝中，庫區(qū)形態(tài)呈舌狀，庫岸坡度在25—60°之間，庫岸山坡上植被一般，場區(qū)無崩塌、滑坡、泥石流、巖溶等不良地質現象，巖石結構較致密。庫區(qū)穩(wěn)定性較好。但基巖大灣組(0?d)紫紅色夾少量灰綠色中厚層瘤狀泥灰?guī)r；紅花園組(0?h)灰至深灰色厚層及塊狀灰?guī)r、生物灰?guī)r，巖層產狀較為平緩，瘤狀泥灰?guī)r中節(jié)理裂隙較發(fā)育，在施工過程中易產生局部崩塌，因此建議那開挖形成的邊坡應作適當的支護處理。渣庫區(qū)內無礦產、文物古跡、珍稀野生動植物分布，無掩埋4、尾渣在運輸及堆放時對環(huán)境的影響1)主要污染源分布：尾渣在填埋處置過程中的主要污染源分布詳見表3-4-1。表3-4-1主要污染源分布表序號污染源主要污染種類1渣場堆場庫區(qū)粉塵滲濾液填埋機械和交通噪聲2滲濾液處理設備機械設備噪聲2)主要污染物的排放情況(1)粉塵廢渣堆場粉塵主要來自攤鋪作業(yè)及交通等環(huán)節(jié)，其排放量與氣象條件有關。當氣候干燥，有較大風力時，揚塵較大。(2)廢液渣場堆場產生的滲濾液由錳礦的礦渣本身所帶的水份、通過滲透途徑進入與大氣降水組成。平時堆場場地無積水，但雨水進入庫區(qū)后，礦渣中酸性等有害物質的溶出，形成的滲濾液酸濃度較高，一旦外泄，對周邊環(huán)境造成嚴重的污染。破壞自然水體的自然平衡，污染嚴重時將使自然水體失去飲用、農灌的功能，河流自然生態(tài)平衡受到嚴重破壞。(3)噪聲渣場堆場噪聲主要來自填埋區(qū)，有推土機、挖機和錳礦渣運輸車等機械。這些機械的噪聲一般為80-100dB(A)。此外，滲濾液處理設備的水泵的噪聲強度有60dB(A)。3.5壩址工程地質條件根據業(yè)主提出的渣庫堆渣量要求，在庫區(qū)需新建擋渣壩一座。該工程初期壩為M10水泥砂漿砌MU30毛石漿砌石重力壩壩體，初期壩高17.0m,埋深6.8m為C15砼毛石混凝土，底部設置防滑凸榫(寬5m,深2m)。其初期壩頂寬5.5m,內坡比為1:0.15,外坡比為1:0.8。初期壩頂高程562.0m,壩頂寬5.5m,壩底最大寬度22.51m。堆積壩采用上游式筑壩方式筑壩，最終壩頂高程585.0m,總庫容41.3萬m2。堆積壩高23m,分五級，每級5m(最后級3m),設置四條馬道，堆積壩最終高程585.0mm。其堆積壩外坡比為1:3,內坡向內傾斜大于1%。2、壩址工程地質條件1)壩址工程地質條件概述庫區(qū)地處武陵山脈之北西側的斜坡地帶，地形總體為北西高南東低，以溶蝕一剝蝕地貌為主。地形主要為緩坡，局部為陡坡和平臺，斜坡坡度一般8—22°,山頂為地表分水嶺，斜坡植被覆蓋率約32%。尾礦壩前緣為小溪溝，由西向東匯入車家河。壩址主要出露地層有第四系、奧陶系下統(tǒng)紅花園和大灣組。庫區(qū)僅發(fā)育一條走向北東東，傾向南東，傾角65—75°的張性正斷層。斷層兩盤的地層產狀為100—120°∠16—23°,地質構造相對簡單。但節(jié)理裂隙發(fā)育。庫區(qū)兩岸基巖零星出露，第四系覆蓋層分布廣，其厚度為0.0～3.5m,為耕植土及黃色粘土，結構松散。2)巖土物理力學參數為了研究渣體的物理力學性質，給壩體的設計提供較為準確的巖土力學參數，在本次設計中，對渣體采集了12件樣進行室內土工試驗，其中已固結的6件，未固結的6件，分別進行了快剪和慢剪試驗。壩體尾渣的平均物理力學指標見表3-5-1。表3-5-1壩體尾渣的平均物理力學指標表|尾中砂尾粉砂尾粉土尾粉質粘土尾粘土平均粒dp(m)有效粒do(m)不均勻系dg/d455天然容重￥孔隙比e()內摩察角φ(度)澄案力e(kpal壓縮系數滲透系L(cm/g)尾渣樣物理力學試驗指標如下：(1)未固結尾渣：含水量在31.8～33.5%之間，平均含水量為32.3%;容重在1.75～1.84g/cm3之間，平均值1.79g/cm3;滲透系數在5.50.9～55.6kPa之間，平均值為52.6kPa,內摩擦角在18.9～20.9°之間，平均值為19.0°;慢剪：C值在58.6～65.2kPa之間，平均值為62.3kPa,內摩擦角在30.8～33.2°之間，平均值為31.9°;壓縮系數在0.18～0.22MPa1之間，平均值為0.20MPa',壓縮模量在10.2～11.3MPa之間，平均值為10.6MPa。(2)已固結錳渣：含水量在24.8～32.3%之間，平均含水量為29.4%;容重在1.82g/cm3,滲透系數平均值為6.13×10°cm/s;快剪：C值在51.9～56.3kPa之間，平均值為53.1kPa,內摩擦角在21.9~23.7°之間，平均值為22.6°;慢剪：C值在62.1～69.5kPa之間，平均值為65.3kPa,內摩擦角在31.9～34.7°之間，平均值為32.6°;壓縮系數在0.15～0.19MPa1之間，平均值為0.17～1MPa1,壓縮模量在10.9～12.5MPa之間，平均值為11.2MPa。綜上所述，錳渣的綜合取值為：天然容重r天=1.85g/cm3,飽和容重r他和=1.95g/cm3,浮容重r*=0.95g/cm3,干重r+=1.40g/cm3,水上內摩擦角φ=20°,粘聚力C=45KPa,水下內摩擦角φ=15°,粘聚力C=40KPa,比重G=2.40,孔隙比e=1.2,滲透系數K=3×103)主要工程地質問題(邊坡穩(wěn)定問題)壩址處為切向谷，巖層傾向下游偏右岸，傾角8~15°,兩岸地形相對對稱，壩址處槽谷地形呈"U"谷。節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體風化程度一瘤狀灰?guī)r強風化1:0.40;中風化1:0.20;第四系覆蓋層1:0.75~1:1,并要求開挖后應作適當的邊坡支護處理。巖溶裂隙水主要賦存于的節(jié)理裂隙及大灣組(0?d)瘤狀泥灰?guī)r節(jié)理裂隙和溶濁裂隙中，以大氣降雨通過地表風化裂隙、層間裂隙或構造裂隙運移補給，向地勢低洼地帶逕流，排入溝谷內。3.6天然建筑材料在離壩址50m以上，砂石料就地取材。開采巖層為奧陶系下統(tǒng)紅花園組(0?h)灰?guī)r、生物灰?guī)r?？砷_采面積約0.3萬m2以上，分布高程為巖石中風化深5.0~7.0m,節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖石完整性一般；地下水位埋藏較深，對施工開采影響較小。據調查：灰?guī)r、生物灰?guī)r單層厚0.5～1.0m,單軸抗壓強度為50MPa,為較硬質巖，石質較好，利于塊石料、毛石料、碎石及砂儲量采用平均厚度法計算，有效儲量10萬m3,設計需量為0.6萬m3,大于設計用量的3倍，質量及數量均滿足設計要求。工程區(qū)無天然砂料利用，只能采用人工機制砂料。3.7結論和建議1、據調查及收集資料，該區(qū)無強地震發(fā)生，查《中國地震動參數區(qū)劃圖》(GB18306-2001)(1/400萬),該區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s(相應地震基本烈度為VI度)。工程區(qū)內2、渣庫壩址區(qū)地質條件均較簡單，適宜建重力壩和土石壩型，但鑒于工程的實際場地情況，推薦重力壩。3、整個庫區(qū)基巖為奧陶系下統(tǒng)紅花園組(0?h)灰?guī)r、生物灰?guī)r的節(jié)理裂隙及大灣組(0?d)瘤狀泥灰?guī)r，在中部發(fā)育一條張性斷層，雖然對工程沒有重大影響，但在淺部強風化帶內，特別是左岸巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體的透水性強，污水有沿淺部強風化帶向庫外滲漏的可能，因此采用防滲復合土工膜進行防滲處理。4、庫岸坡度在25～60°之間，庫岸山坡上植被一般，但基巖為奧陶系下統(tǒng)紅花園組(0?h)灰?guī)r、生物灰?guī)r的節(jié)理裂隙及大灣組(0?d)瘤狀泥灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，在施工過程中易產生局部崩塌，因此建議作5、渣庫區(qū)內無礦產、文物古跡、珍稀野生動植物分布，無掩埋損失。6、從地形、地質條件和施工方面綜合考慮均采用重力壩。7、碎、塊石料場及土料場儲量大，運距短，開采方便。4.1工程建設的必要性該三期工程主要任務是建庫堆放云陽錳業(yè)有限公司排向錳渣庫的所有錳渣。以免造成水土流失，避免地質災害(滑坡、泥石流)的發(fā)生，保證堆場內的水不向臨近流域滲漏，保護下游水源不受渣場污染，保障國家及人民生命財產的安全，為云陽錳業(yè)有限公司提供一個安全的堆放錳4.2工程任務及工程規(guī)模1、工程建設原則根據現場勘測和工程建設的必要性，該工程建設原則為：保證工程安全，使得周邊環(huán)境不受污染，下游水源和居民生命及身體健康在渣場設計標準情況不受渣場侵害。建筑物設計宜因地制宜、就地取材、盡量節(jié)2、工程任務造成洪澇災害。保證從渣場排除的水達到國家規(guī)定排放標準，保護周邊環(huán)境。其次是云陽錳業(yè)有限公司提供安全的堆放錳渣的場所，形成有一云陽錳業(yè)有限公司錳渣庫三期工程項目實施后，結合現有生產規(guī)模，每年排放礦渣約4.67萬m3,三期工程擴建渣場總庫容為41.3萬m,有效庫容38.6萬m,已堆放7.0萬m2,還可以堆放庫容為31.6萬m3,所以擴建尾渣庫可以堆放云陽錳業(yè)有限公司今后6.7年排放的錳渣量。當渣場堆滿并封場后，該公司電解錳廠排放的錳礦渣必須進行另外選址堆放。其主要建筑物(大壩和防滲及排水系統(tǒng))級別為4級，次要建筑物(壩坡面排水溝和庫區(qū)排水溝)級別為5級。尾渣庫初期防洪標準為50年一遇(p=2%)洪水標準，洪峰流量3.25m3/s,中后期防洪標準為100年一遇(p=1%)洪水標準，洪峰流量為3.51m/s。該工程設計范圍為云陽錳業(yè)有限公司尾渣庫庫區(qū)三期工程，其主要建筑物包括：主壩(初期壩和最終壩)、防滲系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和回收水池。1)壩體該工程主壩為M10水泥砂漿砌MU30毛石漿砌石重力壩壩體，初期壩高14.2m(基礎埋深6.8m為C15砼毛石混凝土),底部設置防滑凸榫(寬5m,深2m)。其初期壩頂寬5.5m,內坡比為1:0.15,外坡比為1:0.8。初期壩頂高程562.0m,壩頂寬5.5m,壩底最大寬度22.51m,壩頂長49.0m,壩底長32.93m。采用上游式筑壩方式筑壩，最終壩頂高程585.0m,總庫容41.3萬m3。堆積壩高23m,分五級，每級5m(最后級3m),設置四條其堆積壩外坡比為1:3,內坡向內傾斜大于1%。2)防滲及排水系統(tǒng)庫區(qū)出露巖性為泥質灰?guī)r，透水性較好，滲透性強，庫區(qū)底部及周且?guī)靺^(qū)的隔水地膜與砼擋墻的防滲處理必須連為一體，確保庫區(qū)內的污水不向庫區(qū)外滲漏，以免影響下面河水水質。在庫區(qū)采用水平防滲處理膜和土工布整體襯墊，土工膜襯墊施工按相關規(guī)范規(guī)程執(zhí)行。壩址采用M10水泥砂漿砌MU30毛石漿砌石重力壩壩體，基底為C15砼毛石混凝土或在漿砌石壩體上設置100雨水導排管，在進口處加設反濾包，庫內排水系統(tǒng)：庫內排水系統(tǒng)布置于庫底，由排水斜槽和排水涵管組成。排水斜槽庫內布置兩個，即1#排水斜槽和2#排水斜槽。由于三期庫外排洪系統(tǒng)和二期庫內排洪系統(tǒng)負責的排水情況一致，只對庫內排洪溝進行延伸就可以滿足排洪要求。1#排水斜槽長43.8m,其中延伸段長10.0m,排水斜槽頂部高程為586.0m,底部高程為561.55m,底部與排水涵管相連。2#排水斜槽長49.60m,其中延伸段長6.0m,排水斜槽頂部高程為586.40m,底部高程為555.95m,底部與排水涵管相連。1#、2#排水斜槽內壁斷都面為1.0×1.0m。排水涵管長182.3m,其中延伸段長35.5m,采用φ1100C25的砼預制涵管，由三段組成，排水涵管比降為1/50,出口接污水處理池。壩面排水系統(tǒng)：在初期壩面設置橫向排水溝0.2×0.3m,將初期壩面雨水通過水平引出管引入集污溝內。隨著后期壩的施工而進行，沿著坡面縱向每隔30m設置一條0.4×0.4m的縱向排水溝，將壩坡面的水排尾渣庫排洪系統(tǒng)：分為尾渣庫四周山體截洪溝和庫內排洪系統(tǒng)組成。山體截洪溝整體沿用尾渣庫二期工程的山體截洪溝，使庫區(qū)外的水不進入尾渣庫內。采用排洪溝將庫周面積集水排向下游，排向初期壩下游的甘金橋庫內。由于三期庫外排洪系統(tǒng)和二期庫外排洪系統(tǒng)負責的排水情況一致，只對排洪溝進行局部改線就可以滿足排洪要求。左岸截洪溝比降為1/25,斷面為1.35×1.35m,截洪溝共長481m,其中改線長35m。截洪溝外側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,外側墻邊坡為1:0.3,內側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,墻為直墻，渠道內壁采用M10水泥砂漿抹面。右岸截洪溝比降為1/25,斷面為0.6×0.8m,截洪溝共長376m,其中改線長119m。截洪溝內、外側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,墻為直墻，渠道內壁采用M10水泥砂漿抹面。庫內雨水回收系統(tǒng)：排水斜槽和排水涵管主要排放截洪溝以內積水面積的雨水和庫內滲水，排水涵管出口接污水處理池，其長24.5m,寬12m,池頂高程為547.0m,池底高程為543.0m,池深4.0m。污水處理池容積為1030m3。為保證池內的廢水不外泄，從滲濾液收集池到廠區(qū)，設置回送渣漿泵2臺，一用一備，最大流量為186m3/h,最大揚程為91.2m,渣漿泵型號為150主YTZ-700,在特殊工況時期，兩臺泵須同時開啟，可將來水全部抽到電解錳廠的冷確水池。5.工程總體布置及建筑物1、設計基本資料1)測量資料：云陽錳業(yè)有限公司新尾渣庫1:1000地形圖(由云陽錳2)該工程地質勘察成果：《貴州省印江土家族苗族自治縣云陽錳業(yè)有限責任公司尾礦庫巖土工程地質勘察報告(詳勘階段)》(貴州省地礦3)該工程水文地質勘察成果：《印江縣云陽錳業(yè)有限責任公司尾礦3、設計采用規(guī)范7)《給水排水工程埋地鋼管管道結構設計規(guī)程》(CECS141-2002)5.2工程總體布置根據該工程特點，在保證建筑物在設計標準安全的情況下，盡量少爭取早日發(fā)揮工程功能，為云陽錳業(yè)有限公司提供一個安全的堆渣場所。根據該工程的任務和現場實際地形地質情況，結合具體施工技能及無法布置均質土壩，只能選擇漿砌石重力壩。直接選取漿砌石重力壩為該工程推薦方案。3、工程布置其主要建筑物包括：初期壩、后期堆積壩、尾渣庫排洪系統(tǒng)、庫內滲水系統(tǒng)、庫內雨水回收系統(tǒng)、庫內防滲系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、1)初期壩體初期壩為漿砌石重力壩，壩軸線長49.00m。初期壩高14.2m(基礎埋深6.8m為C15砼毛石混凝土),底部設置防滑凸榫(寬5m,深2m)。其初期壩頂寬5.5m,內坡比為1:0.15,外坡比為1:0.8。初期壩頂高程562.0m,壩頂寬5.5m,壩底最大寬度22.51m,壩頂長49.0m,壩底長32.93m。后期堆積壩采用上游式筑壩方式，最終壩頂高程585.0m,堆積壩高23.0m,尾渣庫最大壩高37.20m,總庫容41.3萬m3。下游壩坡為1:3,內坡向內傾斜大于1%。堆積壩在高程567m、572m、577m、582m設置3m寬的馬道，馬道內側設排水溝，在堆積子壩在高程567m、572m、577m、582m排水溝頂內側設排滲盲管，后期堆積壩下游面采用70cm厚的均質粘土覆蓋，粘土覆蓋表面采用草皮網格護坡。堆積壩下游壩坡埋管內端鉆梅花孔，孔徑φ30mm,孔距100mm,鉆孔段長3m,包濾布。可參照設計圖(附圖5)中的大樣圖進行護坡施工。壩址采用M10水泥砂漿砌MU30毛石漿砌石重力壩壩體，基底為C15砼毛石混凝土結構，垂直方向上的滲漏液，可以通過HDPE雨水導管排出，至集污溝，或在漿砌石壩體上設置100雨水導排管，在進口處加設反濾包，收集到污水2)壩面排水系統(tǒng)在初期壩面設置橫向排水溝0.4×0.4m,將初期壩面雨水通過水平設置一條0.4×0.4m的縱向排水溝，將壩坡面的水排向庫外。3)尾渣庫排洪系統(tǒng)分為尾渣庫四周山體截洪溝和庫內排洪系統(tǒng)組成。山體截洪溝整體沿用尾渣庫二期工程的山體截洪溝，使庫區(qū)外的水不進入尾渣庫內。采用排洪溝將庫周面積集水排向下游，排向初期壩下游的甘金橋庫內。由于三期庫外排洪系統(tǒng)和二期庫外排洪系統(tǒng)負責的排水情況一致，只對排洪溝進行局部改線就可以滿足排洪要求。左岸截洪溝比降為1/25,斷面為1.35×1.35m,截洪溝共長481m,其中改線長35m。截洪溝外側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,外側墻邊坡為1:0.3,內側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,墻為直墻，渠道內壁采用M10水泥砂漿抹面。右岸截洪溝比降為1/25,斷面為0.6×0.8m,截洪溝共長376m,其中改線長119m。截洪溝內、外側墻為M7.5漿砌塊石，頂寬0.4m,墻為直墻，渠道內壁采用M10水泥砂漿抹面。庫內排水系統(tǒng)布置于庫底，由排水斜槽和排水涵管組成。排水斜槽庫內布置兩個，即1#排水斜槽和2#排水斜槽。由于三期庫外排洪系統(tǒng)和二期庫內排洪系統(tǒng)負責的排水情況一致，只對庫內排洪溝進行延伸就可以滿足排洪要求。1#排水斜槽長43.8m,其中延伸段長10.0m,排水斜槽頂部高程為586.0m,底部高程為561.55m,底部與排水涵管相連。2#排水斜槽長49.60m,其中延伸段長6.0m,排水斜槽頂部高程為586.40m,底部高程為555.95m,底部與排水涵管相連。1#、2#排水斜槽內壁斷都面為1.0×1.0m。排水涵管長182.3m,其中延伸段長35.5m,采用φ1100的砼預制管，排水涵管比降為1/50,出口接污水4)庫內雨水回收系統(tǒng)排水斜槽和排水涵管主要排放截洪溝以內積水面積的雨水和庫內滲水，排水涵管出口接污水處理池，其長24.5m,寬12m,池頂高程為547.0m,池底高程為543.0m,池深4.0m。污水處理池容積為1030m3。為保證池內的廢水不外泄，從滲濾液收集池到廠區(qū)，設置回送渣漿泵2臺，一開一備，最大流量為186m2/h,最大揚程為91.2m,渣漿泵型號為150主YTZ-700,在特殊工況時期，兩臺泵須同時開啟，可將來水全部抽到電解5)庫內防滲系統(tǒng)本次擴容建設的尾渣庫采用水平防滲方案，庫內鋪設復合土工膜，因此尾渣庫采取了防滲措施。本次庫內防滲復合土工膜鋪設范圍在二期工程基礎上向外鋪設，鋪設高程高于堆放錳渣1m。6)尾渣庫觀測主要對尾渣庫初期壩體位移、后期堆積壩位移、堆積體內浸潤線進行觀測，地面水位觀測和地下水位觀測，觀測重點放在壩體，其目的為尾礦壩穩(wěn)定提供可靠的基礎數據，有利于指導尾渣庫管理。7)輸送系統(tǒng)錳渣采用干法排放方式送到錳渣尾渣庫的輸送方案，采用廠內自備8)尾渣庫通訊及照明系統(tǒng)渣庫值班室利用已有設施，內設調度電話一部，并與電解錳廠總機相連，壩區(qū)和庫區(qū)安裝投光距離400m的投光燈。5.3滲流計算1、計算方法尾砂的滲透系數按相類似礦山尾砂的物理性質及參照《選礦廠尾礦設施設計規(guī)范》(ZBJ1-90)取值。尾砂的滲透系數通常為1×10~cm/s~1×10?cm/s,本次滲流計算取尾礦滲透系數為3×10*cm/s,因初期壩體采用石料和水泥漿的砌石重力壩，在不考慮初期壩體設置排滲管的情況下，可將初期壩體視為不透水地基進行滲透計算，相應的計算公式如下：單寬滲流量：浸潤線方程：k—尾礦或土的滲透系數，m/sm—下游坡邊坡系數m?—上游坡邊坡系數x—浸潤線某點橫坐標y—浸潤線某點縱坐標滲流計算結果見表5-3-1、5-3-2、5-3-3。表5-3-1初期浸潤線坐標表X0y(洪水運行)表5-3-2終期浸潤線坐標表X0y(洪水運行)表5-3-3滲流計算結果表運行工況初期洪水運行終期期洪水運行庫水位標高(m)干灘長度(m)壩前水頭H?(m)12.9(從初期壩頂算起)壩后水頭H?(m)003.85(堆積壩)浸潤線最小埋深(m)1.5(距堆積壩坡)1、壩體靜力穩(wěn)定性分析1)土層的物理力學性質表5-4-1土層物理力學性質指標土層代號土質名稱天然重度飽和重度浮重度內摩擦角凝聚力水上水下水上水下1初期壩體2錳渣53粘土4泥質灰?guī)r2)計算結果如下：復雜土層土坡穩(wěn)定計算1)[計算簡圖][控制參數]:不考慮地震[坡面信息]坡面線段數12坡面線號123水平投影(m)豎直投影(m)超載數000456789[土層信息]編號0附加節(jié)點數13234567不同土性區(qū)域數6區(qū)號重度飽和重度粘聚力內摩擦角強度增十字板羲?強度增長系全孔壓節(jié)點編號(kN/m3)(kN/m3)(kPa數下值(kPa)數水下值系數水下粘聚水下內摩十字板?(((( -2,-3,-4,-5,-6,-7,-8,-9,-10,-11[水面信息]采用總應力法考慮滲透力作用不考慮邊坡外側靜水壓力水面線段數7水面線起始點坐標：(0.000,-2.000)水面線號水平投影(m)豎直投影(m)[計算條件]土條重切向分力與滑動方向反向時：當下滑力對待條分法的土條寬度：2.000(m)搜索時的圓心步長：2.000(m)搜索時的半徑步長：2.000(m) 滑動圓心滑動半徑滑動安全系數?謎條實重浮力地震力滲透力附加力X附加力Y下滑力抗滑力總的下滑力總的抗滑力土體部分下滑力土體部分抗滑力=4457.632(kN)筋帶在滑弧切向產生的抗滑力=0.000(kN)筋帶在滑弧法向產生的抗滑力=0.000(kN)b、洪水位情況下：(計算項目：復雜土層土坡穩(wěn)定計算2)[計算簡圖]不考慮地震坡面線段數12坡面線號水平投影(m)坡面節(jié)點數130 11.20016.70031.70035.30050.30053.90068.90072.50087.50091.100附加節(jié)點數13編號12780.000豎直投影(m)超載數9不同土性區(qū)域數6區(qū)號重度飽和重度粘聚力內摩擦角水下粘聚水下內摩十字板?強度增十字板羲?強度增長系全孔壓節(jié)點編號(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)力(kPa)擦角(度)(kPa)323.000((((((-2,-3,-4,-5,-6,-7,-8,-9,-10,-11,[水面信息]采用總應力法考慮滲透力作用不考慮邊坡外側靜水壓力水面線段數7水面線起始點坐標：(0.000,-2.000)水面線號水平投影(m)豎直投影(m)67[計算條件]土條重切向分力與滑動方向反向時：當下滑力對待條分法的土條寬度：2.000(m)搜索時的圓心步長：2.000(m)搜索時的半徑步長：2.000(m) 最不利滑動面：滑動圓心滑動半徑滑動安全系數起始x終止x?liCi謎條實重浮力地震力滲透力附加力X附加力Y下滑力抗滑力