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尾礦壩滑坡原因及安全穩定性數值模擬分析
孫靖霄
（中冶沈勘工程技術有限公司，遼寧沈陽
110000）
摘
要：尾礦壩作為冶金礦山的重要設施，同時也是一個很大的安全隱患源。文章對尾礦壩不同類型的滑坡失
穩及原因，包括淺層、深層、整體、折線形四類；之后以某尾礦壩為實例，介紹了極限平衡法在尾礦壩安全穩定性數值模擬中的具體應用，為以后類似工程提供了一些可參考經驗。關鍵詞：尾礦壩；滑坡失穩；極限平衡法；數值模擬；分析
作者簡介：孫靖霄（1981-），女，吉林敦化人，高級工程師，研究方向：環境科學與工程。
Metallurgy and materials
尾礦庫作為冶金礦山的重要組成部分，儲存了大量的有毒有害廢渣和廢水。作為一個具有高勢能的人造壩，在歷史上發生過多次潰壩事故，造成了嚴重的環境污染、經濟損失。經統計分析：41.96%的尾礦壩事故均為潰壩事故。據不完全統計，目前我國境內有尾礦庫超過8800座，如何保證尾礦庫安全，成為冶金行業健康可持續發展的重要基礎。
1尾礦壩不同類型滑坡失穩原因分析
1.1
淺層滑坡原因分析
（1）外部原因：壩體邊坡在庫內廢水的長期浸泡下
一直處于水分飽和狀態，若壩體表面產生縱向裂縫，很容易出現局部淺層滑坡；表層尾砂受風化影響最大，其強度會減弱，在水浪沖擊、地震作用下易產生滑坡；
（2）人為原因：尾礦壩淺層滑坡一般發生在壩體加高部分，因為加高壩體本身結構相較于之前松散，且在后期加高壩體時沒有過多考慮材料、邊坡角度、壩體自重等問題，因此也易產生淺層滑坡。
1.2深層滑坡原因分析
（1）人為因素：在尾礦庫影響范圍內進行爆破作業，
致使地震波對壩體產生破壞；人為筑高壩體，不考慮力學結構是否合理；對庫區管理不到位；
（2）外部原因：洪水沒有及時排除，造成筑壩材料水分含量較高，占粘性降低。1.3整體滑坡原因分析
整體滑坡是從邊坡底部直到頂部全部滑落，范圍
大、破壞嚴重。發生整體滑坡的原因基本與深層滑坡原因類似，在此不再贅述。
1.4折線形滑坡原因分析壩體存在滲漏管涌，而且在洪水和降雨影響下侵蝕
范圍逐步擴大，最終出現滑坡問題。超標洪水沒能及時排出，造成壩體上部尾礦砂飽和，而且在水流沖刷下產生縱向貫通裂縫。
2尾礦壩概況
文章所模擬的尾礦庫初期壩為透水堆石壩，土石料
填筑，高25m ，長135m ，壩頂寬3.5m 。壩地層簡單，無斷層、地震等不良地質條件。尾礦庫堆積壩采用“庫內粗砂上游法”尾礦筑壩，壩高83.4m ，長300m ，外坡破比為1：3，壩頂寬8m 。尾礦壩結構完整，不存在局部滑坡問題。
3
極限平衡法模擬尾礦壩安全穩定性分析
3.1
建立模擬模型
為了模擬方便，在此簡化尾礦壩結構，自上而下依次為：尾中砂、尾細砂、尾粉土，構建的模型見圖1，各土體的物理力學參數詳見表1。
圖1尾礦壩模擬模型結構初期壩
尾中砂
尾細砂尾粉土
表1
各土體的物理力學參數
容重
（kN/m 3）17.216.818.518
凝聚力（kN/m 2）0570
內摩擦角（°）31.230.42535
土體類型尾中砂尾細砂尾粉土初期壩
3.2
模擬結果分析
（1）主壩穩定性系數。在此采用“瑞典圓弧法”并借
助Geo-Studio 軟件對尾礦壩抗滑穩定性分析。得到本項目尾礦壩主壩穩定性系數為1.389，比規范中要求的Ⅲ級尾礦壩安全系數最低值1.2大，因此可判定本項目
主壩邊坡穩定性滿足要求。
（2）不同抗剪強度下邊坡穩定系數。為了計算不同抗剪強度下邊坡穩定系數，在此將抗剪強度按照0.02比例折減，借助Geo-Studio 軟件對
冶金與材料第39卷
（上接第140頁）三層級內容具體如下：在第一層級，主要實施于新員工入職階段，由人力資源管理人員介紹管理理念，強調“安全第一”的工作原則；在第二層級，主要由生產部門對不同崗位的員工展開針對性的操作技能訓練；在第三層級，主要由班組長向不同人員傳授管理中的工作流程、安全常識等等[2]
。通過這樣的方式，豐富了員工獲取安全管理技能與知識的渠道與全面性，促進了鐵路油庫安全管理效果的提升。同時，為了進一步提升安全員工安全管理技能的掌握情況，可以定期組織培訓與技能比武、安全知識競賽等多種活動完成，此時，既保證了員工掌握安全技能等知識的實際情況，也豐富了員工的工作生活，提高其安全素養增強的積極性。
2.2強化對相關設備設施的管理升級
由于在鐵路油庫中，存在著安全管理設施設備老
化、磨損等問題，導致安全管理效果下降。針對這方面的問題，相關人員可以通過升級與改造相關設施設備完成。此時，應當組織行業專家、技術人員等，對鐵路油庫中現存的設備設施展開全方位的調查，綜合考量與評價其使用年限、功能設計、安全性能等等[3]。對于一些存在安全隱患的設施設備，要展開預防性維修；對于老化、磨損嚴重，或是性能偏低等的設備，應當第一時間組織更換；對于存在故障的設施設備，必須要立即展開維修，避免其“帶病運行”。2.3調整與優化安全管理辦法
應當結合各個管理環節的安全信息，調整工作制度
與操作辦法，實現“以預防為主”的鐵路油庫安全管理。在這一過程中，應當結合實際情況設定安全生產管理規章制度，并制定與落實安全生產管理責任制，確保所有的員工均明確自身的崗位權利與職責，并切實落實到實際安全管理工作中。需要對多種安全管理制度開展進一步的細化，并結合實際情況制定出針對性的崗位安全操作制度。通過這樣的方式，能夠避免出現職責不清、責任推諉等問題的發生。要落實責任追究制度，并將其與員工考核、獎懲制度掛鉤，最大程度的保障管理人員的工作積極性，保證按章操作，避免鐵路油庫管理安全問題的發生。
3結語
綜上所述，油品為危險性較高，因此必須要重點關注鐵路油庫安全管理中的問題，并提出針對性的解決策略。在當前的鐵路油庫管理中，存在著人員、設備、制度三方面的問題，通過重點提升管理人員
的安全素養、強化對相關設備設施的管理升級、調整與優化安全管理辦法，解決了安全管理問題，促使了鐵路油庫安全管理的升級。
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每次折減后的邊坡穩定系數計算，得到折線圖見圖2。
圖2抗剪強度與邊坡穩定系數關系曲線
邊坡穩定性系數線性擬合
折減系數
1.61.51.41.31.21.1
1.0
1.001.021.041.061.081.101.121.141.161.181.201.221.24
由圖2可知：①當折減系數在1.0~1.10之間時，邊坡穩定性系數出現波動變化；②當折減系數達到1.06~
1.08時，邊坡穩定性系數處于1.2左右，之后便不符合要求。
4結語
尾礦壩的安全穩定性直接關系到區域內的生態環境安全，日常必須做好管理和監督。理論計算和數值模擬只能從一個方面提供可參考經驗，因此在實際應用時，必須要結合當地實際情況，地質勘查工作要做好，務必保證壩體附近無地質災害，否則后期對壩體修補會浪費大量人力物力財力。
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