某渣场力学参数反分析及稳定性分析的探讨

庞 鑫

（攀钢集团矿业有限公司设计研究院，四川 攀枝花 617063）

1 引言

某渣场位于攀枝花市某工业园区的山沟中，渣场沿山沟长约300m，宽约110m，占地面积约30000m2。

渣场挡拦渣坝墙于2011年4月完成施工图设计并进行施工，2011年5月主坝施工完成。

设计的冲沟中心的坝高为24－26m，坝顶宽度为4m，坝底宽度为14.6m为梯形。外侧坡面为1∶0.15，内侧坡面为1∶0.22，下部3.5m为C25混凝土，上部为C15毛石混凝土。现状冲沟中心的坝体出露地表21.6m，内侧垂直。

在冲沟两侧的设计坝高为21－24m，坝顶宽度为3.5m，坝底宽度为12.6m，为梯形。外侧坡面为1∶0.15内侧坡面为1∶0.20，下部3.5m为C25混凝土挡墙，上部为C15毛石混凝土。现状冲沟北侧坝体出露地表9.8m，南侧坝体出露地表9.5m，坝体内侧垂直。

堆积子坝内外坝坡坡比均为1∶1.75。

2011年7月渣场内开始堆渣，渣土处于软塑至流塑状态，天然含水量在52%至87.9%之间，呈饱和至过饱和状态。至2012年5月堆渣坝高28m时，在主坝挡墙上部又用商品混凝土加高了2.8m，此时主坝顶高1120.4m的内侧土体向坝的外侧位移0.8cm，中间台地1119m的内侧的土体向坝的外侧位移3cm，渣场场地存在较为严重的隐患。

2 渣场潜在破坏模式分析

滑坡破坏模式主要有:渣场内部滑坡、沿地基软弱层滑坡、沿地基接触面滑坡三种类型。

对于该渣场，已清基至强风化石英闪长岩；而渣场排弃物料可视为均质体，其边坡滑移潜在滑动面可近似为圆弧面；故渣场破坏模式主要为渣场内部的圆弧形破坏。

3 计算方法的选择

作为边坡稳定性分析的手段之一的极限平衡分析方法很多，主要有瑞典圆弧法（Fillenius法）、Bishop法、Janbu法、Spencer法、Morgenstern法、Sarma法和余推力法等。

本次排土场边坡滑动模式主要为土场内部的圆弧型滑动，因此稳定性计算选用瑞典圆弧法［《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002）］和余推力法［《金属非金属矿山排土场安全生产规则》（GB16423－2006）］分别进行计算，以保证计算的准确性和可靠性。

4 稳定性计算影响因素

（1）水力学因素

渣场沟谷属金沙江水系，但此冲沟中旱季无水流，仅在雨季因降雨山沟中才有少量流水，由于渣场的使用在渣场下部有地下水分布，因此还有地下水流出。

地下水只对沟谷表面第四系沉积物起不利影响。

（2）动力学因素

地震的影响，采用拟静力法，按7度地震烈度设防，震动对排土场稳定性综合影响系数取0.025。

（3）荷载组合

计算正常运行工况（自重）运行条件。

5 计算参数取值

根据该工程岩土工程勘察报告（详勘阶段）提供稳定性分析计算岩土力学指标取值如表1。

6 稳定性计算与结果

6.1 现状稳定性计算

根据所确定的计算方法、边坡潜在破坏模式、考虑因素及力学参数，应用理正岩土计算软件计算。选择垂直渣场边坡的1－1′、2－2′、3－3′剖面，自动搜索最危险滑动面的方法进行稳定计算。计算简图如图1、2、3，计算结果见表2，表3，表4。

表1 岩土体的主要物理力学指标选取

图1 1－1′剖面稳定性计算简图

图2 2－2′剖面稳定性计算简图

图3 3－3′剖面稳定性计算简图

表2 现状稳定性计算结果

结果表明:

现状堆场1－1′、2－2′、3－3′剖面在自然状态下的稳定性系数均小于1.0，说明现状堆场是不稳定的。但实际并未发生变形破坏，故而说明力学指标选取不当，有必要通过参数反算修正。

6.2 参数反算

由以上计算可知，渣场处于不稳定状态。但通过现场调查，实际渣场处于极限平衡状态。因此，勘察报告所提供的渣场岩土体物理力学指标值已不符合实际情况。根据渣场现状情况，进行参数反算（取极限平衡状态稳定性系数1.0，先确定C反算φ，再确定φ反算C），得出的指标值见表3。

表3 岩土体的主要物理力学指标反算结果

由反算所得指标进行稳定性复核，结果见表4。

表4 现状稳定性复核结果

结果表明:

现状堆场1－1′、2－2′、3－3′剖面在自然状态下均处于极限平衡状态。采用修正后的力学参数参与稳定性计算的结果与实际相符，说明反算参数与真实参数接近。

7 稳定性预测与分析

考虑到渣场目前还具有一定的弃渣空间，可在现状基础上按20m、30m、40m、50m宽度设置平台，其后设置堆渣子坝。子坝的内外坝坡坡比均为1∶2，高度5m，坝顶宽度3m，共设置6级子坝。以此来分析渣场是否具备继续弃渣的条件。

（1）剖面选取

选用渣场典型剖面1－1′作为稳定性计算剖面。

（2）指标选取

采用表3反算指标进行稳定性计算。

（3）稳定性计算

采用表3指标值，计算机自动搜索最危险滑面，进行剖面稳定性计算，稳定性计算简图见图4、5、6、7，计算结果见表5。

图4 留20m宽平台稳定性计算简图

图5 留30m宽平台稳定性计算简图

图6 留40m宽平台稳定性计算简图

图7 留50m宽平台稳定性计算简图

表5 稳定性预测结果

结果表明:

堆场设置30m以上宽平台后堆积6级子坝在自然状态下1－1′剖面的稳定性系数大于1.0，说明渣场存在加高扩容的可能。

但是，必须在对现状渣场进行处理，在保证渣场具有足够稳定性储备的前提下考虑进行加高扩容。

8 结语

（1）根据勘察报告提供的物理力学指标进行稳定性计算，其结果与实际不符合，表明勘察报告所选取的力学指标不合适。

（2）根据实际情况，通过参数反算，以反算参数进行稳定性计算，其结果与实际相符，表明反算参数接近真实参数。

（3）根据反算参数对预计渣场加高扩容后的稳定性进行计算，结果表明，渣场存在加高扩容的可能。

［1］中华人民共和国建筑部.GB50330－2002，建筑边坡工程技术规范［S］.中国建筑工业出版社，2002.

［2］国家安全生产监督管理局.AQ2005－2005，金属非金属矿山排土场安全生产规则［S］.煤炭工业出版社出版，2005.