工程科学学报.第43卷，第3期：365-375.2021年3月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.3:365-375,March 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.01.005;http://cje.ustb.edu.cn 强降雨条件下孔隙气压作用的高台阶排土场渗流与稳 定性 崔博”，王光进2)四，刘文连引，胡斌，艾啸韬)，崔周全，王孟来)， 周宗红1,2) 1)昆明理工大学国土资源工程学院，金属矿尾矿资源绿色综合利用国家地方联合工程研究中心，昆明6500932)云南省中.德蓝色矿山 与特殊地下空间开发利用重点实验室，昆明6500933)中国有色金属工业昆明脚察设计研究院有限公司.云南省岩土工程与地质灾害重 点实验室，昆明6500514)武汉科技大学资源与环境工程学院，武汉4300815)云南磷化集团有限公司.国家磷资源开发利用工程技术 研究中心.昆明650113 ☒通信作者，E-mail:wangguangjin2005@163.com 摘要强降雨作用下排土场非饱和带中的孔隙气压力会阻碍散土体的雨水入渗，从而进一步影响排土场的安全稳定.然而 传统分析方法往往将孔隙气压力视为大气压力而忽略其对排土场安全的影响.本文依托江西某矿山高台阶排土场工程，基 于现场实验和调查结果，结合水平分层的排土场典型剖面，分析了传统方法与考虑孔隙气压力的高台阶排土场渗流规律及其 安全稳定性，探讨了强降雨条件下孔隙气压对高台阶排土场湿润锋、孔隙水压力和边坡安全系数的影响.研究结果表明：降 雨入渗初期的孔隙气压不显著，其对高台阶排土场稳定性不产生直接影响：但随着降雨的持续，孔隙气压作用开始显现，使得 高台阶排土场的入渗速率降低，湿润锋下移速度变慢，孔隙水压上升变缓，强降雨对高台阶排土场稳定性的影响也出现一定 延时：在降雨入渗中期，孔隙气压将保持恒定，延时效应会随入渗深度的增加而增强；在降雨入渗后期，当湿润锋下移至分层 临界面时，孔隙气压平衡被破坏，将继续增大直至新的恒定值，对高台阶排土场的影响加剧：在湿润锋下移至相同深度时，孔 隙气压作用下的高台阶排土场安全系数明显降低.研究成果将为强降雨条件下的高台阶排土场的长期安全运行和灾害监测 预警提供理论依据. 关键词高台阶排土场：强降雨人渗：湿润锋：孔隙气（水）压；边坡稳定性 分类号TD804 Seepage and stability analysis of pore air pressure on a high-bench dump under heavy rainfall CUl Bo,WANG Guang-jin2,LIU Wen-lian.HU Bin,Al Xiao-tao,CUl Zhou-quan.WANG Meng-la ZHOU Zong-hong2) 1)National and Local Joint Engineering Research Center for Green Comprehensive Utilization of Metal Ore Tailings Resources,Faculty of Land Resources Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China 2)Yunnan Key Laboratory of Sino-German Blue Mining and Utilization of Special Underground Space,Kunming 650093,China 3)Yunnan Key Laboratory of Geotechnical Engineering and Geohazards,Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metal Industry Co., Ltd,Kunming 650051,China 4)School of Resources and Environmental Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China 5)National Engineering and Technology Center for Development&Utilization of Phosphate Resources,Yunnan Phosphate Group Co.,LTD,Kunming 650113,China 收稿日期：2020-09-01 基金项目：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804600):国家自然科学基金（联合基金）重点资助项目(U1802243):国家自然科学基金 面上资助项目(41672317)：岩土力学与工程国家重点实验室开放基金资助课题(Z018017)强降雨条件下孔隙气压作用的高台阶排土场渗流与稳 定性 崔    博1)，王光进1,2) 苣，刘文连3)，胡    斌4)，艾啸韬1)，崔周全5)，王孟来5)， 周宗红1,2) 1) 昆明理工大学国土资源工程学院，金属矿尾矿资源绿色综合利用国家地方联合工程研究中心，昆明 650093    2) 云南省中-德蓝色矿山 与特殊地下空间开发利用重点实验室，昆明 650093    3) 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南省岩土工程与地质灾害重 点实验室，昆明 650051    4) 武汉科技大学资源与环境工程学院，武汉 430081    5) 云南磷化集团有限公司，国家磷资源开发利用工程技术 研究中心，昆明 650113 苣通信作者，E-mail：wangguangjin2005@163.com 摘    要    强降雨作用下排土场非饱和带中的孔隙气压力会阻碍散土体的雨水入渗，从而进一步影响排土场的安全稳定. 然而 传统分析方法往往将孔隙气压力视为大气压力而忽略其对排土场安全的影响. 本文依托江西某矿山高台阶排土场工程，基 于现场实验和调查结果，结合水平分层的排土场典型剖面，分析了传统方法与考虑孔隙气压力的高台阶排土场渗流规律及其 安全稳定性，探讨了强降雨条件下孔隙气压对高台阶排土场湿润锋、孔隙水压力和边坡安全系数的影响. 研究结果表明：降 雨入渗初期的孔隙气压不显著，其对高台阶排土场稳定性不产生直接影响；但随着降雨的持续，孔隙气压作用开始显现，使得 高台阶排土场的入渗速率降低，湿润锋下移速度变慢，孔隙水压上升变缓，强降雨对高台阶排土场稳定性的影响也出现一定 延时；在降雨入渗中期，孔隙气压将保持恒定，延时效应会随入渗深度的增加而增强；在降雨入渗后期，当湿润锋下移至分层 临界面时，孔隙气压平衡被破坏，将继续增大直至新的恒定值，对高台阶排土场的影响加剧；在湿润锋下移至相同深度时，孔 隙气压作用下的高台阶排土场安全系数明显降低. 研究成果将为强降雨条件下的高台阶排土场的长期安全运行和灾害监测 预警提供理论依据. 关键词    高台阶排土场；强降雨入渗；湿润锋；孔隙气 (水) 压；边坡稳定性 分类号    TD804 Seepage and stability analysis of pore air pressure on a high-bench dump under heavy rainfall CUI Bo1) ，WANG Guang-jin1,2) 苣 ，LIU Wen-lian3) ，HU Bin4) ，AI Xiao-tao1) ，CUI Zhou-quan5) ，WANG Meng-lai5) ，ZHOU Zong-hong1,2) 1) National and Local Joint Engineering Research Center for Green Comprehensive Utilization of Metal Ore Tailings Resources, Faculty of Land Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China 2) Yunnan Key Laboratory of Sino-German Blue Mining and Utilization of Special Underground Space, Kunming 650093, China 3) Yunnan Key Laboratory of Geotechnical Engineering and Geohazards, Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metal Industry Co., Ltd, Kunming 650051, China 4) School of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China 5) National Engineering and Technology Center for Development & Utilization of Phosphate Resources, Yunnan Phosphate Group Co., LTD, Kunming 650113, China 收稿日期: 2020−09−01 基金项目: 国家重点研发计划资助项目（2017YFC0804600）；国家自然科学基金（联合基金）重点资助项目（U1802243）；国家自然科学基金 面上资助项目（41672317）；岩土力学与工程国家重点实验室开放基金资助课题（Z018017） 工程科学学报，第 43 卷，第 3 期：365−375，2021 年 3 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 3: 365−375, March 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.01.005; http://cje.ustb.edu.cn