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[摘要]粤北地区矿产资源丰富，早期就有不少矿床在开采利用，随着矿业经济的发展和时间的推移，许多矿区的尾矿库库容量及库坝基础的稳定性不能满足目前矿山堆放尾矿的要求。根据矿山主管部门的批示，必须对某些存在安全隐患的库区及坝基进行工程地质勘察，以便对其稳定性作出安全评价，并采取相应措施进行闭库。
[关键词]勘察 闭库 尾矿库 粤北
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-206-2
1概况
粤北某尾矿库位于粤北丘陵区，用于铁矿尾砂的堆放，现已使用多年。该尾矿库呈扇形分布，面积约12万平方米。主要坝体位于库区南东侧，坝长491米，大坝截面呈梯形，上宽约4米，下底宽6～20米不等，坝高2.26～13.26米，坡度在25°～35°之间；库区西面地势较高，未见有明显的坝体，仅利用施工便道和尾砂堆积拦截尾砂库，尾砂堆积坝长259.6米，坝高0.20～0.80米。由于该尾矿库存在一定的安全隐患，据矿山主管部门批示，该尾矿库应进行闭库，需对其进行工程地质勘察，对库区和大坝的岩土层分布及其物理力学性能作出评价，以便采取相应措施进行闭库。
2岩土工程地质特征
按岩土层成因类型和岩土层性质，库区内岩土层主要为：库区尾矿砂层、坝体素填土层和第四系坡残积层。
2.1库区尾矿砂层
分为流塑状尾矿砂和软塑状尾矿砂。
流塑状尾矿砂：分布于整个尾矿库区，由自流堆积或泵送堆填堆积而成，呈褐色、褐黄色，流塑状，饱和，主要由研磨成粉砂状、粉土状的矿物颗粒组成；土芯呈浆糊状。层厚0.80～3.50m，平均厚度1.90m。
软塑状尾矿砂：分布于整个库区。由自流堆积或泵送堆填堆积而成，呈褐色、褐黄色，软塑状为主，局部稍密（可塑）状，饱和～很湿，主要由研磨成粉砂状、粉土状的矿物颗粒组成；土芯湿软易变形。层厚0.80～10.50m，平均厚度3.94m。
2.2坝体素填土层
坝体素填土：仅分布于坝体。由机械堆填并碾实而成。褐黄色，稍密状，稍湿，主要由粉质粘土组成，局部夹少量块石、碎石。层厚0.90～14.80m，平均厚度5.82m。。
另外在坝体局部见软土夹层，软土呈透镜状分布于坝体内，由素填土被库内积水渗透软化而成。褐色、褐黄色，软塑状，很湿。主要由粉质粘土组成，局部夹少量砾石；土芯湿软，遇水易崩解。钻进时钻具不加压即快速下行。层厚0.40～1.80m；该层顶板埋深2.60～7.80m，平均埋深6.00m。
2.3第四系坡残积层
粉质粘土：分布于整个库区。呈棕红色、浅黄色、褐黄色，可塑为主，局部硬塑状。主要由粉粒和粘粒组成，含铁锰质结核约5～8%，局部含少量风化砾石，干强度中等，韧性中等。本次勘察揭露厚度1.40～54.60m，平均厚度10.09m。该层顶部见软塑状粉质粘土，由残坡积粉质粘土被地表水浸泡软化而成。灰褐色、褐黄色，软塑状，土芯湿软易变形。层厚0.50～6.50m，平均厚度1.71m。
3勘察方法
本次勘察以满足闭库安全评价工作需要为主，尽可能兼顾闭库工程设计。本次勘察钻孔的布置，库区分四条剖面，勘探线方向基本与大坝垂直布置；其余地段钻孔根据需要了解的部位具体布置。钻探工艺：坝体素填土段采用跟管锤击干钻，地基土层采用合金回转钻进，全孔段取芯，控制性孔作重型动力触探试验、标准贯入试验，并按2米间距采取原状土样送实验室测试的方式完成；库区内因钻机搬迁困难，则采用铬阳铲成孔取芯及轻便触探试验的方式完成。坝体钻孔终孔后均进行封口工作。
3.1钻孔的布置原则及孔深控制
3.1.1库区勘察孔
基本查明库区尾矿砂的沉积分层结构、颗粒组分、渗透系数与物理力学性能。钻探工程间距约100×50m，要求全孔取芯并进行轻便触探试验，终孔孔深要求进入可-硬塑状残积土。
3.1.2库后区勘察孔
查明库后区拦洪坝地基岩土层结构，提供各岩土层的承载力，为拦洪坝设计提供依据。钻探工程间距约50m，要求全孔取芯，2米间隔取土工试验样并作标准贯入试验，孔深要求进入中风化岩不少于3m。
3.1.3大坝前区（上游）勘察孔
查明大坝前区沉积滩面标高，尾矿砂沉积分层结构、颗粒组分、渗透系数与物理力学性能。为大坝稳定分析中的上游土壓力荷载提供依据。钻探工程间距为50m，终孔孔深要求进入可塑状残坡积土不少于1m。
3.1.4大坝勘察孔
查明大坝坝体填土层类型、密实度、渗透系数以及物理力学性能；查明坝基岩土层类型、分层结构、溶（土）洞发育情况、地层渗透系数与物理力学性能，为坝基稳定分析提供依据。钻探工程间距为50m 终孔深度要求进入中风化岩不少于3m。
3.1.5大坝后区（下游）地基勘察孔
查明紧靠大坝的下游区岩土层类型、分层结构、岩溶土洞发育情况、地层渗透系数与物理力学性能，为坝基稳定分析提供依据。钻探工程间距50m，终孔孔深要求进入中风化岩不少于3m。
3.2土工试验及原位测试
本次勘察采取原状土样34件，标准贯入试验76次，轻型动力触探N10试验102.50米，重型动力触探N63.5试验131.9米。各项试验结果统计见表1：
3.3地下水的腐蚀性分析
本次勘察根据库区、坝体及库外（坝脚）取水样3件送试验室进行水质分析，据水质分析结果对混凝土结构及对钢筋混凝土结构中的钢筋进行腐蚀性评价，结果见表2。
3.4坝区及坝体地质调查
本次勘察除钻探工程外，还对整个库区尤其是坝体进行了地质调查，发现了水土流失、张裂缝、坝体坡脚渗水等几处不良地质现象。 （1）大坝靠下游坡面局部土体流失：在大坝中部因坝体坡面土层裸露，被雨水冲刷后形成深约0.20～0.40m的冲刷沟。
（2）大坝顶部张开型细小裂缝：于大坝两端局部出现垂直于坝体走向的细小裂缝5条，长约0.8～2.0m不等，宽约0.05～0.15cm；同时见平行于坝体走向的多条细小裂缝，长约0.5～1.50m不等，宽约0.05～0.15cm。上述裂隙在晴天干燥时较明显，在雨天湿润时则消隐不见，应作进一步分析形成裂缝的原因，若裂缝有变大趋势，则可能是受力裂缝，应引起高度重视。
（3）大坝坡脚渗水：在坝体下游坡脚处发现局部有少量的水流渗出，应进行封堵，避免进一步发展形成管涌而引发灾害。
（4）库区周边有的地段由施工便道和尾砂堆积拦截尾砂库，存在一定的安全隐患，应进行加高加固。
3.5坝体渗透性分析与评价
勘察期间分别对坝体素填土和残坡积粉质粘土采取原状土样进行室内渗透性试验，结果见表3。
4结论及建议
（1）通过本次勘察，发现了库区内的不良地质现象，查明了库区内各岩土层分布，特征及其物理力学性能，为坝体稳定性分析和今后闭库工程提供了地质依据。
（2）库区尾矿砂分为流塑状和软塑状两层，均由粉粒和粘粒组成，总厚度最大值达5.50米，未完成固结。
（3）壩体中的填土主要由粉质粘土组成，呈稍密状为主，揭露最大厚度15.60米。坝体内局部见有软土夹层，主要呈透镜状分布于坝体内部，容易引起坝体的不均匀沉降，使坝体产生变形、开裂和局部坍塌，是导致坝体滑动的不良地质因素。
（4）坝后区残坡积层主要为可塑状粉质粘土，局部见软塑状粉质粘土，该层土承载力特征值170kPa，可作为建筑物的持力层。
（5）通过地表地质调查，发现了水土流失、张裂缝、坝体坡脚渗水等几处不良地质现象。建议进一步分析形成裂缝的原因，坝体存在一定的安全隐患，建议加固处理。
参考文献
[1]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）.
[2]《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）.
[3]《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）.
[关键词]勘察 闭库 尾矿库 粤北
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-206-2
1概况
粤北某尾矿库位于粤北丘陵区，用于铁矿尾砂的堆放，现已使用多年。该尾矿库呈扇形分布，面积约12万平方米。主要坝体位于库区南东侧，坝长491米，大坝截面呈梯形，上宽约4米，下底宽6～20米不等，坝高2.26～13.26米，坡度在25°～35°之间；库区西面地势较高，未见有明显的坝体，仅利用施工便道和尾砂堆积拦截尾砂库，尾砂堆积坝长259.6米，坝高0.20～0.80米。由于该尾矿库存在一定的安全隐患，据矿山主管部门批示，该尾矿库应进行闭库，需对其进行工程地质勘察，对库区和大坝的岩土层分布及其物理力学性能作出评价，以便采取相应措施进行闭库。
2岩土工程地质特征
按岩土层成因类型和岩土层性质，库区内岩土层主要为：库区尾矿砂层、坝体素填土层和第四系坡残积层。
2.1库区尾矿砂层
分为流塑状尾矿砂和软塑状尾矿砂。
流塑状尾矿砂：分布于整个尾矿库区，由自流堆积或泵送堆填堆积而成，呈褐色、褐黄色，流塑状，饱和，主要由研磨成粉砂状、粉土状的矿物颗粒组成；土芯呈浆糊状。层厚0.80～3.50m，平均厚度1.90m。
软塑状尾矿砂：分布于整个库区。由自流堆积或泵送堆填堆积而成，呈褐色、褐黄色，软塑状为主，局部稍密（可塑）状，饱和～很湿，主要由研磨成粉砂状、粉土状的矿物颗粒组成；土芯湿软易变形。层厚0.80～10.50m，平均厚度3.94m。
2.2坝体素填土层
坝体素填土：仅分布于坝体。由机械堆填并碾实而成。褐黄色，稍密状，稍湿，主要由粉质粘土组成，局部夹少量块石、碎石。层厚0.90～14.80m，平均厚度5.82m。。
另外在坝体局部见软土夹层，软土呈透镜状分布于坝体内，由素填土被库内积水渗透软化而成。褐色、褐黄色，软塑状，很湿。主要由粉质粘土组成，局部夹少量砾石；土芯湿软，遇水易崩解。钻进时钻具不加压即快速下行。层厚0.40～1.80m；该层顶板埋深2.60～7.80m，平均埋深6.00m。
2.3第四系坡残积层
粉质粘土：分布于整个库区。呈棕红色、浅黄色、褐黄色，可塑为主，局部硬塑状。主要由粉粒和粘粒组成，含铁锰质结核约5～8%，局部含少量风化砾石，干强度中等，韧性中等。本次勘察揭露厚度1.40～54.60m，平均厚度10.09m。该层顶部见软塑状粉质粘土，由残坡积粉质粘土被地表水浸泡软化而成。灰褐色、褐黄色，软塑状，土芯湿软易变形。层厚0.50～6.50m，平均厚度1.71m。
3勘察方法
本次勘察以满足闭库安全评价工作需要为主，尽可能兼顾闭库工程设计。本次勘察钻孔的布置，库区分四条剖面，勘探线方向基本与大坝垂直布置；其余地段钻孔根据需要了解的部位具体布置。钻探工艺：坝体素填土段采用跟管锤击干钻，地基土层采用合金回转钻进，全孔段取芯，控制性孔作重型动力触探试验、标准贯入试验，并按2米间距采取原状土样送实验室测试的方式完成；库区内因钻机搬迁困难，则采用铬阳铲成孔取芯及轻便触探试验的方式完成。坝体钻孔终孔后均进行封口工作。
3.1钻孔的布置原则及孔深控制
3.1.1库区勘察孔
基本查明库区尾矿砂的沉积分层结构、颗粒组分、渗透系数与物理力学性能。钻探工程间距约100×50m，要求全孔取芯并进行轻便触探试验，终孔孔深要求进入可-硬塑状残积土。
3.1.2库后区勘察孔
查明库后区拦洪坝地基岩土层结构，提供各岩土层的承载力，为拦洪坝设计提供依据。钻探工程间距约50m，要求全孔取芯，2米间隔取土工试验样并作标准贯入试验，孔深要求进入中风化岩不少于3m。
3.1.3大坝前区（上游）勘察孔
查明大坝前区沉积滩面标高，尾矿砂沉积分层结构、颗粒组分、渗透系数与物理力学性能。为大坝稳定分析中的上游土壓力荷载提供依据。钻探工程间距为50m，终孔孔深要求进入可塑状残坡积土不少于1m。
3.1.4大坝勘察孔
查明大坝坝体填土层类型、密实度、渗透系数以及物理力学性能；查明坝基岩土层类型、分层结构、溶（土）洞发育情况、地层渗透系数与物理力学性能，为坝基稳定分析提供依据。钻探工程间距为50m 终孔深度要求进入中风化岩不少于3m。
3.1.5大坝后区（下游）地基勘察孔
查明紧靠大坝的下游区岩土层类型、分层结构、岩溶土洞发育情况、地层渗透系数与物理力学性能，为坝基稳定分析提供依据。钻探工程间距50m，终孔孔深要求进入中风化岩不少于3m。
3.2土工试验及原位测试
本次勘察采取原状土样34件，标准贯入试验76次，轻型动力触探N10试验102.50米，重型动力触探N63.5试验131.9米。各项试验结果统计见表1：
3.3地下水的腐蚀性分析
本次勘察根据库区、坝体及库外（坝脚）取水样3件送试验室进行水质分析，据水质分析结果对混凝土结构及对钢筋混凝土结构中的钢筋进行腐蚀性评价，结果见表2。
3.4坝区及坝体地质调查
本次勘察除钻探工程外，还对整个库区尤其是坝体进行了地质调查，发现了水土流失、张裂缝、坝体坡脚渗水等几处不良地质现象。 （1）大坝靠下游坡面局部土体流失：在大坝中部因坝体坡面土层裸露，被雨水冲刷后形成深约0.20～0.40m的冲刷沟。
（2）大坝顶部张开型细小裂缝：于大坝两端局部出现垂直于坝体走向的细小裂缝5条，长约0.8～2.0m不等，宽约0.05～0.15cm；同时见平行于坝体走向的多条细小裂缝，长约0.5～1.50m不等，宽约0.05～0.15cm。上述裂隙在晴天干燥时较明显，在雨天湿润时则消隐不见，应作进一步分析形成裂缝的原因，若裂缝有变大趋势，则可能是受力裂缝，应引起高度重视。
（3）大坝坡脚渗水：在坝体下游坡脚处发现局部有少量的水流渗出，应进行封堵，避免进一步发展形成管涌而引发灾害。
（4）库区周边有的地段由施工便道和尾砂堆积拦截尾砂库，存在一定的安全隐患，应进行加高加固。
3.5坝体渗透性分析与评价
勘察期间分别对坝体素填土和残坡积粉质粘土采取原状土样进行室内渗透性试验，结果见表3。
4结论及建议
（1）通过本次勘察，发现了库区内的不良地质现象，查明了库区内各岩土层分布，特征及其物理力学性能，为坝体稳定性分析和今后闭库工程提供了地质依据。
（2）库区尾矿砂分为流塑状和软塑状两层，均由粉粒和粘粒组成，总厚度最大值达5.50米，未完成固结。
（3）壩体中的填土主要由粉质粘土组成，呈稍密状为主，揭露最大厚度15.60米。坝体内局部见有软土夹层，主要呈透镜状分布于坝体内部，容易引起坝体的不均匀沉降，使坝体产生变形、开裂和局部坍塌，是导致坝体滑动的不良地质因素。
（4）坝后区残坡积层主要为可塑状粉质粘土，局部见软塑状粉质粘土，该层土承载力特征值170kPa，可作为建筑物的持力层。
（5）通过地表地质调查，发现了水土流失、张裂缝、坝体坡脚渗水等几处不良地质现象。建议进一步分析形成裂缝的原因，坝体存在一定的安全隐患，建议加固处理。
参考文献
[1]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）.
[2]《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）.
[3]《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）.