堆积坝的稳定是尾矿库安全最重要的指标之一。影响尾矿坝坝坡稳定的因素很多,如尾矿的抗剪强度、孔隙压力和密度、坝内浸润线位置、沉积滩长度、尾矿冲积分层情况、坝坡的坡度、总坝高与初期坝高的比值、初期坝的材料等,均对尾矿坝的坝坡稳定有直接影响。
(1)尾矿抗剪强度的影响
尾矿的抗剪强度直接影响尾矿坝坝坡的稳定性,决定抗剪强度大小的要素有尾矿的内摩擦角、尾矿凝聚力等。尾矿内摩擦角与坝坡安全系数基本上呈线性关系。尾矿内摩擦角越大,则安全系数越大。而尾矿凝聚力很小,对较高的尾矿坝的坝坡稳定影响甚小。当坝坡、初期坝高的比例、结构形式、沉积滩长度及浸润线位置等影响坝坡稳定的因素固定不变时,一定的内摩擦角有其极限的筑坝高度。所以尾矿坝一旦设计好之后其高度不能随意加高。
(2)浸润线位置的影响
尾矿坝内浸润线位置的高低是影响坝坡稳定的主要因素之一。当渗透水通过坝体时,坝体受到渗透水的动水压力,其方向与渗流的流向相同,这将降低坝坡的稳定性,基本上是相差1m水位,安全系数就相差0.03~0.05,也就是安全系数相差1.2%~2.5%左右。当浸润线抬得相当高时(接近坝面或在坝面逸出)安全系数会降得很低。在尾矿筑坝期间,长期观测浸润线位置对维护尾矿坝的安全是相当必要的。在对尾矿坝进行加固时,降低坝内浸润线,对坝坡稳定也是很有效的。
(3)沉积滩距离的影响
尾矿坝内坡坡顶至水边线的一段距离,称为沉积滩长度。沉积滩长度对稳定性影响很大。当沉积滩长度减小时浸润线增高,安全系数减小。以往为了筑坝需要,任意缩短沉积滩距离,或者为了防洪的需要,任意减小沉积滩长度,甚至在沉积滩上筑子坝提高水位增大库容抗洪,这都是不安全的。
(4)尾矿冲积分级的影响
采用冲积法尾矿筑坝,粗粒尾矿沉积在近处,细粒尾矿沉积在远处,沉积滩面冲积分级比较明显。随着冲积坝不断上升,形成基本上与坝外坡相平行的层次。如果尾矿紊乱冲填,稳定性降低。合理的筑坝工艺及严格的管理能形成理想的坝体分层,是提高尾矿坝坡稳定的一个重要因素。
(5)坝坡变化的影响
坝坡坡度对尾矿坝的稳定性有直接关系,一般说坝坡越缓越稳定。但是,也要有一个合理的坝坡概念。尾矿坝坝坡坡度的选择,应是在保证有足够安全系数的前提下坝坡不宜太缓,以避免浸润线逸出,不利于渗流稳定。此外,坝坡过缓,就减少了尾矿库的库容,增加了筑坝工程量。
(6)初期坝高的影响
初期坝采用堆石砌筑时,其抗剪强度要比尾矿高。因此,当初期坝增高时,其安全系数也随之增高。但是,初期坝的安全系数是一个常数,因此,初期坝不适当的增高并不能增加尾坝的总体稳定。
(7)堆积坝高的影响
随着堆积坝高的增高,坝体稳定安全系数逐渐降低。所以不能随意增高堆积坝高度。
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