基于Geo-Studio软件的某尾矿坝边坡稳定性分析

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滑坡稳定性分析中Geo-studio软件的应用

32科技创新导报 Science and Technology Innovation HeraldI T 技术1 引言滑坡作为边坡失稳最为常见的地质灾害,它的发生通常会对人的生命财产和经济建设造成严重的损失,边坡的稳定性分析为滑坡的防治提供了重要的理论依据。

目前,我们主要依靠极限平衡法和有限元法来进行滑坡的稳定性分析。

极限平衡法通常根据作用于岩土体中潜在破坏面上块体沿破坏面的抗剪力与该块体沿破坏面的剪切力之比,求该块体的稳定性系数;有限元法是一种将连续体离散化为若干个有限大小的单元体的集合,以求解连续体力学问题的数值方法。

Geo-Studio是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件,其SL OPE/W模块更是全球岩土工程界首选的稳定性分析软件,可以利用它对简单或者复杂的滑移面形状改变、孔隙水压力状况、土体性质、不同的加载方式等岩土工程问题经行分析,本文主要研究Geo-Studio软件中SLOPE/W模块在滑坡稳定性分析中的应用。

2 工程实例概况2.1滑坡概况水布垭水库坝址区台子淌滑坡为基岩微顺层滑坡,距水布垭大坝轴线1.3km。

滑坡前缘高程205m ,后缘最高高程488m ,滑体厚35～40m ,最厚处可达53m,滑坡东西宽250～305m,前后缘坡长约800m,滑坡面积0.21km 2,,体积780万m 3。

滑坡形成后,后期由于受流水冲蚀及地层风化崩解的影响,其边界多为第四系覆盖。

滑坡体基本上夹持于东侧丛家湾冲沟和西侧昌达湾冲沟之间。

滑坡后部较为宽缓,呈凹槽型。

滑体中间凸起,两侧低缓,前缘受洪水冲刷,岸坡后退约5～10m,剪出口形态特征较为清楚,呈不规则状弧形突出。

2.2地层岩性滑体中下部表层多分布为碎石、碎屑夹黄褐色粘土,结构松散,厚1～3m;滑体中后部由石英砂岩大块石、块石夹碎石、碎屑土组成,浅层大块石多属于泥盆系上统黄家磴与云台观组砂岩与石英砂岩,一般厚0.5～1.5m,局部较厚,为3～5m;滑体中上层为黄色粘土夹块石,碎屑石,块、碎石多为黄绿色细砂岩、粉砂岩、结构紧密,厚8～15m;滑体中下层多为似基岩半解体大块体夹块石、碎土石,块体成份以细砂岩,粉砂岩为主,结构较紧密,厚10～40m;其滑带土以分布于滑体底部为主,多为黄绿色、灰绿色、灰白色粘土夹碎石、碎屑,结构紧密。

GeoStudio软件Slope-W模块在堆浸场边坡稳定性分析中的应用

GeoStudio软件Slope-W模块在堆浸场边坡稳定性分析中的应用孙文杰【摘要】堆浸场边坡稳定性对于矿山堆浸场的经济性和安全环保性方面具有重要意义.基于极限平衡条分法原理开发的GeoStudio软件,其中的Slope-W模块作为一种岩土结构稳定性分析通用软件,能通过建立有限元模型,施加荷载和边界条件,有效模拟土条受力以及土条间作用力,建立力平衡和力矩平衡方程,求解堆浸场最危险滑弧以及最小安全系数,从而全面掌握堆浸场边坡抗滑稳定性.本文通过该软件在工程实例中的应用,为今后堆浸场的稳定性安全设计和评价提供了一定的参考依据.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2019(028)001【总页数】3页(P1-3)【关键词】堆浸场;边坡稳定;GeoStudio;极限平衡法【作者】孙文杰【作者单位】北京矿冶科技集团有限公司,北京100160【正文语种】中文【中图分类】TD854.6自20世纪60年代美国出现有效试验堆浸法提金工艺后，堆浸法在全世界范围内得到了迅速发展。

我国也于1981年进行试验成功并对该项技术进行了广泛推广应用[1]。

堆浸法相较于传统的提金技术，具有提取工艺简单、生产技术易操作、所需机械设备和能源动力少、投资少成本低、收益快等优点，尤其是在处理低品位矿石方面，积累了丰富的技术经验和成功案例，有力促进了低品位黄金资源的开发和利用[2]。

影响堆浸场安全的最重要的一个因素就是矿堆边坡的稳定性安全，一旦堆浸场边坡发生滑移、坍塌、失稳，便会造成严重的安全事故。

不仅会对矿山企业造成巨大的经济损失，而且会对社会造成安全环保方面的不良影响，因此，对堆浸场边坡稳定性方面的研究具有十分重要的实践意义[3]。

1 Morgenstern-Price极限平衡条分法原理GeoStudio软件中的Slope-W模块是专门针对岩土边坡稳定性而开发的一款软件，在大坝、堤防、挡土墙等岩土工程领域已经有较为广泛的应用，而针对堆浸场边坡稳定性方面的应用，还很少有这方面专门的分析研究。

Geo-studio软件在滑坡稳定性分析中的应用研究

ＡＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｅｏ－ＳｕｄｔｉｏＳｏｆｔｗａｒｅｉｎＬａｎｄｓｉｌｄｅＳｔａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓ
ｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｂａｓｅｄｏｎｈｅｔＪａｎｂｕａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄＭｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ・－ＰｒｉｃｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｔｈｅＳＬＯＰＥ／ＷｍｏｄｅｌｏｆＧｅｏ－－
ｌｅａｄｔｏｇｒｅａｔｌｏｓｓｏｆｌｉｆｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｎｄｓｌｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅｔＯｈｅｔｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｌａｎｄｓｌｉｄｅｓａｎｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓａｓｔｅｒｓ．Ｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｈｅｔｓｐｅｃｉｉｆｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｅｏ — ｓｔｕｄｉｏｓｏｔｆｗａｒｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｎｄｓｌｉｄｅｉｓａｃｏｍｍｏｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓａｓｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｃａｕｓｅｓｅｒｉｏｕｓｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｈａｚａｒｄｓ，ｂｕｔａｌｓｏ

基于GEO-STUDIO的某水库三期上游横向围堰稳定分析

基于 GEO-STUDIO的某水库三期上游横向围堰稳定分析摘要：本文通过GEO-STUDIO 软件中SLOPE/W 和SEEP/W模块对某水库三期上游横向围堰合拢部位出现的渗漏进行稳定分析。

经计算表明：设计水位条件下，围堰上游的渗漏量比当前水位及坝高情况下的渗漏量增加量不大，围堰的上游坝坡最危险滑动面稳定安全系数满足规范要求。

建议在三期横向围堰上游漏水部位设置平台压渗，在龙口前面铺盖位置顺河向和横河向大于龙口宽度一定范围内先抛填粘土麻袋，再抛填覆盖粘土；在洪水险情条件下，加强围堰渗漏监测、边坡沉降险情监测与巡查等应急预案，以确保围堰稳定安全，为水库建设提供保障。

关键词：GEO-STUDIO；渗流；坝坡稳定；横向围堰1 引言围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。

其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物[1]。

过水围堰在建设水利水电枢纽工程中，过水围堰能够减少部分泄水建筑物修建，从而减少建设工程造价、缩短工期。

渗流稳定性对过水围堰的整体安全性具有关键性作用，一旦渗流坡降或渗流的流速达到一定限值，就会导致围堰产生滑移的现象，造成渗透破坏等一系列不良影响。

自20世纪初起，渗流对于工程产生的影响就已经成为工程建设领域的重点关注对象。

测试方式的优化和计算机的应用，使围堰渗流的问题研究逐渐形成了理论和方法，以及应用范围。

目前有很多相关研究成果，以下列成果为例分析。

尹平保等人提出一种汛期锚碇的基础土围堰整体稳定值研究方法。

根据非饱和土渗流和抗剪强度基本理论，推导出考量渗流力的Janbu优化法[2]。

利用土工实验和Fredlund法，获得土体物理学参量、SWCC曲线和非饱和渗透系数变化曲线，针对洪水保持中土围堰整体稳定程度进行了理论和数值两方面的分析。

但是该方法精度较差，应用效果不理想。

针对上述问题，本文引入岩土分析软件GeoStudio，研究某水库三期横向围堰渗流稳定性，为同类型的工程提供一些可参考的经验和建议。

尾矿坝安全与稳定性分析

尾矿坝安全与稳定性分析尾矿坝安全与稳定性分析一、渗透破坏尾矿坝和坝基在渗流作用下出现破坏称为渗透破坏，如尾矿坝下游坡面出现隆起、细尾矿被水带走、出现集中渗流通道等。

渗透破坏是尾矿坝发生事故的重要原因之一。

（一）渗透破坏的类型尾矿坝渗透破坏类型主要有流土、管涌、接触流土和接触冲刷4种。

1.流土在渗流的作用下，尾矿坝体或坝基表面的颗粒群同时起动而流失的现象称为流土。

这种破坏形式在黏性土和无黏性土中均可能发生，只要水力坡降达到一定的大小，都有可能发生流土破坏。

黏性土发生流土破坏的外观表现是土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等；无黏性土发生流土破坏的外观表现是泉眼、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。

对于尾矿坝，流土破坏常发生在坝体下游渗流逸出处无保护的情况下。

当下游逸出处渗透坡降i值较大且大于临界坡降i，时，就会在下游坝坡逸出处发生表面隆起、裂缝开展、尾矿涌出，甚至出现尾矿土块被整体冲走的现象，这是比较典型的流土破坏。

2.管涌在渗流的作用下，一定级配的无黏性土中的细颗粒通过大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成贯通的管道的现象称为管涌。

发生管涌破坏是一个随时间逐步发展的过程。

首先，在渗透水流作用下，较细的颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失随后，土体的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗颗粒也会相继被水流带走随着上述冲刷过程的不断发展，会在土体中形成贯穿的渗流通道，造成土体塌陷或其他类型的破坏。

3.接触流土渗流垂直于两种不同介质的接触面运动，并把一层土的颗粒带人另一土层的现象称为接触流土。

这种现象一般发生在颗粒粗细相差较大的两种土层的接触带，如尾矿坝上游坡面反滤层的位置。

4.接触冲刷渗流沿着两种不同介质的接触面流动并带走细颗粒的现象称为接触冲刷。

对于黏性土，只有流土、接触冲刷或接触流土3种破坏形式，不会产生管涌破坏；对于尾矿等无黏性土，则4种破坏形式均可能发生。

（二）渗透破坏类型的判别土体的渗透破坏与土体的颗粒组成和渗透力有关。

基于模糊数学和Geo-Studio的滑坡稳定性综合评价

基于模糊数学和Geo-Studio的滑坡稳定性综合评价总结出6个一级影响指标（水文地质、地形地貌、地质构造、地层岩性、库水位变化速率、其他因素），15个二级影响指标，建立谭家河多层次模糊数学理论模型如表2。

2.2确定影响滑坡稳定性因素隶属度结合（表1）模糊数学理论模型，将影响因素两两进行比较，通过具体的量化数值得出隶属度。

上式中：ai为影响因素下限值，bi为影响因素上限值，xi为影响因素实际值此次研究采用的模糊拟合中“升半梯型”线性隶属度函数，处理后的指标如表3。

2.3评价结果分析B=W·R可以得出模糊评判集B={0.0610.2510.3730.267}，从滑坡评判集数值可以看出，隶属度最大为0.373，通过滑坡评价分级指标，对应的稳定性评价等级为欠稳定（μ3），所以模糊数学分析得出滑坡处于欠稳定状态。

3 基于Geo-Slope数值模拟对滑坡的分析利用Geo-Sigma可以模拟出滑坡变形最大的部位如图5，并结合检测点位检测数据图（图6）进行对比，证明模拟结果的可靠度。

经过数值模拟可以计算出滑坡最大位移累计量达到2.4m，且最大位移位于滑坡中部监测点ZG289，与监测数据累计位移2.3m基本相吻合，位于滑坡后缘监测点ZG287、ZG288累计位移约2.2m，ZG290累计位移约1.5m，且监测点滑坡位于滑坡前缘，累计位移较小，滑坡变形后部较大，而前缘变形较小，这证明该滑坡为推移式滑坡[5]。

可以说明数值模拟稳定性结果可靠度较高。

4 模糊数学和数值模拟结果对比分析模糊数学分析涉及到二级15个影响因素，Geo-Studio数值模拟只涉及到二级11个影响因素，地表裂缝发育程度、结构面倾角、结构面发育程度、地震烈度等其他因素在数值模拟中未明显体现出来，这四种影响因子在模糊数学分析中的权重分别为0.017、0.017、0.017、0.025，这几种影响因子权重较小，所以在一定程度上对模糊数学计算结果不会产生很大的影响。

尾矿坝稳定性分析

第 27 卷第 3 期 Vol.27 No.3
辽宁工程技术大学学报（自然科学版） Journal of Liaoning Technical University（Natural Science）
2008 年 6 月 Jun. 2008
文章编号：1008-0562(2008)03-0359-03
尾矿坝稳定性分析
∆ε vd
⎛ = C1 exp⎜ −C2
⎝
⎛ ⎜ ⎝
ε vd γ
⎞ ⎟
⎞ ⎟
γ
⎠⎠
上式中通常参数都有 C1 ⋅ C2 = 0.4
其中 C1 可取
( ) C1 = 7600 Dr −2.5
其中，Dr为砂土的相对密度。
表 2 动力分析参数取值
Tab.2 parameter values of dynamics analysis
1 850
2.0 33.0 40
0.3 2.3×10-3
尾粉
②4 细砂
1 970
2.5 5.0
70
0.3 2.0×10-3
(密实)
③
尾粉质粘土
1 800
18 17.0
10
0.38 1.8×10-6
④ 块石 1 950
0.5 38.0 120 0.25 0.4
⑤
中风化看作刚性不基岩透水基岩
首先按现状水位进行坝体浸润线的计算，将
其数学表达式可写为
ctrial = 1 c F trial
ϕ trial
=
1 arctan( F trial
tan ϕ )
图4 断面潜在滑移面及安全系数 Fig.4 potential slip surface and safety factors

某尾矿坝稳定性分析

第一作者简介：窦磊（１９８３一），男（汉族），湖北襄阳人，吉林大学建设］：程学院存读硕士研究生，研究方向：岩土一ｒ程。
２０１４年第４期
资源的大量开采，尾矿库的数量越来越多，尾矿坝的堆积高度也越来越大。尾矿库的安全也愈成为新的挑战。尾矿库的稳定Ｉ生研究一直是尾矿库安全研究的一大课题。有统计表明，在大大小小的尾矿库事故中，由边坡
稳定性不足而引起的溃坝是重要的事故原因之一［１］。所以
种潜在的具有可观破坏力的人造泥石流危险源。一
旦失事，不仅会对矿山企业及下游居民的生命财产安全造成重大威胁，也会对库区周边的生态环境造成破坏。
最初人们认为尾矿库结构简单，坝体堆积缓慢，且不以蓄水为目的，所以并没有受到应有的重视。直到１９７６年关于尾矿的研究才得到国际大坝委员会的承。随着矿山
全事故。规定要求尾矿库要及时做好安全评价工作。尾矿库的稳定性分析是安全评价的重要工作之一。本文以某尾矿库为例介绍尾矿库的稳定性计算方
收稿日期：２０ｌ３一Ｏ７ — ０７
由表１可以看出，胶粒含量全尾矿高于放矿口、两
模型，采用合理的计算参数，进行现场浸润线和孔隙水压力监测。
关键词：尾矿坝；沉积规律；稳定性计算；浸润线
中图分类号：ＴＤ９２６文献标识码：Ａ文章编号：１００４ — ５７１６（２０１４）０４ — ００７４ — ０４

Geo-studio软件在大型水库边坡稳定性评价中的应用

Geo-studio软件在大型水库边坡稳定性评价中的应用李敏;娄绍撑【摘要】采用SLOPE/W程序对某工程水库边坡稳定性进行了分析计算,建立计算模型,采用M-P方法计算水库边坡在各种工况下的整体深层稳定的安全系数,并对地下水位对边坡稳定敏感性分析,进一步验证了该边坡整体深层稳定性,通过反演方法计算该边坡库岸段的稳定性并给出了加固措施,初步分析表明边坡若失稳后涌浪对大坝的安全影响较小.【期刊名称】《浙江水利水电学院学报》【年(卷),期】2015(027)002【总页数】5页(P27-31)【关键词】水库边坡摩根斯顿—普莱斯方法（Morgenstern-Price） SLOPE/W 模块【作者】李敏;娄绍撑【作者单位】浙江省水利水电勘测设计院,浙江杭州310002【正文语种】中文【中图分类】TV697.2Key words:reservoir slope; Morgenstern-Price; SLOPE/W Module西南地区是我国水力资源最丰富地区之一，但西南地区沿河两岸山高坡陡，河谷深切，地形平缓区域存在较多的古滑坡或崩塌堆积体，工程地质条件复杂，因而库岸边坡稳定性成为该地区兴建水电工程成败的关键问题之一，与一般边坡稳定问题相比,其特殊性在于它的稳定性与库水位变幅、蓄水深度有较强的关联性，并且需要考虑滑坡塌岸造成的涌浪对大坝的影响.因此，对库岸边坡的稳定性评价具有较大的难度和复杂性.石塔水电站工程位于贵州省六盘水市西南部的北盘江上游支流上，为Ⅲ等工程，为双曲抛物线拱坝，最大坝高94.0 m，正常蓄水位1 370.00 m，水库总库容约2 510万m3.距离坝址上游1.2 km处有一大型崩塌堆积体，堆积体分布高程1 300～1 800 m，在平面上呈不规则的椭圆形，其长轴方向为NE-SW向，纵向(NE-SW向)长约2 500 m，中上部最宽处约1 130 m.堆积体后缘地形较陡峻，坡度40°～60°，中部地形较平缓，坡度10°～15°，其中发育多级陡坎，局部陡坎处坡度大于35°，前缘地形较陡峻，坡度35°～45°，总体形态上呈上陡中缓下陡的折线状.北东侧高程1 810 m以上的陡崖为堆积体后缘，南东侧边缘为陡崖，陡崖下即为库区支流底拉河，北西侧边缘为陡崖，前缘止于可渡河河床高程1 300～1 320 m，分布面积为2.5 km2.表部覆盖层厚度11～102 m，高程1 600 m以下厚度大多在40～80 m，按其分布范围，估算总方量约1亿m3.因此该堆积体是成库条件的重大工程地质问题.根据《水电水利工程边坡设计规范》相关规定，该边坡工程安全等级为B类Ⅱ级边坡，持久状况设计安全系数为1.15～1.05，短暂状况设计安全系数为1.10～1.05.2.1 边坡稳定分析方法本文采用摩根斯顿—普莱斯[1](Morgenstern-Price)对边坡进行稳定分析，该方法是所有极限平衡方法中理论最严密的，全面考虑了力与力矩的平衡，且该方法适用于任意形状的滑动面，也是边坡设计规范[2]推荐的方法之一.GeoStudio是一套功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件，它包括八种专业分析模块，其中SLOPE/W模块用于边坡稳定性分析，该模块应用极限平衡方法，能对复杂的土层和滑动面形状及多种孔隙水压力状况建立2D计算模型,对边坡进行稳定性分析.SLFDOPE/W模块[3]可以考虑地下水、土体裂缝、坡顶堆载等影响边坡稳定性的因素，SLOPE/W模块囊括现行绝大部分的极限平衡方法，而且同一计算模型可采用各类极限平衡方法进行计算和对比，既可采用总应力法也可采用采用有效应力法.本文采用了有效应力方法.2.2 分析思路(1)堆积体整体深层稳定正分析.根据相关地质参数，对各个典型剖面四种工况的整体深层安全系数进行计算，判定堆积体整体稳定性.(2)整体深层稳定敏感性及可靠度分析.对相对不利的典型剖面(I-I′剖面)整体深层稳定进行敏感性分析；对影响整体深层稳定的地下水位线进行可靠度分析，进一步复核边坡最不利剖面稳定性.(3)堆积体岸坡段的稳定性反演分析.根据堆积体岸坡段最不利剖面在建库前短暂工况下安全系数为1.05反算边坡岸坡段的综合强度指标[4]c′、φ′，然后根据反算而得的综合强度参数c′、φ′，计算堆积体岸坡段其余工况的安全系数及其余剖面各工况安全系数.2.3 边坡稳定分析工况工况1：建库前持久工况，该工况的地下水位线根据地质钻孔长时间观测资料确定的地下水位线确定；工况2：建库前短暂工况，该工况的地下水位线取建库前持续性降雨时的地下水位线；工况3：蓄水后持久工况，由于蓄水对边坡稳定有利，因而以蓄水至1 363.00m(发电死水位)的地下水位作为该工况的地下水位线；工况4：蓄水后短暂工况，该工况取库水位由1 370.00 m(正常蓄水位，坡内地下水位线取持续性降雨时的情况)的状态骤降至1 363.00 m(发电死水位)的状态.2.4 整体深层稳定正分析整体深层稳定计算中的地质参数采用表1中所列数值，地下水位线根据地质勘探资料确定，对各典型剖面建库前后的工况稳定性进行计算，成果(见表2).从上表数据可知，建库前边坡整体深层安全系数在1.20～1.49，可见该边坡在建库前整体稳定性较高.蓄水后持久工况安全系数为1.15～1.48，蓄水后短暂工况安全系数为1.10～1.39，可见蓄水对边坡持久、短暂工况的稳定性影响较小，蓄水后边坡安全系数满足规范要求.2.5 整体深层稳定敏感性分析(1)地质参数敏感性分析地质参数取值对边坡稳定分析有很大的影响，而且地质参数具有一定的不确定性，因而有必要对边坡稳定性进行敏感性分析，本文对深层稳定系数相对较小的Ⅰ-Ⅰ′剖面建库蓄水后的两种工况进行敏感性分析(见图1，图2).图中：■—表示滑面的有效抗剪强度指标c′；□—表示滑面的有效抗剪强度指标φ′；▲—表示层状灰岩的有效抗剪强度指标c′；△—表示层状灰岩的有效抗剪强度指标φ′；◆—蓄水后持久工况地下水位线变幅，上下变幅各5 m；从图2可知，层状灰岩的有效抗剪强度指标对Ⅰ-Ⅰ′剖面蓄水后的安全系数影响很小；滑面c′指标对Ⅰ-Ⅰ′剖面蓄水后的安全系数影响也很小，但滑面φ′指标对Ⅰ-Ⅰ′剖面蓄水后的安全系数影响较大，随着φ′的增大，Ⅰ-Ⅰ′剖面的安全系数也增大；蓄水后持久工况地下水位线对Ⅰ-Ⅰ′剖面的安全系数影响不大，随着地下水位线上升Ⅰ-Ⅰ′剖面的安全系数略有下降.蓄水后持久工况下，当滑面φ′指标降低20%，蓄水后短暂工况下，当滑面φ′指标降低10%，Ⅰ-Ⅰ′剖面仍然能到规范规定的边坡安全系数下限值1.05；而实际上滑面饱和状态下的φ′在12.4°～14.6°之间，可见Ⅰ-Ⅰ′剖面安全系数具有一定的裕度，此外Ⅰ-Ⅰ′剖面是所有剖面中相对不利的，因而可进一步说明蓄水对该边坡整体深层稳定影响较小.(2)地下水位线可靠度分析可靠度分析采用Mont Carlo(蒙特卡洛法)，对Ⅰ-Ⅰ′剖面建库蓄水后的地下水位线高程上下浮动5 m范围内进行5 000次的试算，安全系数分布(见图3，图4). 由计算成果可以看出，Ⅰ-Ⅰ′剖面持久工况下95%的概率安全系数为1.13；短暂工况下95%的概率安全系数为1.09，安全系数靠近规范要求的设计安全系数上限.可见蓄水后地下水位变幅对Ⅰ-Ⅰ′剖面稳定性影响比较小，这也同样可以说明蓄水后边坡的整体深层稳定安全系数具有一定的裕度.2.6 边坡库岸段稳定反演分析1-1′剖面岸坡段主要由块石及碎石土组成，取现状边坡建库前短暂工况的安全系数为1.05，根据地质提供的土层材料参数范围和反演分析，可知块石及碎石土的有效抗剪强度参数c′=16 kPa，φ′=28.8°，3-3′剖面、2-2′剖面、5-5′剖面中根据初步计算3-3′剖面最为不利，因而取Ⅲ-Ⅲ′剖面岸坡段建库前短暂工况下安全系数为1.05，反算Ⅲ-Ⅲ′剖面岸坡段的综合强度指标c′=30 kPa，φ′=28.4°，各典型剖面库岸段根据反算地质参数计算边坡稳定系数(见表3).从表3可知，建库蓄水后对该边坡库岸稳定有一定的影响，蓄水可能造成部分岸坡发生浅层滑动或塌方.考虑该边坡规模巨大，地质条件及成因复杂，在靠近B区Ⅰ段1 372 m高程附近设置纵横的排水平洞，排水平洞不仅可以降低地下水位，可提高堆积体整体深层稳定的安全系数裕度，而且利用平洞布置内部变形监测仪器.提高边坡安全系数的措施不主要有：边坡头部减载，坡脚锚固及堆载，坡面排水系统，深部排水系统，或多项措施联合处理.水库蓄水后，靠近库岸边坡1 370 m高程以下区域长期处于水下，排水平洞对提高库岸边坡稳定性的作用有限；该边坡地处喀斯特地区，而且边坡范围较大，坡面排水系统作用不大；根据分析计算表明坡脚锚固措施发挥的作用有限，而且施工难度大，造价高，也不宜采用；由于岸坡附近有居民和耕地，实施削坡减载方案政策处理难度较大.因而根据本工程的实际情况，库岸加固采用坡脚堆载加固(见图5).坡脚堆载采用护坡形式，堆载料来源于主体工程的弃渣、河床疏浚的卵石及料场开采的石料，护坡坡顶高程为1 370.00 m，坡顶宽度约25 m，坡度为1∶2，采用该加固措施后，库岸边坡蓄水后持久工况安全系数由原来的0.98提升至1.10，蓄水后短暂工况安全系数由0.93提升至1.06；此外该河段泥沙含量较高，水库蓄水后，泥沙淤积于库前死水位以下高程区域，这样相当于继续给库岸进行坡脚堆载，从而可进一步提高库岸边坡的稳定性.水库蓄水后，堆积体整体稳定，B区Ⅰ段库岸采用堆载加固措施，稳定安全系数也满足规范要求，但是边坡地质条件复杂性，库岸边坡局部存在滑塌的可能，此外该堆积体距离坝址较近，因而考虑库岸局部失稳后滑入水库产生的涌浪对大坝的影响也是必要的，工程上的滑坡涌浪计算采用“潘家铮方法”经验公式[5-8].影响水库滑坡涌浪计算的因素十分复杂，滑坡涌浪计算的边界条件及初始条件也难以准确取值，本文涌浪计算边界条件和初始条件参考类似工程涌浪计算的条件和对堆积体地质条件分析的基础上确定的，滑坡范围考虑L=300 m，平均厚度λ取26 m，河床宽度取B=220 m，滑坡中心至大坝距离x取1 800 m，滑坡下滑历时T取10 s，库水坡脚深度h取50 m，本堆积库岸滑坡的综合坡脚约27°，根据类似工程经验可以作为垂直变形类型滑坡来计算涌浪.滑坡产生涌浪与滑坡下滑速度有关，速度越快，产生的涌浪就越高，对下游大坝影响就越大，但是滑坡下滑速度难以估算，按照10 m/s、15 m/s、20 m/s、25m/s、30 m/s分别计算库岸滑坡对大坝涌浪影响，各滑坡速度对应的涌浪高度(见表4).通过前文的分析，本文可得出以下结论：(1)整体深层稳定分析表明堆积体蓄水后安全系数满足规范要求，而且具有一定的裕度，通过敏感性和可靠度分析可知，进一步验证蓄水后堆积体整体深层稳定安全是满足规范要求的，可见蓄水后堆积坡整体稳定，出现整体滑移的可能性很小. (2)库岸边坡稳定分析表明蓄水后堆积体库岸局部地段存在浅表层滑塌的可能性，库岸局部地段即使出现崩塌，滑塌产生涌浪对大坝安全影响很小.(3)水库蓄水后由于堆积体内部应力调整可能导致局部地表出现拉裂现象.[1] 陈祖煜.土质边坡稳定分析[M].北京:中国水利水电出版社,2003:23-235.[2] 中国电力企业联合会.DL/T5353-2006水利水电工程边坡设计规范[S].北京:中国电力出版社,2007.[3] 中仿科技(CnTech)公司.边坡稳定分析软件Slope/w用户指南[M].北京:冶金工业出版社,2011:12-61.[4] 中华人民共和国水利部.GB50487-2008水利水电工程地质勘察规范[S].北京:中国计划出版社,2009.[5] 潘家铮.水工建筑物的抗滑稳定及滑坡分析[M].北京:中国水利出版社,1980:133-154.[6] 王家成，王乐华，陈星.基于潘家铮滑速和涌浪算法的楞古水电站滑坡涌浪计算[J].水电能源科学，2010,28(9):95-97.[7] 曹克明,汪易森.天荒坪抽水蓄能电站大溪滑坡力学参数反演分析及稳定计算方法讨论[J].工程地质计算机应用，2010，21(2):1-9.[8] 李荣建，于玉贞，邓丽军,等.非饱和土边坡稳定分析方法探讨[J].岩土力学，2007，28(10):2060-2064.。

尾矿库坝外排土压坡对其稳定性影响的数值分析

尾矿库坝外排土压坡对其稳定性影响的数值分析吕淑然;赵学龙【摘要】In order to solve the difficulty in using land for waste dump and reduce the production cost , the mining enterprise is going to dump a large number of waste soils outside the tailings dam .Therefore ,in order to discuss the effect of dump slop on the safety of the tailings reservoir ,the numerical method is adopted to study the change law of the seepageline ,pore water pressure and anti-sliding stability before and after the dump slope .The results show that the key of the dump slope feasibility is the dump bottom layer's drainage performance and the dump soil's sliding resistance .The appropriate dump slop work can not only improves the tailings dam's stability ,but also solves the waste dump problem in mining work ,which can offer some references to the similar mining enterprise .%为了解决排土场征地困难及降低生产成本，矿山企业拟在运行尾矿库坝外大量排土压坡。

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关键词：Ｇｅｏ — Ｓｌｏｐｅ软件；尾矿坝；耦合；极限平衡法
中图分类号：ＴＤ８５４．６１
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７１— ９８１６（２０１３）０５— ００３４—０２
ＳｔａｂｌｉｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔａｉｌｉｎｇｓｄａｍｓｌｏｐｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＧｅｏ－ＳｔｕｄｉｏｓｏｆｔｗａｒｅＳＵＮＺｈａｏ — ｔａｏ ’ ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ，ＤＵＹａｎ — ｖａｎ２，ＣＨＵＹｉｎｇ￣，ＣＡＯＬｅ
２．１软件介绍
我国是一个矿业大国，每年选矿产生的尾矿约３亿ｔ，绝大多数贮存在尾矿库中。尾矿库是矿山资
源利用过程中的一个重要工业设施。根据国家标准《重大危险源辨识））（ＧＢ１８２１８ — ２０００）对重大危险的规定，尾矿库属于重大危险源，它一旦发生破坏，将
（Ｊ．ｃ０妇ｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎ￣ｎｅｅＫｎｇｉｎ倒Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１，Ｃｈｉｎａ：２．Ｌｉａｏｎｉｎｇｎｏ．ｆｅｌｏｓｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｓｔｎｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，１１００１３，Ｃｈｉａ）ｎ
对下游人民生命财产及环境造成巨大灾难，后果无
法估量。尾矿库的安全问题是一个严峻的问题。尾矿
库的破坏，主要表现为尾矿坝的滑坡，因此通过对尾矿坝稳定性的研究分析，对尾矿库稳定的评价有重
・
３４・
露天采矿技— Ｓｔｕｄｉｏ软件的某尾矿坝边坡稳定性分析
孙兆涛，张剑：，杜研岩，楚颖，曹乐
（１．吉林大学建设工程学院，吉林长春１３００２１；２．辽宁有色勘察研究院，辽宁沈阳１１００１３）
计算采用的是加拿大Ｇｅｏ — Ｓｔｕｄｉｏ公司研制的
Ｇｅｏ — Ｓｌｏｐｅ软件中的渗流模块Ｓｅｅｐ／Ｗ和边坡稳定性
分析模块Ｓｌｏｐｅ／Ｗ模块，先把应力场与渗流场进行
耦合，考虑空隙水压力作用，然后对边坡稳定性进行分析计算，耦合后计算更符合实际情况。其原理采用
Ｋｅｙｗｏｒｌｄ：Ｇｅｏ－Ｓｔｕｄｉｏｓｏｆｗａｔｒｅ；ｔａｉｌｉｎｇｓｄａｍ；ｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｌｉｍｉｔｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｍｅｔｈｏｄ
１引
言
２计算原理
摘要：以本溪永安尾矿坝为研究对象，选用尾矿库中轴剖面，采用ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件中的渗流分析模块
Ｓｅｅｐ／Ｗ和边坡稳定性分析模块Ｓｌｏｐｅ／Ｗ进行边坡稳定性分析，即应力场与渗流场耦合后安全系数的计算，通过对尾矿坝现场观测，说明计算分析结果符合实际。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｔｙｐｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｌｏｐｅｏｆＹｏｎｇａｎｔａｉｌｉｎｇｄａｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｓｔｕｄｙ．ＵｓｉｎｇＧｅｏ－ＳｔｕｄｉｏｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｔｈｅｓｅｅｐａｇｅａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｕｌｅＳｅｅｐ／Ｗａｎｄｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｙｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｕｌｅ — Ｓｌｏｐｅ／Ｗｔｏａｎｌｙａｓｉｓｈｅｔｓｔｂｉａｌｉｔｙｏｆｓｌｏｐｅ，ｗｉｔｈｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｔａｉｌｉｎｇｓｄａｍ．ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｈａｔｔｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｈｅｔｃａｌｃｕｌａｉｔｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｃｃｏｒｄｗｉｔｈａｃｔｕａ１．