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2012环保工程师：尾矿库介绍汇总

(四)尾矿坝稳定性分析简介

尾矿坝稳定分析主要指抗滑稳定、渗透稳定和液化稳定的分析。

1. 抗滑稳定分析

抗滑稳定分析是研究尾矿坝(包括初期坝和后期坝)的下游坝坡抵抗滑动破坏的能力的问题。设计一般要通过计算给出定量的评价。

计算之前，先要拟定计算剖面。后期坝坝坡凭经验假定;浸潤线位置由渗流分析确定;坝基土层的物理力学指标通过工程地质勘察确定;后期坝的物理力学指标可参照类似尾矿的指标确定，有条件者应在老尾矿坝上勘察确定。

计算时，假定多个滑动面，根据滑动体的受力状态，求出滑动力和抗滑力。用滑动力与滑动力之比值作为抗滑稳定的安全系数。设计的作用就是要采取多种措施，确保最小的安全系数不小于设计规范的规定。

我国现行《选矿厂尾矿设施设计规范(ZBJ1-90)》规定：尾矿坝坝坡抗滑稳定最小安全系数不得小于表1-3的数值。

影响尾矿坝稳定性的因素很多。一般情况下，尾矿堆积的高度越高、下游坡坡度越陡、坝体内浸润线的位置越浅、库内的水位越高、坝基和坝体土料的抗剪强度越低，抗滑稳定的安全系数就越小;反之安全系数就越大。

2. 渗透稳定分析

尾矿水在坝体、坝肩和坝基土中受重力作用总是由高处向低处渗透流动，简称渗流。在库水位一定时，坝体横剖面上稳定渗流的自由水面线(或渗流顶面线)叫浸润线。由于渗流受到土粒的阻力，浸润线就产生水力坡降，称为渗透坡降，以IS表示。渗透坡降越大，对土粒的压力就越大。使土体开始产生不允许的流土、管涌等变形的渗透坡降称为临界坡降，以IL表示。尾矿坝渗流分析的任务之一是确定浸润线的位置，从而判断浸润线在坝体下游坡面逸出部位的渗透坡降是否超过临界坡降。渗透稳定的安全系数K由下式表示：

K=IL/IS 1-3

现行尾矿设计规范中对K值尚无具体规定，一般可根据坝的级别将K值限制在2~2.5之间为宜。

由于尾矿坝是一个特别复杂的非均质体，目前尾矿坝渗流研究成果还难以准确确定浸润线的位置。因此，设计为安全计，对级别较高的尾矿坝结合抗滑稳定的需要，大多采取措施使浸润线不致在坡面逸出;对级别较低的尾矿坝可在逸出部位采取贴坡反滤加以保护。

3. 液化稳定分析

所谓液化就是饱和砂土在振动作用下抗剪强度骤然下降为零而成为粘滞液体的现象。尾矿坝在大地震时可能发生液化，如果这种液化发生在坝体下游坡部位，则会引起边坡坍塌，危害甚大。即使不坍塌，其抗滑稳定安全系数也大大降低。

尾矿坝的抗震计算(即液化稳定分析)包括地震液化分析和稳定分析。我国现行《构筑物抗震设计规范》规定：地震设防烈度为6度地区的尾矿坝可不进行抗震计算，但应满足抗震构造和工程措施要求，具体构造和要求见规范;6度和7度时，可采用上游式筑坝，经论证可行时，也可采用上游式筑坝工艺;8度和9度时，宜采用中线式或下游式筑坝工艺。

三级及以下尾矿坝的液化分析可采用一维简化动力法计算;一级和二级尾矿坝，应采用二维时程法进行计算分析。尾矿坝的稳定分析可按圆弧滑动面的规定计算。尾矿坝的地震稳定性最小安全系数值应符合表1-4的规定。

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