山坡选矿厂的陡坡处理

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0引言

    某选矿厂工程建筑场地山地陡峭，场地坡面陡倾，山坡坡面倾角300～650，各车间分布在3个不同的台阶上，其中中间贮矿仓所在台阶与上层台阶高差较大，且两台阶的水平距离较短，不能满足土体稳定坡角要求，只能采用支挡结构进行边坡处理。

1工程概况及方案比较

    中间贮矿仓结构形式为钢筋混凝土筒体，由两个内径9．0m的圆筒组成，总高25．45m，共4层，地下一层，地上3层，地下层高4m，地上一层层高5m，二层层高15m，三层层高5．45m，钢筋混凝土筒壁标高-4．0～11．4m为500mm厚，11．4～20m为350mm厚，20～25．45m为框架结构，中间贮矿仓与上层台阶的相对位置见图1。

    由图1可看出中间贮矿仓所在台阶与上部台阶高差21m，上部台阶边缘至坡脚的水平距离16．8m。支挡方案有：1)采用锚杆支护；2)采用钢筋混凝土挡土墙；3)利用中间贮矿仓筒壁一侧不需要开设门窗的有利条件，将中间贮矿仓筒壁作为挡土墙。

因现场施工时在场区各台阶未形成之前急于开工，导致原有稳定土体部分破坏，采用锚杆支护的方案已不可行；若采用钢筋混凝土挡土墙方案，为保证挡土墙的抗倾覆稳定及抗滑移稳定底板外伸长度较大，导致土方量大，且高挡土墙截面及配筋量都很大，技术上虽然可行，但工程造价高；利用中间贮矿仓筒壁作挡土墙的第三种方案，可以减少混凝土用量及利用其本身的重量部分平衡土体侧压力以减小底板的外伸长度，从而较钢筋混凝土挡土墙方案可大大降低工程造价，且缩短工期。由上述比较可以看出采用第三种方案是最合理的。

2  工程地质

    工程地质揭示，场地由上而下各土层特征如下：

    ——①层：素填土，主要由千枚岩和少量铁矿石组成，厚度O～2m；

    ——②层：含碎石的粉质粘土，其中15％～30％碎石，厚度2～8m，地基承载力特征值fak=180kPa；

    ——③层：碎石土，主要由炭质千枚岩、钙质千枚岩、砂质板岩碎石组成，碎石含量一般为60％～85％。厚度2～14m，地基承载力特征值 fak=220kPa；

    ——④层：含碎石的粉质粘土，其中15％～30％碎石，分布与厚度变化很大，局部直接与基岩接触，粘性土中含有强风化千枚岩碎屑，厚度1．4～10m，地基承载力特征值fak=240kPa；

    ——⑤层：碎石土，主要由区域浅变质的泥质千枚岩、钙质千枚岩、钙质板岩、砂质板岩碎石组成。碎石含量一般为60％～90％，分布无规律，局部地段缺失。厚度0～3．8m，地基承载力特征值fak=300kPa；

    ——⑥-1层：强风化基岩，岩性为泥质千枚岩、钙质千枚岩、钙质板岩、砂质板岩，千枚状、板状构造。层理节理裂隙极发育，物理风化作用极强。厚度1．5～8．5m，地基承载力特征值fak=360kPa；

——⑥-2层：中风化基岩，岩性仍为泥质千枚岩、钙质千枚岩、钙质板岩、砂质板岩，千枚状、板状构造。受区域构造应力的影响，岩石易破碎，最大揭露深度>2m，地基承载力特征值 fak=600kPa。

3计算公式的采用

    库仑土压力理论是根据墙背滑动土楔的静力平衡条件而推导出的土压力计算方法，考虑了墙背倾斜的情况。其假定条件是墙体为刚性的，墙后填土破坏时是沿着通过墙踵的某一平面滑动的(实际上它却是一个曲面)。试验结果表明，在计算主动土压力时，当墙背的斜度不大，墙背与填土的摩擦角较小时，滑动面才接近一个平面，这时用库伦土压力计算误差为2％～10％，可以满足工程设计所要求的精度。

    库仑土压力理论假定墙后填土破坏时是沿着通过墙踵的某一平面滑动的，也就是说墙背也是一个滑动面。这只有当墙背斜度即α角很小时才是合理和可能的，如果α角很大而成为坦墙时，不再沿着墙背发生滑动，而在墙后填土内产生所谓第二滑动面，其破裂角：

    根据上述工程地质描述，本工程墙后土体基本上能满足库仑土压力理论，用第二破裂面公式计算墙后填土的土压力。4  计算

    ——墙后填土的计算参数：土的重力密度y=19kN/m3；土的内摩擦角∮=350；土体边坡稳定坡角β=29．740；基底与土摩擦系数μ=0．5。

    ——土压力计算结果(取1m宽土体计算)： Ex=1519kN；Ey=1660kN。

    ——抗倾覆稳定和抗滑移稳定计算见表1。

    根据地基基础设计规范，取主动土压力增大系数为1．2，抗倾覆稳定验算：

由上述计算可知用中间贮矿仓筒壁作支挡结构满足规范要求。

5  结语

    ——由于上一台阶与该台阶水平距离较近，且上层台阶厂房荷载较大，为避免上层建筑物荷载直接作用在边坡塌滑体上，上层建筑采用桩基，将建筑物的荷载传至边坡潜在破裂面以下足够深度的土层上。

    ——筒仓竖壁为钢筋混凝土结构，由于筒仓本身荷载较大，其基础底面同时处于强风化基岩和第⑤层碎石层上，下部的岩体走向坡度较陡且与坡面同向，松散层与基岩的力学参数差异较大，筒仓基础采用桩基，在计算筒仓抗倾覆稳定及抗滑移稳定时，未考虑桩基的有利作用，计算结果是偏于安全的。

——中间贮矿仓现已施工结束，场区各台阶已形成，中间贮矿仓空仓时已满足支挡结构要求，其装载矿石后，将增加支挡结构的安全储备。