山东省莱芜市张家洼镇御驾泉尾矿坝勘察报告(编辑修改稿)

山东省莱芜市张家洼镇御驾泉尾矿坝勘察报告(编辑修改稿)内容摘要：

准》（ GB/T501231999） ,并参考了《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》（ YBJ1186）。 根据《岩土工程勘察规范》（ GB500212020）和本次钻探结果，结合室内土工试验和原位测试结果，本区尾矿砂、尾矿土主要有尾粉细砂、尾 粉土、尾粉质粘土和尾粘土，现分述如下。 尾粉细砂（ Q4ml） 黄褐色，稍密，饱和。 颗粒级配良好，分选性较差，呈次棱角～亚圆状，主要矿物成分为长石、石英、角闪石和云母等，局部具微层理，可见粘性土夹层，偶见碎石。 具中等压缩 性。 主要分布于初期坝的碎石层底部，厚度不均，层底标高不稳定。 尾粉土（ Q4ml） 褐～黄褐色，中密，很湿。 土质不甚均匀，具微层理，局部夹薄层粘性土或粉细砂。 摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。 具中等压缩性。 主15 要分布于尾粉细砂层底部，厚度不均，层底标高不稳定。 尾粉质粘土（ Q4ml） 褐～红褐色，可塑，局部软塑。 土质不甚均匀，具微层理，局部夹薄层粉土或粉细砂。 无摇振反应，土芯切面稍光滑，干强度中等， 韧性中等。 具中等偏高压缩性。 主要分布于尾粉土层底部，厚度不均，层底标高不稳定。 尾粘土（ Q4ml） 褐～红褐色，可塑，局部软塑。 土质不甚均匀，具微层理，局部夹薄层粉土或粉细砂。 无摇振反应，土芯切面光滑，干强度高，韧性高。 具中等偏高压缩性。 主要分布于尾粉质粘土层底部，混合花岗岩上部，厚度不均，层底标高不稳定。 现场室内土工试验 物理性质试验 为了减少土样在取样、包装、运输过程中的扰动，本次勘察施工采用DPP1003E型汽车钻，利用快速静力压入法取土，取土器为上海金欧生产的TB80A 型敞口薄壁取土器，并在现场设立室内土工试验室，对 80 件土样进行了物理力学性质常规试验，其中液限采 用 76g 圆锥液限仪下沉 10mm所对应的含水量，塑限采用搓条法，含水量试验采用烘干法，重度试验采用环刀法。 试验结果如下表。 表 3 尾矿砂、尾矿土物理性质试验指标平均值 物理性质 岩土名称 重 度 γ（ kN/m3） 干重度 γ d（ kN/m3） 含水量 (%) 孔隙比e0 饱和度Sr (%) 液限Wl (%) 塑性指数 Ip 液性指数 Il 16 尾粉细砂 — — — 尾粉土 — 尾粉质粘土 2 尾粘土 0 抗剪强度试验 （ 1）直接剪切试验 直接剪切试验包括快剪和固结快剪，采用仪器为 ZJY2 型等应变直剪仪。 土样直径 ，高 20mm。 试验结果如下表。 表 4 尾矿砂、尾矿土直接剪切试验指标平均值 试验方法 岩土名称 快剪（ q） 固结快剪（ cq） 粘聚力 C(kPa) 内摩擦角 ф (186。 ) 粘聚力 C(kPa) 内摩擦角 ф (186。 ) 尾粉细砂 尾粉土 尾粉质粘土 尾粘土 （ 2）三轴剪切试验 三轴剪切试验包括不固结不排水剪（ UU）、固结不排水剪（ CU）和固结排水剪（ CD），采用的仪器为英国 ELE公司生产的应变控制式三轴仪。 该项工作委托中国水利水电科学研究院岩土所完成。 根据试验报告，试验结果如下。 表 5 尾矿砂、尾矿土三轴剪切试验指标 试验结果 岩土名称 不固结不排水（ UU） 固结不排水（ CU） 固结排水（ CD） 粘聚力 C（ kPa） 内摩擦角 Ф （ 186。 ） 粘聚力 C（ kPa） 内摩擦角 Ф （ 186。 ） 粘聚力 C185。 （ kPa） 内摩擦角 Ф （ 186。 ） 粘聚力 C185。 （ kPa） 内摩擦角 Ф （ 186。 ） 17 尾粉细砂 55.5 28.7 32.6 15.0 36.1 13.4 36.1 尾粉土 35.2 28.3 33.7 25.7 34.9 尾粉质粘土 42.7 25.7 18.7 18.0 26.6 — — 尾粘土 55.2 38.7 17.3 15.9 26.0 — — 根据三轴固结排水剪切试验结果，代表应力－应变的邓肯－张模型参数如下表。 表 6 三轴固结排水剪切试验（ CD）邓肯－张模型参数 参数 岩土 k n kb m Rf G F D 尾粉细砂 160 0 55 9 1 7 6 尾粉土 164 3 132 5 4 6 9 详见《御驾泉尾矿坝坝体原状土静三轴试验报告》（附件 1）。 颗粒分析试验 为确定尾矿砂、尾矿土的颗粒级配及 分选性，本次勘察对尾粉细砂、尾粉土均进行了颗粒分析试验，并计算出其不均匀系数 Cu和曲率系数 Cs。 对粒径大于 的土采用筛析法，对粒径小于。 试验结果如下表。 表 7 尾粉细砂、尾粉土颗粒分析试验指标平均值 试指验标 岩土名称 颗 粒 组 成 （ %） 不均匀系数 Cu 曲率系数 Cs ~ ~ ~ ~ 尾粉细砂 18 尾粉土 渗透试验 为了解坝体尾矿砂、尾矿土的透水性，为尾矿坝的渗流分析提供参数，本次勘察对部分尾矿砂、尾矿土试样进行了室内渗透试验。 渗透试验采用变水头渗透仪（ 55型渗透仪）。 试验结果如下表。 表 8 尾矿砂、尾矿土渗透系数平均值 试验指标 岩土名称 渗透系数 Kv(cm/s) 尾粉细砂 105 尾粉土 105 尾粉质粘土 107 尾 粘土 108 固结试验 本次勘察对尾矿砂、尾矿土的 Ⅰ 级土样进行了中压（最大压力 800kPa）和高压固结（最大压力 3200kPa）试验。 固结试验采用标准法，仪器为 WG1B型三联中压固结仪和 SGG10型三联高压固结仪。 固结系数的确定采用时间平方根法，先期固结压力的确定采用图解法。 试验结果如下表。 表 9 尾矿砂、尾矿土固结试验指标平均值 试验结果 岩土名称 压缩系数α 12 (MPa1) 压缩模量Es (MPa) 先期固结压力Pc(kPa) 超固结比OCR 固结系数 Cv(103cm2/s) 200kPa 400kPa 尾粉细砂 280 19 尾粉土 376 尾粉质粘土 394 尾粘土 340 原位测试 标准贯入试验 标准贯入试验采用自动脱钩法，贯入器打入 15cm后，开始记录每 10cm击数，累积打入 30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数。 尾矿砂、尾矿 土的标准贯入试验结果如下表。 表 10 尾矿砂、尾矿土标准贯入试验锤击数平均值 试验指标 岩土名称 实测平均 （击） 实测标准 （击） 修正平均 （击） 修正标准 （击） 尾粉细砂 尾粉土 — — 尾粉质粘土 尾粘土 孔压静力触探试验 孔压静力触探试验采用 WSY 型孔压静力触探仪，在测试锥尖阻力和侧壁摩阻力的同时测量孔隙水压力，并在预定深度进行孔压消散试验。 试验结果如下表。 表 11 尾矿砂、尾矿土孔压静力触探试验指标平均值 试验指标 岩土名称 锥尖阻力qc(MPa) 侧壁摩阻力fs(MPa) 比贯入阻力ps(MPa) 最大孔隙水压力Umax(MPa) 尾粉细砂 尾粉土 — 尾粉质粘土 尾粘土 — 十字板剪切试验 十字板剪切试验采用 WSK 型贯入式电测十字板剪力仪，测定饱和尾粘土的不20 排水抗剪强度，包括原状 土的不排水抗剪强度和重塑土的不排水抗剪强度，并测求灵敏度。 试验结果如下表。 表 12 尾粘土十字板剪切试验指标平均值 试验次数 原状土的不排水抗剪强度 Cu(kPa) 重塑土的不排水抗剪强度 Cu′ (kPa) 灵敏度 St 10 坝体尾矿的动力性质 动三轴试验 动三轴试验的目的是测定尾矿砂、尾矿土的动力特性指标及其抗液化强度。 坝体材料在饱和固结不排水状态下，地震作用会导致它们的抗剪强度降低，在等效振动一次时，其地震总应力抗剪强度与初始应力状态有关。 本次勘 察坝体材料的动强度试验委托中国水利水电科学研究院岩土所完成。 试验仪器为日本S3D 中型液压振动三轴仪，试样尺寸采用 Ф 50 100mm。 动强度是土相应于某一破坏标准的动抗剪强度，本次试验对坝体材料进行了饱和非等向固结情况的动强度试验，以 5%轴向应变作为破坏标准，动强度试验采用了一种固结比：Kc=，两种固结压力： 100kPa、 400kPa，等效振动周次取 N=10次、 20 次。 试验结果如下表。 表 13 原状土地震总应力抗剪强度参数 参数 岩土名称 等效振次N（次） 初始有效法向应力σ 39。 fo(kPa) 地震 总应力抗剪强度粘聚力 Cd (kPa) 地震总应力抗剪强度内摩擦角Φ d(186。 ) 尾粉细砂 10 0~110 110~440 20 0~110 21 110~440 尾粉土 10 0~111 111~444 20 0~111 111~444 尾粉质粘土 10 0~114 114~455 20 0~114 114~455 尾粘土 10 0~114 114~456 20 0~114 114~456 表 14 原状土动强度试验结果参数 岩土名称 试验指标 尾粉细砂 Φ 39。 =186。 尾粉土 Φ 39。 =186。 尾粉质粘土 Φ 39。 =186。 尾粘土 Φ 39。 =186。 固结比 Kc 有效 侧向压力σ 39。 3(kPa) 100 400 100 400 100 400 100 400 平均有效主应力σ 39。 0(kPa) 125 500 125 500 125 500 125 500 45186。 剪切面上的初始剪应力τ 0(kPa) 25 100 25 100 25 100 25 100 初始剪应力τ f0(kPa) 初始有效法向应力σ 39。 f0(kPa) 110.3 441.1 111.1 444.5 113.8 455.2 114.0 初始剪应力比τ f0/σ 39。 f0 等效振次Nf=10 动剪应力比 ∆ τ/σ 39。 0 动力抗剪强度 ∆τ f(kPa) 125.2 149.8 107.3 22 地震总应力抗剪强度τ fs(kPa) 206 233 196.7 等效振次Nf=20 动剪应力比 ∆ τ/σ 39。 0 动力抗剪强度 ∆τ f(kPa) 121.2 137.3 107.3 地震总应力抗剪强度τ fs(kPa) 202 220.5 196.7 详见《御驾泉尾矿坝坝体原状土动力特性试验报告》（附件 2）。 共振柱试验 动力变形特性试验参数是动力反应分析的基本依据之一，它反应了在动荷载作用下的应力应变关系的非线性和 粘滞性特征。 本次勘察坝体材料的动力变形特性试验委托中国水利水电科学研究院岩土所完成。 动力变形特性试验的仪器为 DTC158 型共振柱仪，采用的试样尺寸为Ф 50 100mm，最大侧向压力为，最大垂直荷重为 5kN，可测试的动剪应变幅范围为 106～ 103。 本次试验坝体材料的有效围压力均采用 100kPa、 200kPa、 400kPa，固结比 Kc采用。 动力变形特性试验结果如下表。 表 15 尾粉细砂的数值化动力变形特性参数 固结比 Kc= 围压力σ 39。 3 100kPa 200kPa 400kPa 100kPa 200kPa 400kPa 参数 剪应变 动剪模量比 G/Gmax(%) 阻尼比 D(%) 1 106 100 100 100 2 106 5 106 1 105 3 105 5 105 23。