尾矿坝的观测.doc
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1、尾矿坝的观测点击数: 217次更新日期:2009-12-11 15:05:18中国选矿技术网 我要评论( 0)【摘要】: 对尾矿坝和排水管等构筑物进行经常系统的观测,以掌握其工作状态,对确保构筑物的安全运用,并为设计和科学研究积累基础资料,具有重要的意义。本文分别详细介绍了土坝的变形观测、土坝的固结观测、土坝的孔隙水压力观测、土坝的浸润线观测、坝的渗透流量观测、排水管的土压力观测的目的、观测设备、观测方法和观测时间等。对尾矿坝和排水管等构筑物进行经常系统的观测,以掌握其工作状态,对确保构筑物的安全运用,并为设计和科学研究积累基础资料,具有重要的意义。为此,对某些重要的有条件的工程,设计时应考虑
2、埋设必要的观测设备。这些设备有的需要在施工时埋设,有的则需要在生产过程中逐步埋设。管理工作应按照要求及时埋设观测设备,加强对观测设备的保养,定期进行各项观测,保证观测成果的真实性和可靠性,并认真作好观测资料的记录和整理工作。由于目前还无尾矿坝观测的成套方法和成熟经验,本节所述为水库观测所用方法。设计引用时,应结合尾矿坝的特点加以实施。一、土坝的变形观测(一)目的为及时掌握尾矿坝的变形情况及规律,研究其有无滑坡、滑动和倾覆等趋势,以确保尾矿坝运用的稳定与安全。(二)观测设备观测设备包括观测标点、工作基点和起测基点。1、观测标点观测标点埋设于坝体表层,用以反映坝的变形量。(1)标点布置标点布置应根
3、据坝的重要性、结构尺寸和地质情况而定,并以能全面掌握构筑物的变形状态为原则。可选择有代表性且能控制主要变形情况的断面,如最大坝高断面、合拢段、有排水管通过的断面以及地基地形地质变化较大的地段布置观测横断面,断面间距50100m,断面数量不少于三个。每个观测横断面上,在坝顶下游坝肩、各马道的外缘,各级坝坡的中间以及坝脚外510m范围内的地面上布置观测标点,如图1。图1 坝体观测标点布置示意a平面图(工作基点;校核基点;观测标点);b断面图(2)标点结构与埋设观测标点一般由底板、立柱和标点头三部分组成。根据坝面结构和现场条件,可按图2、3所示形式选用。图2 有块石炉坡的土坝用观测标点1300300
4、5mm铁板,刻划十字线;2保护盖;3垂直位移标点,用铜焊成;4直径50mm铁管;5填砂;6开挖线;7回填土料;8底座;9交错横焊的两根400mm长、12mm直径的钢筋;10标点头;11立柱;12钢筋图3 无块石护坡的土坝用观测标点1钢筋混凝土立柱;22002005mm铁板,刻划十字线;3最大冰冻线;4回填土;5直径2025mm涂锌钢筋,顶端刻划十字线;6浇柱混凝土;7填土或尾矿2、起测基点起测基点为实施垂直变形测量的起点或终点。一般可在每一排纵标点的两岸岩石或坚实土基上各设一点,其高程应大致接近。起测基点的结构见图4。图4 起测基点结构示意(单位:cm)a土基上的起测基点;b岩基上的起测基点1
5、保护盖;2填砂;3混凝土 为了引测和校测起测基点的高程,尾矿库应有水准基点不少于三个,并连结成观测网。3、工作基点工作基点为实施水平变形测量的基点。可在坝端两岸每一纵排标点的延长线上各布置一点,安设在不受坝的变形影响,不受外来机械破坏及便于观测的地方,其高程宜接近观测标点的高程。工作基点的结构见图5。图5 工作基点结构示意1觇标;2固定支座;3安装经纬仪或后视觇标及测钎的托板,用黄铜或铸铁制成,直径208mm,厚10mm,中心开一与经纬仪连接螺栓直径密切吻合的圆孔,托板安装须校正水平;4立柱,0.40.4m,高0.91.2m设置观测设备时,应先建立两岸的工作的基点和起测基点,然后根据两端工作基
6、点的连线控制每个观测标点的埋设位置,使标点上十字线的纵线(平行坝轴线方向的线)偏差不大于10mm。标点上供测垂直位移的标点头均应位于左上方。(三)观测1、观测方法水平变形观测采用视准线法,以两工作基点的联线(视准线)为基准,分别测量该纵排各观测标点的水平位移量。在工作基点A的支承托架上安放经纬仪,后视工作基点B,照准后视觇标,固定视准线。然后用标点觇标或测钎测读观测标点与视准线的偏移距离。倒转镜筒重对后视,再测读一次,正、倒镜各一次为一测回,每一测点应进行两个测回,两测回误差不应大于5mm,取其平均值作为该点的观测成果。垂直变形观测用水准仪,根据起测基点的高程观测标点的高程变化。按一般水准测量
7、程序及方法往返测量一次,测站和转点数目应尽量减少,前后视距应相等,并不超过50m,往返测量闭塞差对大于型尾矿库土坝不应超过1.4根号Nmm,中型不超过2.8根号Nmm,N为测站数。2、观测时间土坝使用初期每月观测一次。当坝体垂直或水平变形量已基本稳定,并已掌握其变化规律后,可逐渐减为每季或半年一次。但遇下列情况时应增加测次:(1)地震以后;(2)变形量显著增大时;(3)库水位超过最高水位时;(4)久雨或暴雨后;(5)渗透情况显著变坏时。二、土坝的固结观测(一)目的为了解尾矿坝的实际固结情况,并结合其它观测资料作为验证设计、判定坝体稳定的依据,并为科研、设计积累资料。(二)测点布置测点布置应根据
8、工程的重要程度、坝的尺寸,地形地质等因素确定,一般应在最大坝高断面、合龙段以及进行固结计算的断面内布置观测横断面,横断面不少于2个。每个横断肢面上埋设23根固结管(见图6),并应结合孔隙水压力测点进行布置,以便根据实测固结量计算孔隙水压力,与实测孔隙水压力进行比较。图6 固结观测测点布置示意1坝身;2横梁式固结管;3反滤设备;4清基线(三)观测设备水库上坝固结观测采用横梁式固结管或深标式固结管。后者适用于坝高不超过20m而且基础变化不大的均质土坝。1、横梁式固结管(1)结构固结管由带有横梁的细管和套管套接而成(图7)。套管采用直径50mm的铁管,其长度应较测点间距(即各横梁之间的间距,一般采用
9、5m)短0.6m。最下层套管底部应用铁板封闭。带有横梁的细管的构造,如图8所示。图7 横梁式固结管示意(单位:cm)1套管;2带有横梁的细管;3横梁;4U形螺栓;5浸柏油的麻布或榈皮;63003006mm的封口铁板;7保护盒;8块石护坡;9岩石图8 带横梁的细管示意(单位:cm)1D=38毫米铁管;2755毫米角钢横梁;33003003毫米铁板(翼板);4U形螺栓横梁翼板随坝体土层的固结带动细管在套管中移动,横梁间距的变化即反映各层之间的固结量。(2)埋设基础套管的埋设清基完毕后,用经纬仪定出固结管的埋设位置,然后挖坑或钻孔深约1.4m。把长4.4m的套管分成四节,将一节的管底封闭,管顶加管盖
10、,放入孔中使其铅直,视地基情况把管四周回填密实,当填土与管顶齐平时,在管顶上直立一定位标尺(图9)。图9 基础套管埋设示意1管盖及定位标尺;2水泥砂浆;3钻孔或挖坑;4基础套管;5水泥砂浆带横梁的细管埋设当坝体填土面超过套管管顶1.1m时,可按定位标尺的位置开挖土坑深0.8m,坑底约高出套管顶0.3m,坑底面积为1.20.8m。在坑底中心再向下挖深0.4m,面积为0.50.5m的小坑(图10)。小心地拿掉管盖,勿使杂物土块落入管中,将带有横梁的细管放入套管内,翼板放在大坑坑底面上,在套管与细管套接处裹上浸有柏油的麻袋布或棕皮,并用铅丝扎紧,然后在细管管顶装上管盖。用水平尺校正横梁水平和经管铅直
11、,然后在U形螺栓处将横梁和细管焊死,向坑内回填土料,所填土料的含水量和夯实密度应和坝体填土相近。当填土面达开挖前的高程时,再在管上立一定位标尺。套管的埋设当填土面高出细管顶端0.6m时,按定位标尺的位置挖0.81.0m土坑深0.6m,当坑底与细和管顶齐平时,再在坑底中心挖0.50.5m的小坑深0.4m。小心拧掉管盖,将套管的第一节套在细管上,套进0.3m(图11),然后用麻袋布将套接处包扎。在套管管顶拧上管盖,用水平尺将套管校正铅直,然后回填土。图10 带横梁细管埋设示意(单位:cm)1管盖及定位标尺;2细管;3横梁;4U形螺栓;5套管;6麻袋布图11 第一节套管埋设示意(单位:cm)1管盖及
12、定位标尺;2第一节套管;3细管;4麻袋布当坝体填土高出套管第一节管顶1.3m时,按定位标尺位置开挖0.61.0m的土坑深1.0m,再在坑底中心向下挖0.50.5m小坑,深0.4m(图12)。拧掉管盖将套管第二节用管接头与第一节连接起来,中间不准留有空隙。第三、四节套管的埋设均与第二节套管同。在安放完第四节套管后,埋设第二个带横梁的细管,使相邻两横梁交错90(见图7)。其余套管和细管的安设均同上述。图12 第二节套管埋设示意(单位:cm)1管盖及定位标尺;2第一节套管;3第二节套管;4管接头(3)观测横梁式固结管的观测采用测沉器或测沉棒。测沉器筒内装有弹簧翼片,两翼片上边一水平线,翼片张开时可伸
13、出筒壁外(图13a)。观测时将测沉器系在钢卷尺上,放入固结管中,每通过一节细管下端时,弹簧翼片即张开,卡在细管下口处(图13b),此时用弹簧秤将钢尺向上拉紧(其拉力稍大于仪器、护绳及钢尺总重即可,约57kg),测记管顶至测点距离,换算出各测点的高程。当测沉器下放至管底时,其护筒随之上托,使弹簧片缩回到测沉器内,即可将测沉器从固结管中提出(图13c)。图13 测沉器示意1翼片;2弹簧;3钢卷尺;4护筒内壁凹部;5护筒测沉棒是一长46mm,宽10mm,厚约10mm的铁棒,中间开孔与钢卷尺连接,使测沉棒大致保持水平。在棒的一端开孔系绳(图14)。观测时,当测沉棒从细管进入套管后,放松绳索,拉紧钢尺,
14、测沉棒即卡在细管下口处,测记测点至管顶距离。拉紧绳索即可从管中取出测沉棒。图14 测沉棒示意(单位:cm) 观测时,每个测点都应测读两次。两次读数差不得超过2mm。2、深标式固结管(1)结构由套管、导管和底板组成(图15)。套管内径一般为100mm,导管内径为50mm,底板为11.5m的方形,厚度用铁板时为10mm,用混凝土板时为400mm。图15 深标式固结管示意1保护罩;2坝面;3导管;4套管;5底板(2)埋设导管与套管应分节安装,每节长度一般为1.52m。当坝体填土面超过底板设计高程约0.5m时,定出埋设位置,然后挖坑,将底板平置于设计高程上,位置校正后,测出底板顶面高程。在底板上安装第
15、一节导管,使其铅直,并与底板连结牢固。当填土面高出底板高程为0.20.5m时,开始安装第一节套管(套管下端与底板的距离应视导管的长度而定,一般为0.20.5m),套管上口应低于导管10cm,并在套管上加保护盖。当填土面接近套管顶部时,去掉管盖,先安装第二节导管再安装套管,上下要紧密接合,不准有空隙。导管在套管中以弹性钢片或铁环固定使其直立,并保持能自由地随底板而下沉。用同样方法逐节安装其余的导管和套管。为了解不同深度处的土层固结情况,可采用固结管组。同组各管应集中,但最小间距不小于1m,在坝顶上各管可排成一行或多边形,在坝坡上则应平行坝轴线排成一行(图16a)。同组各管的底板高程应逐个抬高35
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