武兴龙，赵永清，潘湘和，蒋 鑫

（湖南省核工业地质局三〇六大队 核工业衡阳第二地质工程勘察有限公司，湖南 衡阳 421001）

尾矿库一般库容均较大，一旦尾矿坝发生意外失稳，将产生较为严重的地质灾害，进而推毁尾矿坝的下游的农作物或居民住宅，造成严重的生命财产损失。由此可见，尾矿坝稳定性安全评估务必引起各方的重视，然尾矿坝稳定性评估的基础在于尾矿坝勘察报告中坝体、坝基参数提供的合理性。为此，结合永州市东安某尾矿坝详细勘察论述锰矿尾矿坝勘察中的坝体稳定性分析，并提供合理的坝体、坝基参数。

1 工程概况

永州市东安县锰矿尾矿库（以下简称“东安锰矿尾矿库”）位于湖南省永州市东安县大江口乡银山村，原为永州市东安县锰矿的配套尾矿库。该锰矿尾矿库坝体为一次性筑坝的碾压土石坝，现坝底最低处标高约138.63m，坝顶标高约158.62m，总坝高约19.99m，总库容约89万m3，有效库容约75.7万m3，根据规范，本尾矿库等别应为Ⅴ等尾矿库，本尾矿坝级别应为5级。坝顶轴线长约160m，坝中间标高约148.88m～149.70m设置了马道，马道宽度约13.5m，坝体一级尾矿坝外坡坡比约为1：2.3，坝体二级尾矿坝外坡坡比约为1：3.2。尾矿库尚未达到服务期限原企业即破产倒闭，现库内尾矿滩面高程为156.90m，距离坝顶尚余1.7m。

2 边坡工程地质

根据野外地质钻探成果，本建筑场地在勘探深度范围内，揭露的地层为第四系筑人工填土()、尾粉质黏土()、粉质黏土()和黏土()。现将各岩土层的主要特征分别描述如下：

3 坝体稳定性分析

3.1 影响坝体稳定性的主要因素

影响该尾矿坝稳定性主要因素有岩土性质、地表水及地下水影响等。

岩土性质，主要指岩土的抗剪强度、密实程度、坚硬程度等。岩土性质越好，尾矿坝稳定性越好，岩土性质越差，尾矿坝稳定性就越差。

地表水和地下水的影响，随着尾矿坝地表水流入和地下水渗流进来，一方面会增加尾矿坝的水压力，另一方面会降低岩土力学性质，容易造成尾矿坝失稳。

3.2 边坡稳定性评价

该尾矿坝高达19.99m，库容较大，考虑该尾矿坝一旦失稳将造成重大生命财产损失，考虑其稳定性分析的复杂性，在此，结合前人的科学研究成果和实践经验[1-6]，主要采取定性分析和定量分析两种方法进行。

3.2.1 定性分析

尾矿坝主要采用粉质黏土和砂砾混合分层碾压而成，呈中密-密实状态，透水性较弱。坝基土层主要可塑-硬塑状的粉质黏土和黏土，且坝体坡度较平缓，中间马道较宽，按照坡率法经验，该尾矿坝在自然状态下应是稳定的。但是如果坝体坡面不进行格构植物或植物防护的话，容易在特大暴雨的冲刷形成坝体坡面拉沟，进一步造成坡面土体流失，直至发生坝体失稳破坏。若库内雨水不及时通过涵洞排出坝外，雨水下渗到坝体和坝基接触面，会进一步降低坝体和坝基的力学参数，可能沿接触面发生深层滑动破坏。

因尾矿坝筑填土和坝基粉质黏土均为弱透水土层，黏性土为微透水性土层，故而尾矿坝发生渗透稳定概率不大。

3.2.2 定量评价

根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）规定：“设计烈度为6度时，可不进行抗震计算”。由于本地区抗震设防烈度为Ⅵ度，故稳定分析时仅考虑前两种工况。

该尾矿库属五等库，按瑞典圆弧法计算，其正常运行状况下抗滑稳定最小安全系数不小于1.15，洪水运行状况下抗滑稳定最小安全系数不小于1.05，特殊运行状况下抗滑稳定最小安全系数不小于1.00。

根据《工勘报告》的尾矿分层，建立坝体稳定性计算模型，该报告推荐的尾矿坝分层物理力学指标见表1。利用调洪演算得到的洪水位采用瑞典圆弧法分别对坝体当前正常运行工况和洪水工况下的坝体稳定性进行计算。

表1 岩土层力学指标取值表

根据表1中的土层力学参数和尾矿坝稳定性分析地质剖面-图1，采用理正岩土计算7.0版软件，对该尾矿库坝体在现状坝顶标高（+158.62m）时，在正常工况和洪水工况下运行时，抗滑稳定分析结果如表2。

表2 现状坝顶标高（+158.62m）时坝体抗滑稳定计算结果表

图1 尾矿坝稳定性分析地质剖面

3.2.3 评价结果

坝体抗滑稳定性计算结果表明：该尾矿库在现状坝顶标高（+158.62m）下，在正常工况和洪水工况运行时坝体抗滑稳定安全系数分别为1.897和1.464，均满足规范要求，坝体是稳定的。

3.3 尾矿坝存在的隐患分析

经勘察和分析，该尾矿坝在天然状态处于稳定状态，但是存在以下隐患：如果不采取有效措施将库内雨水排出和及时进行坝坡坡面防护的话，容易在长期下雨尤其是特大暴雨时容易引起坝坡坡面水土流失或坝体与坝基间形成软弱滑动面，进而引起坝坡失稳。

4 建议与结论

4.1 建议

完善并加固好整个库区排水、泄水系统，包括截、排水系统，如：坝坡两侧修截水沟，坡脚设排水沟，库内雨水及时通过排水涵排出，建议库内雨水进入排水涵前新建排水井且定期加强巡视并清理井底沉泥或沉渣以免排水涵洞被堵塞。建议坝后库内修建永久性集水沟汇集库内积水到排水井后再经涵洞排出。

建议尾矿坝坝坡坡面进行格构植物综合防护或植物防护。

闭库后仍应对坝体变形和水位变化情况等设置长期观测设施。若出现变形过快或变形较大时，应及时预警。

4.2 结论

影响该尾矿坝稳定性主要因素有岩土性质、地表水及地下水影响等。

经现场调查分析与稳定性计算，该尾矿坝在正常运行和洪水运行两种工况下是稳定的，但要注意闭库后工程地质和水文地质的变化。

该尾矿坝在勘察后1年内未发生重大的地质灾害，仅局部坡面因雨水冲刷产生小范围的坡面细小拉沟现象，反应出该工程尾矿坝稳定性分析的合理性，为今后面对相同的条件尾矿坝勘察提供相应的工程经验，为同行在尾矿坝勘察坝体稳定性分析时提供经验参考。