一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型的判定方法

摘要

一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型的判定方法，其步骤如下：1、通过对40座上游法尾矿堆积坝4000余组尾粉砂颗粒级配特征分析；2、通过对上述流土型与管涌型渗透变形特征的散点图进行叠加分析；3、根据试样室内颗粒分析试验测得的颗粒直径小于0.005mm含量、颗粒直径小于0.075mm含量及不均匀系数，按所述尾粉砂渗透变形破坏类型的判定表。优点如下：1.本判定方法直接采用常规颗分试验的颗粒级配特征参数进行判定，无需增加额外的工作量。2.采用三个级配特征数据进行判定，判定的结论准确性高。3.本方法表格化，直接采用土工试验成果汇总表中的通用颗粒级配特征数据，使用方便。

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察、设计领域，具体地说是一种适用于尾 粉砂渗透变形破坏类型的判定方法。

背景技术

上游法尾矿坝是尾矿库最主要的筑坝方法之一，尾矿堆积坝是否 稳定，直接涉及尾矿库能否安全正常使用。渗流稳定性验算是进行上 游法尾矿堆坝设计、治理与安全运行评价的重要内容之一，而尾矿的 渗透变形征是进行渗流稳定性验算的基础。尾矿发生渗透变形的破坏 类型有流土与管涌两种类型。随着选矿技术的改进，尾矿颗粒越来越 细，尾矿堆积体主要由尾粉砂、尾粉土、尾粉质粘土及尾粘土构成。 尾粉土、尾粉质粘土及尾粘土在渗流作用下呈流土型破坏，尾粉砂既 有流土型坡坏又有管涌型破坏。尾矿土是人工机械破碎土，与天然土 比，其级配连续、比重大、分选性差、粒径波动范围窄，套用现行的 《水利水电工程地质勘察规范》的判别方法的判定结果有很大一部分 与实际情况相反，该判定方法对尾矿土适用性差。因此到目前为止还 没有一个适合尾矿土渗透变形破坏类型的判定方法。

发明内容

本发明的目的是研究一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型的判定 方法。

本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型的判定方法，其步骤 如下：

1、通过对40座上游法尾矿堆积坝4000余组尾粉砂颗粒级配特 征分析，分别绘制总体呈流土型与管涌型渗透变形特征的尾矿堆积坝 的尾粉砂颗粒直径小于0.005mm的含量与不均匀系数的关系散点图、 颗粒直径小于0.075mm的含量与不均匀系数的关系散点图。

2、对上述流土型与管涌型渗透变形特征散点图进行叠加分析， 取主要重合部分的平均值作为流土型与管涌型渗透变形特征的区分 界限，绘制尾粉砂渗透变形破坏类型判定表。

3、根据试样室内颗粒分析试验测得的颗粒直径小于0.005mm含 量、小于0.075mm含量及不均匀系数，按尾粉砂渗透变形破坏类型判 定表，查表判定该尾粉砂的渗透变形破坏类型。

本发明提供的一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 优点如下：

1.本判定方法直接采用常规颗分试验的颗粒级配特征参数进行判 定，无需增加额外的工作量。

2.本方法采用三个级配特征数据进行判定，判定的结论准确性高。

3.本方法表格化，直接采用土工试验成果汇总表中的通用颗粒级 配特征数据，使用方便。

附图说明

图1为本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 尾粉砂级配散点图。

图2为本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 孔隙率与比重散点图。

图3为本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 不均系数与粘粒含量散点图。

图4为本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 有流土现象堆积坝不均系数与小于0.005含量散点图。

图5为本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 有管涌现象堆积坝不均系数与小于0.005含量散点图。

图6为本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 有流土现象堆积坝不均系数与小于0.075含量散点图。

图7为本发明一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法的 有管涌现象堆积坝不均系数与小于0.075含量散点图。

具体实施方式

本发明提供的一种适用于尾粉砂渗透变形破坏类型判定方法，其 步骤如下：

（1）收集整理40座上游法尾矿堆积坝的室内试验资料，分析统 计该40座坝的4000余组尾粉砂的相关物理指标特征，统计结果见表 1、表2。绘制尾粉矿级配散点图如图1，孔隙率与比重散点图如图2， 不均匀系数与粘粒组含量关系散点图如图3。

其中，在尾矿堆积坝岩土勘察时，按照一定的间距(1m或2m，一 般不大于2m)采取尾粉砂原状或扰动试样密封包装送到试验室；

在室内将野外采取的尾粉砂原状或扰动试样按相关的土工试验 规程进行颗粒分析试验，要求测得粘粒组含量，当粘粒组含量不大于 10%时，应计算不均匀系数。

物理指标统计表  表1

颗分成果统计表  表2

图1显示尾粉砂粒组分布范围窄，粘粒组含量在20%以下，粒径 大于0.5mm的粒组含量小于20%；图2表明，尾粉砂堆积体孔隙率的 大小与尾粉砂的比重大小没有关系，且尾粉砂孔隙率波动幅度很小， 集中在0.35-0.55之间；由图3可以看出，尾粉砂的不均匀系数与粘 粒含量之间大致呈指数函数关系，当粘粒组含量大于10%时，不均系 数大于20，当粘粒组含量小于10%时，除少数值外，不均匀系数集中 分布在趋势线附近，具有明显的分布规律。

尾粉砂产生渗透变形破坏的类型，只与其堆积体的孔隙特征与颗 粒级配特征有关。尾粉砂堆积体孔隙率大小只与堆积方式有关，与尾 粉砂的比重没有关系，也即是说与矿种没有关系。由于尾粉砂堆积体 孔隙率波动幅度很小，其产生渗透变形破坏的类型主要是由其颗粒级 配特征决定的。一座尾矿堆积坝尾粉砂的颗粒级配特征是由其选矿、 尾矿管送及排放方式决定的，当选矿、尾矿管送及排放方式不发生变 化时，尾矿堆积体产的渗透变形的破坏特征应基本保持一致。

(2）根据以上研究收集的资料中己产生流土现象与管涌渗透变形 特征的尾矿堆积坝的尾粉砂的颗粒级配特征，通过对40座上游法尾 矿堆积坝4000余组尾粉砂颗粒级配特征分析，分别绘制总体呈流土 型与管涌型渗透变形特征的尾矿堆积坝的尾粉砂颗粒直径小于 0.005mm的含量与不均匀系数的关系散点图、颗粒直径小于0.075mm 的含量与不均匀系数的关系散点图。即图4有流土现象堆积坝不均系 数小于0.005含量散点图、图5有管涌现象堆积坝不均系数与不小于 0.005含量散点图、图6有流土现象堆积坝不均系数与小于0.075含 量散点图、图7有管涌现象堆积坝不均系数与小于0.075含量散点图。 在尾矿堆积坝加固治理时，由坝坡表面与开挖辐射井观察到的渗透变 类型仅代表该坝体渗透变形总体特征，受干滩长度与排矿水力条件的 波动，必然有部分样品表现不同的特征。

（3）将图4与图5、图6与图7叠加，取主要重合部分的平均 值作为流土与管涌的区分界限；将区分界限值制成尾粉砂渗透变形破 坏类型判定表，如表三所示。

尾粉砂渗透变形判定表  表三

(4)根据试样室内颗粒分析试验测得的颗粒直径小于0.005mm含 量、颗粒直径小于0.075mm含量及不均匀系数按表三查表，判定该尾 粉砂的渗透变形破坏类型。

(5)室内试验校验

表四是分别在河南栾川某钼矿尾矿堆积坝(流土型)和在湖北大 冶某铁矿尾矿堆积坝(管涌型)采集的试样室内实测结果。实测渗透变 形类型与用表三的判定结果一至。

室内实测试验成果汇总表  表四

表五是河南洛阳某钼矿尾矿堆积坝三个钻孔尾粉砂试验资料，该 坝体在排渗辐射井施工中观察到该尾矿体呈凸涌流土型破坏，根据该 三个钻孔尾粉砂颗分试验资料的判定结果与实际情况吻合。

渗透变形判定实例表  表五

本发明提供的适用于尾粉砂渗透变形破坏类型的判定方法的原 理如下：

尾矿土渗透变形破坏类型与其颗粒级配持征、粒组分布范围及孔 隙特性密切相关。通过实地调查与收集已有的尾矿土工程地质勘察资 料，分柝其粒径分布范围、颗粒级配特征、孔率特征与渗透变形破坏 类型之间的关系，建立尾粉砂渗透变形破坏类型的判定方法，并通过 室内试验进行校验。