许家沟尾矿库工程尾矿堆积坝岩土工程勘察纲要.doc
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1、攀枝花立宇矿业有限公司垭口选矿厂许家沟尾矿库工程尾矿堆积坝岩土工程勘察纲要批准:审定:审核:技术负责:中冶集团武汉勘察研究院有限公司二OO九年十一月六日目 录1.前 言11.1工程简介11.2勘察目的及编写勘察方案的依据12.场地岩土工程条件简述52.1地形地貌52.2地层结构及岩性特征52.3地质构造及地震烈度62.4水文气象条件63.勘察方法及勘察工作量布置83.1勘察工作方法83.2勘察工作量84.钻探、原位测试、取样技术要求124.1钻探技术要求124.2探槽124.3标准贯入试验技术要求124.4静力触探试验技术要求134.5圆锥动力触探试验技术要求134.6波速测试技术要求134.
2、7取原状土样、岩样技术要求145.岩土工程勘察报告书的编写内容206.质量、环境、职业健康安全体系及保证措施216.1质量及保证措施216.2环境及保证措施236.3职业健康安全保证措施267.施工组织安排及进度计划317.1施工组织安排317.2投入设备327.3进度计划327.4工期进度计划横道图327.5进度保证措施347.6勘察服务工作大纲35附件部分:工程地质勘察委托任务书附图部分:勘探点平面布置图1. 前 言1.1 工程简介1.1.1 攀枝花市立宇矿业有限责任公司选矿厂许家沟尾矿库位于攀枝花市米易县垭口镇潘家田村许家沟。攀枝花市立宇矿业有限责任公司选矿厂设计规模为年产铁精矿80万吨
3、,钛精矿8万吨,尾矿年产量160万吨。初期坝为堆石坝,坝顶标高为1579m,初期坝高55m,尾矿放矿方式采用上游法分散放矿,已堆积2级子坝,尾矿坝现状标高1600m,堆积坝坡比1:5。目前,随着企业生产规模的不断扩大,年产尾矿量已达近160万t,况且,尾矿库库区地形地貌发生了很大变化,为了企业的长久发展,本次设计拟将放矿方式由上游法改为下游法,最终设计标高1680m,尾矿库等别将达到二等库。库区地震烈度度。为满足尾矿坝下游法继续加高的需要,为下一步的设计提供可靠依据。我公司受北京矿冶研究总院委托,进行该项目的勘察工作。1.1.2 根据国家标准尾矿堆积坝岩土工程技术规范中第3.0.23.0.3条
4、的规定,岩土工程勘察等级定为甲级。1.2 勘察目的及编写勘察方案的依据1.2.1 勘察目的1.2.1.1 计算复核该尾矿坝的现状稳定性,计算复核最终堆积坝高时的稳定性。1.2.1.2 对初期坝下游库区的地貌特征进行描述。查明其地质构造。1.2.2 勘察要求1.2.2.1 尾矿堆积体1、查明尾矿堆积体的性质、组成、分布规律、密实程度和固结程度。2、查明尾矿堆积体的物理力学指标。(l)对尾矿砂需查明:颗粒分析、容重(天然容重、浮容重、饱和容重)、含水量、比重、饱和度、孔隙比、相对密度、水平和垂直方向的渗透系数、抗剪强度(天然状态和饱和状态下C、值)等;(2)对尾矿土需查明:天然容重、天然含水量、比
5、重、饱和度、孔隙比、液限与塑限、塑性指数、液性指数、抗剪强度、垂直和水平方向渗透系数;(3)对尾矿土(尤其是软弱土)应进行固结不排水剪试验,测孔隙水压力,提供总应方法及有效应力法的抗剪强度指标;(4)进行动力性质试验,测定动模量、阻尼比以及液化应力比、动强度等指标。3、查明勘察期间浸润线的位置,给出浸润线的主剖面图。4、勘探孔深度应深入原自然地面1米以上。1.2.2.2 初期坝下游库区(主要水工构筑物有拦砂坝、排渗盲沟及排洪管线):1、地质构造(1)各地层的时代、成因、岩性与分布。(2)各地层的含水性及浸水软化性。(3)可致滑动的软弱土层的分布。(4)可致滑动的软弱结构带(面)的分布。(5)地
6、质岩性构成。(6)岩层产状、厚度。(7)节理、裂隙构造发育情况。(8)有无岩石破碎带。(9)断裂、裂隙系统的发育程度,结构面的产状与力学性质。2、自然地质现象:(1)滑坡、崩塌等不良地质现象对场地的影响程度。(2)流砂对场地的影响程度。(3)各种可溶岩的溶化程度。(4)上覆土层及风化层的分布厚度与性质。(5)岩石的风化程度及风化深度。3、水文地质条件:(1)透水层的透水性。(2)岩层含水性,含水层的位置,涌水量及补给条件。(3)地下水对混凝土的侵蚀性。4、相应试验与分析:(1)地基稳定性。(2)地基土的压缩均匀性。(3)地基标准承载能力。(4)岩土的物理力学性质。(5)预测工程建成后所引起的稳
7、定性变化。1.2.3 编写勘察方案的依据1.2.3.1 北京矿冶研究总院提供的工程地质勘察任务书及附图;1.2.3.2 中华人民共和国冶金工业部部标准上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程(YBJ11-86); 1.2.3.3 碾压式土石坝设计规范(SL274-2001);1.2.3.4 碾压式土石坝施工技术规范(SDJ213-83);1.2.3.5 城市勘察物探规范(CJJ7-85);1.2.3.6 水电水利工程物探规程(DL/T5010-2005);1.2.3.7 冶金勘察物探规范(试行) (YBJ 41-1987);1.2.3.8 尾矿库安全管理规定(国家经贸委2000年20号令);1.2.3
8、.9 国家标准土工试验方法标准(GB/T 50123-1999);1.2.3.10 国家标准岩土工程基本术语标准(GB/T 50279-98)1.2.3.11 国家标准工程岩体试验方法标准(GB/T 50266-99)1.2.3.12 国家标准工程岩体分级标准(GB 50218-94)1.2.3.13 国家标准土的分类标准(GB 145-90)1.2.3.14 国家标准建筑抗震设计规范(GB50011-2001)(2008年版);1.2.3.15 国家标准地基动力特性测试规范(GB/T 50269-97)1.2.3.16 行业标准冶金建筑抗震设计规范(YB 9081-97)1.2.3.17 行
9、业标准冶金工业建设岩土工程勘察技术规范(YSJ202-88,YBJ1-88); 1.2.3.18 攀枝花市立宇矿业公司许家沟尾矿坝建设用地地质灾害危险性评估报告(四川省蜀通岩土工程公司2005年6月);1.2.3.19 攀枝花市立宇矿业有限公司选矿厂许家沟尾矿库复测坐标系统技术小结(四川省冶金地质勘查局六一大队2009年7月16日)1.2.3.20 现场踏勘收集的其他相关资料。2. 场地岩土工程条件简述2.1 地形地貌现有尾矿库和拟扩建的尾矿坝场地紧临攀枝花市立宇公司选矿厂,勘察场地总体地貌为低中山剥蚀构造地貌,地势南高北低。勘察场地南北向的许家沟纵贯,沟底宽约10-25m,一般宽度15m,多
10、出露中等风化闪长岩,巨石林立,草木较茂盛;东西向为斜坡,左岸斜坡坡度约6070,局部近似垂直,右岸坡度约3545,量测坡脚处大面积闪长岩出露,沿坡脚至坡顶依次分布含块碎石粉质粘土和粉质粘土,两侧斜坡上无居民建筑,多为自然的高陡斜坡,草木茂密,岩体出露,有零星的陡坡农田。整个场地标高1350m1550m,相对高差约200m。2.2 地层结构及岩性特征2.2.1 现有尾矿库初期坝:老尾矿库初期坝采用钢筋砼坝型,在初期坝之上采用当地土石料和粗粒尾矿砂碾压填筑子坝,子坝现高度已达20米。尾矿堆积体:尾矿堆积体大体呈上粗下细的规律沉积,其分界线与尾矿坝体的堆积倾向和倾角基本一致。尾细砂主要由0.0120
11、mm颗粒组成,尾粉砂、尾亚砂主要由0.0050.25mm颗粒组成,尾重亚粘呈透镜体状分布,其分布范围较小。根据已有场地资料,扩建库区及现有尾矿库底部,地层主要为第四系全新统残坡积粉质粘土()、第四系全新统坡洪积块碎石土()、晋宁期闪长岩()组成。2.2.2 第四系全新统残坡积粉质粘土()黄褐色,主要由全-强风化闪长岩碎屑和少量闪长岩角砾组成,可塑-硬塑状,稍湿。该层主要分布在两侧斜坡坡顶,揭示层厚度为1.8-2.1米,在库区沟底分布少。2.2.3 第四系全新统坡洪积块碎石土()褐灰色,块碎石成分为闪长岩、花岗岩、砂岩、石英岩、辉长岩等,呈次棱角状,块径为20-200mm,最大块石3.5m,含量
12、为50%-70%,粉质粘土充填,粉质粘土呈可塑-硬塑状,稍密-中密,稍湿-湿。该层分布于冲沟沟底及冲沟两侧斜坡中部,揭示层厚为0.9-3.8米。2.2.4 晋宁期闪长岩()该层分为三个亚层:强风化、中风化、微风化闪长岩。强风化闪长岩:褐黄色,主要矿物成分为角闪石、石英、长石、云母等,中粗粒结构,块状构造,裂隙极其发育,大部分矿物已风化为粘土矿物,差异风化明显,易开挖,该层为岩体上部,该层分布不普遍,主要分布在东侧斜坡中上部,钻探未揭露,仅在TJ5有揭露,估计该层厚度为2.0-5.0m。中等风化闪长岩:褐黄色,浅白色,裂隙较发育,裂隙内多有粘土、砂土等充填物,连贯性差,裂面附近矿物已风化变质,钻
13、探岩芯多呈块状,坚硬,RQD=20-55%。该层为岩体中部,多分布在两侧斜坡,层厚3.4-6.3m,局部未揭穿。该岩层的饱和吸水率为2.2%,干抗压强度为35MPa,饱和抗压强度为27MPa,软化系数为0.77。微风化闪长岩:浅灰色,节理裂隙不发育,钻探岩芯多呈8-25cm柱状,坚硬,RQD=65-80%。该层为基岩下部,分布于整个场地,该层未揭穿。该岩层的饱和吸水率为0.69%,干抗压强度为84MPa,饱和抗压强度为80MPa,软化系数为0.95。2.3 地质构造及地震烈度该区区域位置位于川滇南北向构造带中段,处于南北向断裂构造与早期东西向褶皱部位,构造形迹极为复杂。区域上位于南北向昔格达断
14、裂与北北西向的树河普威断裂所夹持的断裂块上,昔格达断裂是全新世活动断裂,该断裂形成于晋宁期,历史上曾多次活动。早更新世时,该断裂作为边界对昔格达组沉积有明显的控制作用,并导致昔格达变形。晚第四纪时断裂有明显的活动显示。尾矿库场地及附近无断裂构造发育,也未发生过7级以上地震。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2001),判定该区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g。2.4 水文气象条件拟勘察区域气候总的属于高原型亚热带河谷气候,其特点是年温差小,日温差大,四季不明显,雨旱两季分明。但由于受海拔高程和地形的影响,垂直差异明显,小气候复杂多变。多年平均气温20,每年6-9月为雨季
15、,降雨量占全年90%左右,7-8月多暴雨,且多以雷降雨和夜雨的形式出现,年降雨量7501200mm,平均900。随着海拔高程的增高降雨量逐渐增加,沟谷地带一般小于800mm,而山岭地带为10001200mm。干旱时间长,日照充分,蒸发量大,年均蒸发量在沟谷地带23002900mm,山岭地带13501800mm。年平均相对温度一般为5560%,而旱季月平均相对湿度在48%以下,特别是45月份气温和蒸发量达全年最高峰。每年11月翌年3月为风季期,一般风速1.11.3m/s,最大风速13.3 m/s,风向多为西北。许家沟是安宁河水系支流,从南往北注入安宁河,沟谷汇水面积约12km2,有常年性地表水体
16、,流量约20m3/d,雨季水量可增大几十倍以上,调查沟底洪水位比正常水位高出5m。3. 勘察方法及勘察工作量布置3.1 勘查的重点难点3.1.1 现有尾矿库中充填有大量软粘性尾矿和软土,地层变化很大,查明地层结构和各岩土的物理力学特性较为困难。因此,我们准备在现场建立实验室;先静力触探,再进行钻探确定取土、标贯等试验位置;对于软粘性尾矿和软土采用薄壁取土器静压法取样,砂性尾矿和砂层采用重锤少击法取样;3.1.2 确定尾矿库中浸润线的位置是我们本次勘察的重点之一,库区堆积体比较松散且含水量大易于扰动,在钻探过程中容易发生翻砂及塌孔现象,给确定浸润线的位置造成一定难度。因此,在浅部尾矿层中可采用套
17、管护壁,并且干钻,确定初见水位和稳定水位后,在地下水位以下饱和尾矿和土层中采取泥浆护壁。3.1.3 初期坝下游库区的排洪管线的勘查中由于地势高差达到100m左右,钻探很困难。因此,先采用EH-4高频大地电磁法进行探测,以测定地下隐伏断层、破碎带、地下洞穴,排洪管线下的地质条件,再采用少量钻探进行验证,对于非常困难位置,用槽探取土试验得到土层的物理力学指标。3.2 勘察工作方法根据工程地质勘察任务书的技术要求及拟建场地地质条件,同时考虑满足国家和行业规范中相应条款的要求,采用钻探、物探和原位测试为主,并与室内试验相结合的勘察方法进行工作。3.2.1 首先收集已有资料,根据区域地质资料查明岩层、断
18、裂、地质构造情况;3.2.2 对于新坝区域进行工程地质测绘;3.2.3 采用静力触探、钻探和探槽查明场地地层结构;3.2.4 在现场采取止水措施(下套管等方式)将被测含水层与其他含水层隔开,对潜水与各层承压水的水位进行分层统计,并取样对其进行水质简分析,来判定水质对建筑材料有无侵蚀性。3.2.5 通过波速测试划分场地类别和抗震地段。3.2.6 通过钻孔注水试验确定土层的渗透系数。3.2.7 通过标贯、静力触探、动力触探、原位测试等手段确定砂土、粘性土的状态,结合室内土工试验成果,提出合理的物理力学参数。3.2.8 在主剖面勘探线上,所有钻孔处均宜进行静力触探试验,静力触探试验孔与钻孔间距不大于
19、1.5m;3.2.9 场地处于地震动峰值加速度等于或大于0.10g地区时,进行尾矿和坝基土的动力性质试验,测定动模量、阻尼比以及液化应力比、动强度等动参数指标。3.2.10 对坝基的粉土和粘性土层以及坝体以粉性和粘性为主的尾矿土层,按设计最终坝高的垂直压力进行固结试验,测定相应压力下各压力段的压缩模量及压缩指数、固结系数和先期固结压力。3.2.11 通过EH-4高频大地电磁法测定地下隐伏断层、破碎带、地下洞穴,排洪管线下的地质条件;3.2.12 通过钻孔设置水位观测孔,查明浸润线的变化规律。3.3 勘察工作量3.3.1 勘探点数量根据中华人民共和国冶金工业部部标准上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规
20、程(YBJ11-86),尾矿堆积体区域共布置钻孔(58个)和静力触探孔(30个)。初期坝下游库区布置钻孔16个、动探孔21个和探槽3个。勘察工作量详见表3.3-1和表3.3-2。3.3.2 勘探点深度拟勘察区域地势变化大,钻孔和静探孔深度变化比较大,其深度详见勘察技术要求。 3.3.3 取样根据中华人民共和国冶金工业部部标准上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程(YBJ11-86),及场地工程地质条件,尾矿堆积体布置取土钻孔58个,标贯孔58个,预计取原状土样1434件左右,现场环刀取砂样180件,扰动样330件,取水样3组。初期坝下游库区布置取土钻孔48个,预计取原状土样70件左右,岩样18件,取
21、水样3组。各实验项目和数量详见表3.3-1和表3.3-23.3.4 原位测试根据场地地层岩性,适宜测试场地地基土物理力学性质的原位测试有标准贯入试验、静力触探、动力触探、波速测试试验等。3.3.5 工程地质测绘对于新坝区域进行工程地质测绘,测绘面积大约12平分公里。3.3.6 物探设计EH-4高频大地电磁测深测线2条,线距为50m,每条测线长2.5km,设计点距为25m。3.3.7 本次勘察预计工作量分别见表3.3-1和3.3-2: 尾矿堆积体预计勘察工作量汇总表 表3.3-1序号勘察项目勘 察 内 容单 位工 作 量备 注1钻探钻 孔m/孔2600/58泥浆护壁钻进2原位测试静力触探m/孔1
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