是為進(jìn)行露天礦排土場的設(shè)計、選址和了解排土場使用現(xiàn)狀等進(jìn)行的測量工作。包括測定排土場的面積和高度、計算排土場的接受能力、在現(xiàn)場標(biāo)定排土場境界、進(jìn)行排土場的碎部測量以及對排土場的下沉和變形進(jìn)行觀測。

排土場巖土物理力學(xué)性質(zhì)研究

影響排土場邊坡的主要因素包括基底軟層及排棄物的強(qiáng)度,因此有必要對其進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)研究,以便進(jìn)行計算分析。

1　地基土物理力學(xué)性質(zhì)

排土場區(qū)內(nèi)普遍覆蓋一層厚度不大的第四系表土,其力學(xué)強(qiáng)度較低,是排土場穩(wěn)定性研究必須考慮的因素。為此在地基土中采集有代表性的巖土試樣進(jìn)行土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。

2　散體物料物理力學(xué)性質(zhì)研究

排土場散體物質(zhì)組成是決定排土場堆料的力學(xué)性態(tài)的主要依據(jù)。為此采用精度高的篩分法,結(jié)合攝影法和直接量測法,來測定巖石的粒度組成。除了在排放中的隨機(jī)因素外,各塊度級別沿邊坡高度分布存在著明顯的規(guī)律性,由上而下,塊度逐漸增大,總的趨向是小塊集中在上部,大塊在下部,中間部分各種塊度參差不齊,但以中等塊度居多。

散體物料物理力學(xué)性質(zhì)的測定分以下3組:

①含細(xì)顆粒( d < 5 mm)較多,一般位于排土場上部;

② 含細(xì)顆粒中等,含中等顆粒較多,一般位于排土場中部;

③大塊巖石,一般位于排土場中下部及下部 。

江西某銅礦排土場位于天排山西側(cè)山麓,地勢總的變化是東南高西北低。場區(qū)山體較陡峻,地形高差較大。自采場擴(kuò)幫以來排土場急速堆高,再加上擴(kuò)幫排出的大多是粘土,排土場曾發(fā)生兩起重大事故: 2004年9月,在該排土場堆存過程中由于邊坡失穩(wěn),排土車輛滑到坡腳,差點(diǎn)造成車毀人亡; 2005年1月份,在該排土場排土過程中造成了1人死亡。

該排土場的下游是鐵路和農(nóng)田,一旦排土場出現(xiàn)滑坡,不僅會影響到該礦的正常生產(chǎn),而且會危及到下游的鐵路和農(nóng)田,因此,亟需對該礦排土場邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析,以預(yù)測邊坡發(fā)展趨勢 。

江西某銅礦排土場原始地貌形態(tài)以構(gòu)造剝蝕為主,沿東南向西北有五條溝谷,溝谷縱坡靠近山脊處較陡,前部較為平緩,溝谷上游呈“V”字型,下游呈“U”字型,溝谷中沉積有粘土和亞粘土及排土場流失下來的松散堆積物。場區(qū)山坡上灌木雜草叢生,地表幾乎全部為植被所覆蓋,僅局部見有中、強(qiáng)風(fēng)化基巖裸露。

排土場地基巖層主要為混合巖,主要巖石為混合巖化的黑云母斜長片麻巖,斑狀結(jié)構(gòu),裂隙較發(fā)育,上部表層屬強(qiáng)～中風(fēng)化層,厚度0. 60～12. 9 m,巖性松軟,下部原巖灰綠色,完整堅(jiān)硬。場區(qū)第四系表土分布較多,有植物層(厚0. 1～0. 4 m) 、第四系淤泥質(zhì)亞粘土(厚1. 0～2. 0 m) 、第四系坡積亞粘土(厚0. 7～2. 3m) 、第四系沖積亞粘土(厚1. 31～4. 50 m) 、第四系殘積亞粘土(厚0. 40～5. 00 m) 。礦區(qū)F1、F2斷層未穿過排土場,場區(qū)內(nèi)無大的斷層和斷裂構(gòu)造。潛在滑坡體為人工堆積物,最大堆積高度為78 m,平均堆積坡角為34°。

排土場區(qū)內(nèi)無常年地表水流,其最低標(biāo)高約90m,附近的桐木江標(biāo)高為50 m,故排土場不受桐木江影響。排土場區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡單類型 。

1　最大不平衡力分析

FLAC3D程序采用最大不平衡力來刻劃計算的收斂過程。單元的最大不平衡力隨著計算時步的變化過程。單元的最大不平衡力隨計算時步增加而逐漸趨于極小值,說明計算是穩(wěn)定的。

2　位移分析

在FLAC3D數(shù)值計算過程中,若邊坡達(dá)到極限破壞狀態(tài),滑移帶內(nèi)單元節(jié)點(diǎn)的位移將產(chǎn)生突變,而且,如果程序繼續(xù)迭代下去,節(jié)點(diǎn)的位移還將繼續(xù)無限發(fā)展下去,程序無法從計算方程組中找到一個既能滿足靜力平衡又能滿足應(yīng)力2應(yīng)變關(guān)系和強(qiáng)度準(zhǔn)則的解,此時,可以從位移的收斂標(biāo)準(zhǔn)來判斷計算不收斂。

本次計算對坡面頂點(diǎn)(195, 0, 178)進(jìn)行了位移監(jiān)控。隨著計算迭代時步的增加,該點(diǎn)水平方向位移和垂直方向位移均趨向于一定值。由圖還可以看出邊坡位移比較大,這主要是因?yàn)榕磐翀龆逊e高度較大,散體物料和地基軟層的彈模都很低,變形較大是合理的。因此對地基軟弱層的處理(如去除基底軟弱層,在地基軟弱層中加碎石)是邊坡穩(wěn)定性防治的重要措施。

3　塑性區(qū)分析

邊坡整體失穩(wěn)將發(fā)生于強(qiáng)度軟弱帶或應(yīng)力集中區(qū), 該部位土體單元將產(chǎn)生不同程度的不可恢復(fù)的塑性變形,若發(fā)生塑性變形的軟弱帶或應(yīng)力集中區(qū)相互貫通, 則表明邊坡內(nèi)將在相互貫通的剪切破壞面發(fā)生整體失穩(wěn)。塑性應(yīng)變的發(fā)生與發(fā)展表明了土體屈服或破壞的發(fā)生與發(fā)展程度,塑性應(yīng)變的大小能夠從本質(zhì)上描述土體的屈服或破壞發(fā)展過程,因此可以采用塑性區(qū)的相互貫通來評判邊坡整體失穩(wěn)破壞 。

結(jié)合具體的工程實(shí)例,利用FLAC3D對江西某銅礦排土場邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明,隨著計算迭代時步的增加,最大不平衡力趨向于極小值,坡面頂點(diǎn)水平方向位移和垂直方向位移均趨向于一定值。邊坡位移變化比較大是因?yàn)榕磐翀龆逊e高度較大,散體物料和基底軟弱層力學(xué)強(qiáng)度低,對地基軟弱層的處理是邊坡穩(wěn)定性防治的重要措施。塑性區(qū)主要集中在排土場堆積體內(nèi),但并未貫通。邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為1. 16。計算結(jié)果表明邊坡整體上處于穩(wěn)定狀態(tài) 。

本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目 審核 。

水力排土場指構(gòu)筑堤壩形成的水力排土空間。水力排土場所屬現(xiàn)代詞，指的是進(jìn)行露天礦水力開采時，用水力將剝離物和選礦尾砂排棄的場所。

中文名稱

水力排土場

英文名稱

debris disposal area

定　　義

構(gòu)筑堤壩形成的水力排土空間。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級學(xué)科），煤礦開采（二級學(xué)科），露天開采（三級學(xué)科）

本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目 審核 。

排土臺階沉降后高度與初排高度的比值。 由于新堆棄的巖土密實(shí)性小,孔隙大,經(jīng)壓實(shí)后排土臺階頂面下沉。為了保證安全卸載和充分利用排土場的容積,堆堆棄巖土?xí)r應(yīng)考慮下沉系數(shù),并使臺階頂面保持2%的反向坡。

中文名稱

排土場下沉系數(shù)

英文名稱

subsidence factorof dump

定　　義

排土臺階沉降后高度與初排高度的比值。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級學(xué)科），煤礦開采（二級學(xué)科），露天開采（三級學(xué)科）

排土場分內(nèi)部和外部兩種：前者設(shè)于采場內(nèi)部，運(yùn)距短、成本低；后者設(shè)于露天開采境界之外，應(yīng)選擇工程水文地質(zhì)條件好、不妨礙礦山長遠(yuǎn)發(fā)展的地方，盡量靠近采場，少占土地，并位于居民點(diǎn)的下風(fēng)側(cè)，對將來還可利用的廢石，要考慮回收的方便。