尾矿坝工程地质勘察报告.doc

光国矿产品加工厂尾矿坝（整改工程）工程地质详细勘察报告江西省九江市德安县光国矿产品加工厂尾矿坝（整改项目）工程勘察报告（详勘）1工程概述1.1工程概况九江市德安县光国矿产品加工厂尾矿库位于九江市德安县吴山镇境内，库区东北距德安县吴山镇约2km，大畈陈家村位于吴山乡西北部，一狭长的山涧沟谷内，库区尾部有一简单水泥公路，北西侧有一土路直通坝顶，整个工程由初期坝，简单的溢洪沟构成。组成尾矿库为一狭长的山涧沟谷，山谷延伸方向为北东向转南东向，长约183m，宽20-50m，地势总体西高南低。1.2尾矿坝原尾矿库由企业自行修建，于2008年投产使用，坝体未正式设计， 因库容过小，2014年7月24日德安特大暴雨之后，坝体局部出现垮塌和渗漏现象。根据县市安监部门的要求和尾矿库的实际情况，为了扩大尾矿库的库容、增强坝体的稳定性和安全性，因此对该尾矿库进行整改，具体见工程地质平面图所示。已建尾矿库目前库内堆积尾矿约3.06万m3。整改后尾矿库容增加8万m3。其中已建初期坝坝高约10.0m，长27.0m,坝顶标高102.17-103.22m，尾矿坝右岸建一简易泄洪槽，深约0.8m宽约1.2m。库区未建其他设施；整改后坝高约13.0m，长33.0m,坝顶标高为105.17-106.22m。库内排洪方式采用排洪斜槽方式。根据规范判别：该尾矿库级别为5级。1.3目的任务根据国家有关规范，结合甲方要求，本次勘察的主要目的任务是查明尾矿坝坝基区、拦洪坝坝基区及尾矿库两岸工程地质条件，为库坝建筑设计提供依据，主要勘察工作内容为：（1）查明库坝区地形地貌、地层岩性，地质构造的类型、产状及分布规律。（2）评价坝基及两岸边坡稳定及渗漏等。（3）评价库区场地稳定性及两岸边坡稳定性，提供抗震设计参数指标。（4）查明地下水的类型及埋藏条件，并评价场地水、场地土对建筑材料的腐蚀性。（5）提供坝址区覆盖层的厚度，岩石风化程度及风化深度以及各层岩土的物理力学性质，地基土的压缩系数、承载力以及基岩和砼的摩擦系数等。（6）查明坝基及两岸和库区有无活动断层、裂隙、滑坡、溶洞等地段不良地质作用，提出对不良地质作用防治措施建议。1.4勘察执行技术标准岩土工程地质勘察规范 GB 50021-2001（2009版）土工试验方法标准（GB/T50123-1999）选矿厂尾矿设施设计规范 （ZBJ190）土工试验规程（YBJ42-92）建筑地基基础设计规范（GB500072011）建筑抗震设计规范 （GB500112001）中国地震动参数区划图（GB183062001）尾矿库安全技术规程（AQ 2006-2005)工程地质手册(中国建筑工业出版社，第四版)1.5工作概况本次勘察主要采用以工程地质测绘为主，结合工程地质钻探和工程开展工作。工程点主要布设在坝轴线上，坝轴线上布设3个钻孔，以查明原初期尾矿库坝体填土厚度、土体密实程度、基岩埋深等；在坝轴线及坝体下游共布设1个钻孔（具体如工程地质平面图所示），以查明库区覆盖层厚度、地层结构、风化程度。钻探深度均进入下伏中风化基岩中。钻孔深度14.321.3m，均揭穿基岩中风化层。1.6 交通位置及区内自然地理条件九江市德安县光国矿产品加工厂尾矿库位于九江市德安县吴山镇境内，库区尾部有一简单水泥公路，北西侧有一土路直通坝顶，库区东北距德安县吴山镇约2km，大畈陈家村位于吴山乡西北部，距德安县县城28公里，距镇政府4公里。东与林泉乡、北与瑞昌市接壤，与何铺村、樟树村相连，田五路贯穿全境，交通十分便利 。（见插图1：交通位置图）。尾矿库位于山涧沟谷上游沟内。该沟基本呈北东向，地势由北东向转南东向，为一干沟，无地表径流，但在雨季地表水流量较大，汇水面积约0.2253km2（设计方提供资料）。 插图1： 交通位置图气候属亚热带季风气候区。区内光照适中，雨量充足，气候温和，四季分明，夏长冬短，多年平均降水量1354.1mm，库区下游没有村庄及住户，库区左右坝肩外侧均为山林地。2区域地质概况2.1区域地质构造特征库区属丘陵低丘陵地形地貌单元，二期初期坝坝顶标高102.17-103.22m，尾矿库南东侧山体最高标高116.5m，自然斜坡坡度为15-25；库区北西侧山顶最高标高121.3m，自然斜坡坡度为20-25，山体植被发育。组成尾矿库为一狭长的山涧沟谷，山谷延伸方向北东向转南东向，长约183m，宽约20-50m。库区下游没有村庄及住户，库区左右坝肩外侧及附近均为山林地。2.2地层岩性 据江西省区域地质志资料显示，区域内地层主要为：基底为奥陶系上统地层，覆盖层为第四系残坡积物和沟谷底部冲积物组成。 （1）奥陶系上统（O4t） 分布于德安以西的局部地区，地表出露不连续。主要为一套海相细粒沉积物，岩性主要为青灰色泥岩，为库区及附近主要岩层，区内岩层产状为22525，区内全强风化厚度约为5-10m。（2）第四系（Q） 为第四系全新统冲洪积层和残坡积层。残坡积层多为含碎石粘性土堆积，分布于斜坡坡脚或地形平缓处，层厚0.50-1.50m。沟谷底部冲积物一般为含砾粘性土，厚度为1-3m.2.3构造褶皱工程区位于彭山（德安）背斜，为一短轴背斜，轴向为北北东向，与邻区构造线甚不协调。震旦系构成其背斜核部，周围依次环布寒武、奥陶及志留系（据江西省区域地质志）。背斜轴部走向为35 断裂区域构造断裂分布在库区北西侧约2km,区域上呈“S”形弧状展布，破碎带数十米至数百米，倾向多变化，在工程区一带（东段）北倾，中段SW倾，总体走向为北东向，倾角14-42，总体为正断层。综上所述，区域内新构造活动以大面积隆升为主，属区域构造稳定区。 2.4岩浆岩 区内未分布岩浆岩。 2.5坝址区内岩土工程地质条件 2.5.1库区岩土条件在钻孔揭露深度内，场地地层有第1层坝体素填土（Q4ml）、第2层耕植土(Q4al+pl)，第3层粉质粘土(Q4al+pl)、第4层强风化泥岩（O4t）、第5层中风泥岩(O4t)。5个地质单元层次。现从上至下、由新到老分述如下：第1层坝体素填土（Q4ml）：黄褐色,稍湿-饱和,稍密-中密,约含60%泥岩碎块，约30%砂砾,约10%粘性土，大小不一，颗粒大小一般为2-50mm,棱角状。固结程度一般，力学性质较差。本次勘探揭露厚度6.1-8.9m。第2层耕植土(Q4al+pl)：灰褐色,稍湿-饱和，松散, 固结程度差，力学性质差（本次只在ZK1孔揭露，揭露厚度为0.5m）。第3层粉质粘土(Q4al+pl)：灰褐,硬塑,土质不均,不具摇振反应,中高压缩性,干强度低，力学性质差。勘探孔揭露层厚2.0m（只在本次只在ZK1孔揭露，揭露厚度为2.0m）。第4层泥岩(O4t）：青灰色，强风化，泥质结构，层状构造，主要矿物成分为粘土类，节理裂隙发育，岩芯破碎，力学性质较好，本次勘探揭露厚度2.0-7.0m。第5层泥岩(O4t）：青灰色，中风化,泥质结构,层状构造, 主要矿物成分为粘土类,节理裂隙较发育，岩芯强度较好,锤击声较脆,岩芯呈短柱状柱状为主，本次勘探未揭穿。3库区水文、工程地质条件3.1地形、地貌及岩性特征尾矿库区位一山涧沟谷沟内，山谷延伸为北东向转南东向，长约183m，沟谷宽度2045m，为一平缓的“V”型谷，库区北西测山坡坡角15-25o，南东侧山坡坡角15-30o,沟谷展布方向总体为北东转南东向，地貌属中低丘陵地貌（见照片1）。照片1 库坝区地貌（从上向下看）3.2地震与场地稳定性评价区域上工程区为大面积隆升区，为区域构造稳定区，地震以弱震为主。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）和建筑抗震设计规范（GB50011-2010），石泉县地震动峰值加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，地震分组分第三组，设计特征周期0.35s。3.3库岸稳定性及地下水类型3.3.1 库岸稳定性库区尾部有一简单水泥公路，北西侧有一土路直通坝顶，库区位于两岸平缓的“V”字型沟谷内，区内分布的地层岩性主要为奥陶系上统泥岩,泥质结构，层状构造。北西侧岩层层面与沟谷岸坡呈锐角相交，山顶最高标高121.3m，山坡坡角15-25o，坡面植被发育为木科植物，坡面覆盖层厚度0.5-1.0m，勘察时未发现滑坡，崩塌、地裂缝等不良地质作用，库岸稳定性较好。南东侧岩层层面与沟谷岸坡呈锐角相交，山体最高标高116.5m，山坡坡角15-30o，坡面植被发育为木科植物，坡面覆盖层厚度0.5-1.0m，勘察时未发现滑坡，崩塌、地裂缝等不良地质作用，库岸稳定性较好。库区尾部水泥公路，勘探时期未发现滑动，较稳定，尾矿坝未来设计高度为105-107m，公路高度为105m，后期堆积时应注意尾矿砂公路的影响。此次勘察中未发现滑坡、泥石流、崩塌、地裂缝等不良地质作用。库岸稳定性好。3.3.2地下水类型及特征 本次勘察揭露钻孔中地下水埋深，ZK1为0.5米（黄海标高为94.17），ZK2、ZK3为6.6米（黄海标高为95.67），ZK4为2.0米（黄海标高为100.15）。1、区内地表水系不发育，谷地中为暂时性的小溪流，旱季干涸，接受大气降水的补给，由西向东低洼处排泄，具有就地补给、就地排泄的特点。2、尾矿水，尾矿积水主要赋存尾细砂中，含水量受尾矿堆放中含水量控制，地下水流向由西向东渗流，通过坝体渗透排泄到下游小溪沟中。其含水量大小完全受尾矿排放控制，水位变化也完全受尾矿排放控制，地表水和大气降水为次要因素。因此，其水位变化较大。与本工程建设由直接影响。根据经验坝基土的渗透系数为0.15m/s。3、上层滞水，主要赋存在耕植土中，由于该土层较薄，其含水量和给水量较小，为临时水位，与本工程关系较小。4、岩体裂隙水，主要赋存在强风化裂隙中，由于裂隙大多为泥质充填，其含水量和给水量较小。主要以垂直补给和侧向补给为主，并向下游方向排泄。根据地区区域地质经验为弱透水层。根据钻探揭露情况，钻孔内测的水位为混合水位，但以尾矿水为主，坝体内地下水年变化幅度在3-5米左右，自然沟谷地下水变化幅度为1-2米。总体看，粘性土为区内相对隔水层，其他层位为主要含水层，设计施工时应考虑地下水的这种特征。根据区域资料，天然状态下地下水和地表水水质较好，未发现明显的污染源，综合考虑自然条件下，区内地下水对钢结构和混凝土有微腐蚀性。根据矿山设计资料，该矿尾矿中含有硫化物和氰化物，设计施工时应对尾矿水进行检测，以确定其对钢结构和混凝土的腐蚀性级别。4 尾矿坝体勘察成果分析4.1 勘察成果4.1.1、坝址区内岩土工程地质条件评价分析1、 第1层坝体填土，有一定的填筑时间，经过适当的碾压，呈稍密-中密状，从理论上基本完成固结，有一定的工程强度，但其均匀性较差，填筑时为随机填筑，填料大小不一，在堆载后有产生局部不均匀沉降可能，设计应考虑其不利因素可能带来的危害。2、 场地土第2层为表层土，结构松散且厚度较薄，不宜作持力层，基本无工程强度，建坝是应挖除。3、 第3层粉质粘土，局部分布，有一定的工程强度，可考虑为基础持力层，设计应考虑在不同荷载条件下可能产生的沉降。4、 第4层强风化泥岩，工程强度高，厚度不均，本次揭露厚度为2.0-7.0m,承载力特征值fak=260kpa，但完全满足坝体对基础强度的要求。可考虑为基础持力层，下卧层为中风化泥岩，工程强度更高。5、 第5层泥岩：层位分布稳定，承载力特征值fak=400kpa，力学性质好，工程强度高，可作为建坝基础持力层。 该尾矿坝为五等尾矿坝，已运行约6年，库内各水工构筑物已被洪水破坏，目前尾矿坝无明显沉陷，外坝坡无沼泽面等有害坝体稳定的现象。通过岩土工程地质勘察和库坝区整治设计阶段勘察资料，参考相似库坝区的资料结合钻探揭露的岩土情况，按最不利因素考虑确定最终用于尾矿坝各项岩土参数。（见下表）。岩土层干容重r(g/cm3)比重G湿容重(g/cm3)饱和容重(g/cm3)压缩系数a1-2总应力法渗透系数cm/s承载力特征值kpa粘聚力kpa内摩擦角()筑坝素填土1.602.41.952.000.305180.15100泥岩强风化（坝基）1.652.62.002.10/35360.05260泥岩中风化1.802.702.102.15/4540/4005原坝址稳定性分析坝址区岸坡基岩埋置较浅，为强风化泥岩，节理裂隙较发育，为弱透水层，工程强度较高，岩层相对较稳定。基础形式：新加高坝体的基础可采用原坝体基础，但应考虑坝体加高后产生的荷载对老坝体局部产生不均匀沉降的可能。5.2 尾矿库排水设施库区内只有简易的溢洪沟，未发现拦洪坝、堆积坝、排洪涵管等系统。6筑坝材料及坝型优良的筑坝材料、良好的颗粒级配是保证坝体安全使用的前提。无论采用透水堆石坝坝型或干砌石坝坝型，可选经济性较好，岩质较硬的材料筑坝。原坝体背水面坝低需浆砌块石护坡，块石之间相互错缝，预留泄水孔或采用混凝土浇筑护坡，在浇筑时预留泄水孔，迎水坡设置砂砾石反滤层。推荐采用透水堆石坝坝型。该坝型相对经济性较好，排水性较好。筑坝时除坝底及坝肩应镶入基岩强风化层之外，筑坝材料应级配良好，剔除植物根茎及大块石，分层碾压。由于坝体位于沟谷之中，为防止洪水冲蚀坝体，应采取工程措施加以防范，确保坝体质量安全。7 结论与建议7.1结论（1）库坝区地貌为中低丘陵地貌，坝基及两岸岸坡稳定性较好，无滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等不良地质作用。（）工程区为区域构造稳定区，地震以弱震为主，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期为0.35s。（）库坝区水文地质条件简单，地下水类型为赋存于基岩风化层中的裂隙水及赋存于松散覆盖层中的季节性上层滞水。地下水对各种建材有弱腐蚀性。场地土对建材无腐蚀性。综上所述，本场地属于可建设一般场地，库坝等级为五等，勘察等级为乙级。7.2建议 7.2.1、库坝建议（1）该尾矿库拟采用湿