【正文】 本工程共完成鉆探 ，取 Ⅰ 級(jí)土樣 86筒，取 Ⅳ 級(jí)土樣 25件。 勘探點(diǎn)由初期壩向第十期子壩方向按勘探線布置，共布置鉆孔 13個(gè)，其中一般性鉆孔 7 個(gè)，控制性鉆孔 6個(gè)，所有鉆孔均為取土孔，其中標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法5 液化判定專用鉆孔 4 個(gè)，控制性鉆孔以達(dá)到原自然地面以下 ~ 作為終孔依據(jù)，一般性鉆孔以達(dá)到原自然地面作為終孔依據(jù)。 勘察點(diǎn)布置 根據(jù)“御駕泉尾礦壩巖土工程勘察委托書(shū)”及現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程規(guī)定，結(jié)合場(chǎng)地巖土工程條件，本次巖土工程勘察垂直于壩 軸線布置 3條勘探線，勘探線間距 80～ 140m，勘探點(diǎn)由初期壩向第十期子壩方向按勘探線布置，共布置勘探點(diǎn)18個(gè)，其中鉆孔 13個(gè)，鉆孔間距 10～ 30m，孔壓靜力觸探試驗(yàn)對(duì)比孔 3 個(gè)（距相應(yīng)鉆孔 ），十字板剪切試驗(yàn)孔 2個(gè)（距相應(yīng)鉆孔 ）。 勘察目的及任務(wù) 本次勘察的主要目 的是為尾礦壩加高至 350m 水平進(jìn)行分析研究提供依據(jù)和有關(guān)巖土工程參數(shù)。曾一度出現(xiàn)過(guò)壩體漏礦、灘面塌陷、外排水超標(biāo)、子壩難以堆筑等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重影響壩體的安全和公司的生產(chǎn)。 御駕泉尾礦壩 泰 安 市 比例尺 1： 400000 2 尾礦壩現(xiàn)狀 魯中冶金礦業(yè)集團(tuán)公司曾于 1992年委托航空航天工業(yè)部航空工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院對(duì)一、二、三期子壩（標(biāo)高 295m）進(jìn)行了勘察。 圖片 1 御駕泉尾礦壩交通位置圖 尾礦壩概況 XX尾礦壩 由 設(shè)計(jì) ， 采用上游法筑壩，設(shè)計(jì)總壩高 94m，總庫(kù)容 3590萬(wàn) m3，屬大中型庫(kù) （三 級(jí)庫(kù)，見(jiàn)本人所加下表） 。主要由初期壩、尾礦堆積壩及排水系統(tǒng)組成。現(xiàn)已堆筑至第十期子壩，標(biāo)高 316m（見(jiàn)圖片 2）。通過(guò)多年的試驗(yàn)研究，決定在 316m水平改為中線法筑壩。 根據(jù)上述規(guī)范、規(guī)程及有關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)，本次勘察工作的具體任務(wù)如下： 查明碎石、尾礦砂和尾礦土的厚度、性質(zhì)、顆粒組成、密實(shí)程度、堆積規(guī)律及其分布，為穩(wěn)定性分析提供地質(zhì)巖性剖面； 查明尾礦堆積物的密實(shí)程度和沉積規(guī)律，確定尾礦沉積層和碎石堆積層的狀態(tài)和相應(yīng)的物理力學(xué)及工程性質(zhì)，提供穩(wěn)定分析需要的巖性參數(shù)，為尾礦堆積壩繼續(xù)加高的可行性及設(shè)計(jì)提供依據(jù)； 查明地下水的埋藏條件、類型、補(bǔ)排條件和變化規(guī)律，提供尾礦砂、尾礦土的滲透系數(shù) K等水文地 質(zhì)參數(shù)及勘察期間浸潤(rùn)線的位置； 判定尾礦砂、尾礦土在地震作用下的液化可能性； 安裝水平位移、沉降、浸潤(rùn)線觀測(cè)設(shè)備，建立長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)。勘探點(diǎn)位置由建設(shè)單位專業(yè)測(cè)量人員測(cè)放，采用日本產(chǎn) TOPCON GTS211D 型電子全站儀，并立標(biāo)樁為志，經(jīng)建設(shè)單位確認(rèn)無(wú)誤后，方可正式開(kāi)鉆施工。 本工程野外施工利用 2臺(tái) DPP1003E型汽車鉆機(jī) (見(jiàn)圖片 3)，采用筒狀合金鉆具回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，對(duì) 上部碎石段采用無(wú)水干鉆，跟管鉆進(jìn)（見(jiàn)圖片 4），局部碎石段采用沖擊鉆進(jìn)，對(duì)尾礦段采用泥漿護(hù)壁。 標(biāo)準(zhǔn) 貫入試驗(yàn)（ SPT） 主要用于評(píng)價(jià)尾礦砂、尾礦土的密實(shí)程度，判定地震作用下尾礦砂、尾礦土產(chǎn)生液化的可能性。 本工程于 K K K K11 鉆孔中共進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 55次。 本工程于 K K K K K11鉆孔中共進(jìn)行超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn) 。 十字板剪切試驗(yàn)（ VST） 主要用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定并計(jì)算飽和尾粘土的不排水抗剪強(qiáng)度 Cu、重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度 Cu′ 及土的靈敏度 St等指標(biāo)，繪制土的不排水抗剪強(qiáng)度 Cu和靈敏度 St隨深度的變化曲線，判定飽和尾粘土的固結(jié)歷史等。 注水試驗(yàn)在鉆孔內(nèi)進(jìn)行。 波速試驗(yàn)采用單孔檢層法（見(jiàn)圖片 11），垂向試驗(yàn)點(diǎn)間距為 ， 并提供各巖土層的縱橫波速值 Vp、 Vs、 相應(yīng)的動(dòng)力參數(shù)（動(dòng)剪切模量 Gd、 動(dòng)彈性模量 Ed和動(dòng)泊松比 μ d等）及相關(guān)圖表。 為減少噪音對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響，地脈動(dòng)測(cè)試安排在夜間 11： 00～ 1： 00 之間進(jìn)行。本工程共計(jì)完成靜三軸試驗(yàn)（包括不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水及固結(jié)排水） 10組。 對(duì)在標(biāo)貫器中采取的Ⅳ級(jí)土樣進(jìn)行粘粒（≤ ）分析。對(duì)需進(jìn)行特殊項(xiàng)目試驗(yàn)的土樣現(xiàn)場(chǎng)用塑料樣蓋嚴(yán)格密封，并用膠帶固定，在運(yùn)輸過(guò)程中采用專用土樣箱，箱底及四周放置海棉墊層，以減輕振動(dòng)時(shí)對(duì)土樣造成的擾動(dòng)。觀測(cè)管采用Φ60mm 鐵管， 管外加噴防銹漆，長(zhǎng)度以達(dá)到含水層底面下 ～ ， 下端設(shè)9 置 沉淀管，上端可逐漸接高，觀測(cè)管的透水管段用土工布包扎以防濾料進(jìn)入觀測(cè)管（見(jiàn)圖片 13），透水管外用中粗砂作濾料充填，管口加蓋護(hù)帽以防落物堵塞。 勘察點(diǎn)主要數(shù)據(jù)詳見(jiàn)附表 1。東鄰淄博市，西、南靠泰安市，北依濟(jì)南市?！?117186?！?36186。 氣候氣象 萊蕪市屬暖溫帶大陸性濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，光照充足，四季分明。降水量多年平均 ， 1964年最多，為 ， 1981年最小為 442毫米，日降水量最大 毫米，出現(xiàn)于 1975年 9月 1 日。南部混合花崗巖分布區(qū)，溝谷發(fā)育，呈垅崗狀低緩丘陵區(qū)。本區(qū)第四系松散堆積物厚度較薄且零散分布。 ,呈層狀分布，構(gòu)成單斜巖層，在谷地中零散分布著殘坡積 ~坡洪積的第四系堆積物。 頂部為鮮紅色砂質(zhì)云母頁(yè)巖（見(jiàn)圖片 19）為主，厚度 110m。 寒武系中統(tǒng)張夏組二段 € 2Z2:黃綠色頁(yè)巖（見(jiàn)圖片 21）為主夾數(shù)層中厚層灰?guī)r及結(jié)核狀灰?guī)r，厚度 92m?；⌒螖嗔咽侨R蕪盆地最為強(qiáng)烈的壓扭性斷裂，沿?cái)嗔褟?qiáng)烈的擠壓破碎現(xiàn)象明顯。燕山期火成巖活動(dòng)以角閃閃長(zhǎng)斑巖脈沿層面順層侵入，活動(dòng)范圍有限（見(jiàn)附圖 1）。 尾礦的一般沉積規(guī)律 壩體尾礦砂、尾礦土的沉積規(guī)律主要受放礦壓力、放礦量、放礦濃度、放礦地點(diǎn)、放礦時(shí)間、放礦地形坡度以及原有地形等多種因素影響。但由于放礦時(shí)間的間歇性等多種因素，因此出現(xiàn)了較多夾層或透鏡體。 表 1 超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)次數(shù) 實(shí)測(cè)平均值（擊） 實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值（擊） 修正平均值（擊） 修正標(biāo)準(zhǔn)值（擊） 291 為了確定該層土的重度，于該層中挖探井 （ S S S6），并進(jìn)行重度測(cè)定，結(jié)果如下表。 壩體尾礦的物理力學(xué)性質(zhì) 地層描述 本次勘察尾礦砂、尾礦土的分類依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（ GB/T501231999） ,并參考了《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（ YBJ1186）。具中等壓縮 性。搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。土質(zhì)不甚均勻，具微層理，局部夾薄層粉土或粉細(xì)砂。 尾粘土（ Q4ml） 褐～紅褐色，可塑，局部軟塑。主要分布于尾粉質(zhì)粘土層底部，混合花崗巖上部，厚度不均，層底標(biāo)高不穩(wěn)定。土樣直徑 ，高 20mm。) 尾粉細(xì)砂 尾粉土 尾粉質(zhì)粘土 尾粘土 （ 2）三軸剪切試驗(yàn) 三軸剪切試驗(yàn)包括不固結(jié)不排水剪（ UU）、固結(jié)不排水剪（ CU）和固結(jié)排水剪（ CD），采用的儀器為英國(guó) ELE公司生產(chǎn)的應(yīng)變控制式三軸儀。） 粘聚力 C（ kPa） 內(nèi)摩擦角 Ф （ 186。（ kPa） 內(nèi)摩擦角 Ф （ 186。 對(duì)粒徑大于 的土采用篩析法，對(duì)粒徑小于 。試驗(yàn)結(jié)果如下表。試驗(yàn)結(jié)果如下表。試驗(yàn)結(jié)果如下表。壩體材料在飽和固結(jié)不排水狀態(tài)下，地震作用會(huì)導(dǎo)致它們的抗剪強(qiáng)度降低，在等效振動(dòng)一次時(shí)，其地震總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度與初始應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。 試驗(yàn)結(jié)果如下表。=186。=186。3(kPa) 100 400 100 400 100 400 100 400 平均有效主應(yīng)力σ 39。f0 等效振次Nf=10 動(dòng)剪應(yīng)力比 ? τ/σ 39。本次勘察壩體材料的動(dòng)力變形特性試驗(yàn)委托中國(guó)水利水電科學(xué)研究院巖土所完成。 表 15 尾粉細(xì)砂的數(shù)值化動(dòng)力變形特性參數(shù) 固結(jié)比 Kc= 圍壓力σ 39。3 100kPa 200kPa 400kPa 100kPa 200kPa 400kPa 參數(shù) 剪應(yīng)變 動(dòng)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 1 104 3 104 5 104 1 103 詳見(jiàn)《御駕泉尾礦壩壩體原 狀土動(dòng)力特性試驗(yàn)報(bào)告》（附件 2）。具中等壓縮性，屬超固結(jié)土。 試驗(yàn)結(jié)果如下表。 液化判定 初步判別 按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB500112020），結(jié)合《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ DL50732020）和場(chǎng)地實(shí)際情況，初步判定尾粉細(xì)砂、尾粉土具液化可能性，故本工程對(duì)地面下 20m 深度范圍內(nèi)的土層進(jìn)行進(jìn)一步液化判別。 近期內(nèi)年最高水位 dw。 表 22 靜探法液化判定成果表 土層 實(shí)測(cè)比貫入阻力 ps（ MPa） 液化比貫入阻力臨界值 pscr（ MPa） 判定結(jié)果 實(shí)測(cè)錐尖阻 力 qc （ MPa） 液化錐尖阻力臨 界 值 qccr（ MPa） 判定結(jié)果 尾粉土 不液化 不液化 尾粉細(xì)砂 液化 液化 備 注： 液化比貫入阻力臨界值 pscr可按下式計(jì)算： puwsscr pp ???0? 液化錐尖阻力臨界值 qccr可按下式計(jì)算： puwcccr qq ???0? 29 地下水位埋深修正系數(shù) α w可按下式計(jì)算： ? ? ??? ww d? 上覆非液化土層厚度修正系數(shù) α u可按下式計(jì)算： ? ? ??? uu d? 液化判別比貫入阻力基準(zhǔn)值 ps0取 液化判別錐尖阻力基準(zhǔn)值 qc0取 與靜力觸探摩阻比有關(guān)的土性修正系數(shù) α p，對(duì)砂土取 ，對(duì)粉土取 。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法計(jì)算的液化指數(shù) ILE平均值為 ，地基液化等級(jí)判定為輕微。 圖片 30 壩體地下水位的變化曲線 分析地下水位的變化曲線可知，壩體地下水位自觀測(cè)以來(lái)雖然變化不大，但隨著壩體的加高有逐年上升的趨勢(shì)。 壩體地下水排泄 壩體地下水的排泄主要有地面蒸發(fā)和滲流等?？菟粫r(shí)，垂直滲透小于水平滲透。 壩體地下水腐蝕性評(píng)價(jià) 水質(zhì)分析指標(biāo) 本工程于 K K K11號(hào)鉆孔中共取水樣 3件進(jìn)行簡(jiǎn)分析，根據(jù)水質(zhì)分析報(bào)告表，水質(zhì)分析的主要指標(biāo)平均值如下： K+： ； Na+： ； Ca2+： ； Mg2+： ； Cl：； SO42： ； HCO3： ； CO32： ；總硬度：；永久硬度 ： ；碳酸鹽硬度： ；負(fù)硬度：；總堿度： ；游離 CO2： ；侵蝕性 CO2： ；固形物： ；灼燒殘?jiān)?；灼燒減量： ；總礦化33 度： ； PH 值： 。 表 24 壩體各孔水位埋深及相應(yīng)標(biāo)高 孔號(hào) 水位埋深 （ m） 相應(yīng)標(biāo)高 （ m） 孔號(hào) 水位埋深 （ m） 相應(yīng)標(biāo)高 （ m） K1 K11 K2 K12 K3 K13 K4 S3 K5 S5 K6 Y1 K7 Y3 K8 Y8 K9 Y15 K10 備注： K 表示本次勘察鉆孔水位， S表示本次勘察探井水位， Y表示已有觀測(cè)孔現(xiàn)在水位 。再加上 1992 年勘察時(shí)布置的 4 個(gè)及 母壩設(shè)計(jì)時(shí)的觀測(cè)孔共同構(gòu)成御駕泉尾礦壩的 浸潤(rùn)線長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)， 浸潤(rùn)線長(zhǎng)期觀測(cè)孔結(jié)構(gòu)圖詳見(jiàn)附圖 171～ 6。 表 25 壩體尾礦砂、尾礦土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 巖土名稱 試驗(yàn)結(jié)果 尾粉細(xì)砂 尾粉土 尾粉質(zhì)粘土 尾粘土 室內(nèi)試 驗(yàn) 直接 剪切 試驗(yàn) 快剪 (q) 粘聚力 C(kPa) 內(nèi)摩擦角 Ф (176。 ) 有效粘聚力 C′ (kPa) 有效內(nèi)摩擦角 Ф′ (176。 巖土參數(shù)統(tǒng)計(jì)與選用 本次勘察資料整理采用華寧巖土工程勘察軟件包（ HNCAD15版），其所采用的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和修正系數(shù)公式如下： nnim? ??? 1 ???????????????????? ????? ??n n iif nn12111? mf???? ?? ???????? ??? nns 37 利用上述公式對(duì)壩體尾礦砂、尾礦土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果如下表。(擊 ) 17 3 — — 標(biāo)貫修正擊數(shù)N(擊 ) 17 3 — — 表 26 壩體尾礦砂、尾礦土的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（續(xù)表） 項(xiàng)目 指標(biāo) 尾粉質(zhì)粘土 尾粘土 樣本個(gè)數(shù) 平均 值 標(biāo)準(zhǔn) 差 變異 系數(shù) 樣本個(gè)數(shù) 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 變異 系數(shù) 物 理 性 質(zhì) 指 標(biāo) 重度 γ（ kN/m3） 7 3 7 含水量 (%)