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1、- 1 -目 录第一章 排土场工程地质条件分析研究.11.1 概述11.2 区域地质条件11.3 地形地貌特征 .51.4 排土场地基工程地质条件 .61.5 排土场水文地质特征 81.6 场地土类型与地震动参数 .91.7 排土场区不良地质条件分析 .91.8 研究依据 101.9 本章小节 11第二章 排土场渗流场分析研究122.1 概述 122.2 排土场区水文地质特征 .122.3 地下水渗流场有限元分析原理.162.4 渗流场边界条件处理 .242.5 渗流场计算结果及分析 25第三章 排土场岩土物理力学性质试验293.1 概述.293.2 试验项目及工作量.303.3 排土场散体物
2、料模拟 303.4 地基岩层物理力学性质试验.333.5 散体物理力学性质试验.37第四章 排土场基底承载力及单台阶极限高度分析444.1 概述.444.2 地基承载力分析.45- 2 -4.3 单台阶极限高度分析.514.3 本章小结.52第五章 泥石流灾害分析评价535.1 排土场泥石流成因及形成机理.535.2 排土场的基本条件与特点.605.3 排土场泥石流形成的可能性及预测.615.4 结论及预防措施.62第六章 排土场稳定性分析.636.1 概述.636.2 排土场稳定性分析基本条件及影响因素.636.3 排土场滑坡模式 676.4 排土场稳定性分析 696.5 稳定性分析结果.8
3、4第七章 排土场排土工艺优化设计907.1 排土场概况 907.2 排土场堆置参数 917.3 排土场容积 957.4 排土工艺优化 967.5 排土场运输道路 .102第八章 排土场工程防治措施1048.1 概述 .1048.2 排土场排洪排渗系统的设置1068.3 排土场位移变形监测 .109结 语1201第一章第一章 排土场工程地质条件分析研究排土场工程地质条件分析研究1.11.1 概述概述河南矿业公司钼矿为拟新建矿区，位于商城县达权店乡香子岗村及十二道河村，距达权店乡政府驻地 9.5 公里，矿区面积 3.66km2。钼矿属大型的露天开采矿山项目，矿山开采规模 330104t/a。一期开
4、采范围：境界上口东西长 747m，南北宽 653m，最高标高约 363m，总出入沟口标高 252m，底标高 60m，长 185m，宽 77m，矿山一期服务年限 23 年。矿石与废土石均采用汽车运输方式，矿石运至选厂，废石运到排土石场。钼矿排石场位于露天采场南侧沟谷上游处，该沟谷狭长，落差 150m，沟底平均纵坡约为 10，两侧山坡坡度 1430，沟形偏陡。废石排放标高在+250m+400m 之间，排土场容积为2950.0104m3，能满足一期服务年限废石堆置要求。排土场区向北约 5 公里，有简易公路与省道 216 线相通，沿 216线向北与省道 339 相接，经县城向西与京九铁路相距 110
5、公里，向北与宁西铁路相距约 60 公里，交通条件便利。 1.21.2 区域地质条件区域地质条件1.2.11.2.1 区域地质背景区域地质背景矿区位于大别山北麓，属于秦岭造山带东延部分，由多个形成于不同构造环境，有着各自独立的建造特征、变形变质和构造演化序列的构造地层体组成，经历了多阶段、多期次构造运动，形成为一体的2复杂构造带。其中起决定作用的是中岳变动与燕山运动，中岳变动中形成的褶皱呈北西-南东向规模较大的复背斜构造，主要褶皱轴线及枢纽有弯曲和丐伏的现象。燕山运动的褶皱仅在东南部较发育，呈北西向规模不大的复式向斜构造。构造以断裂构造为主，褶皱为辅。信阳洪畈集双椿铺断裂是秦岭构造带（隆起）与横
6、川坳陷的分解断裂；桐柏商城断裂是秦岭褶皱带（北部）与桐柏大别山褶皱（南部）的分解断裂；而横贯秦岭褶皱带内的松扒龟山梅山断裂是南秦岭和北秦岭两大复合地体的聚合边界线。图 1.1 区域构造地质图31.2.21.2.2 地层地层根据区域构造单元划分，工作区位于区域性桐柏-商城断裂以南，地层属于桐柏-大别变质核杂岩隆起带地层区，地层划分见下表 1.1。表 1.1 区域地层单位划分一览表界系(岩)群统(岩)组、层代号接触关系新生界第四系全新统冲积层Qhal奥陶系下统-震旦系肖家庙岩组Z-O1x中新元古界浒湾岩组Pt2+3h变质深层岩系PtDog 太古宇-元古界 表壳岩系ArDb未接触推覆构造区内出露地层
7、简单，主要为元古界大别片麻杂岩和第四系土层。1、元古界大别片麻杂岩（PtDog）场区内除矿区出露花岗斑岩和沟谷中出露少量第四系外，其余均出露大别片麻杂岩。由于遭受到强烈的变质变形作用改造，构造形迹极为复杂，原始的地层层序大部分遭受破坏，片麻理产状零乱。组成岩性较简单，主要为黑云斜长片麻岩（gnbp） 、其次为斜长角闪片岩（gnph)。2、第四系（Q）区内第四系主要分布在沟谷中，厚度较小，一般 2-5m。岩性为粉质粘土、砂、角砾及碎石等。1.2.31.2.3 构造构造4本区为桐柏-大别线性强应变带，经历了长期的地质演变，地质构造错综复杂。根据区域地层及沉积建造组合、岩浆活动、变质变形及地球物理特
8、征，区内主要发育多期次的韧性变形以及以脆性变形为主的推覆构造和断裂构造。推覆构造位于新店以西，推覆体呈一短轴状，长约 10km，宽约4km，推覆界面产状较陡，早期表现韧性变形，发育拉伸线理、拖拽褶皱等，后期叠加脆性构造。排土场区主要在水库南侧上游发育一近东西向压扭性断裂构造，断裂带内岩石破碎，见硅化及褐铁矿化现象。1.2.41.2.4 新构造运动及地震新构造运动及地震矿区区域地质构造上处在桐柏-大别造山系中段，构造单元为大别山杂岩变形带。小区域上位于大别山字型弧形盾地内侧构造带中部，基底为元古界变质岩系地层，经多期构造活动，特别是燕山期岩浆活动较频繁，将早期变质岩体切割得支离破碎，使该区大面积
9、侵入花岗岩岩体。排土场区属低山丘陵地貌，山谷狭窄，山脊尖峭，多呈“V”字沟谷，地形相对高差大，表明新构造运动主要为垂直方向上的上升运动，大别山区古陆持续隆起，沟谷下切，在冲沟两侧发育不对称阶地；山前倾斜平原发生广泛沉降，其早期具明显继承性，晚期则表现为振荡性沉降。进入全新世以来，该区仍处于南北向顺扭应力场中，地壳活动仍较活跃：淮河上游及南侧各大支流发育不对称河谷，且历史地震记录也比较多。场区西侧约两公里的长竹园断裂是区域性商（城）麻（城）断5裂的一部分，属深大断裂，呈北北东向展布，自 1925 年以来，该断裂在本区及附近地区发生三级以上地震有六次之多，1932 年在邻区湖北省麻城县黄土岗一带发
10、生 6 级地震，2000 年 3 月，在距商城县约250km 里以外的湖北省发生一次 5 级左右的地震，波及到商城县，商城县境内有震感，有少数陈旧房屋墙壁开裂，无人员伤亡。历史地震记录和商城县汤泉池温泉出露表明，长竹园断裂是一条活断层，在近期还有活动的可能。1.31.3 地形地貌特征地形地貌特征商城处于大别山北麓，地势南北倾斜，逐级降低。南部山地，海拔千米以上面积占全县总面积 40%，中部低山丘陵，海拔在+100+400m，面积占 32%；北部丘岗，海拔 100m 以下，面积占28%。项目处南部中低山区，总体山势北低南高，属低山丘陵区，最高标高 855m（双尖） 。矿区属侵蚀低山丘陵地貌，地形
11、总体趋势是北低南高，最高海拔标高 522.8m（郑彭坳） ，最低侵蚀基准面 154.0m（马大沟清水河河床） ，相对高差达 368.8m。地形受侵蚀切割，山势陡峭，沟谷纵横。排土场位于商城县南方 35km 左右冲沟地带。冲沟两岸地貌属构造剥蚀中-低山地貌单元，地形由南向北逐渐变低；冲沟中上游呈“V”字型，两侧地势较陡，自然坡角 30-50 度，地表植被发育，沟谷中有少量第四系冲洪积（Q4al+pl）碎石堆积；沿沟两侧岩石出露，显示岩性为黑云斜长片麻岩。地表水为沟谷中的季节性溪流。6排土场区地貌属构造剥蚀低山地貌单元，地面标高在+220m-+400m 之间，周边地势陡峻，地形起伏较大，山上植被发
12、育，河沟呈“V”字型，沟底两侧多为民宅、农田。表部地层为第四系冲洪积砂、碎石层，见漂石、块石。地表水为河谷中的溪流，枯水季节几近断流。1.41.4 排土场地基工程地质条件排土场地基工程地质条件根据本次河南省信阳工程地质勘察院针对排土场区的勘察情况，排土场地基划分出、四个工程地质层及若干亚层。各层特征分述如下：碎石（Q4al+pl）:黄褐色，湿-饱和，中密，粒径大于 20mm 以上的颗粒约占总量的 60%，棱角状，含 5%左右的块石，最大粒径大于100mm，孔隙充填中粗砂；级配差，分选性较好，母岩成分为花岗片麻岩，矿物成分以石英、斜长石为主，次为云母及角闪石等；圆锥动力触探(N63.5)试验击数
13、 13.0-75.0 击，主要分布于冲沟一带，层厚2.1-4.3 米。1 耕植土（Q4pd）：黄褐-灰褐色，湿，松散，含碎石及少量块石，含较多植物根系，干强度低，韧性差。分布于沟谷一带耕地中，层厚 0.40.5 米。2 粉砂（Q4al+pl）:黄褐色、灰色，湿，松散，组分以粉砂为主，约占总量的 60%，含较多粘粒；顶部约 15cm 含有机质，该层仅见于 zk6 钻孔，层厚 0.7 米。3 砾砂（Q4al+pl）:黄褐色，湿，稍密-中密，组分以粒径715mm 的粗砂、角砾为主，约占总量的 70%，颗粒呈棱角状，含少量碎石，级配差，分选性较好，母岩成分为花岗片麻岩，矿物成分以石英、斜长石为主，次为
14、云母及角闪石等；圆锥动力触探(N63.5)试验击数 8.031.0 击，下部 0.3m 夹粉质粘土薄层，该层仅见于 zk1 钻孔，层厚 0.8 米。残坡积土（Q3el+pl）: 黄褐色，稍湿，松散，组分以花岗片麻岩碎屑及粘性土为主。该层于山麓边缘半坡一带分布，见于 zk2 、zk4 、zk5 、zk7 钻孔，层厚 0.41.7 米。1 全风化黑云斜长片麻岩（Pt）：黄褐色，主要矿物成分为斜长石、石英、黑云母。岩石因受风化影响，原岩结构破坏严重，岩芯多呈砂土状，岩芯采取率 60%左右，岩体基本质量等级为级。层厚0.6-2.2 米。2 强风化黑云斜长片麻岩（Pt）：黄褐色，主要由长石、石英、黑云母
15、等矿物成分组成，岩石因受风化影响，原岩结构破坏较严重，岩芯多呈砂状及碎块状，岩芯采取率 70%左右；岩体基本质量等级为级。圆锥动力触探试验(N63.5)击数 55.0-105.0 击，层厚 0.82.9米。3 中风化-微风化黑云斜长片麻岩（Pt）：深灰色，粗粒变晶结构，厚层状构造，主要由长石、石英、黑云母等矿物成分组成，岩石受风化影响较弱，风化裂隙不发育，裂隙面呈闭合状，岩芯多呈长柱状、柱状，岩芯采取率 85%以上；RQD 约 70%，岩体基本质量等级为级。该层揭露最大层厚 6.7 米。8构造角砾岩（Pt）：深灰色，粗粒变晶结构，块状构造，主要由长石、石英、黑云母等矿物成分组成，岩石受风化及构
16、造影响较强，岩芯多呈碎块状，岩芯采取率 60%以上；岩体基本质量等级为级。该层仅见于 zk4 钻孔，层厚 2.4 米。1.51.5 排土场水文地质特征排土场水文地质特征1.5.11.5.1 水文气象条件水文气象条件 商城县属亚热带北部大陆性季风气候，其特点是四季分明，气候温和；春季多风，降雨量一般；夏季炎热，暴雨集中，易发生洪水；秋季天高气爽，温降较慢；冬季较寒冷干燥，晴天多，降雨少。降雨量较充沛，年降雨量 1225.9mm，夏季暴雨集中，多发生在 7、8 月份，每年 68 月份的降雨量占年降雨量的 40%以上。年平均气温 15.4，最冷月（1 月）平均气温 2.0，极端最低气温-20。最热月（7 月）平均气温 27.6，极端最高气温 39.7。年降雨量 1241.4 毫米，分布趋势由南向北递减。年平均降雨日数 125.8 天。年均日照 1763.1小时，日照率 44%。太阳总辐射量平均为 111.37 千卡/平方厘米，光合有效辐射量 54.57 千卡/平方厘
