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1、電力有限公司靈石電廠貯灰場閉庫穩定性分析巖土工程勘察報告巖土工程勘察總公司2008年11月 目 錄第一章 概述11.1 項目由來11.2 編制依據11.3 編制目的和任務21.4地理位置21.5工作方法、完成工作量及質量評述2第二章 尾礦庫基本情況32.1. 企業概況32.2 尾礦庫設計情況32.3 尾礦壩現狀與運行情況32.4尾礦庫等別及構筑物級別4第三章 巖土工程勘察43.1勘察工作概述43.2壩體巖土工程地質條件73.3主要物理力學指標83.4不良地質作用103.5地震效應10第四章 壩體穩定性分析114.1 計算方法114.2 計算剖面及參數確定114.3 計算工況及荷載組合124.42、 壩坡穩定性計算12第五章 結論及建議135.1 結論135.2 建議14附圖表：1、勘探點平面布置圖 1張2、工程地質剖面圖 3張3、尾礦堆積壩穩定性分析剖面圖（計算書） 6張4、物理力學指標統計表 1份5、土工試驗成果總表 1份第一章 概 述1.1 項目由來環境保護是我國的一項基本國策，電力又是關系國民經濟全局的重要基礎產業,更是關乎千家萬戶安居樂業的基本保障,電力發展和國民經濟整體發展息息相關。而廢棄物堆場是配合電廠生產不可缺少的重要設施，同時也是企業安全管理最大的危險源。廢棄物堆場一旦失事，將給生態環境及下游人民生命財產造成巨大損失。電力有限公司為一矸石發電廠，年發電能力500萬KW(3、2*250萬KW)，年排放粉煤灰、矸石渣10.0萬m3.集廣粉煤灰堆場于二零零二年啟用，二零零六年停用，共堆積粉煤灰約40萬m3。為評價其安全性，電力有限公司決定對堆積壩穩定性進行評價。巖土工程勘察總公司是經省安監局認可，專門從事廢棄物堆積場穩定性分析的單位之一，具有工程勘察綜合類甲級資質。受電力有限公司委托對靈石天石電廠工業貯灰堆場進行閉庫穩定性分析。1.2 編制依據 國家地方政府和主管部門有關安全法規.1 中華人民共和國礦山安全法.2 尾礦庫安全監督管理規定國家安全生產監督管理總局2006年6月1日。.3山西省尾礦庫壩體穩定性分析基本要求山西省安全生產監督管理局文件（晉安監督一字200814、47號）。 采用主要技術規范、規程、標準巖土工程勘察規范GB50021-2001。巖土工程勘察技術規范YS5002-2004。尾礦庫安全技術規程（2006-2005）。 建筑邊坡工程技術規程（GB50330-2002） 火力發電廠貯灰場巖土工程勘測技術規程（DL/T5097-19999） 土工試驗方法標準（GB/T50123-1999）。 建筑工程地質鉆探技術標準（JGJ87-92）。1.3 編制目的和任務編制目的對該貯灰壩閉庫穩定性進行分析評價。編制任務根據編制目的，確定工作任務如下：.1 進行現場勘查，包括地形地貌，不良地質現象，周邊環境等。.2 進行工程地質勘察，獲取粉煤灰及壩基土物理力5、學指標。.3 進行穩定性分析計算，綜合評價其安全性。.4 對今后貯灰壩運行管理提出建議。1.4. 地理位置、水文氣象天石電力有限公司位于靈石縣靜升鎮，緊鄰108國道，距大運高速公路2.0公里，貯灰壩位于電廠西側1.5公里一黃土沖溝內，下游為集廣村，距粉煤灰初級壩1.0公里左右。據靈石氣象站氣候統計資料，靈石地區年平均氣溫10.8，年平均相對濕度58%，年最大降水量727.00，年最小降水量273.50，年平均降水量481.30.年24h最大降水量131.66，年最大凍土深度93.00.1.5.工作方法、完成工作量及質量評述工作方法本次勘察采用鉆孔取樣、室內土工試驗及標準貫入試驗、靜力觸探等原位6、測試手段進行綜合勘察。完成工作量（見工作量一覽表）。1、工程地質鉆探：共布置三個剖面，每條剖面線上布置5-6個勘探點。布置17個鉆孔勘探點。探井11個，孔深1.0-12.0m，完成鉆探總延米567.25m，靜力觸探7個。2、原位測試標：準貫入試驗11個孔，靜力觸探7點，注水試驗2點。3、室內土工試驗：常規項目149件，剪切試驗57組，三軸試驗57組。詳細工作量和平面布置見工作量一覽表、勘探點平面布置圖。質量評述本次勘察從勘探線、點的布置及外業施工，內業資料整理到提交報告均由專業工程師把關，嚴格按照國家有關規范執行。第二章 尾礦庫基本情況2.1企業概況電力有限公司位于山西省靈石縣靜升鎮，緊臨107、8國道，距大運高速路2.0公里，1998年12月經國家工商局和山西省人民政府批準成立為中外合資企業，合資公司為山西國際電力有限公司、日本果電源開發株式會社、靈石縣電力開發有限責任公司。其電廠為矸石發電廠，電廠規模2*250萬KW，于2002年建成投產。2.2 貯灰壩設計情況貯灰壩建壩設計不詳，根據現場踏勘情況，貯灰壩建在電廠附近一黃土沖溝內，初級壩為黃土碾壓而成，壩高5.0m，壩頂寬5.8m，坡比（外坡比）1:2。2.3 貯灰壩現狀及堆放情況 貯灰壩于2006年已停止運行，現已閉庫，表層有黃土覆蓋。據現場踏勘，現堆積子壩四級，子壩高8.0m至10.0m，子壩坡比（下游外坡比）1：4，現堆積粉煤8、灰約40萬m3。壩下游有水泥砌石貼破。排洪系統為壩四周沿山體有簡易排洪溝，現運行正常。堆放方式采用干法堆積。粉煤灰在廠內進行噴水調濕攪拌均勻后，由汽車運往到灰場指定的位置堆灰。堆灰由溝口開始，逐漸向溝里延伸。2.4貯灰壩等級根據勘查，現貯灰壩總壩高37.50m，庫容40萬m3.據尾礦設施設計規范（ZBJ1-90）及尾礦庫安全技術規程(AQ2006-2005)，該貯灰壩屬于四等庫。考慮周邊環境，依據建筑邊坡工程技術規程（GB50330-2002）其安全等級宜定為一級，綜合考慮，該粉煤灰庫壩坡抗滑穩定最小安全系數現狀條件下宜采用1.30，地震狀態下宜采用1.05。第三章 巖土工程勘察3.1勘察工作9、概述勘察等級根據貯灰壩等別及構筑物重要性級別，依據巖土工程勘察規范（GB 50021-2001）第條及建筑邊坡工程技術規范(GB50330-2002)第條劃分該貯灰壩勘察等級為乙級。勘察目的、任務、要求.1.勘察任務對貯灰壩現狀條件下穩定性作出分析評價。.2.勘察要求1. 貯灰場的地形地貌特征。2. 查明貯灰壩堆積壩各巖土層物理力學性質。3. 查明壩基、壩肩部位巖土構成、產狀及分布規律。4. 查明有無導致滑動（滑坡、崩塌）的軟弱巖（土）層，軟弱結構帶、斷層、破碎帶等不良地質作用及其分布和巖（土）性質。5. 查明貯灰壩區所在地的氣象、水文、植被資料及下游居民區農業經濟資料，并做出對環境影響的相應10、評價，所需的工程措施。6. 根據巖土性質，進行壩體在兩種工況下運行的穩定性評價7. 查明壩體現運行狀態，壩體有無變形及對壩體安全運行有影響的因素。勘察方法本次工程勘察工作以鉆探為主，同時輔以工程地質測繪，原位測試，室內試驗等手段進行綜合勘察和評價。.1.工程地質調查首先對貯灰壩區及周邊工程地質條件進行踏勘，查明有無影響庫區穩定的滑坡、斷層、崩塌等不良地質作用。.2.測量放線根據礦方提供的基準點將設計圖上的勘探點放到實地，并測量出坐標和標高。勘探點位置偏差不大于50cm，高程不大于5cm。.3.鉆探工程采用回轉方式鉆進，鉆進時采用金剛石鉆頭鉆進，開孔直徑127，終孔直徑不小于108mm。套管及泥11、漿護壁，回轉鉆進。取樣采用薄壁取土器，采用靜力壓入法采取原狀土樣。因粉煤灰采取原狀樣比較困難,取樣等級接近級。取樣間距2.0m，每回次進尺1.0m并描述地層巖性特征。遇夾層加取土樣，取土規格為100150cm，控制性鉆孔間隔取雙樣。所取土樣定名后立即封存，貼簽并及時送回試驗室。探井采用人工取樣，每隔1.0m取土樣一件。.4.原位測試對粉煤灰及壩基土進行了標準貫入試驗，每隔1.52.0m標貫試驗1次，采用自動脫鉤落錘裝置。貫入器打入土中15.0后，開始記錄每10.0錘擊數，累計打入30.0的錘擊數為標準貫入錘擊數N。所有標貫器中土樣均留樣，做顆粒分析試驗進行室內定名，提供粘粒含量。 靜力觸探采用12、寧波勘測機械廠生產的KYJ-15型靜力觸探車進行野外試驗，采用JTWJ-2全自動數字采集儀進行自動記錄。探頭截面積為15cm2,探頭直徑為43.7mm，錐角為60度，摩擦筒側面積為300cm2，摩擦筒長度為219mm。貫入速度為勻速1.2m/min。簡易注水試驗為查明貯灰壩的滲透性進行了簡易注水試驗，試驗采用單環法。單環法是在試坑底嵌入一高為20cm，直徑為37.75cm的鐵環，在試驗開始時，用量杯控制環內水柱，保持在10cm高度上，系統的記錄一定時段內（15min）的滲水量，試驗一直進行到滲入水量Q固定不變時為止，求得各段時間內的平均滲透速度，據此編繪滲透速度歷時曲線。.5.土工試驗 1、粉13、煤灰的化學成分試驗。由我單位中心實驗室進行，實驗項目有SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、TiO2、 MgO 、K2O、 Na2O、S、P2O5。2、物理力學性質。由我公司土工試驗室完成,粉煤灰、壩基土（粉土、粉質粘土）均進行了常規試驗，粉煤灰由于含煤矸石較多，還進行了過篩(2mm)后的重塑樣試驗，壩基土委托山西省地質工程勘察院進行了固結不排水（CU）三軸試驗，壩肩黃土進行了黃土濕陷性試驗，粉煤灰進行了天然休止角試驗。 工作布置原則1、本次勘察根據灰渣筑壩勘測要求進行工作量布置。2、根據本次勘察主要目的和現行有關規范，結合現場踏勘資料、貯灰壩的特點。勘探線沿垂直于壩軸線方向布置3條，每條14、勘探線布置5-6個鉆孔。3、勘探點位置與深度，根據現壩高與原1：1000地形圖，依據火力發電廠貯灰場巖土工程勘測技術規程8.3條確定。完成工作量本次勘察工作量布置如下：垂直壩軸線布置3條勘探線，每條剖面線上布置5-6個勘探點。共布置17個鉆孔勘探點，控制性鉆孔15個，一般性鉆孔2個，孔深15.0-47.2m。探井11個，孔深1.0-12.0m，完成鉆探總延米567.25m，靜力觸探7個。各勘探點的平面位置見附圖勘探點平面布置圖。勘探工作及各鉆孔深度、性質與主要工作內容見完成工作量一覽表。 工作量匯總表 表1序號工 作 內 容單 位數 量1勘探點測放個282鉆 孔m/孔514.30/173探 井15、m/孔52.95/113取土試樣擾動樣件113不擾動樣件1104原位測試標準貫入試驗孔11靜力觸探次75室內土工試驗常規項目件149剪切試驗組57三軸試驗組156簡易注水試驗注水試驗個/孔23.2. 壩體巖土工程地質條件庫區地形地貌貯灰壩位于侵蝕堆積黃土丘陵地貌單元上，地形較平坦，呈北高南低、東高西低的趨向。貯灰壩沉積規律及巖性特征根據勘察揭露，貯灰壩是由工業廢渣粉煤灰經碾壓堆筑而成，根據沉積規律將其進行概化分區，見剖面圖。本次勘察對所取試樣進行了大量土工試驗，其試驗結果見土工試驗成果表。各層巖土工程特征如下：第層 素填土（Q42ml)，黃褐色，含云母、煤屑、氧化物等，土質較松散，層底標高9616、5.77-1007.03m，層底埋深0.20-0.80m，層厚0.20-0.80m，平均層厚0.50m。這個地方是不是應加個第二層，完后根據力學指標和均勻性說明分兩個亞層第1層 粉煤灰（Q42ml)，淺紅色，成分(含)為煤矸石、灰渣，呈稍密狀態。層底標高m，層底埋深，層厚10.00-22.10m，平均層厚14.12m。（靜探及其它力學指標呢）第2層 粉煤灰（Q42ml)，淺紅色，成分(含)為煤矸石、灰渣，呈稍密狀態。層底標高964.45-988.22m，層底埋深15.30-35.10m，層厚4.8-20.5m，平均層厚11.04m。（靜探及其它力學指標呢）第層（Q3pl) (時代我認為不合適)17、 粉土，黃褐色，含鈣質菌絲、結核，偶見植物根系，堅硬-軟塑狀態，稍濕，密實狀態。稍有光澤，韌性低，搖震反應中等，中等壓縮性。該層實測標準貫入擊數N=21.00-25.00擊，平均22.30擊。靜力觸探試驗qc5.75MPa，fs146.64kPa。層底標高m，層底埋深15.00-47.20m，層m，平均層厚12.98m。本次勘察各孔均未揭穿該層，該層最大揭穿深度47.20m,最大揭露厚度19.40m.第層 素填土（初級壩）(初期壩咱們一點東西都沒有，另外我記得是個檔土墻)以上各層空間展布情況詳見工程地質剖面圖（附圖）。3.3主要物理力學指標 主要物理力學性質指標見物理力學性質統計表及室內土工試18、驗總表。貯灰壩土的抗剪強度指標本次勘察對貯灰壩土樣進行了室內固結快剪試驗,試驗結果經統計列入下表: 室內剪切試驗指標統計表 表2巖土名稱指標范 圍 值kPamn備注1粉煤灰C9.819.514.742.3610.1601013.320.917.741.5170.086102粉煤灰C9.819.513.923.3640.2411013.320.917.341.9020.10910粉土C9.929.217.125.1800.3543512.233.626.514.9200.38134注：-頻數；m-平均值；-標準差；-變異系數。 天然休止角試驗指標統計表 表3巖土名稱指 標范圍值mn粉土水 上3819、383806水 下292929注：-頻數；m-平均值；-標準差；-變異系數。 標準貫入試驗錘擊數 根據標準貫入試驗結果，經數理統計得出粉煤灰及壩基土的標準貫入試驗擊數指標統計值列于下表： 實測標準貫入試驗擊數N值統計 表4巖土名稱范圍值N(擊)mn1粉煤灰8.11.0970.056462粉煤灰15.41.5850.04928粉土22.32.1230.04751注：-頻數；m-平均值；-標準差；-變異系數。靜力觸探成果靜力觸探成果統計表 表5地層編號錐尖阻力（）側壁摩阻力（）摩阻比（）備注1粉煤灰2.5252.562.072粉煤灰3.6675.132.16粉土5.75146.642.83 簡易注20、水試驗 注水試驗滲透系數k(cm/s) 表6巖土名稱范圍值平均值粉煤灰2.9210-3-2.7110-32.8210-3k=v=Q/F(其中Q為滲水量，F為形狀系數，v為滲透速度，k為滲透系數)黃土濕陷性評價本次勘察在壩體周邊開挖探井 個，井深 m至 m，主要目的是評價壩體周邊黃土濕陷性，探井采用人工開挖，刻槽法取樣，濕陷性評價如下：濕陷性計算成果表 表7序號井深范 圍 值總濕陷量(s)mm濕陷性評價自重濕陷系數(zs)自重濕陷量(zs)mm濕陷系數(s)濕陷量(s)mm1T1 0.0020.00800.0020.02749.549.5非自重級2T20.0010.01100.0030.028421、9.549.5非自重級3T40.0010.00400.0020.00604T50.0040.0641620.0050.051406406自重級根據計算結果，壩體周邊地層具濕陷性，為級自重濕陷性黃土，濕陷深度自地表至12.15m。具體計算過程見濕陷性黃土計算表3.4不良地質作用根據現場踏勘調查，貯灰壩及其附近地段未發現滑坡、斷層、崩塌等不良地質作用。3.5地震效應3.5.1貯灰壩分級及場地設防烈度根據尾礦庫安全技術規程（AQ2006-2005）第4.1-4.2規定，該尾礦壩安全等級為一級。根據建筑抗震設計規范（GB50011-2001），貯灰壩所在區域抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.22、20，設計地震分組為第一組。液化判別本次勘察未見地下水可不考慮液化。第四章 壩體穩定性分析4.1 計算方法本次貯灰壩抗滑穩定性分析采用總應力瑞典圓弧滑動法進行計算，計算程序為理正邊坡穩定性計算模塊。由于貯灰壩閉庫設計原則：排入和流入尾礦庫的途徑盡可能少,嚴禁洪水流入庫區，故閉貯灰壩穩定性分析不考慮洪水。(有點矛盾)4.2 計算剖面及參數確定計算剖面本次勘察按有關規范和地方文件，在垂直于壩體方向布置了3個計算剖面。在室內試驗的基礎上進行了一定條件下的概化分區，使簡化所得的計算剖面能盡量反映工程地質勘察的實測結果。詳細計算剖面見圖。計算參數確定貯灰壩穩定性分析的可靠程度主要取決于各土體強度指標的準23、確程度，為獲得準確的分析參數，進行了大量的室內直剪試驗和原位測試。室內試驗操作均嚴格按照土工試驗方法標準（GB/T50123-1999）。由于粉煤灰顆粒級配不良，所以除了進行“原狀樣”試驗外，還進行了人工制備（20%含水量）樣品的剪切試驗，同(啥意思)參數選取時，綜合考慮了剪切試驗c、值，天然休止角試驗值并參考了標準貫入試驗錘擊數。靜力觸探試驗成果等，且查閱了大量的文獻資料，最終綜合選定計算參數。在選擇參數時，適當降低了土的凝聚力（c），提高了內摩擦角（）。計算參數見下表。 穩定性計算參數 表7地層編號地層名稱計算工況天然重度（kN/m3）抗剪強度指標粘聚力（kPa）內摩擦角（）素填土正常2024、.020.0022.00地震17.0019.001粉煤灰正常16.75.5022.30地震2.5019.302粉煤灰正常16.78.2025.00地震5.2022.00粉土正常19.815.1024.10地震12.1021.10素填土（初級壩）正常20.020.0022.004.3 計算工況本次抗滑穩定性分析在尾礦壩3個剖面上均分別考慮在現有壩頂高程條件下的2種運行情況。一是貯灰壩在正常運行狀態下；二是貯灰壩在地震狀態運行下。靈石縣為8度設防區。4.4壩坡穩定性計算該貯灰壩壩體抗滑穩定性分析在尾礦壩主壩個剖面上均進行，共考慮了2種運行情況，各種工況的計算參數確定、計算剖面的確定見本章第一、二、25、三節。穩定性計算結果見下表 穩定性計算結果 表8斷面號運行狀態圓心坐標最危險半徑(m)最小安全系數穩定性評價正常使用25.0038.0038.251.317滿足地震狀態26.0040.0037.470.963不滿足正常使用46.0051.0042.521.313滿足地震狀態46.0051.0041.300.906不滿足正常使用44.014.5145.051.302滿足地震狀態44.0049.0043.880.910不滿足 根據尾礦庫安全技術規程（AQ20062005）第條表確定。通過計算結果個剖面在現運行狀態均滿足最小安全系數，地震狀態均不滿足最小安全系數要求，需做處理方可使用。第五章 結論及26、建議5.1結論天石電廠貯灰壩為一黃土沖溝地貌，主要地層由粉土、粉質粘土構成。其分布及各層土的埋藏條件詳見工程地質剖面圖。各層貯灰壩土物理力學性質指標詳見土工試驗成果總表、物理力學指標統計表。貯灰壩所在區域抗震設防烈度為8度,設計基本地震加速度為0.20g，設計地震分組為第一組，現狀態下堆積壩不具液化勢。貯灰壩在現行狀態均滿足壩坡抗滑穩定性最小安全系數（1.30）要求、特殊狀態下均不滿足壩坡抗滑穩定性最小安全系數（1.05）要求。5.2 建議天石電力電廠貯灰壩現已停用，并且各級子壩均進行了黃土覆蓋而且外坡設置了混凝土格柵保護層，目前狀態良好。因貯灰壩下游為人口居住地（集廣村），建議做適當治理，以防不測，處理方法可采用抗滑樁、抗滑錨索等方法由于貯灰場勘察為濕陷性黃土，建議覆蓋范圍宜適當擴大，擴大范圍不小于10.0m，覆蓋面宜為倒鍋底型，中間高，兩側低，利于排水，防止雨水滲透。覆蓋后為防止風蝕、水蝕，建議種植花草，美化環境，形成植被。 加強地表壩體周邊截洪溝的建設，減小進入壩體的徑流，防止水流沖刷。