山东省莱州市某尾矿库坝体稳定性分析报告.doc

1 序言
1.1 项目由来
*******************尾矿库位于xx省xx市**************村西北3km处。该尾矿库北临xx湾，南靠沿海防护林带，西面为海鲜养殖场，东面为回水池，属典型的四周筑坝平地型尾矿库。该库占地面积约25万m2，汇水面积23.0万m2，地势平坦。库区基岩以花岗混合岩为主。场地抗震设防烈度为7度，基本地震加速度值0.10g，设计地震分组第二组。
****尾矿库由xx省冶金设计院设计，设计总库容为360万m3，设计总坝高为15.0m。根据《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJ1-90和《尾矿库安全技术规程》AQ2005-2006的有关规定，该尾矿库等级为四级。
目前，该库坝顶高程达15.20米，坝高13.20米。根据《尾矿库安全技术规程》AQ2005-2006的有关规定，当上游式尾矿坝堆积至1/2～2/3最终设计坝高时，应对坝体进行一次全面勘察，以校核坝体现状的稳定性，为坝体继续加高后的稳定性评价及确定相应的技术措施提供依据。
为此，*******************公司（以下简称“我公司”）受**************金矿（以下简称“业主”）的委托，承担了*****尾矿库现状稳定性评价的岩土工程勘察任务。勘察前，业主向我公司提供了一份《*******************金矿尾矿库坝体稳定性分析任务委托书》（详见附件1），我公司按照委托书及现行有关技术规范、标准的技术要求制定了详细的勘察技术方案，编制了勘察纲要，并作为本期勘察工作的指导性文件。
根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001，*****尾矿库工程重要性等级为一级，岩土工程勘察等级为甲级。
照片1.1为*****尾矿库现状沉积滩。

照片1.1 *****尾矿库现状沉积滩
1.2 编制依据
根据勘察任务委托书的要求，本期勘察所遵循的技术规范/标准如下：
① 《岩土工程勘察规范》GB50021-2001
② 《岩土工程勘察技术规范》YS5202-2004/J300-2004
③ 《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJ1-90
④ 《尾矿库安全技术规程》AQ2005-2006
⑤ 《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001
⑥ 《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
⑦ 《构筑物抗震设计规范》GB50191-93
⑧ 《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000
⑨ 《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》YBJ11-86

⑩ 《建筑工程地质钻探技术标准》JGJ87-92
⑪ 《原状土取样技术标准》JGJ89-92
⑫ 《土工试验方法标准》GB/T50123-1999
⑬ 《岩土工程勘察报告编制标准》CECS99：98
⑭ 《*****尾矿库坝体稳定性分析任务委托书》
1.3 编制目的及任务
1.3.1 编制本报告的主要目的是：
（1）分析、验证现状坝体的稳定性；
（2）为坝体继续加高的稳定性评价提供依据；
（3）为尾矿库的安全和环境评价提供依据。
1.3.2 编制本报告的主要任务是：
（1）查明尾矿堆积体的性质、组成、分布规律及其密实程度；
（2）查明尾矿材料的物理力学指标；
（3）查明现状坝体浸润线的位置，给出坝体浸润线的主剖面图。
（4）根据《*****尾矿库坝体稳定性分析任务委托书》的要求，通过对现状坝体的勘察，需进行如下分析研究工作：
① 沿垂直初期坝坝体轴线的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’剖面建立二维渗流数值计算模型，分别按勘察期间的库内现状水位标高和设计最高洪水位标高两种不同水位运行工况，对现状堆积坝坝顶标高状况下的坝体渗流稳定性进行数值分析计算；
② 沿垂直初期坝坝体轴线的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’剖面建立二维坝体抗滑安全系数计算模型，分别按勘察期间的库内现状水位标高和设计最高洪水位标高两种不同水位运行工况，采用现行有关技术规范所推荐的计算坝体抗滑安全系数的计算方法，对现状堆积坝坝顶标高状况下的坝体静力、地震荷载作用下的抗滑稳定性进行计算分析，并按照现行有关技术规范所规定的坝
体在不同运行工况下的抗滑稳定最小安全系数的要求，分析评价现状坝体在不同运行工况下的抗滑稳定性。
1.4自然地理概况
1.4.1 库区自然地理位置
*****尾矿库位于xx省xx市**********西北3公里处。库区南距xx市区23公里，东面为xx港。矿区有简易公路与蓝（村）-三（三山岛）公路相通，可直达蓝村火车站；南距威乌高速公路25公里，经此可抵青岛、烟台、潍坊、济南等地，海陆交通均十分方便。
1.4.2 气象
该区属暖温带大陆性季风气候，昼夜温差较小，四季分明。春夏多东南风，秋冬季多西北风。据xx市气象站45年（1959～2004年）的气象资料，区域的历年平均气温12.5ºC，极端最高气温38.9ºC，极端最低气温-17ºC。雨季多集中在7～9月份，年平均降水量595.77mm，最大降水量1204.8mm，年最小降水量313.8mm，最长连续降水为4天，将水量208.8mm，年最大蒸发量2379mm，年最小蒸发量1779.2mm，年平均相对湿度63.87%。区域的最大积雪深度200mm，最大冻土深度680mm，每年的11月份至次年的3月为霜冻期，最长冰冻期为102天。
1.4.3 区域地质构造与地震
库区北邻渤海xx湾，属滨海沙滩地貌，区内无大的断裂构造通过。地层主要为第四系全新统海陆交互成因的中砂、粉质粘土（局部），粗砾砂、粉质粘土，基底为太古界花岗混合岩。
根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001，场地位于抗震设防烈度7度区，设计基本地震加速度值为0.10g，所属设计分组为第二组。

1.5 工作方法、完成工作量及质量评述
本期勘察野外工作于2008年4月30日设备进场，2008年5月1日开始正式野外勘察作业，于5月10日完成全部野外勘察工作，室内土（水）工试验工作于2008年6月5日结束，所投入的主要仪器设备及人员分工见表1.1～1.3。
表1.1 野外投入的主要仪器设备
名 称
型 号
数 量
（台/套）
钻机
XY-130型
2
水准仪
SOUTH AL24
1
现场注水试验设备
自制
1

表1.2 室内试验投入的主要仪器设备
名称
型号
生产厂家
静三轴剪力仪
SJ—1A型静三轴剪力仪
南京自动化土壤仪器厂
直剪仪
DSJ-3型电动四联等应变直剪仪
南京宁曦土壤仪器有限公司
固结仪
GJY—800型低压固结仪
南京宁曦土壤仪器有限公司

表1.3 参加本工程的主要技术人员及分工
参加单位
姓名
职称
负责项目
**********有限公司
***
工程师
工程负责人，全面负责现场施工并编写勘察报告
***
工程师
协助工程负责人负责现场施工和安全检查
****
教授级高工
负责报告的审定及分析计算方面的论证
***
工程师
负责勘察方案及报告的审核
***
工程师
负责室内土工试验

（1）工作方法
勘察方法采用钻探和原位测试（标准贯入试验）相结合的综合勘察方法。
本次勘探所布钻孔均为取土标贯孔。在尾矿堆积体中钻进时，钻探方法采用套管护壁冲击钻进或螺纹钻干钻（地下水位以上）和泥浆护壁回转钻进（地下水位以下）相结合的钻探工艺，回次进尺1.0m。
（2）完成工作量
根据《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》YBJ11-86的有关规定，并结合现状尾矿库的实际地形条件，本期勘察共布置了4条勘探线（勘探线编号为1～4号），18个钻探孔、6个人工取土探井和6组现场注水试验。
本期勘察所完成的野外工作量详见表1.4。
表1.4 *****金矿**分矿尾矿库现状稳定性评价野外工作量一览表
项目分类
序号
工作项目
工作量
主 要 内 容
野外
勘察
1
勘探线及勘探点测放
3条/18个孔
勘探线3条，钻探孔18个
2
钻探孔
18个孔
钻探总进尺421m
3
取土探井
6个
挖掘总进尺12.00m
原位
测试
4
标准贯入试验
195次
试验间距1～2m
取土（水）试样
5
采取原状土试样
19件
原始地层中的粉质粘土
6
采取扰动土试样
166件
尾矿砂和原始地层砂类土
7
采取水试样
2件
库内水试样1件，库外水试样1件
野外注水试验
8
现场注水试验
6组
采用单环法，试验对象为沉积滩上的浅层尾矿砂

2 尾矿库基本情况
2.1企业概况
*****金矿前身为仓上金矿,是“七五”期间发展起来的一座采、选、冶综合配套的大型黄金矿山。1986年建矿，历经三期改扩建工程，生产规模达2500吨/日。现有职工1418人，下设九个处室、七个生产车间，固定资产2.03亿元。露天矿2005年5月份闭坑，仓上金矿正式转入井下生产，其中*****矿区为仓上金矿主要生产接续车间。*****金矿区2001年10月正式开工建设，2005年9月投产，生产能力1500吨/日。2006年5月，*****公司全资收购该金矿，企业更名为*****公司*****分矿。
2.2 尾矿库现状及运行情况
***************金矿***分矿尾矿库位于xx市*****村西北，该尾矿库始建于2002年10月，2002年11月建成投入使用，2005年9月二次坝体加高，2005年10月二次坝体加高完工。该尾矿库东西宽约600m，南北长约450m，汇水面积约22.164万m2。目前坝顶最大标高为13.94m，最大坝高为12.94m，全库容约200万m3，设计坝顶标高为17.5m，总坝高16.5m，总库容336万m3,属四周筑坝平地型尾矿库。
尾矿输送采用两台泥浆泵，输送管路两条。坝顶尾矿排放管路沿坝顶环形布置，选矿厂外排尾矿浆沿坝内坡排放尾矿。尾矿排放不均，尾矿库东北角和北部尾矿堆存较少，大部分滩面被水覆盖，干滩长度不够。
排水设施建于尾矿库东北角，由排水井、排水管组成。排水井为钢结构窗口式圆筒形，直径为0.8m，井高15.5m。井壁厚12mm，每隔250mm高留一层排水孔，每层两个，相邻层排水孔垂直交错布置。排水孔为直径250mm的圆孔管，排水井下部与排水管相接排水管断面直径200mm。排放的澄清水流入尾矿库东北角坝外的回水池，回水池南端设有回水泵站，回水泵站设两台回水泵。回水输送到选厂回收利用。

尾矿库初期坝为碾压式土石混合坝，采用砂土料、风化花岗岩和采矿废石混合，逐层碾压。目前，坝顶标高11.47～13.94m，坝底标高1m，平均坝高12m。坝顶宽4-6m，外坡坡比1:1.1~1.5。为防止尾矿水向周围扩散，在尾矿库东、南、西坝体外侧做垂直铺塑防渗处理，坝顶为库区简易道路。
尾矿坝设有看坝房，看坝工昼夜值班，负责筑坝和看护，坝顶照明、通讯设施齐全。
经现场踏勘，尾矿库初期坝外坡陡于设计尺寸，平均坡比在1:1.1~1.5左右，坝体堆积物呈自然堆放状态，坡面无防护及排水设施，坝体无明显沉陷、滑坡、裂缝、流土和管涌等现象，坡面未发现尾矿水出溢、渗漏现象，运行工况正常。
照片2.1～2.4为*****尾矿库初期坝外貌

照片2.1 *****尾矿库初期坝南部坝体外貌（自东向西）

照片2.2 *****尾矿库初期坝东部坝体外貌（自南向北）

照片2.3 *****尾矿库初期坝西部坝体外貌（自南向北）

照片2.4 *****尾矿库初期坝北部坝体外貌（自北向南）
3岩土工程勘察
3.1 勘察工作概述
3.1.1 本次勘察的主要目的是：
（1）分析、验证现状坝体的稳定性；
（2）为坝体继续加高的稳定性评价提供依据；
（3）为尾矿库的安全和环境评价提供依据。
3.1.2 本次勘察的主要任务是：
（1）查明尾矿堆积体的性质、组成、分布规律及其密实程度；
（2）查明尾矿材料的物理力学指标；
（3）查明现状坝体浸润线的位置，给出坝体浸润线的主剖面图。
3.1.3勘察方法及要求
勘察方法采用钻探、坑探和原位测试（标准贯入试验）相结合的综合勘
察方法，同时辅以多组取土探井采取尾矿沉积滩及堆积坝上的浅层Ⅰ级尾矿砂试样。
① 在尾矿堆积体中钻进时，钻探方法采用套管护壁冲击钻进或螺纹钻干钻（地下水位以上）和泥浆护壁回转钻进（地下水位以下）相结合的钻探工艺，回次进尺1.0m，遇到原始天然地层时，采用75mm口径（N）型双层岩芯管和金刚石钻头钻进，回次进尺1.0～1.5m。
② 在钻探孔中采取原状和扰动尾矿堆积材料试样，原状尾矿砂试样的采取采用内置环刀的双管单动回转式原状取砂器，原状尾矿土试样的采取采用双管单动回转式保样钻具，扰动尾矿砂、土试样直接从标准贯入器中采取。另外，为了查明浅层尾矿砂的天然密度及其沉积规律，在沉积滩及尾矿堆积坝上布置人工取土探井，采用标准环刀采取原状尾矿砂试样。
③ 为了评价尾矿砂的密实度，在钻探孔中进行标准贯入试验，试验间距1.0～2.5m，试验方法采用质量63.5kg的穿心锤，以76cm的落距自由下落，将标准规格的贯入器贯入砂层30cm，并记录贯入的锤击数。
④ 为了查明浅层尾矿砂的竖向渗透系数kV，在沉积滩上布置现场试坑注水试验（采用单环法）。
⑤ 为了评价库内尾矿水对建筑材料的腐蚀性及其腐蚀程度，采取尾矿水试样并进行水质简分析。
⑥ 根据任务委托书和有关现行技术规范、标准的要求，对野外所采取的尾矿砂、土试样进行有关项目的室内土工试验，评价其物理力学性质，为渗流稳定性和坝体静力抗滑稳定性计算分析提供计算参数。
表3.1和3.2分别为本期勘察所采用的各种勘察测试方法及其目的（野外和室内试验）。

表3.1 野外勘察测试方法
项目名称
勘 察 测 试 目 的
钻探
①、为坝体变形与稳定性分析以及加固方案取得地质岩性剖面；
②、采取各种土试料以进行室内土工试验；
③、测定地下水位；
④、查明坝与库区可能渗漏的途径。
取
样
取土样
采取不同深度的尾矿堆积材料试样（原状和扰动），进行野外定名和室内土工试验。
取水样
①、采取水试样进行水质简分析，以获得尾矿水所含的化学元素；
②、分析评价水对建筑材料的腐蚀性及其腐蚀程度。
原
位
测
试
标准贯
入试验
①、评价尾矿砂的密实度，估算尾矿砂的相对密度Dr；
②、判定在地震作用下尾矿砂发生液化的可能性并评价其液化程度。
现场注水试验
测定浅层尾矿堆积材料的竖向渗透系数kV，评价其渗透性。

表3.2 室内主要试验项目
试验项目名称
试 验 目 的
一般物性试验
对尾矿土进行定名，同时获得尾矿砂、土的各项物理性质指标。
颗粒分析试验
获得颗分级配曲线，对尾矿砂进行定名，同时获得各项级配指标，为分析尾矿砂沿水平和深度方向的粒度组成及其分布规律提供依据。另外，为饱和尾矿砂的地震液化宏观判别提供依据。
静力三轴压缩试验
（固结不排水CU试验）
为坝体静力稳定性数值计算提供所需的总应力法和有效应力法（固结不排水测孔隙水压力）条件下的各种抗剪强度指标。
直剪固结快剪试验
为坝体静力稳定性数值计算提供所需的抗剪强度参数。
室内渗透试验
为坝体的渗流稳定分析提供参数
水质简分析
测定尾矿水的化学元素含量，评价水对建筑材料的腐蚀性及其腐蚀程度。
照片3.1为钻机在尾矿沉积滩上现场钻探。

照片3.1 钻机在尾矿沉积滩上现场钻探（钻机型号XY-130型）
3.1.4工作量布置
① 勘察工作量布置原则
本期勘察的工作量布置原则按照《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》YBJ11-86、《岩土工程勘察技术规范》YS5202-2004/J300-2004中的有关规定进行。
勘探线沿垂直初期坝坝体轴线布设，勘探线长度自尾矿堆坝下游30m左右起直至堆场内干面滩边缘。
勘探点沿勘探线布置，一般性勘探点深度以达到堆场原自然地面以下稳定地层为准；控制性勘探点的深度以能查明原自然地面以下可能存在的软弱地层为准。
② 勘察试验工作量
遵循上述勘探布置原则，并结合现状尾矿库的实际地形条件，本期勘察
共布置了4条勘探线（勘探线编号为1～4号），18个钻探孔6个人工取土探井6组现场注水试验。
野外勘察工作量布置详见附图“勘探点平面布置图（图号2008K064-3）”，本期勘察所完成的野外、室内试验及坝体渗流稳定性及抗滑稳定性分析计算工作量详见表3.3。

表3.3 *****尾矿库现状稳定性评价勘察试验研究工作量一览表
项目分类
序号
工作项目
工作量
主 要 内 容
野外勘察
1
勘探线及勘探点测放
4条/18个孔
勘探线4条，钻探孔18个
2
钻探孔
18个孔
钻探总进尺422m
3
取土探井
6个
挖掘总进尺12.00m
原位测试
4
标准贯入试验
195次
试验间距1～2m
取土（水）试样
5
采取原状土试样
19件

6
采取扰动土试样
166件

7
采取水试样
2件
库内1件，库外1件
野外注水试验
8
现场注水试验
6组
采用单环法，试验对象为沉积滩上的浅层尾矿砂
室内试验
9
水质简分析试验
2页

10
一般物性试验
12组
尾矿砂12组次
11
颗粒分析试验
10页
尾矿砂70件，原始地层130件
12
直剪固结快剪试验
12组
尾矿砂6组
13
静力三轴压缩试验
（固结不排水CU试验）
12组
尾矿砂12组次，试验同时测定孔隙水压力，以获得有效应力法的抗剪强度指标
坝体渗流稳定性
数值分析
14
二维渗流数值模拟分析
4个剖面模型/2种水位工况
对现状堆积标高13.5m下的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’工程地质主剖面建立二维渗流数值计算模型，分别按库内现状水位标高11.56m和最高洪水位标高12.16m两种水位运行工况进行二维渗流数值模拟分析，评价坝体的渗流稳定性
坝体抗滑稳定性数值分析
15
坝体抗滑安全系数计算
4个剖面模型/4种运行工况
对现状堆积标高13.5m下的1-1’、2-2’、3-3’、4-4’工程地质主剖面建立二维坝体抗滑安全系数计算模型，分别按库内现状水位标高11.56m和最高洪水位标高12.16m两种水位工况，将影响坝体局部稳定及整体稳定的潜在滑裂面形状假定为圆弧形，采用规范所推荐的“瑞典条分法”和“简化Bishop法”按有效应力法计算分析静力、地震条件下的坝体潜在滑裂面上的抗滑安全系数，并按照现行有关技术规范中对尾矿库在不同运行工况下的坝坡抗滑稳定最小安全系数的要求，分析评价坝体的抗滑稳定性

3.2库区土层的岩土工程地质特性
*****尾矿库采用上游池填法筑坝工艺，尾矿堆积体的颗粒分布比较杂乱，为便于渗流及坝体稳定性的计算分析，本期勘察按照物理力学性质相近的原则，采用概化模型对尾矿堆积体进行工程地质分层。
根据本期勘察的钻探揭露结果，可将库区的地层自上而下划分为两种类型：即尾矿堆积材料（尾矿砂和尾矿土）和库基原始天然地层。尾矿砂主要为尾粉砂，且局部夹尾矿土薄层，并常出现互层，具倾向库内的微细交错层理是尾矿堆积材料特有的沉积特征。初期坝为碾压式土石混合坝，采用砂土料、风化花岗岩和采矿废石混合，逐层碾压。为防止尾矿水向周围扩散，在尾矿库东、南、西坝体外侧做垂直铺塑防渗处理。
库基原始天然地层主要为海陆交互成因的中砂、粉质粘土（局部），粗砾砂、粉质粘土，基底为太古界花岗混合岩。
根据野外钻探、原位测试和室内土工试验结果，经综合分析，并经概化后将尾矿材料划分为两个主层，即②层尾粉砂（松散）、③层尾粉砂（稍密），库区各层岩土的岩性特征及其分布情况详见表3.4。
表3.4 *****尾矿库库区地层岩性特征一览表
岩土层类别
岩土层
岩 土 描 述
状态
厚度变化范围
（m）
层底标高变化范围
（m）
分布情况
地质时代
及成因
编号
名 称
人工堆积材料
Q4ml
①
素填土
（初期坝）
灰白-灰褐色,主要有风化花岗岩,采矿废石,砂土料混合组成,稍密-密实,稍湿。
稍密-密实
3.8～10.5
1.34～4.87
分布于尾矿沉积滩及初期坝坝坡
②
尾粉砂
灰色-褐黄色,主要矿物成分为长石,石英,云母及其它暗色矿物,混粒结构,次棱角状,具交错层理,局部有尾粉土夹层,稍湿-湿,松散,地下水位以下呈饱和状态。
松散
2.2～7.8
4.36～9.52
③
尾粉砂
灰色-褐黄色,主要矿物成分为长石,石英,云母及其它暗色矿物,混粒结构,次棱角状,具交错层理,局部有尾粉土夹层,稍湿-湿,稍密,地下水位以下呈饱和状态
稍密-中密
1.4～4.2
1.27～4.89
库区天然地基
Q4mc
④
粉质粘土
灰褐色,无摇振反应,切面稍光滑,干强度及韧性较高,软塑-可塑
软塑-可塑
1.8～2.30
-0.93～-0.06
库区南部
⑤
中砂
黄褐色,石英-长石质,混粒结构,次棱角状,含少量贝壳碎片,湿-饱和,稍密-中密
稍密-中密
0.70～8.20
-6.86～3.29
整个库区
⑥
粗砾砂
黄褐色,石英-长石质,混粒结构,次棱角状,含少量贝壳碎片,饱和,中密-密实
中密-密实
1.40～7.40
-11.54～-3.50
整个库区
⑥1
粉土
黄褐色,摇振反应中等,切面无光泽反应,干强度低,韧性低,湿,密实
密实
1.90～3.70
-7.71～-5.40
库区东部（夹层）
⑦
粉质粘土
黄褐色,切面稍有光滑,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,可塑-硬塑
可塑-硬塑
0.7～9.4
-17.16～-6.20
库区东部
⑦1
中砂
黄褐色,石英-长石质,混粒结构,次棱角状,含少量贝壳碎片,饱和,密实
密实
4.40～4.90
-11.66～-11.11
库区东部（透镜体）
Ar
⑧
强风化花岗混合岩
灰白色-棕黄色,主要由石英,长石和云母等矿物成分组成,原岩结构大部分破坏,风化裂隙很发育,岩芯扰动呈碎块状,岩体破碎,属软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类,干钻不易钻进,合金钻方可钻进。
较硬
最大揭露厚度3.20m
在勘探深度范围内未揭穿
分布于整个尾矿库库区

3.2.1初期坝的物理力学性质
尾矿库初期坝为碾压式土石混合坝，采用砂土料、风化花岗岩和采矿废石混合，逐层碾压。目前，坝顶标高11.47-13.94m，坝底标高1m，平均坝高12m。坝顶宽4-6m，设计内外坡坡比1：2，现状坝体外坡坡比1：1.5，为防止尾矿水向周围扩散，在尾矿库东、南、西坝体外侧做垂直铺塑防渗处理，坝顶为库区简易道路。初期坝的物理力学指标根据现场钻探结果、原位测试结果及现场踏勘、分析原有的设计资料并结合地区经验对其进行评价。初期坝的物理力学指标经验值见表3.5。
表3.5 初期坝的物理力学指标经验值
岩土名称
重力密度
r（kN/m3）
重力密度
r（kN/m3）
抗剪强度
渗透
系数
KV
(cm/s)
水位以上
水位以下
C
（kPa）

（°）
素填土（初期坝）
18
18.5
5
35
5.810-3

3.2.2 尾矿堆积材料的物理力学性质
本期勘察以原位测试（标准贯入试验）和室内各种土工试验结果作为评价尾矿堆积材料物理力学性质的主要依据，并结合野外钻探和其它测试方法进行综合评价分析。
（1）尾矿堆积材料的原位测试结果分析
本期勘察在钻探孔中对尾矿堆积体自上而下均进行了标准贯入试验，并以此试验结果作为划分尾矿砂密实度的主要依据。表3.6为库区各层尾矿堆积材料的标准贯入试验锤击数N实测值统计结果。
表3.6 库区各层尾矿堆积材料标准贯入试验锤击数(N)实测值统计结果
岩土层编号
岩土名称
统计个数
界限值
(击)
平均值
(击)
标准差
(击)
变异系数
②
尾粉细砂
46
4-10
6.33
1.61
0.25
③
尾粉细砂
12
11-25
16.08
4.80
0.30

从实测的数据可以看出，表层及中上部尾矿砂较松散，中下部较密实，尾矿砂的密实度总体上呈随深度的增大而增大的正相关变化趋势。
（2）尾矿堆积材料的室内土工试验结果分析
本期勘察对野外所采取的尾矿堆积体试样（原状样和扰动样）进行了若干组项的室内土工试验，试验项目主要包括一般物性试验、颗粒分析试验、相对密度（Dr）试验、标准固结试验、直剪固结快剪试验、固结排水（）条件、固结不排水（）条件以及固结不排水测孔隙水压力（）条件下的静力三轴压缩试验。
①一般物性试验
为了获取尾矿堆积材料的一般物理性质的各项指标，本期勘察在各坝区的尾矿沉积滩及堆积坝体上共布置了6个取土探井，在探井中采用标准环刀采取浅层原状尾矿砂试样，同时，在部分钻探孔中采用原状取砂器采取了原状尾矿砂和尾矿土试样，并对这些试样进行了一般物性试验。试验结果详见附表“土的物理力学性质试验成果表（图号2008K064-6）”。表3.7为库区尾矿堆积材料的物理性质试验统计结果。
表3.7 库区尾矿堆积材料物理性质试验统计结果
岩
土
编
号
岩
土
名
称
统
计
项
目
含水率
ω
(%)
比重
Gs
重力密度
γ
(kN/m3)
干重度
γd
(kN/m3)
孔隙比
e
孔隙度
n
(%)
饱和度
Sr
(%)
②
尾粉细砂
（松散状态）
统计个数
6
6
6
6
6
6
6
最大值
11.30
2.71
18.60
16.80
0.65
39.30
47.70
最小值
10.50
2.71
18.20
16.40
0.61
38.00
44.10
平均值
10.82
2.71
18.40
16.62
0.63
38.70
46.40
标准差
0.31
0.00
0.14
0.15
0.01
0.50
1.37
变异系数
0.03
0.00
0.01
0.01
0.02
0.01
0.03
③
尾粉细砂
（稍密状态）
统计个数
6
6
6
6
6
6
6
最大值
12.70
2.71
19.00
17.00
0.62
38.40
56.70
最小值
11.40
2.71
18.70
16.70
0.60
37.30
50.30
平均值
12.23
2.71
18.88
16.83
0.61
37.90
54.30
标准差
0.50
0.00
0.12
0.10
0.01
0.36
2.15
变异系数
0.04
0.00
0.01
0.01
0.01
0.01
0.04
②颗粒分析试验
为了对尾矿砂进行定名并获得各项级配指标，室内对野外所采取的尾矿砂试样（原状样和扰动样）均进行了颗粒分析试验，试验方法采用筛析法。根据颗粒分析试验结果，绘制了尾矿砂的颗粒大小分布曲线，同时，给出了尾矿砂的有效粒径d10、中间粒径d30、平均粒径d50和限制粒径d60，并根据这些数据计算出了不均匀系数Cu和曲率系数Cc，尾矿砂试样的颗粒分析试验曲线及结果详见附图“尾矿砂颗分试验曲线（图号2008K064-9）”和附表“土的物理力学性质试验成果表（图号2008K064-6）”。 表3.8为尾矿砂的级配指标统计结果。
表3.8 *****尾矿库尾矿砂级配指标统计结果
岩土
名称

统计项目
级配指标
有效粒径d10（mm）
中间粒径d30（mm）
平均粒径d50（mm）
限制粒径d60（mm）
不均匀系数Cu
曲率系数Cc

尾粉砂
统计个数
47
49
49
49
47
47
范围值
0.01-0.05
0.03-0.15
0.09-0.23
0.12-0.27
4.41-45.60
1.20-4.67
平均值
0.01
0.08
0.17
0.21
25.09
2.95
标准差
0.01
0.03
0.02
0.03
13.49
0.79
变异系数
0.82
0.32
0.14
0.12
0.54
0.27
由表3.8可以看出，*****尾矿库现状沉积滩内尾矿砂的有效粒径d10变化于0.03～0.05mm之间，平均值为0.01mm；尾矿砂的平均粒径d50变化于0.09～0.23mm之间，平均值为0.17mm；尾矿砂的不均匀系数Cu变化于4.41～45.60之间，平均值为25.09。
③直剪固结快剪试验和静力三轴压缩试验
室内静力三轴压缩试验所获得的尾矿堆积材料在固结不排水（）条件下的总应力法和有效应力法抗剪强度试验结果详见附图“静力三轴试验成果图表（图号2008K064-7）”。表3.9为室内通过不同剪切试验方法所获得的尾矿堆积材料的抗剪强度指标统计结果。

表3.9 *****尾矿库尾矿堆积材料抗剪强度指标统计结果
土层
编号
岩土层
名 称
统计项目
直剪固结快剪
三轴压缩（固结不排水）
总应力法
三轴压缩（固结不排水）
有效应力法
粘聚力
Ccq（kPa）
内摩擦角
φcq（°）
粘聚力
Ccu（kPa）
内摩擦角
φcu（°）
有效粘聚力
C’（kPa）
有效内摩擦角
φ’（°）
②
尾粉细砂
（松散状态）
统计个数
6
6
6
6
6
6
范围值
3.2～7.1
26.5～28.6
3.9～6.5
28.2～31.4
3.4～5.1
30.9～35.6
平均值
4.8
27.5
4.43
29.3
3.98
32.33
标准差
1.8
0.84
0.94
1.42
0.61
0.14
变异系数
0.37
0.03
0.21
0.05
0.15
0.004
标准值
3.32
26.81
3.65
28.13
3.48
32.22
③
尾粉细砂
（稍密状态）
统计个数
6
6
6
6
6
6
范围值
1.10～4.00
27～29.4
2.30～5.9
28.9～32.2
2.10～8.60
32.4～36.2
平均值
2.97
28.12
4.33
30.22
4.75
33.75
标准差
1.07
1.04
1.40
1.45
2.15
1.59
变异系数
0.36
0.04
0.32
0.05
0.45
0.05
标准值
2.08
27.26
3.17
29.02
2.98
32.44

④水质简分析
本期勘察分别在沉积滩集水坑中和西部坝外排洪沟各采取1件水试样（试样编号依次为1#、2#），并进行了水质简分析，分析结果详见附件2《水质分析报告》，表3.10为水质分析的主要分析指标统计结果。
表3.10 *****尾矿库库区水质简分析主要指标一览表
1#样（库内）
阳离子
Na+、Mg2+、Ca2+、K+（按含量由大到小排序）
阴离子
Cl-、SO42-、HCO3-（按含量由大到小排序）
总矿化度
34120.52mg/L
总硬度
9097.39mg/L
总碱度
80.64mg/L
总酸度
45.48mg/L
游离CO2
19.99mg/L
PH值
7.33
2#样（库外）
阳离子
Na+、Mg2+、Ca2+、K+（按含量由大到小排序）
阴离子
Cl-、SO42-、HCO3-（按含量由大到小排序）
总矿化度
28198.40mg/L
总硬度
5721.73mg/L
总碱度
193.54mg/L
总酸度
27.29mg/L
游离CO2
12.00 mg/L
PH值
7.39

根据水质分析结果可知，沉积滩内地下水与库外排洪沟所排放出的尾矿水的化学类型均属Cl·SO4—Na·Mg型水。
根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中第12.2.1～12.2.5条关于地下水对建筑材料的腐蚀性评价之规定，库区水对建筑材料的腐蚀性评价结果见表3.11和表3.12。

表3.11 *****尾矿库库内水对建筑材料的腐蚀性评价结果
场地环境类型
Ⅱ类
水对混凝土结构的腐蚀等级
中腐蚀
水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀等级
长期浸水
弱腐蚀
干湿交替
强腐蚀
水对钢结构或钢管道的腐蚀等级
中腐蚀

表3.12 *****尾矿库库外水对建筑材料的腐蚀性评价结果
场地环境类型
Ⅱ类
水对混凝土结构的腐蚀等级
中腐蚀
水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀等级
长期浸水
弱腐蚀
干湿交替
强腐蚀
水对钢结构或钢管道的腐蚀等级
中腐蚀

3.2.3 库区天然地基岩土的物理力学性质
本期勘察在勘探深度范围内，揭露到五层天然地基岩土层，主要为海陆交互成因的中砂、粉质粘土（局部），粗砾砂、粉质粘土，基底为太古界花岗混合岩。根据所搜集到的区域地质资料和历史地震资料分析，库区内没有大的断裂构造通过，历史上没有大的地震记录，场地是稳定性的。坝基土层的标准贯入试验锤击数N实测值统计结果见表3.13，坝基土层的物理力学指标统计结果见表3.14。
表3.13 库区各层尾矿堆积材料标准贯入试验锤击数(N)实测值统计结果
岩土层编号
岩土名称
统计个数
界限值
(击)
平均值
(击)
标准差
(击)
变异系数
⑤
中砂
39
10-41
22.10
7.37
0.33
⑥
粗砾砂
45
18-79
34.96
9.66
0.28

表3.14 坝基土层的物理力学指标统计表
岩土
编号
岩土
名称
统计
项目
质量
密度
ρ
(g/cm3)
天然含
水量
ω
(%)
土粒
比重
Gs
天然孔隙比
e
液限
ωL
(%)
液性
指数
IL
塑性
指数
IP
直剪
压缩系数
压缩模量
有效
粒径
d10
(mm)
平均
粒径
d50
(mm)
界限
粒径
d60
(mm)
不均匀
系数
Cu
曲率
系数
Cc
内摩擦角
φq
(度)
粘聚力
Cq
(kPa)
α
0.1-0.2
(1/MPa)
Es
0.1-0.2
(MPa)
④
粉质粘土
统计个数
6
6
2
2
6
6
6
5
5
6
6

最大值
1.99
31.9
2.72
0.878
31.6
1.09
12.9
30.70
29.80
0.43
6.68

最小值
1.91
24.4
2.70
0.688
27.9
0.66
10.3
19.00
6.60
0.22