马杰

摘要：三洋坝金矿采选项目位于陇南市西和县，位于西秦岭南侧的陇南山地，拟建尾矿库等级为三等，本次尾矿库岩土工程勘察等级为乙级。三洋坝金矿区大地构造属于秦岭造山带西段腹地，扬子板块北缘，南秦岭印支陆隆带之北，该区地质构造复杂。本文对工程区地层、构造、水文地质、不良地质作用等进行详细分析，进而对地基土工程地质及尾矿库库区进行评价，最后提出了尾矿库渗漏预防措施，为以后的工程建设提供了可靠的数据支撑。

关键词：三洋坝尾矿库；岩土工程特性；工程适宜性；评价

三洋坝金矿采选项目位于陇南市西和县六巷乡花桥村三洋坝，勘察区位于西秦岭南侧的陇南山地，依据地貌特征和成因类型勘察区可分为侵蚀构造中低山、侵蚀堆积河谷两大地貌单元。该区属我国东西和南北地质构造结合、交汇枢纽地区，地质构造复杂，经历了加里东期、海西期、印支期、燕山期及喜山期多期次、多旋回不同层次的构造演化，形成了现今的构造格局。该区地质构造复杂。本次岩土工程勘察的目的是为尾矿坝的设计提供完整、可靠的地质参数和地质依据。

1.地层及岩性特征

据工程地质测绘及勘探揭露，尾矿库场地地层自上而下由第四系全新统坡积物（Q4dl）、第四系全新统冲洪积物（Q4al+pl）及中泥盆统（D2g）构成。现按岩性自上而下分述如下：

1.1第四系（Q4）

①含砾粉质粘土（Q4dl）：黄褐色，可塑，中密，稍湿，主要分布在沟道左侧斜坡上，碎石粒径多在0.5cm～1cm，最大可见7cm，母岩岩性主要为板岩、灰岩等，含量约25%，表层富含植物根系，厚度2m～8.7m。②含碎石粉质粘土（Q4al+pl）：黄褐色，中密-密实，稍湿，可塑，主要分布在沟道左岸，碎石粒径多在2cm～ 5cm，偶见漂石，母岩岩性主要为板岩、灰岩等，含量约20%，厚度1.6m～7.5m。③碎石（Q4al+pl）：主要分布于沟道内，浅灰-灰色，稍湿，中密-密实，骨架颗粒由漂石、碎石组成，磨圆度差，级配不均匀，成分主要为板岩、灰岩、变砂岩，风化强烈，以粉质粘土及岩屑充填，骨架粒径一般在3cm～6cm，大于2cm的颗粒含量占总质量的50%～85%，其中碎石含量约30%，漂石40%，最大粒径约45cm，砂土及粉土含量较少，层厚1.0m～4.6m。

1.2泥盆系（D）

④强风化板岩夹灰岩：浅灰色，薄层状变余结构，板状构造，节理裂隙发育，主要成分为绢云母、石英、炭质等，岩体破碎，岩质软，局部段夹中层灰岩，可见石英脉，层厚6.4m～ 10.5m。⑤中风化板岩夹灰岩：浅灰色，薄层状变余结构，板状构造，节理裂隙较发育，主要成分为绢云母、石英、炭质等，岩体较破碎，岩质软，局部段夹中层灰岩，可见石英脉，揭穿层厚11.5m。⑥微风化板岩夹灰岩：浅灰色，薄层状变余结构，板状构造，节理裂隙较不发育，主要成分为绢云母、石英、炭质等，岩质较坚硬，局部段夹中层灰岩，可见石英脉，未揭穿，根据区域地质资料、钻孔及物探揭示，其厚度大于50m。

2.场地地质构造

2.1断裂

经地球物理勘探3条剖面工作成果得知剖面控制范围及深度内地层岩性稳定连续，库区内没有断裂构造存在。详见物探工作报告。

2.2节理

受区域地质构造影响，区内构造节理裂隙较为发育，本次勘察在坝址及库区进行了节理裂隙测量，主要发育两组节理，为剪节理，产状分别为：275°～290°∠42°～60°，337°～350°∠59°～70°，节理宽度多在1mm左右，1m内发育节理条数7～9条，贯通性较差，泥质充填。

2.3层理

勘察区多为薄层状板岩夹中厚层灰岩，层间结合性较差，偶见石英脉充填，表层风化强烈，倾向东南，产状多在155°～170°∠40°～55°，局部地段受褶皱影响，个别地段倾角有所变化。

3.水文地质条件

勘察区位于山区内的沟谷地带，地形切割强烈，山势较陡。该区地下水主要为第四系松散岩类孔隙水，基岩风化裂隙水两大类。

3.1第四系松散岩类孔隙水

（1）河谷潜水。呈条带状分布于河谷区，赋存于河谷第四系砂砾卵石孔隙之中，水位埋藏较浅，一般小于5m，含水层厚度一般在2m～5m，渗透性属强透水含水层，富水性较差，一般多为SO4·HCO3-Ca型水，水质较好。

（2）残坡积层孔隙潜水。分布在斜坡残坡积物中，含水层呈不连续片状分布，含水层较薄，且含水层多泥质充填，一般为0.5m～2m，属中等透水含水层。

3.2基岩风化裂隙水

主要赋存于泥盆系千枚状板岩夹薄层灰岩地层中，构造裂隙带为主要含水层，含水层呈不规则状，厚度8m～10m，渗透性、富水性较差，属弱透水含水层，多为SO4·HCO3-Ca型水，水质较好。

本次勘察沟道内多数钻孔见地下水，水位埋深1.2m～ 8.8m，相应水位标高为1732.10m～1747.48m。

4.不良地质作用

根据工程地质测绘及物探结果，尾矿库坝基、库区未发现对尾矿库产生威胁的断裂构造、崩塌、滑坡等不良地质作用存在。

该区人类工程活动较小，坡面第四系残坡积物厚度相对较薄，坡面植被发育，在局部有小面积坡面泥流形成的可能，一般不会产生较大的崩塌、滑坡灾害。

尾矿库所在沟谷具备泥石流形成的地貌条件，但泥石流的形成主要取决于区内的松散物质，库区属于基岩山区，坡面及溝道内能转化为泥石流所需的松散物质较少，且沟道植被茂密，覆盖度高，水流清澈，泥石流灾害发生易发性小，据《泥石流灾害防治工程勘查规范》（T/CAGHP006-2018），综合判断该沟为非泥石流沟，不会产生较大的泥石流灾害，但应做好防洪措施。

5.地基土工程地质评价

5.1工程岩体分类

根据工程地质测绘、钻孔揭露及室内试验结果，根据《工程岩体分级标准》（GB50218-2014），对场地内的岩体进行了工程岩体分级，其成果见表1。

5.2场地岩土承载力特征值

根据场地岩土物理力学性质指标及原位测试试验结果，结合地区经验确定场地岩土层的承载力特征值fak及变形参数列于表2。

5.3地基土综合工程地质评价

①含砾粉质粘土（Q4dl）：主要分布在沟道左侧斜坡上，厚度不均匀，分布不连续，结构疏松，力学性质与均匀性差，不宜做坝基础持力层。②含碎石粉质粘土（Q4al+pl）：主要分布于沟谷内，中密，厚度不均匀，分布不连续，结构疏松，力学性质与均匀性差，不宜做坝基础持力层。③碎石（Q4al+pl）：主要分布于沟谷内，密实，厚度较小，工程力学性能较好，承载力较高，可做拟建拦洪坝基础持力层。④强风化板岩夹灰岩：层位稳定，埋深较小，厚度较大，工程力学性能较好，承载力较高，可作为拟建防渗坝的基础持力层。⑤中风化板岩夹灰岩：层位稳定，埋深较大，厚度较大，工程力学性能较好，承载力高，可做拟建初期坝基础持力层或下卧层。

6.尾矿库库区评价

6.1库区稳定性分析评价

根据工程地质调查及现场勘探结果，库区无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用，边坡稳定性好，库区岩性以薄层板岩夹中-厚层灰岩为主，第四系覆盖层相对较薄，无第四系活动断裂，场地稳定性较好，适宜尾矿库建设。

6.2库区渗漏分析评价

（1）坝基渗漏。根据勘探和地面地质调查，库区南北西侧山体及谷底均揭露到基岩，鉴于坝址区南北封闭，谷底基岩基本上由相对不透水的板岩夹灰岩组成，中风化岩体较完整，强度较高，库区内无构造断裂发育。结合建筑物特征，通过坝基开挖，清除表层松散覆盖层后，库区渗漏主要为沿强风化节理裂隙通道的渗透。坝体伸入到基岩中风化层1.5m后，坝址就具有一定的防渗特性。

（2）侧向渗漏。坝址区位于沟坡地带，左右坝肩山体高差45m～50m，坡度25°～36°，地形条件良好，左坝肩覆盖层厚度5.6m～8.5m，右坝肩2.5m～3.8m，强风化层深约8.0m，两侧坝肩多为强透水第四系地层和中等透水的强风化板岩构成，加之本区气候湿润多雨，应防止坝肩绕坝渗漏或其他侧向渗漏问题。

（3）土的渗透变形。根据本次土工试验结果，库区内②层冲积碎石不均匀系数均大于5，颗粒级配不均匀，根据《水利水电工程地质勘察规范》GB50487-2008附录G划分，区内②层土可能发生流土的渗透变形，应设计合理的水力比降，防止土体渗透变形的发生。

6.3库区防洪标准、洪水计算

三洋坝金矿尾矿库的等别按三等库考虑，依据《选矿厂尾矿设施设计规范》，其防洪标准的洪水重现年为50年～100年。

拟建三洋坝金矿洪水流量采用陇南地区经验公式：

故三洋坝金矿百年一遇的洪水流量：12.32m3/s，五十年一遇的洪水流量：8.96m3/s。

7.尾矿库渗漏预防措施

由于拟建尾矿库为透水堆石坝，属于透水性坝体，坝址下游5km为花桥村所在地，一旦坝址区发生尾矿渗漏渗滤液对下游地下水影响较大。因此，坝前应采取人工防渗、截堵等措施防止尾矿水对下游环境可能产生的污染，并应制定发生渗漏的应急预案。

修建尾矿库时，建议采取以下措施：

（1）对库区及坝体均进行人工防渗处理。要在库区内铺设粗砂、复合土工膜和粘土复合防渗层，设计时应采取措施降低坝体内浸润线高程，并在堆积坝体内预埋排渗管系统。（2）库区运营期间，在尾矿库沟口及两侧邻谷的沟口布置监测井，随时检测水位、水质的变化及地下水对环境的影响。发现污染及时向有关部门报告，及时采取相应措施进行处理，确保水环境不受污染。

8.结论

根据地质调查、勘察，拟建场地内无第四系活动断裂，亦未发现滑坡、崩塌、泥石流、危岩体等不良地质现象；拟建物依地势而建，上部覆盖层厚度一般小于10m，层位相对稳定，综合评价：场地稳定性较好，适宜本工程建设。本库区内场地土覆盖层厚度do为12.0m，覆盖层厚度范围内场地土的等效剪切波速值330.2m/s。场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为II类。本场区工程地质条件较复杂，整体持力层分布不稳定，建议初期坝清除上覆第四系土层与强风化板岩后，将坝基放在中风化板岩上；左右两侧坝肩清除上覆第四系土层与强风化板岩后，将中风化板岩作为坝肩持力层。坝体修好后在两侧坝肩上下游做翼墙进行防护，以加强坝体的抗滑稳定性。

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