它是矿山废弃物处理的重要设施,是矿山安全生产的重要环节。尾矿库也是高势能的人为泥石流危险源。尾矿库一旦溃决,将给工农业生产和下游人民生命财产造成巨大的灾难和损失。因此,为了确保尾矿坝的安全,有必要对尾矿坝的隐患进行物探,以判断坝体的稳定性。目前地球物理勘探很多,其中高密度电法的应用比较成熟。
一、高密度电阻法
高密度电阻率法是80年代后期发展起来的一种地球物理勘探技术。该方法的基本原理是从地下通过供电电极供给直流电,形成人工电场,然后通过仪器用测量电极观测电场分布,从而推断和研究不同性质地下介质的变化和分布。
(1)尾矿坝隐患探测中常见介质的物理参数
表1显示了与大坝隐患探测相关的常见介质的物理参数。从表1中可以看出,水、空气体、粘土、砂等介质的介电常数、电导率和衰减系数存在明显差异,粘土、砂等介质的电特性会因含水量不同而发生较大变化。因此,可以根据实测数据的变化来判断大坝的内部稳定性。
表1大坝隐患探测中常用介质的物理参数
高密度电阻法可以实现电阻率的快速采集和野外数据的实时处理,从而改变电阻法的传统工作模式。它集电流采集剖面和电测深于一体,采用高密度点,进行二维地电剖面测量,数据量大,信息量多,观测精度高,速度快。它是地层划分、寻找构造破碎带、土(溶)洞和富水地质体最有效的物探方法之一。
高密度电阻率勘探的前提是地下介质之间的电导率差异。它和常规电阻法一样,通过电极A和B向大地供电(电流为I),然后测量电极M和N之间的电位差△U,从而得到记录点的视电阻率值。通过对测得的视电阻率剖面进行计算、处理和分析,可以得到地层中的电阻率分布,从而解决相应的工程地质问题。
二。电阻检测系统及其数据处理
(一)阻力检测系统
高密度电阻率测量采用中国装载集团重庆地质仪器厂生产的杜克-2A高密度电阻率测量系统。高密度电阻率勘探野外数据采集参数设置如下:
测量装置:温纳-斯伦贝谢装置;点距:3m;电极数量:30;电源电压:180伏。
根据现场测量条件,布线合理,测量距离采用卷尺测量,每个测点之间的距离为3m。为了选择更合适的野外工作参数,在正式野外工作之前,应在现场进行仔细的勘探,并对布置和试验数据采集的方法进行对比试验。并在每次测量前检测接地电阻,以保证每次操作前仪器的正常校准。
(2)数据处理方法
首先通过传输软件将仪器中的测量数据传输到计算机中,然后利用RES2DINV高密度电阻率反演软件删除坏点、校正地形、转换格式、计算反演,就可以直接绘制电阻率等值线图。在等值线图上,根据电阻率值的变化特征,结合钻井和地质调查资料进行地质解释。最后,利用AutoCAD绘制物探成果解释图。高密度电法流程图如图1所示。
三。高密度电阻率法应用实例
(一)尾矿库的基本情况
江西某尾矿坝为人工粘土坝,整个坝体填筑粘土和砾石。根据防洪标准(GB 50201-94),该尾矿坝等级为ⅳ级。根据本工程的分类,确定永久性建筑主体建筑等级为4级,次要建筑等级为4级,临时建筑等级为4级。根据《中国地震峰值参数区划图》(GB18306-2001)的定义,该区域地震动峰值加速度小于0.059,地震反应谱特征周期为0.35S,对应的地震基本烈度小于ⅵ度,区域稳定性较好。
目前未发现坝体开裂或局部渗漏,但不排除存在隐患的可能。坝体可能存在以下隐患:
l、坝体内部碾压强度不足,密实度低,坝体强度降低。
2.当地坝体富水,冲刷空。
3.形成泄漏通道。
4.大坝基础在压力下损坏。
根据有关政府的要求,必须对大坝进行稳定性分析。工作要求包括:
l、查明坝体是否存在渗漏隐患,以及坝体渗漏部位和渗漏通道的分布特征。
2.找出大坝填料的密实度。
3.根据已识别的渗漏隐患和坝体填料的密实度,判断坝体的安全性。
4.提出初步的防渗措施。
因此,本次物探勘察主要采用高密度电阻率法,并根据探测结果对坝体的安全状况进行分析研究。
(2)高密度电阻法的应用
根据尾矿坝情况和高密度电阻率法的要求,已完成两段高密度电阻率法,测线长度174米,测点58个。详细的测线布置和现场测点埋设见图2。
(3)测量结果分析
1-1 '剖面电阻率等值线见图3。该段当前电阻率等值线图显示,视电阻率大于160ω·m的区域为视电阻率相对较高的区域,该区域为暂时不易形成渗漏的正常坝。视电阻率小于40ω·m的区域是视电阻率相对较低的区域,具备发生渗漏的条件。从大坝视电阻率测试结果分析,推断为弱渗漏区。
从该视电阻率剖面分析可以看出,26 ~ 32m段埋深8 ~ 13m的区域和52 ~ 57m段埋深6 ~ 15m的区域是该段下的弱漏区。
2-2 '剖面电阻率等值线见图4。该段视电阻率剖面显示该段下方地质体正常,无电阻异常。
通过检测和分析,可以得到如下结果,如表2所示。两条剖面的地球物理解释剖面见图5 ~ 6。
表2物探成果一览表
(4)措施和建议
根据高密度电阻率法调查分析结果,大坝应采取以下措施:
l、为了提高坝体的稳定性,对于坝体易发生渗漏的部位,可在坝体中采取纵横排水系统或管井法等工程措施。
2.对坝体松散部分重新碾压或夯实,提高坝体压实度,以满足《尾矿库安全技术规范》(AQ2006-2005)的规范要求。
3.鉴于部分主坝边坡较陡,如KO+020和KO+040坝第一、二坡角分别为31°和36°,高于《尾矿库安全技术规范》(AQ2006-2005)要求的尾砂土坝高度20 ~ 30m,坝坡比为1 ︰ 2.5 ~ L,建议采取工程措施减小部分陡坡坝坡的坡角。
4.目前,坝体在缓慢运行状态下可以保持暂时的应力平衡,但由于子坝体内的水位与主坝的高度相差无几,主坝体内的土体在高渗透水流的作用下会发生松散、软化、液化,从而形成管涌和流土。特别是当坝体突然受到较大水流或其他应力冲击时,容易造成溃坝。因此,应尽快完善排水系统,增设复合双向排水管。
5.根据《尾矿库安全技术规范》(AQ2006-2005),目前在坝体和库区没有相应的监测网络和大坝安全监测系统。建议尽快补充和完善相应的监测网络和大坝安全监测系统。
6.加强尾矿坝建设管理,合理安排子坝建设时间,保持截水沟畅通,确保尾矿坝有足够的防洪能力。
7.对于未来的尾矿坝工程,应严格按照《尾矿坝安全技术规范》( AQ2006-2005)建立完善的尾矿排放系统,以确保每个副坝的稳定性。
四。结论
通过高密度电阻率法的介绍及其在某尾矿坝中的应用,证明该方法是一种有效可行的尾矿坝稳定性检测方法。由于尾矿坝条件复杂,高密度电法可与其他检测方法(如瞬态瑞雷波法、探地雷达法等)综合使用。)和数值分析方法(渗流计算和瑞典条分法)来提高物理检测方法的精度,保证检测后尾矿坝的安全稳定。