尾矿堆积坝岩土工程技术规范讲座.ppt

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1、尾矿堆积坝岩土工程技术规范探讨,刘文连电话:0871-3176054，,中国有色金属工业昆明勘察设计研究院,简单的自我介绍,姓名：刘文连教授级高级工程师 硕士生导师中国有色金属工业昆明勘察设计研究院 总工程师云南工程勘察大师 云南省技术创新人才注册土木工程师（岩土）专业方向：地基与基础共同作用分析，岩土工程数值分析，尾矿库勘察与研究，桩基与复合地基，地下工程风险分析与评价,内 容,一、概述二、浅谈尾矿堆积坝岩土工程技术规范三、尾矿堆积坝岩土工程分析与评价四、探讨,一、概述,据统计，在世界上的各种重大灾害中，尾矿库灾害仅次于发生地震、霍乱、洪水和氢弹爆炸而居于第18位。它一旦发生事故，必将对下游

2、地区居民的生命和财产造成巨大灾害，并对环境造成严重污染。2000年以来尾矿库事故有上升趋势。,2000年10月18日广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，死亡28人，伤56人。2006年4月23日河北迁安庙岭沟铁矿老尾矿库副坝溃决，死亡6人。2006年4月30日18时24分，陕西省商洛市镇安县黄金矿业有限责任公司尾矿库在加高坝体扩容施工时发生溃坝事故，外泄尾矿砂量约20万立方米，冲毁居民房屋76间，22人被淹埋，5人获救，17人失踪。,一、概述,2007年11月25日辽宁海城西洋铁矿尾矿坝溃坝,死亡15人,失踪2人,伤39人。2008年9月8日山西省临汾市襄汾县新塔矿区特别重大尾矿库溃坝事故，死亡277

3、人,失踪4人。,一、概述,2005年9月20日晚，广西平乐县二塘镇七堆岭锰矿一尾矿库发生崩坝事故，造成3人受伤，30多户村民房屋被泥石流冲毁，10多亩农田被淹,尾矿库事故统计分析,因洪水而发生的事故因坝体失稳而发生的事故因渗流破坏而发生的事故因排洪设施损坏发生的事故因坝基沉陷发生的事故,尾矿库事故统计分析(引用他人资料),根据尾矿库实际发生事故的统计资料分析，尾矿库事故中几乎占l/3的是由于洪水原因所造成的，其中包括泄洪能力不足，超标洪水、排洪设施损坏或淤堵等；其次坝基渗漏事故约占1/5强，其中运行前5年发生事故的约占1/3，而其中运行第一年发生事故的约占一半；排洪设施事故多发生在投入运行后的

4、第一年的约占1/3，其中大半发生在汛期泄流时，其他事故中包括坝坡失稳以及地震液化等。,我国尾矿库基本特点1数量多、规模小：12655座 四等库以下占95%以上;2普遍采用上游式筑坝：90%上游式筑坝3尾矿库安全度低：近40%尾矿库安全度为非正常库4尾矿库下游居民多：尾矿库下游居民人数100人以上的占53%5尾矿库技术力量薄弱,一、概述,我国和南非是当今世界上两个近乎单一采用上游坝的国家，成功构筑了许多大型高坝。政府部门也很重视，相继颁发了上游坝尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBJ-86）（以下简称老规范）选矿厂尾矿设施设计规范（YBJ-90）尾矿设施安全监督管理办法（1995）,一、概述,江西德

5、兴铜矿四号尾矿库亚洲最大的尾矿库,以及相关的专业性设计、施工和管理规程，国家经贸委2000年颁布了尾矿库安全管理规定，2006年4月6日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过了 尾矿库安全监督管理规定 2005年12月7日国家安全生产监督管理总局发布 尾矿库安全技术规程（2006年3月1日实施）,一、概述,从2002年开始进行尾矿库的安全评价及安全生产许可证发放工作。国家标准尾矿堆积坝岩土工程技术规范，编号为GB50547-2010，自2010年7月1日起实施。,一、概述,尾矿堆积坝是我国原材料工业中的主要工程项目之一，它的材料和工艺特点决定了它的堆筑和运行必须严格执行相关规定，它的安全

6、性历来受各级行政主管部门重视。我国在1980年代开始对尾矿堆积坝进行勘察和评价，曾先后编制了2本有关的行业标准和1本国家标准的有关条文。根据现行的企业体制和管理体系，已有标准已不满足工程需要。因此编制一本国家标准是亟需的。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,国家标准尾矿堆积坝岩土工程技术规范（GB505472010）由：中国有色金属工业西安勘察设计研究院主编 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院 中冶沈勘工程技术有限公司 中国有色金属工业长沙勘察设计研究院 中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司 中国瑞林工程技术有限公司等勘察

7、设计单位共同编制,尾矿堆积坝岩土工程技术规范的编制情况,名称的改变：上游坝尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBJ-86）；尾矿及其它工业废渣堆积坝岩土工程技术规范时间与地点：2005年12月开始，过程：初稿、征求意见稿、送审稿等,1 总则,尾矿是当前暂不能利用的一种工业废弃物，尾矿堆积坝属于废弃物处置工程中一类重要项目。我国大型尾矿库的尾矿堆积坝高度已达200m以上，中小型库数以千计。用尾矿或其他工业生产过程中的细颗料废渣排放冲积筑坝，其筑坝方式、坝体结构、性能均有别于水利工程的土石坝。特别是它的坝体堆筑因各种因素影响而可能是无序的，而一旦出现事故又可能是灾难性的，所以尾矿堆积坝的稳定性历来被各级

8、行政管理部门和生产企业关心和重视。,我国在1986年由原冶金工业部和中国有色金属工业总公司颁发了上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程(YBJ11-86)(试行)，20多年来这本规程指导了我国尾矿堆积坝的工程地质勘察工作。2004年由国家发改委发布的有色金属行业标准岩土工程勘察技术规范（YS5202-2004）中有4.4节和其他章节的相关条文，对尾矿和其他工业废渣堆积坝的岩土工程勘察工作中各种相关活动，包括勘探、试验、分析、评价等都做了规定。可以认为后者有关堆积坝的内容是执行前者近20年的总结和提高。但由于行业标准的局限性，其他行业同类工程只能参照这两本标准开展工作。,国家标准岩土工程勘察规范（GB

9、50021）第4.5节中对尾矿和工业废渣堆积坝的勘察仅有2条条文“只对通用性的技术要求作了规定”。为了对冶金、有色金属及其他有关行业的尾矿堆积坝工程的岩土工程勘察和监测，治理等技术工作统一标准和要求，使我国的尾矿堆积坝工程能经济、安全、有效地运行，在上述各项现行标准的基础上，编制了本规范。,上游式筑坝的尾矿堆积坝由于它筑坝工艺简单，粗、细粒尾矿都使用，坝坡易管理等特点，在我国应用最广。但它的冲填尾矿密度低，浸润线较高，抗震性能较差。我国已有勘察评价工作主要是针对上游式尾矿堆积坝的，本规范是基于上游式尾矿堆积坝的工程经验编制的，对中线式、下游式尾矿堆积坝也可参照执行。,为强制性条文。尾矿堆积坝因

10、排放，管理等不当引起溃坝等事故并不鲜见。为使尾矿坝按照安全、合理、科学、经济的堆积方式、坡比和高度进行堆积、运行，在坝的堆积中期进行一次勘察是必须的。本条规定的勘察时段是根据工程实际条件和多年工程经验确定的。本规范的专门性较强，对通用性的岩土工程勘察等工作尚应执行其他相关的国家标准。,尾矿堆积坝岩土工程技术规范（GB505472010）已由中华人民共和国住房和城乡建设部批准发布，自2010年7月1日实施。本规范共有9章及4个附录，主要技术内容包括总则、术语、基本规定、勘察工作布置、原位测试和室内试验、岩土工程分析评价、勘察文件编制、监测、加固与治理等。其中，第、条为强制性条文（新增条文）。,二

11、、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,即：1.尾矿堆积坝必须进行岩土工程勘察 尾矿堆积坝的勘察宜在堆积至1/2至2/3最终设计坝高时进行；当需在最终设计坝高以上继续加高坝体时，宜在达到最终坝高前进行，或需评价闭库后的堆积坝稳定性时，可在闭库前或闭库后进行。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾矿堆积坝因排放，管理等不当引起溃坝等事故并不鲜见。为使尾矿坝按照安全、合理、科学、经济的堆积方式、坡比和高度进行堆积、运行，在坝的堆积中期进行一次勘察是必须的。本条规定的勘察时段是根据工程实际条件和多年工程经验确定的。,2.尾矿堆积坝勘察的勘探线数量不得少于3条 勘

12、探线数量不足可能使评价的剖面未设在最不利、不安全的位置。实际经验表明有的坝在3条剖面的评价中，安全系数最小的剖面不是中间沿谷底的剖面而是一侧的剖面。有的单位为减少工作量，只布置1条垂直坝轴线的剖面，是不妥的。为保证评价结果的可靠性，将本条列为强制性条文。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾矿堆积坝的特点 实质上是尾矿沉积体，这种水力充填沉积的砂性土边坡稳定性能较差；大、中型尾矿堆积坝最终的高度往往比初期坝高得多，是尾矿坝的主体部分。堆积坝一旦失稳，灾害惨重。所以如何确保堆积坝的安全历来是设计和生产部门十分重视的一项工作，也是我们勘察工作者所关注的问题。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规

13、范,尾矿库和尾矿坝简介尾矿库类型1.山谷型尾矿库2.傍山型尾矿库3.平地型尾矿库4.截河型尾矿库,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,山谷型尾矿库,平地型尾矿库,截河型尾矿库,傍山型尾矿库,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾矿坝 1.尾矿坝 挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。2.初期坝 基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝。3.堆积坝 生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充 填堆筑而成的坝。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,术语（新增、较老规范丰富）术语是以选矿厂尾矿设施设计规范ZBJ190为基础，根据本规范的内容，作了适当的修改。并增加了尾矿、浸润线等术语

14、。本规范描述的术语主要是尾矿设施方面，有关岩土工程专业术语可参照国家现行的相关标准。土的抗剪强度指标应根据强度计算方法和土的类别，采用不同的试验方法进行。采用固结不排水剪得到的总应力法强度指标符号为cu、cu，有效应力法强度指标符号为、。,尾矿 tailings：选矿和工业生产中形成的细粒或粗粒的，采用水力输送排放，可用土的特征描述的固体物质。本规范中尾矿还包括铝土矿提取氧化铝后的固体废弃物赤泥。尾矿库 tailings pond：筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存尾矿或赤泥的场所，堆存赤泥的常称为堆场。尾矿库 tailing pond 是指筑坝拦截谷口或围地构成的、用以贮存金属非金属矿山进行矿

15、石选别后排出尾矿或工业废渣的场所。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾矿坝 tailings dam：挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。全库容 the whole storage capacity：尾矿坝某标高顶面、下游坡面及库底面所围的容积，包括有效库容、死水库容、蓄水库容、调洪库容和安全库容5部分。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,有效库容 某坝顶标高时，初期坝内坡面、堆积坝外坡面以里（对下游式尾矿筑坝则为坝内坡面以里），沉积滩面以下，库底以上的空间，即容纳尾矿的库容。调洪库容 某坝顶标高时，沉积滩面、正常水位以上的库底、正常水位三者以上，最高洪水

16、位以下的空间。,尾矿库库容示意图,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,基本规定（1）尾矿堆积坝岩土工程勘察应依据委托单位提供的勘察任务书进行，任务书应包括设计单位提出的勘察技术要求，以及堆积坝现状的基本参数和相应图件。堆积坝勘察可根据尾矿库等别确定其勘察等级。三等及其以上尾矿库的堆积坝勘察等级宜定为甲级；其余的可定为乙级。,勘察任务书是尾矿堆积坝勘察的工作依据，应事先取得，然后编制勘察纲要。任务书的格式可不同于附录A，但其所包含内容应符合附录A。如果尾矿工程缺乏前期的岩土工程勘察资料，应另行提出补做前期相关工程勘察的任务书。确定本条勘察等级的主要因素是库和坝的规模及其安全要求。,基本规定,二

17、、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾矿库等别,注：1 按库容与坝高指标分属不同等别，当两者相差1等时，按高的等别；当等别相差大于1等时，按高等别降低1等；2 当尾矿库失事将使下游的重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾 害者，可按本表确定的等别提高1等。,本条中表和表引自选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1），溯源则来自原水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（SDJ12-78），现行版本为水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），本规范在表注中稍作文字修改。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾矿堆积坝级别（老规范无一等库）,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾 矿 分 类（

18、老规范仅分尾矿砂和尾矿土，按颗粒所占比例）,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,注：1定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定；2塑性指数应由相应于76g圆锥仪沉入土中深度为10mm时测定的液限计算而得；3对烧结法赤泥除按上述分类外还可根据其固化程度划分为固化、未固化。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,尾矿土按相同粒径组成的土进行分类已沿用20余年，证明是可行的。烧结法赤泥性状较特殊，因此可按其固化程度再分两类。固化程度可按现场土的状态判别，一般硬塑状态可判为固化。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（2）堆积坝勘察应采用工程地质测绘、勘探、原位测试、室内试验手段查明以下问题：

19、1.坝体及其上游一定范围内的已有堆积物的成分、颗粒组成、密实程度、沉积规律和分布特征；（老规范查明尾矿堆积体的组成、密实程度及其沉淀条件）2.已有堆积物的工程特性，包括与拟评价坝高相适应的应力条件下的强度和变形特性；,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,3.堆积体内浸润线位置及其变化规律；4.调查坝体变形、反滤层失效、坝区渗漏等各种异常现象 要求查明的问题:是为堆积坝稳定性分析提供依据。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（3）堆积坝勘察应对下列问题进行分析和评价，并提出有关运行和治理建议；1.分析和评价堆积坝现状坝高时（包括初期坝和已建堆积坝）在不同运行条件下的稳定性和渗透稳定性；2.

20、分析和评价堆积坝达到设计最终坝高时在不同运行条件下的稳定性和渗透稳定性；,实例1、尾矿库勘察与评价,某尾矿库区古地貌原为第一冰期冰蚀谷地阿署达沟内，堆积坝现坝高123 m，坝长1400 m，最终设计坝高210m，库容1.86亿m3，是规程标准中最大型的尾矿库，也是目前国内上游法堆坝中坝高最高、库容较大的尾矿库，属大型二级尾矿坝。坝址距金沙江仅1公里，并处在强震多发区。库区位于西部滇藏构造的华坪构造带（相距50km）及东部川滇径向构造中段的红格断裂（相距20km）之间。红格断裂为活动断裂，区内次级构造以纳拉箐断裂带和倮果断裂带为代表，均为北东向构造，属新华夏体系，尤以倮果断裂距离最近，但均对坝区

21、影响较弱。库区及周围一定范围内共有大小断裂十余条。库区地层由新至老分布:第四系沉积尾矿、坡洪积粉质粘土，冲、洪积卵石，冰积漂石、卵石层，冰水沉积“昔格达”组，基底为前震旦系未分变质岩斜长角闪岩、火成岩闪长岩及石英闪长岩。,勘察特色,按尾矿坝中期勘察技术要求，除常规现状地形测量、工程地质测绘、钻探、标准贯入试验、静力触探试验、十字板试验、钻孔波速测试，尾矿原状土及扰动土的静力试验外，还进行了动三轴试验，共振柱试验。由于尾矿堆积时间短，粒间结构强度差，多为粗粒型，钻进中孔壁易坍塌。经研究解决了百米厚砂土钻孔、原状土取样、封装、搬运及保存、制样的困难。,经多次对比试验：浸润线以上干钻，螺旋钻进，适当

22、改进螺距及螺旋底部结构，每回次进尺0.81.0m，纯钻进时间315分钟；浸润线以下尾矿呈饱和状态，孔壁坍塌、缩径严重钻进深度达浸润线23m时应立即下入套管，以优质泥浆护壁螺旋组合钻具钻进与无泵反循环钻进配合是较为理想的方法。,钻探方法试验,试验研究工作以试样直径为取土器内径研制了11种取土器，并进行了取样器对取土器质量影响试验：a)取土器面积比及管靴长度对取土质量影响；b)土样压入长度对取土回收率的影响；c)锤击法与压入法取土的对比试验。经大量对比试验，取土器采用一定内径衬管的四种三轴取土器，一定内径的水冲式取土器，封底式取土器，环刀束节式取土器。,取样器的研制及对比试验,土样原状性的判定,进

23、行了：a)现场量测回收率；b)取土器取土与环刀静压取土室内试验对比；c)静三轴快剪试验的主围压应力差与轴向应变关系分析；d)压缩试验中的体变对比分析等土样原状性判别方法，其中：压缩试验体变分析得出：1）、堆积尾矿埋深02m深度内体变v值随深度增加而迅速增大，几乎不扰动尾矿砂的体变为01,少量扰动样的体变为12，埋深2m以下随深度的增加而缓慢增长，埋深至60米，其体变可达3.2。2）、埋深 2m以下的尾矿土体变v值与深度Z的拟合回归曲线上、下范围内的体变值可判断为几乎未扰动的指标，其上、下界曲线方程见表1。,尾矿砂土体变与深度关系拟合上、下界回归公式 表1,钻孔取样进行压缩试验计算出的体变分析符

24、合应力应变规律，与模拟试验对比，其拟合方程与钻孔中土的拟合方程十分接近，表明为 一级原状样。,冻胀试验：经多次对比试验，用取土器、环刀取土，对含水量较低的尾细砂、尾粉砂可以采用零下某一温度冰冻法保存及运输；含水量较大的尾粉土、尾粉质粘土只能用保温器保存以防止含水量丧失，不可采用冰冻法运输。经冰冻后尾矿样的物理力学性质变化试验：对尾粉质粘土、尾细砂，尾粉砂，与未冰冻试样进行对比试验，试验结果：尾细砂天然密度、含水量、孔隙比、E1-2、a1-2的平均值相差甚微，相对误差04，C快相差3.05KPa，相对误差28，快相差2.8，相对误差8；尾粉砂天然密度、含水量、天然孔隙比平均值相同，C固快相差10

25、.55KPa，相对误差71，固快相差0.9，相对误差3；尾粉质粘土天然密度、含水量、孔隙比平均值相差较小，相对误差也小，E1-2、a1-2、C快、快其差值不大。,尾矿土原状样运输及制样试验,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,3.提出堆积坝在排放堆积位置、方式、速率、堆积高度、运行管理、坝体监测等方面的合理建议，以及对存在问题的治理建议；4.分析和预估堆积坝运行中和事故中可能产生的环境问题，并提出防治措施建议。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,以上四款的要求是根据堆积坝勘察提供的相关参数对坝体做稳定性评价。堆积坝勘察的根本目的，是堆积坝能否达到设计坝高和是否需要采取措施的基本依据。稳定

26、性评价的坝高由设计单位提出，除了现状坝高、最终坝高以外还可按设计单位根据生产需要提出的其他状态的坝高评价。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（4）对位于地震动峰值加速度值等于和大于0.10g地区的堆积坝勘察尚应符合下列要求：查明已有堆积物的动力特性；进行堆积坝在不同坝高和不同运行条件下的地震液化分析；分析和评价堆积坝在不同坝高和不同运行条件下的动力稳定性。,对位于地震动峰值加速度值等于和大于0.10g的地区的尾矿堆积坝应进行动力稳定性分析。尾矿库工程一般离城镇较远，故建筑抗震设计规范(GB50011)附录不宜用于确定尾矿库所在地的抗震设防烈度，本规范的地震动参数按中国地震动参数区划图（G

27、B18306）执行。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（5）堆积坝在运行期间应进行监测工作。监测工作宜包括以下内容：坝体的宏观变形观测；宏观变形观测是指肉眼可见的滑塌、沉陷、冲沟等现象的调查观测；变形测量是指采用仪器法对坝体垂直和水平位移进行测量。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,坝体的变形测量；坝体浸润线的量测和浸润线出逸后的渗流量测；坝体及坝基中的孔隙水压力监测,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（6）对存在病患的尾矿堆积坝应对存在的病患进行专项勘察，查明病患规模、原因，提出治理病患和应急抢险的措施建议。（7）对闭库尾矿堆积坝的勘察，其勘探、试验和分析评价的手段和方法应与运

28、行的堆积坝相同，其勘察工作的布置和分析评价的条件应根据闭库后的实际状态确定。,堆积坝的病患包括坝坡过陡、坝体裂缝或局部失稳、排渗设施失效、坝体出现管涌，流土等影响坝体稳定性的各种现象，对此应进行专门的勘察，并对治理方案提出建议。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,4 勘察工作布置（1）一般规定1.堆积坝勘察应在明确勘察目的和技术要求的基础上，通过搜集和分析已有资料、现场踏勘了解场地工程地质条件，编制合理可行的勘察纲要。勘察纲要是岩土工程勘察工作重要的技术性文件，是指导勘察工作的设计书。,其内容应包括拟建尾矿堆积坝工程概况、勘察目的与技术要求、勘察依据、场地工程地质和水文地质条件概况、存在的

29、主要岩土工程问题、勘察工作布置及工作量、各种勘探和原位测试技术要求、取样和室内试验技术要求、勘察实施组织安排、质量和职业健康安全目标及其保证措施、勘察进度计划及其保证措施、勘察报告书的主要章节等。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,2.堆积坝勘察手段应以搜集与分析已有资料、工程地质调查和测绘、钻探、原位测试和室内试验为主，必要时尚应采用适宜的物探、井探和槽探等方法。（较老规范手段更丰富，技术要求更高）尾矿堆积坝勘察应选用相应有效的勘察手段，为其评价、监测和治理提供可靠依据。对所采用的每一手段都应明确需达到的目的和要求。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,3.当水文地质条件对堆积坝稳定性

30、评价和工程降水有重大影响时，宜进行专门的水文地质勘察，并应符合供水水文地质勘察规范GB 50027的有关要求。较复杂的水文地质条件，如库内存在岩溶、构造裂隙水而尚未查明时，或其他较复杂的水文地质环境，则需要在进行岩土工程勘察时，另进行专门的水文地质勘察，为堆积坝的评价提供依据,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,4.原位测试与室内试验的项目、方法和条件应根据设计要求和尾矿的特点综合确定。静力触探、动力触探作为勘探手段时，应与钻探等其他勘探方法配合使用。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,静力触探、动力触探作为勘探手段时，是以触探曲线进行的间接判断，由于尾矿坝岩土条件往往比较复杂，容易出现

31、误判，因此应与钻探配合使用，确保准确判断,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,5.除长期观测孔外，所有钻孔和探井完工后均必须按有关规定进行封堵回填。钻孔和探井完工后的封堵回填应符合“以土还土，以砂还砂的原则”，并做好封孔施工记录。在坝体上的孔、井，如不回填封堵，是可能影响坝体渗流的。因此，必须要回填，且要认真做好。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,6.当尾矿土、水含有害物质时，必须对现场人员和设备仪器采取防护措施。按照国家有关法律法规有关要求对所有参与现场勘察的工作人员采取防护措施，推荐采用职业健康安全管理体系规范（GB/T28001）进行有效控制。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规

32、范,（2）搜集和分析资料（较老规范要求的资料更多，更全）堆积坝勘察前应全面搜集、整理和分析与堆积坝有关的资料，并充分利用已有的勘察成果。堆积坝勘察前需搜集和分析的专门性资料，未列入与一般场地勘察要求相同的其它资料。所列资料内容都是对堆积坝进行岩土工程分析时应掌握的。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（3）工程地质测绘和调查 工程地质测绘和调查的范围，应包括堆积坝及其有关的外围。外围包括可能产生绕渗漏的岸坡、坝体周边（尤其是下游）可能失稳的边坡和可能产生周围环境岩土工程问题等地段。,对堆积坝有重大影响的地质单元体和岩性变化较大的复杂场地地段工程地质观测点间距在相应比例尺图上不宜大于2cm，

33、对岩性变化不大的尾矿沉积滩的简单场地地段不宜小于5cm，其它中等复杂场地地段宜为34cm。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（4）勘察勘探方法应以钻探、标准贯入试验和静力触探试验为主，其中钻孔数量在主要勘探线上不宜少于勘探点数量的2/3；在其它勘探线上不宜少于1/2。当工程需要时，可布置适量的探井和探槽 取样和土工试验是取得堆积坝分析计算参数的最重要手段，因此需保证钻孔的数量。为采取浅层的不扰动样，有时需在坝坡或干滩布设探井或探槽，开挖取样后必须及时夯实回填。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,勘探线应在进行工程地质调查和测绘的基础上，布置在对坝体稳定性评价有代表性的地段，勘探线方向

34、宜垂直坝轴线。主要勘探线的下游端宜达到初期坝趾下游约30m，其上游端宜达到自坝顶起不小于拟评价坝高2倍的距离。,勘探线长度的规定是计算剖面的需要。根据已有工程经验，勘探线上游端达到自坝顶起不小于拟评价坝高2倍的距离这个长度内，可以包容可能产生滑面的后缘，无其他物理意义。在已有行业标准中对上游端到达水线和进入水线的规定，因勘察时水线位置不一定是正常运行时的水线而不易掌握，有可能使勘探资料不满足评价要求。本规范的规定可满足评价工作对勘探线长度的要求，且较易操作。,勘探线数量不足可能使评价的剖面未设在最不利、不安全的位置。实际经验表明有的坝在3条剖面的评价中，安全系数最小的剖面不是中间沿谷底的剖面而

35、是一侧的剖面。有的单位为减少工作量，只布置1条垂直坝轴线的剖面，是不妥的。为保证评价结果的可靠性，将本条列为强制性条文。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,拦截谷口建库的堆积坝的勘探线、勘探点间距,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,注：1 勘探点间距在主要勘探线上宜取小值，一般勘探线上的坝体地段宜取小值；2 当存在软弱夹层，特别是可能产生滑动的夹层时，应增加勘探点；四、五级尾矿库勘探线间距较老规范更密。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,3 当需查明初勘坝的工程地质和水文地质条件时，在初期坝地段应符合初期坝勘察的要求；在现场布设时不能机械地等间距布设，尚应在进行工程地质测绘的基础上

36、，把勘探线、勘探点布设在有代表性的地段或位置。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,筑坝围地建库的堆积坝勘探线应在需评价的各坝段布设，主要坝段勘探线数量不少于3条，其他坝段不得少于2条。针对平坦或缓坡场地建库的坝，条文规定的勘探线数量，是至少要2条或3条，而不能理解为只需2条或3条。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（5）取样与试验1.所有钻孔和探井均应取样。对以粉性和粘性为主的尾矿土应采用薄壁取土器或回转取土器采取不扰动样，砂性为主的尾矿土应采用取砂器采取不扰动样，取样的垂直间距宜为1.03.0m；老规范要求在所有钻孔中对粘性土都要采取原状土，而新规范要求砂性为主的尾矿土应采用取沙器

37、采取不扰动样。,本条规定了采取岩土试样的质量等级、取样间距及每层取样数量的要求。尾矿土取样质量直接影响试验参数的准确性，因此必须具体规定取土器及达到的土样级别。本条第2款规定了采取不扰动样的最少数量，并不意味着每层土可只取10件试样就够，合理的取样数量应与工程规模、土层厚度、土性变异性及试验项目要求等因素有关。本条规定的回转取土器包括单动三重管和双动三重管取土器。,3.场地内软弱夹层，特别是可能产生滑动的夹层，应采取试样；4.当尾矿层和岩土层不均匀时，应增加取样数量。5.所有标准贯入试验点均应采取扰动样。6.堆积坝场地的水、土应采取水、土试样评价其对建筑材料的腐蚀性，且试验数量不宜少于3件。,

38、二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,7.当场地处于地震动峰值加速度等于或大于0.10g地区时，应进行尾矿和坝基土的动力性质试验，测定动模量、阻尼比、动强度和液化应力比等指标。动力性质试验宜采用原状试样进行，当不能采取原状试样时，可采用符合制备要求的重塑试样。8.尾矿土和水的腐蚀性试验项目应符合岩土工程勘察规范GB50021的有关规定。,标准贯入试验点采取的扰动土样应从标准试验贯入器中采取。在尾矿堆积坝勘察过程中，宜在现场建立土工试验室，尤其是对粉性和砂性尾矿应进行现场室内试验。当有特殊要求时，应根据具体要求进行相应试验分析。不同的计算条件需采用不同的抗剪强度指标，进行剪切试验应根据分析计算条

39、件选用相应的方法。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（6）原位测试1.在主剖面勘探线上，所有钻孔处均宜进行静力触探试验，静力触探试验孔与钻孔间距不宜大于1.5m；（与老规范同）2.静力触探试验孔深度宜穿过可能滑动面；3.钻孔中对砂性、粉性尾矿和砂土、粉土均应进行标准贯入试验；,静力触探试验在钻探和十字板剪切试验之前有利于指导钻孔取样或十字板剪切试验的深度位置。静力触探试验能够准确测定地层微观变化，可弥补钻探的不足，经验证明是堆积坝勘察中的有效手段。静力触探试验应与钻孔结合，不宜用它全部替代钻孔。标准贯入试验在堆积坝评价中主要用于尾矿土密实度的判定和地震液化判别分析，因此应逐孔进行。,二、

40、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,4.标准贯入试验点的垂直间距宜为1.01.5m，同一层位的试验数据不得少于10个。5.对尾矿堆积物中具饱和软粘土特征的尾粘土或尾粉质粘土，宜进行十字板剪切试验，测定其不排水抗剪强度和灵敏度；,十字板剪切试验分为机械式和电测式两类，本条所叙述为电测十字板剪切试验。十字板剪切试验所得尾矿土的不排水抗剪强度可与室内试验数据结合确定堆积坝稳定性分析所采用的强度指标值。,现场直接剪切试验需在堆积坝下游坡面或干滩上择地进行，但由于该地段处于尾矿堆积的较浅部位，所以所得数据可能偏低。波速测试有单孔法、跨孔法和面波法，本条所叙述为单孔法。地层变化大和层位变化处测点垂直间距取小

41、值，必要时尚需加密测试。波速测试成果可用于堆积坝的动力分析。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（7）水文地质测试 堆积坝勘察应采用抽水试验或注水试验测定尾矿土的渗透系数，并符合下列规定：1.在沉积滩上宜进行不少于3处抽水试验或注水试验。2.在以砂性和粉性为主的尾矿层中，宜采用抽水试验；,稳定水位的间隔时间按地层的渗透性确定，对碎石土和砂性尾矿土不得少于0.5h，对粉性尾矿、粘性尾矿、粉土、粘性土含量超过10的碎石土不得少于8h。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,3.注水试验可在探井或钻孔中进行。4.探井中应分别平行和垂直层理采取试样，进行相应的室内渗透试验。抽水试验适用于测定含水层

42、的渗透系数，注水试验适用于非含水层和含水层渗透系数测定。尾矿土成层分布层理较复杂，而垂直与平行层理的渗透系数迥异，因此，应分别垂直和平行层理采取试样进行室内渗透试验。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,2.4.原位测试与室内试验（符合岩土工程勘察规范GB50021的有关规定）（1）原位测试与室内试验的试验项目、试验方法、试验条件应根据勘察技术要求和尾矿土的特征确定。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,原位测试和室内试验的项目、试验方法、试验条件是由岩土工程分析评价要求提供的计算参数决定。为使试验工作具有针对性，试验工作内容应根据勘察技术要求确定。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,

43、（2）室内试验的样品宜采用天然结构的试样，制样前应进行原状样的质量鉴定。采用天然结构的样品进行试验，是保证试验指标准确的必要条件。但是，尾矿土为近期堆积的人工土，结构松散，现场取到原状样后，防止运输过程的扰动十分困难。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,我院曾在攀枝花马家田尾矿堆积坝的勘察中采用试样冷冻包装运输的方法解决了防止样品的扰动问题，是一种可行的方法，但该方法成本较高。因此，本规范在强调采用原状样进行试验的同时，根据以往的勘察工作经验，对运输过程易于扰动的砂性尾矿土的室内动三轴试验，在规范第条中，作了可采用扰动土制备样进行试验的规定。,二、浅谈 尾矿堆积坝岩土工程技术规范,（3）原

44、位测试和室内试验的设备、试验操作应符合有关国家标准的规定。本章规定仅涉及各种测试手段的适用范围、主要的技术要求和试验的主要成果，目的是供勘察项目技术负责人选择试验手段、试验项目和控制相应试验项目的试验条件时使用。至于各试验手段、项目的具体操作，则应按有关规程、规范执行。,静力触探,静力触探具有勘探和测试两种功能，适用于砂性、粉性、粘性土的勘探和测试，可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单、双桥探头。双桥探头能够同时获得锥尖阻力和侧壁摩阻力两个参数，对利用贯入阻力划分地层、确定土的名称以及获得土层的其它相关参数都有比较成熟的相关关系，是国际上通用的探测方法。单桥探头是国内较早

45、使用的探头，使用比较广泛，而且土的各种指标都与单桥探头的贯入阻力建立了关系，积累了丰富的经验。孔压静力触探试验，除静探原有功能外，在探头上加孔隙水压力测量装置，用于量测孔隙水压力增长与消散，根据孔压消散曲线可估算土的固结系数和渗透系数。勘察工作中可根据工程需要采用相应的探头。,根据国内外大量实测资料表明，贯入速度相差过大会影响探头贯入阻力和孔隙水压力的测定值，国际上绝大多数国家采用的贯入速率标准为1.2m/min，为使资料能够互相交流对比，本规范将贯入速率定为1.2m/min。超深孔的探测，除选择贯入能量大的设备外，应同时考虑采用强度大的合金钢探杆，中国有色金属工业昆明勘察设计研究院在攀枝花马

46、家田尾矿堆积坝的勘察中采用合金钢45MnMoB的42探杆成功实现最大孔深80.1m的探测深度。,静力触探是一种简接的勘探测试手段，它不能提供暴露面或样品供技术人员观察被探测土层的特性，而只能借助贯入曲线判断土层的性质和确定分层的位置，因此，用静探分层及确定土的名称时，应参照静探孔附近的钻孔进行划分。,圆锥动力触探,是一种重要的岩土工程原位测试方法，在尾矿堆积坝的勘察中，尤其对不能取土样作试验的以废石筑坝的初期坝坝体，坝基碎石层及极软岩的测试显得更重要，因此，本规范仍保留这一测试方法。关键是保持锤击能量的恒定，采用自动脱钩落锤装置控制落锤的方法，能较好的使锤击能量较为恒定。保持探杆的垂直，防止偏

47、心，减少探杆与土层之间的摩阻力，是保证试验准确的重要措施。试验终止条件和锤击速率的规定是确保试验成果准确、可靠、真实的试验质量控制措施。应用试验成果时N值是否修正或如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。,标准贯入试验,标准贯入试验在尾矿堆积坝的勘察中是应用最广泛的一种测试方法，由于尾矿堆积坝为近期人工堆积的细粒尾矿土堆积而成，结构松散，孔壁稳定性差，为保证测试质量，钻进过程中应重视钻孔的护壁工作。试验成果提供的N值是试验实测值，未作修正，因此应用N值进行工程评价时，必须选用相应的N值，即实测值或经过某一方法的修正值。,十字板剪切试验,十字板剪切试验适用于饱和软粘土的不排水抗剪强度，相当

48、于摩擦角cu=0时的粘聚力Ccu值的测试。软粘土的埋藏深度对试验位置的准确性十分重要，一般宜在拟进行十字板剪切试验的孔位旁预先做静探试验，结合静探孔的土层变化情况，选择软粘土分布的部位进行试验。当试验深度超过10米时，宜在孔内安装套管，在钻杆上安装导轮，以消失人为和机械引起的测试误差。当计算电测十字板剪切试验不排水抗剪强度时，可不对轴杆进行摩擦力校正，因为，电测十字板直接测定的是施加于板头的扭距。,现场大面积剪切试验,现场大面积剪切试验由于试验的岩土体比室内试样大，能包含宏观结构的变化，试验成果更接近工程的实际情况。沿尾矿土体本身进行的直剪试验称为抗剪断试验；沿软弱夹层接触面、岩土体的软弱结构

49、面进行的直剪试验称为抗剪试验。对试验场地的选择，应考虑稳定性分析时堆坝受力特征，选在代表性好的地段，而且每组试槽应在平面上散开布置，同一场地试验组数不得少于3组，便于比较。每组试验点的数量最少3个试验点，各试验点的岩性相近，保证试验结果的良好线性关系。剪切方向选择与滑动方向一致，最大的法向应力大于最大预估应力值，使试验成果与稳定性分析更接近实际的受力情况。现场直剪试验最终提交的指标是各种试验条件下的摩擦角和粘聚力C值，通常宜用最小二乘法计算结果。,波速测试,波速测试的目的是通过测定弹性波在岩土体内的传播速度，计算出岩土体在小应变条件下（10-410-6）动弹性模量。测试方法有单孔法和跨孔法：单

50、孔法沿孔壁向上或向下检层进行测试，振源在孔口地面或在孔内激振；跨孔法以一孔为激振孔，宜布置两个孔为检波孔。根据波的传播时间和距离确定波速，计算岩土小应变动弹性模量Ed、动剪切模量Gd、动泊松比d。,抽水试验,抽水试验是评价砂性尾矿土含水层渗透性最常见、最直观、最有效的试验方法，在实际勘察工作中，根据场地含水层的条件选择正规三段降深的稳定流试验或采用抽筒提水的简易抽水试验方法。抽水试验观测孔的布置每条观测线宜布13个孔，观测孔与抽水孔的距离为：第一个孔宜为含水层厚度的一倍，第2孔为含水层厚度的1.5倍，第3孔宜为影响半径的0.178倍。抽水试验成果计算应包括影响半径R和渗透系数k值，并应根据水文