静力触探在某尾矿坝勘察中的应用实例

　　摘要：通过尾矿坝勘察实例，介绍了运用静力触探试验查明土层的密实度、含水量、均匀性、判断地震效应等方面的应用，论证了静力触探方法在尾矿坝勘察中的适宜性与有效性。
　　关键词：静力触探,尾矿坝勘察
　　1引言
　　该尾矿坝始建于2004年5月，从2004年11月投入使用，于2007年5月对尾矿体进行了稳定性勘察。
　　设计全库容140万m3，排放尾矿总量约16.5万m3。坝高30m。设计使用年限25年。尾矿库属四等（级），主要构筑物属4等，次要构筑物属5等，临时构筑物属5等。尾矿库属使用前期。
　　勘察的主要任务是查明并评价堆积坝的适宜性、稳定性及堆积的尾矿砂的震动液化可能性。
　　勘察中勘探线呈网格状布置，并采用了多种方法基本查明了尾矿体及堆积坝的分布情况，但对其尾矿堆积体的物理力学特性的掌握还有些欠缺，由于工程及施工条件的限制，选用哪种有效的方法成了当时勘察人员难以确定的问题。
　　2工程地质概况
　　尾矿坝位于礼县马泉老虎沟下游的无名支沟的沟口处。沟内纵向长约2km，延伸较短，沟谷东高西低，沟谷纵坡比大。侵蚀切割严重，沟谷呈“V”字型，沟谷谷底常堆积有大量的残坡积物、冲洪积物。两侧横坡度均在25~35度之间。
　　勘察查明，堆积坝内主要为尾粉砂。为矿山选厂主要排泄物，属近期人工堆积形成。灰色；天然含水量19.6~35.5%，平均值25.0%，以湿为主，局部很湿，含水量差别较大；天然孔隙比0.811~0.923，平均值0.861；标准贯入试验锤击数修正值2.9~7.4击，平均值3.8击；松散~稍密为主，局部中密。不均匀系数2.219~21.333，平均值8.467；曲率系数0.379~3.203，平均值1.490；土质均匀。尾矿分类根据颗粒级配分析结果判定，主要为尾矿土，以尾粉砂为主，局部为尾重亚粘、尾轻亚粘与尾亚砂，尾矿泥极少。其中粘粒含量0.0~31.8%，平均值7.0%。
　　尾粉砂中赋存地下水，呈潜水形式。水位差别很大，尾粉砂的含水情况也有很大差异。地下水的分布情况决定着堆积坝的稳定性。因此，如何查明地下水的分布情况成为本次勘察的重点。
　　3工作原理
　　静力触探是用静力将探头以一定的速率压入土中，利用探头内的力传感器，通过电子量测器将探头受到的贯入阻力记录下来。由于贯入阻力的大小与土层的性质有关，因此通过贯入阻力的变化情况，可以达到了解土层工程性质的目的。
　　利用静力触探的这一性质，可以查明砂土的密实程度、均匀性，而且可以判别在地震作用下的液化可能性。通过对砂土特性的了解，从而推出砂土层的含水分布情况。
　　4确定勘察方法方案
　　由于尾矿堆积坝中尾粉砂几乎全部处于饱和状态，通过标准贯入试验已经查明其为可液化土。因此，出于安全考虑，不能使用具有震动作用的电动及动力机械（如钻机），又有交通条件不便等因素的制约，我们选择了静力触探试验作为本次勘察的主要手段。静力触探设备简单，不受交通条件限制，不会产生振动，对土层扰动小，传感器灵敏，所取得的数据精确。
　　为了取得的数据尽可能详细，我们在具有饱和砂土的钻孔旁均布置了静力触探试验孔。也就是说，静力触探孔呈网格状布置，无论横向还是纵向、斜向均不少于3个探孔，保证了每个方向均能形成非直线型剖面。满足了查明每个方向的横向、竖向土层性质的分布情况与均匀性。
　　5勘察效果评价
　　试验全部完成后，经过数据统计，勘察成果完全达到了试验目的。
　　首先，证明了静力触探试验方法的适宜性。尾矿堆积坝从上至下均为饱和软土或砂土，力学性质数据较低，而且竖向变化大（运用标准贯入试验，一是击数偏低，接近该种试验适宜的下限，数据可用性差；二是竖向间距较大，不能查明土层的竖向变化特征），静力触探试验是这种情况下最理想的方法之一，最大限度的发挥了其勘察作用。
　　其次，查明了尾粉砂的物理力学性质变化特征。比贯入阻力的大小不仅反映了土层的密实程度，也反映出土层含水量的大小。通过试验，查明了含水量与密实度的横向、纵向、竖向分布及变化规律。
　　第三，查明了尾粉砂的均匀性，并推测出其堆积的先后顺序及堆积规律。对评价土层的稳定性提供了定量的依据。
　　第四，对液化的判别，运用标准贯入试验可以对饱和砂土进行震动液化可能性判别，静力触探试验也可以作为判断液化的辅助手段。两种方法进行相互对比，不仅消除了偶然性误差，而且其各自计算结果参数的差异，为液化判定提供了更详实的依据。
　　6结论
　　通过某尾矿勘察中静力触探试验方法的应用实例，可以得出以下结论：
　　⑴静力触探试验不仅可以划分土层、确定地基承载力，而且可以查明土层的密实度、含水量、均匀性，也可以判别震动液化效应；
　　⑵尾矿堆积坝的勘察中，静力触探试验是适宜而且有效的勘察手段。
　　参考文献：
　　⑴《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)；
　　⑵《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》（YBT11-86）；
　　⑶《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；
　　⑷《静力触探技术标准》（CECS04：88）；
　　⑸《工程地质手册》（第四版）；