石人沟铁矿充填站边坡稳定性分析

石人沟铁矿充填站边坡稳定性分析

石人沟矿区充采站建在采矿废物沉积处，西侧为室外井的斜坡。充采站距河岸1.5.3m，最大高度55.4m，分为三个和四个步骤。边坡顶部的土层是砾石和土壤，中部和底部由强风化片麻岩组成。填土段厚度12.5~17.5m,坡度42°~45°,下部岩石坡体坡度44°~73°,已经进行了喷射混凝土护面。稳定性分析报告显示,边坡上部填土段的稳定性不满足现行规范的要求,为了保护充填站正常运行,需对充填站边坡进行加固处理。1岩石结构情况根据充填站岩土工程勘察报告,边坡地层主要为回填矿渣和太古界强风化片麻岩(ArS)碎块。根据地层岩性特征和物理力学性质指标,将场地地基土从上至下划分为3个工程地质层。(1)素填土。杂色—黄褐色,稍湿—湿,稍密—中密。以碎石为主,碎石直径0.2~1.0m,碎石空隙间无充填物,局部夹薄层含碎石粉质黏土、建筑垃圾等。该层层厚7.0~17.5m,形成于10a前。(2)残积土。黄褐色,湿,中密。岩石结构组织全部破坏,已风化成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,含未完全风化的碎石块。该层层厚0.4~0.5m。(3)强—中风化片麻岩。灰黄色。结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙发育,岩体较破碎。考虑到素填土层经过强夯处理,重度由勘察报告提的17.5kN/m3提高到18.5kN/m3。2注浆孔与注浆量注浆加固是用有一定强度的凝固浆液充填填土间的空隙,胶结碎石,提高填土的抗剪强度,以使边坡稳定性满足规范要求。注浆治理范围为充填站以西及其南6m,北侧10m,加固段沿走向长度75.0m。由于注浆加固工程投资较大,注浆效果因场地原因具有不确定性,因此需进行注浆试验,以确定注浆孔的加固可行性、注浆参数和施工顺序。先在坡顶南北两侧各取一个注浆孔进行试验,检验注浆影响范围、确定孔距和注浆参数。(1)注浆孔布置。注浆孔沿边坡走向共布置3排:第一排布置在坡顶,距离充填站车间外墙1.5m(对不满足该距离的可适当调整);第二排位于第一排的西侧,水平距离5m;第三排位于第二排的西侧,水平距离5m。各排注浆孔南北向水平距离2.0m。共布置110个注浆孔,总进尺810m。成孔直径不小于108mm,可采用钻孔或冲击成孔。确定注浆孔深度为滑弧以下3~4m,故注浆孔深度取6.0~8.0m。(2)注浆管。采用ue78889mm无缝钢管,壁厚不小于3mm,钢管底部采用ue78889mm、直径3mm厚钢板焊接封底,钢管每隔500mm截面上均匀布置4个10mm注浆孔。(3)浆液配比与材料。设计浆液初凝时间为1~4h,单孔平均注浆量约5.5m3。设计浆液配比为m(水)∶m(水泥)∶m(粉煤灰)=(0.45~0.6)∶0.6∶0.4,水玻璃掺入量为固体材料的2%~5%,结石体抗压强度为2.0MPa。(4)注浆压力。因填土空隙大,连通性好,采用灌浆法,对局部密实地段,最大注浆压力1.0MPa。3预应力管道注浆(1)注浆顺序。先对充填站的南、北两侧进行注浆,从两侧往中间施工;因填土中成孔困难,可采用自上而下注浆,对难以成孔的地段先注浆,待24h以后再向下成孔。为减少浆液损失,采用隔孔注浆及间歇注浆相结合,单孔连续注浆量不大于1.0m3。(2)施工设备。XY-100钻机2台,MDL-150潜孔锤钻机1台,注浆泵2台,最大压力6MPa,1m3自制浆液搅拌机2台。(3)钻孔。采用φ108mm钻头开孔,机械钻孔或冲击成孔,钻孔垂直度小于2%。钻孔未到达设计孔深时,可先下PVC套管注浆,注浆管直径及加固方法同钢管,底部应封孔。钻孔终孔后应下拨注浆钢管至孔底,注浆完成后,注浆钢管不再拔出。(4)制浆。施工前先按照设计的浆液配比先进行试验,得出确切的试验数据后再实施。现场按照实验室确定的配比进行制浆,使用材料重量误差小于3%,浆液搅拌时间不小于3~7min。(5)注浆。为防止浆液过于分散和流失,每个钻孔分3~5次注浆,每次注浆量不大于1m3,注浆时间间隔12h以上,注浆压力控制在1.0MPa以内,每孔设计注浆量不小于5.5m3。当注浆工作开始之后,需要定时观测并记录注浆泵的吸浆量、泵压以及注浆孔孔口表压,同时对注浆孔附近的孔深变化进行观测并记录,对注浆过程中所发生的各种现象进行详细的记录,并根据现场情况及施工的相关规定,随时调整注浆液浓度和灌浆量,当注浆量流失严重时,应加大注浆液浓度。注浆终止标准:每孔设计注浆量达到5.5m3可终止注浆。施工监测通过对边坡上部不稳定填土段坡体进行注浆加固,边坡表面未见明显的裂缝、渗水、鼓胀突出等变形现象,坡面干燥,固土护坡效果明显,总体未见不稳定迹象。4边坡稳定性计算结果通过对注浆加固后边坡土体进行检测,确定边坡各主要岩土参数见表1。根据边坡剖面图,选取Ⅰ-Ⅰ~Ⅲ-Ⅲ剖面,通过理正软件(理正6.0版),采用瑞典条分法对各工况边坡稳定安全系数计算,计算结果见表2。根据表2计算结果,采用注浆加固后的边坡在各计算工况下的安全稳定系数均满足