陈飞

摘  要：根据尾矿库实际发生事故的统计资料分析，由于洪水原因所造成的尾矿库事故约占1/3，在汛期泄流时造成坝坡失稳对人民生命财产安全造成了极大的影响。因此在对九寨沟马脑壳金矿尾矿库堆积体进行了现场直接剪切试验及室内粗粒土剪切试验结果进行对比分析后，得出堆积体的抗剪强度参数。

关键词：现场直接剪切试验;尾矿库;抗剪强度参数

中图分类号：TD926                文献标志码：A

0 引言

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成特大事故。因此，确定尾矿库堆积体的抗剪强度参数，为可能发生的泥石流物源总量的确定提供必要的参数是十分重要的。抗剪强度参数确定的试验方法一般为室内外剪切试验，其中现场直接剪切试验是在原位条件下进行测试，更能其实际抗剪强度，是现今获取抗剪强度重要的手段之一。

1 工程概况

马脑壳金矿山地处四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县境内。这里平均海拔3 500 m以上，属高寒地带，昼夜温差大。 马脑壳金矿露天开采方式为陡帮台阶尾随式开采，经过几年的规模化开采，形成的边坡落差高达300 m。为了解决边坡稳定难题，对矿区边坡的稳定性进行研究，通过现场的力学试验以及实验室的力学实验对其矿渣料的岩土物理性质进行分析。目前矿山已建成7座拦渣坝，环境保护与治理及生态修复工作取得显著成效。

2 室内直接剪切试验

2.1 试验设备

该次试验采用重庆市后勤工程学院岩土试验所的25cm×25cm×25cm大型直剪仪，剪切盒：由上、下剪切盒及开缝装置组成。加荷设备：千斤顶;位移量测设备：百分表和磁性表座。

2.2 试验方法

每组试验的试样应为4个，根据试样最大颗粒粒径和试样体积、控制密度制备土样。将制备好的土样搅拌后均匀分为3～5份，分层装入剪切盒内，每一层土样振实到所要求的高度。剪切面位于装填层中部。将装填试样的剪力盒移入剪切仪内，并置于滚轴排上。在试样顶部依次放上传压板、垂直千斤顶和传力筒。在传压板的对称部位，安放量测垂直位移百分表2个。在试样上施加的最大垂直荷载，垂直压力分别施加为50 kPa、100 kPa、150 kPa、200 kPa。安装水平千斤顶和水平位移百分表。启动水平千斤顶，调整垂直位移百分表，测记各测表读数，施加剪切荷载。剪切荷载应按预估最大剪切荷载的10%分级施加，每30 s施加一级，并测读水平位移和垂直位移百分表一次，当剪切荷载出现峰值或剪切荷载不再增加而水平位移急剧增加时，可结束试验。若无上述2种情况出现，则控制水平位移达试样直径或长度的10%，可结束试验，并将此时的剪切荷载作为破坏值。

2.3 试验成果

室内天然状态剪切，模拟现场直接剪切状态，控制其密度为1.80 g/cm3，试验采用重庆市后勤工程学院岩土试验所的25cm×25cm×25cm大型直剪仪，在室内进行。垂直压力分别施加为50 kPa、100 kPa、150 kPa、200 kPa。

通过室内试验得出现场矿渣堆积体颗粒级配不均匀系数为38.0，曲率系数为2.4。根据天然级配进行试样配制，当试样中含有超过试样允许的最大粒径颗粒，对超粒径颗粒将超粒径颗粒剔除。

3 试验结果对比分析

通过对现场天然状态和饱和状态的直接剪切试验的对比分析，矿渣料堆积体的最优含水率通过室内击实试验得出为12.2%，现场矿渣料堆积体含水率普遍较低，饱和后黏聚力的下降幅度较大，内摩擦角也有较大的降低，这对于尾矿库的稳定性能非常不利。

通过对天然状态试验体的现场直接剪切和室内天然快剪结果的对比分析，室内天然快剪试验得出的黏聚力有小幅的提升，分析其原因主要为天然快剪试验过程中由于垂直压力的压密作用以及试样制备的影响，其结果对现场直接剪切试验是一种很好的证明。

4 结语

（1）现场直接剪切试验是在尾矿库堆积体上进行的原位测试试验，其结果能客观真实地提供尾矿库的抗剪强度参数。

（2）饱和状态下的现场直接剪切试验其抗剪强度参数有较大幅度的降低，对于尾矿库的稳定性评价及对可能发生的地质灾害进行风险性评估时，建议根据当地的水文条件进行综合考虑。

（3）室内天然快剪对现场直接剪切试验是一种很好的证明，但室内天然快剪在试样的制备过程中需严格按照现场颗粒级配、密度及含水率进行配样，否则会与现场直接剪切试验有较大的差异。天然快剪试验过程中由于垂直压力的压密作用以及剪切过程中剪切面上颗粒重排，小颗粒填充进入由大粗粒部分形成的孔隙中，从而剪切应力随剪切位移增大而增加，没有明显峰值。

（4）对于尾矿库如坡顶、坡脚等不同部位的抗剪强度存在很大的差异性，对于尾矿库的稳定性评价及治理应综合考虑。

參考文献

[1]徐宏达.我国尾矿库病害事故统计分析[J].工业建筑，2001，31（1）：69-71.

[2]王卫中.现场直剪试验在顺层岩质边坡勘察中的应用[J].水利科技与经济，2016，16（4）：378-380.

[3]葛明明.水库滑坡体不同工况下的抗剪强度参数取值探讨[J].水电站设计，2011，27（4）：60-62.