盛祥尾矿库初期坝勘察

宣化县盛祥尾矿库初期坝岩土勘察报告（详勘阶段）张家口冀北岩土工程有限公司2008年10月20日宣化县盛祥尾矿库初期坝勘察法定代表人：吴兴民经理：马平亮总工程师：李铁军项目负责人：马平亮报告编写人：姜蕾报告审核人：郝保国审定人：马平亮目录1前言1.1位置与交通1.2工程概况1.3技术委托书及工作依据规范标准1.4工作量布置、工作纲要及工作完成情况2工程地质及水文地质条件2.1地形、地貌2.2气象条件2.3地质构造及抗震稳定性2.4工程地质条件2.5水文地质条件3岩土工程分析3.1初期坝坝址岩土工程条件3.2地基土承载力特征值及变形参数统计3.3坝体稳定性预测及库区渗透性分析3.4环境条件影响分析3.5筑坝材料分析4结论与建议图表目录序号图表名图号1交通位置图图12张家口地区大地构造分区示意图图23水文地质分区示意图图34勘探点平面位置图图45工程地质剖面图图5--106工程地质柱状图图11--161前言1.1位置与交通盛祥铁精粉加工厂位于河北省宣化县赵川镇要家坊村东北侧400m处。尾矿库拟建在加工厂东北100m处，库区中心座标X：4504.550Km，Y：20360.795Km。距G112国道3.0Km，距乡村道路0.5Km，入厂区有砂石路相连，交通便利。见后附交通位置图1。1.2工程概况企业名称：宣化县盛祥矿业有限公司工程名称：宣化县盛祥尾矿库初期坝勘察工程地点:宣化县赵川镇要家坊村东北主要设计指标:初期坝拟设计为砂壤土均质土坝，设计尾矿库初期坝坝顶标高771.0m,拟定初期坝坝高4.3～1.5m,坝长约43.0～115.0m，坝顶宽2.0m，上游坡比为1.0:1.6，下游坡比为1:2；堆积子坝采用尾矿砂筑子坝，加大库容，堆积高度为1.5米/级，最大坝高达到7.3m，最终总坝高达到774.0m，安全超高为0.4m，尾矿库等别为五等库。拟建尾矿库区为平地围堰库，利用龙洋河左岸原河床，现为荒草滩地作为库区，采用机械开挖、人工整理筑坝而形成的一个坑作为尾矿存放地。1.3工作依据规范标准(1)、依据规范标准本次勘察所采用的主要技术标准依据有：技术委托书及相关技术文件；岩土工程勘察技术规范（YS5202-2004，J300-2004）；碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）；水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）；土石坝安全监测技术规范（SL60-94）；建筑工程地质钻探技术标准（JGJ87-92）1.4工作量布置、工作纲要及工作完成情况（1）、工作量布置按照有关标准规范的要求，确定主要进行以下工作，以完成工作要求：·钻孔（探井）6个，进尺约60m；·工程地质调绘约0.3m2；（2）、工作纲要在工作进行之前，按照技术要求认真编写了施工纲要，对工作的重点、难点及各项工作的技术实施细节进行了技术交底。（3）、工作完成情况自2008年10月15日进场，至2008年10月20日完成全部外业工作，中间穿插进行室内技术工作的准备，及时指导修正野外作业的内容及要求。共完成钻孔6个，进尺30.70m，工程地质调绘约0.5km2。2工程地质及水文地质条件2.1地形、地貌库区地处赵川盆地，盆地四周为中低山，相对比高一般不超过500m。库址范围内标高767.5～770.0m，相对高差2.5m。地面坡降约为1%，库区周围为荒草滩地。2.2气象条件库区属寒温带半干旱大陆性季风气候区。特点为：多风少雨，气温低，温差大；夏季东南风较多，冬季西北风盛行；降水量较少，多年平均340mm左右，2006年降水量为298.3mm，蒸发量1846.8mm，蒸发量为降水量的6.2倍。降水多集中在夏末秋初，7～9月份降水量占全年70％以上。多年平均气温7.3℃，一月份平均气温-11.6℃，七月份平均气温22.6℃，结冰期5个月左右，冻土深度1.3～1.5m，无霜期125天。年平均风速3m/s左右。当地经济以农业为主，林牧为辅，工业不发达，采矿业兴盛。2.3地质构造及抗震稳定性尾矿库区在区域地质构造单元位于Ⅰ级构造单元中朝准地台之燕山沉陷带（Ⅱ级），冀西陷皱断裂（III级）之宣化复向斜(Ⅳ级)之宣后向斜，北距尚义～崇礼～赤城深断裂约35km；东距大河南-赤城大断裂约60km。尚义～崇礼～赤城深断裂属于张家口-北票深断裂的一部分，位于本地区中部（北纬41°左右），是中朝准地台上内蒙台背斜与燕山沉陷带的分界线。呈东西向横贯全区，长二百余公里，宽1-5km，主要由密集的、平行排列的高角度逆断层、傍侧逆掩断层、挤压破碎带组成，为中生代压性断裂。大河南-赤城大断裂发生在燕山期，属于紫荆关-大海坨北北东向构造岩浆岩带范畴，长达170余km。按河北省地质三队编制的《张家口地质》说明以上断裂均未发现新近活动证据，说明为非活动断裂。历史上张家口地区有记载以来共发生破坏性的地震共发生十七次，其中六级以上的九次，最大的是1970年7月12日沙城6.75级地震，四级以上地震共计117次，近期四级以上地震最大的是1998年张北县大河乡6.2级地震。一般性的规律是大的地震在北纬41°以南（张北地震例外），集中在阳原南山山前—下花园大断裂/蔚县—延庆大断裂之间的带状地带里。按《建筑抗震设计规范》，坝址区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，场地属Ⅱ类场地，特征周期值0.35s，属设计地震第一组，属抗震有利地段。场地内未见新构造运动以来的活动断裂及活动迹象，场地构造基本稳定。2.4工程地质条件区内地层主要上覆第四系冲洪积沉积物。地质条件稳定，地层除表层淤泥质土外，其他土层压缩性小，可以作为围堰坝基持力层使用。本场地近期未发生过泥石流、滑坡、崩塌等不良地质现象，在勘查深度内未发现人工洞穴，通过调查搜集资料本场地近年来未发生过地震。2.5水文地质条件2.5.1地表水拟建库区属洋河流域，附近流过河流为洋河支流龙洋河。河流流向自东向西，流域面积约9km2。勘察时，龙洋河地表流量极小，据了解已逐渐变成季节性河流。该河道为近年人工设计河道。2.5.2地下水区内地下水受大气降水补给和龙洋河补给，地下水资源较丰富，地下水位标高为765.8-766.4m,以地下潜流方式向下游排泄。库区地下水类型为第四系孔隙水，含水层主要为第四系砂卵石层，含水层之间夹弱隔水层，隔水层一般不超过1.0m，岩性为砂质粉土。区内地下水类型为HCO3-Ca-Na型，属淡水，矿化度为0.3-0.5g/L。3岩土工程分析3.1初期坝坝址岩土工程条件根据现场踏勘、区域地质资料以及经钻探、勘查，库区场地主要由淤泥质土、细砂、圆砾及粗砂组成。分别描述如下：⑴、淤泥质土（Q4）①:本层主要分布于场地的表层，灰黑褐色，结构松软，湿，夹有砂和炭质物。层厚约0.3-0.4米。⑵、细砂（Q4al+pl）②:灰白色，稍密-中密，稍湿-湿-饱和，矿物成份以石英及长石为主，含砾约10%，可见最大粒径50mm，最大层厚为0.50米。⑶、圆砾（Q4al+pl）③：杂色，稍密-中密，湿-饱和，呈磨圆状及次磨圆状，粒径2-20mm约占55%，大于20mm约占10%，不均匀砂混少量粉土充填，圆砾原岩成份以片麻岩为主，表面呈中等风化。层厚：2.30米。⑷、粗砂（Q4al+pl）④：灰白色，饱和，稍密-中密，矿物成份以石英及长石为主，含砾约10%，可见最大粒径100mm，本层在勘探深度内未揭穿，最大层厚为2.5米。以上各土层分布、组成详见工程地质剖面图及钻孔柱状图等。3.2地基土承载力特征值及变形参数统计根据地质钻探、土工试验成果，综合确定各土层承载力特征值和变形参数见表1：表13.3坝体稳定性预测及库区渗透性分析本场地地基土主要由淤泥质土、细砂、圆砾及粗砂构成，建议圆砾层或细砂作为天然地基持力层使用。由于拟建尾矿库为原地挖坑四周筑坝型尾矿库，初期坝外坡坡长短，坡度小，稳定性好。库区内坡坡长较大，坡度较陡，为潜在的易发生滑动的区域。经初步计算，库内边坡在1：1.5条件下坝体内外边坡可以保持稳定。随着坝体加高，坝外坡成为易发生滑动的区域。经过计算，堆积坝外坡在1:3.0条件下边坡可以保持稳定，各土层计参数土层容重γ(KN/m3)粘聚力C(Kpa)内摩擦角φ(°)压缩模量Es(Mpa)天然含水量W(%)承载力特征值fak(kpa)细砂193301216.5120圆砾202383517200粗砂19.52353318150算采用物理力学指标见后附表2。库区内主要地层为强渗透性地层，在库区不设防渗条件下，库区内水与地下水会发生很强的水力联系，库区水除回抽返厂利用之外，其余将通过渗透补给地下水。因此，尾矿库废水排放须做到无害化排放。3.4环境条件影响分析尾矿库的稳定性：按照初步设计，尾矿库堆积最终达到774.0m标高后，将形成全库容约9万m3的尾矿堆积体，周围场地开阔，尾矿无毒无害化排放对四周的林地、草地、河流不会造成严重伤害。尾矿砂扬尘污染：尾矿砂主要成份为尾细砂及尾粉砂，按照张家口气候条件，尾矿库尾砂滩面及坡面裸露，都极易形成悬浮有害扬尘污染。水系环境：如前节所述，库区水与地下水有水力联系，在做到无害化排放条件下，不会对区域水系环境产生较大影响。3.5筑坝材料分析拟建初期坝采用中心挖坑四围堰形式，尾矿库施工开挖过程当中，形成大量弃土，土质成份主要为第四系砂卵石，经击实试验结果证明可以作为筑坝材料使用，数量充足。砂卵石击实试验最大干密度为1.96-2.05g/cm3,压实后强度指标亦能满足稳定要求。4结论与建议（1）结论①尾矿库选址及坝型选择符合选厂实际情况，场地可以进行尾矿库建设。②本场地标准冻深1.40米。③本场地抗震设防烈度为VII度，场地类型为II类，设计基本地震加速度值为0.15g，特征周期为0.35s。④库区内天然土层可以提供充足的筑坝材料。（2）建议①初期坝区表层的淤泥质土在筑坝之前应该全部清除，细砂或圆砾层可以作为坝基持力层，坝体应分层压实，压实系数不小于0.94，干密度等控制指标应现场通过试验确定；②入库尾矿及尾矿水应做到无害化排放；对入库水质应进行定期检测；在库区上下游设水质监测孔，监测地下水质变化情况；③堆积坝顶、下游坡面及干滩应及时用土覆盖并种植植被；④尾矿库的施工及后期使用管理均应严格按照安全管理规程规范执行。