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1、上游式尾礦堆積壩浸潤線計算探討一、前言根據(jù)《選礦廠尾礦設施設計規(guī)范》（ZBJ1-90）(下簡稱《尾礦規(guī)范》)規(guī)定，尾礦壩設計必須進行滲流計算。滲流計算的目的是提供各種工況的浸潤線、逸出滲透坡降和滲透流量，以供分析壩坡靜力（動力）抗滑穩(wěn)定性和滲透穩(wěn)定性，確定排滲設施的結構斷面。對滲流計算的方法，《尾礦規(guī)范》提出：1、2級山谷型尾礦壩應按三維計算或由模擬試驗確定；3級以下尾礦壩應按附錄三進行；滲流計算中要考慮尾礦灘面放礦水流的影響。首先應指出，尾礦堆積類型除上游式外還有中線法和下游式（包括一次筑壩法），
2、規(guī)范提出的浸潤線計算方法僅針對上游式是因為上游式尾礦庫占我國尾礦庫總數(shù)的絕大多數(shù)，本應是規(guī)范的重點，同時中線式尾礦庫因下游壩體是旋流分級的粗尾砂，顆粒較均勻，滲透系數(shù)大，壩基設置可靠的排滲層，浸潤線基本上在排滲層內。而下游式或一次筑壩的尾礦庫，尾礦不堆壩，堆存尾礦的浸潤線對基本壩體的安全已不重要。其次，尾礦庫的類型除山谷型外，還有傍山型和平地型，它們與山谷型的區(qū)別就是堆積壩體浸潤線面的前沿寬度與下游逸出寬度基本一致，不存在山谷型尾礦庫平面上滲流集中的三維問題。《尾礦規(guī)范》通過化引灘長和化引庫水位僅解
3、決灘面放礦水流的問題。既然著重提出山谷型尾礦庫就必然有三維計算問題，關于三維計算是否必須進行，未要求論證。13第三，上游式尾礦庫以中、低濃度放礦時，灘面（包括水下）尾礦沿程自然分級，按平均粒經大小，漸變形成尾中砂、尾細砂、尾粉砂、尾粉土、尾粉質粘土和尾粘土。因其物理力學指標有明顯變化，可以進行概化分區(qū)。上游式尾礦庫尾礦排放按規(guī)定在堆積壩軸線長度上定間距輪流進行均勻放礦，實踐早已證明，均勻是相對的，即使在放礦口間距范圍相對于放礦口仍是集中放礦，礦漿進入灘面，迅速成為毫米級厚度薄層流體，由于放礦順序、放
4、礦時間、每次堆積高度、灘面水流的游弋，都有一定的隨意性，尾礦各土層必然會普遍形成毫米級年輪狀夾層和局部較厚層的粗、細透鏡體。各工程勘察結果表明，各尾礦土層水平滲透系數(shù)Kv和垂直滲透系數(shù)Kh之比一般在2～10之間，尾礦自然分級各類土層中，較粗粒尾砂和較細粒尾砂其比值較小，在2～6之間，而中粒尾砂其比值在5～10之間。尾礦庫堆積壩體普遍存在的各向異性和難以預料的透鏡體存在是不同于常規(guī)碾壓土石壩的明顯特點，大大增加了浸潤線計算的復雜性?！段驳V規(guī)范》推薦采用二維均質滲流計算方法，存在商榷之處。一、二維均質滲
5、流浸潤線計算方法現(xiàn)以簡單案例說明《尾礦規(guī)范》推薦的二維均質浸潤線計算方法。13設某庫初期壩為透水堆石壩，壩頂標高30.0m，壩高30.0m，上游壩坡1：1.8，尾礦堆積壩壩坡1：5.0，最終堆積壩頂標高100.0m，干灘長度400m，平均沉積灘坡度1％，正常庫水位96.0m，為盡早形成沉積灘，1#進水口標高14.0m，故認定初期壩上游15.0m以上排滲層可以長期有效排滲（順便說明，目前國內不少透水堆石壩，因沒有控制初期壩的滲水，大量細顆粒滲出污染環(huán)境達0.5～3個月，淤堵反濾層，導致尾礦堆高后，透水
6、堆石壩失去濾水功能，初期壩頂出現(xiàn)沼澤化）。具體尾礦堆積壩結構如圖1：圖1.尾礦堆積壩結構圖根據(jù)《尾礦規(guī)范》附錄三的方法，放礦水按覆蓋絕大部分灘面考慮，計算公式和結果如下：化引灘長：化引庫水位：計算水頭：滲透長度：壩體單寬流量：浸潤線方程：浸潤線截距：逸出高度：下游壩坡浸潤線埋深計算表表1-x(m)050100150200250300323y(m)9.2331.7543.9553.4261.4668.5674.9977.76浸潤線標高（m）24.2346.7558.9568.4276.4683.568
7、9.9992.77壩坡標高（m）35.445.455.465.475.485.495.4100.0浸潤線埋深（m）11.17-1.35-3.55-3.02-1.061.845.417.2313注：當堆積壩坡變化后，下游壩坡浸潤線埋深會發(fā)生變化。壩體單寬流量：《尾礦規(guī)范》要求從下游坡浸潤線上的端點（x=323.0m，y=92.77m）至計算庫水位水邊線（x=723.0m，y=96.0m），用對數(shù)曲線連接成光滑曲線。對數(shù)曲線：當x=1.0m，y=0.0m，當x=401.0m，y=96.0-92.77=3
8、.23m，故圖2.灘面段浸潤線計算示意圖故列表計算表2-x(m)1.051101151201251301351401LogX01.7082.0042.1792.3032.4002.4792.5452.603y(m)02.1192.4862.7032.8572.9783.0763.1583.230浸潤線標高（m）92.2794.8995.2695.4795.6395.7595.8595.9396.00《尾礦規(guī)范》對13尾礦堆積壩的總滲透流量計算未予明確，即寬度取壩前灘長
