368 工程科学学报，第43卷，第3期 Surface Heavy rainfall Wetting front ta=W Weathered layer Bedrock 因2降雨条件下排土场边坡受力分析图（考虑孔隙气压） Fig.2 Force analysis of the dump under rainfall conditions(considering the pore air pressure) 约1200m处，南北向长度约为1200m,东西向宽 排土方式是否造成堆积散体的粒径分级现象，需 度约为600m.矿区属丘陵中低山地貌，受风化和 分别采用直接测量法和筛分法27-2测对200m台阶 雨水侵蚀作用，山坡坡角多为10°~35°.高台阶排 排土场粒径分布进行研究，结合两种方法可以使 土场年平均降雨量为2185.4mm,昼夜最大降雨量 所获得的粒径分布更接近于实际，起到相互补充 达311.7mm,全年降雨平均天数为171d,是江西 和验证的作用 省的多雨地区之一，排土场底部岩石主要由变质 高台阶排土场颗粒大于等于100mm的土料 岩、火山岩等非可溶性岩石构成，近地表岩石风化 可采用坡面取样的方式进行直接测量粒径调查 较强，风化带深10~30m,透水性差，赋水性弱，不 (见图3(a)),由此可以确定大块石的粒径随排土 存在溶洞、流砂和暗流等复杂的水文地质条件 场堆积高度的变化规律：小颗粒的散体废石主要 地下水主要通过大气降水来补给，且水源供给有 集中于台阶中上部，大块石主要堆积于台阶中下 限，底部无大的断层破碎带.因此，可以认为高台 部；对于排土场颗粒大于0.1mm小于100mm的 阶排土场的水文地质条件简单，故本文暂不考虑 土料采用筛分法来测定粒径，对200m台阶排土场 地下水对高台阶排土场稳定性的影响 取七个测点进行筛分试验，由筛分结果可对排土 2.2高台阶排土场散体粒径分布调查 场各个测点的中间粒径D50、平均粒径D与排土场 目前高台阶排土场已形成四个台阶，分别是 相对高度(hH)的关系进行统计，其大小可以反映 200、223、239和250m台阶.根据现场勘查得知， 高台阶排土场颗粒粒度组成（见图3(b)).从 200m台阶以上由于排土场各台阶高度小于40m, 图3(b)易知，高台阶排土场坡面散体的粒径分布 基本未开始分级；200m台阶排土高度为110m,采 随其相对高程的增加，平均粒径D与中间粒径 用“一坡到底”的排土方式进行排土.为了研究该 D5o皆呈指数趋势减小 Relative height of the dump,h/ 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1.4 ●(a) 1.2 Slope bottom O Particle size of rubble 809() 80 . Intermediate grain diameter 70 ●Average diameter 70 1.0 1=-0.3753+1.5392×0.9852 2=0.9119 60 60 0.8 ● 06 ●. ●0D 50 0 40 0.4 ● . 30 30 0.2 间8c触e 20 Slope top 30 01020304050607080 90 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Distance from the bottom of the dump/m Relative height of the dump,h/H 图3粒径随排土场堆积高度变化规律.(a)颗粒尺寸≥100mm:(b)0.1mm<颗粒尺寸<100mm Fig.3 Diameter changes with the dump height:(a)particles size 100 mm;(b)0.1 mm particles size 100 mm约 1200 m 处，南北向长度约为 1200 m，东西向宽 度约为 600 m. 矿区属丘陵中低山地貌，受风化和 雨水侵蚀作用，山坡坡角多为 10°～35°. 高台阶排 土场年平均降雨量为 2185.4 mm，昼夜最大降雨量 达 311.7 mm，全年降雨平均天数为 171 d，是江西 省的多雨地区之一. 排土场底部岩石主要由变质 岩、火山岩等非可溶性岩石构成，近地表岩石风化 较强，风化带深 10～30 m，透水性差，赋水性弱，不 存在溶洞、流砂和暗流等复杂的水文地质条件. 地下水主要通过大气降水来补给，且水源供给有 限，底部无大的断层破碎带. 因此，可以认为高台 阶排土场的水文地质条件简单，故本文暂不考虑 地下水对高台阶排土场稳定性的影响. 2.2    高台阶排土场散体粒径分布调查 目前高台阶排土场已形成四个台阶，分别是 200、223、239 和 250 m 台阶. 根据现场勘查得知， 200 m 台阶以上由于排土场各台阶高度小于 40 m， 基本未开始分级；200 m 台阶排土高度为 110 m，采 用“一坡到底”的排土方式进行排土. 为了研究该 排土方式是否造成堆积散体的粒径分级现象，需 分别采用直接测量法和筛分法[27–28] 对 200 m 台阶 排土场粒径分布进行研究，结合两种方法可以使 所获得的粒径分布更接近于实际，起到相互补充 和验证的作用. D50 D D D50 高台阶排土场颗粒大于等于 100 mm 的土料 可采用坡面取样的方式进行直接测量粒径调查 （见图 3（a）），由此可以确定大块石的粒径随排土 场堆积高度的变化规律：小颗粒的散体废石主要 集中于台阶中上部，大块石主要堆积于台阶中下 部；对于排土场颗粒大于 0.1 mm 小于 100 mm 的 土料采用筛分法来测定粒径，对 200 m 台阶排土场 取七个测点进行筛分试验，由筛分结果可对排土 场各个测点的中间粒径 、平均粒径 与排土场 相对高度（h/H）的关系进行统计，其大小可以反映 高台阶排土场颗粒粒度组成 （见 图 3（ b） ） . 从 图 3（b）易知，高台阶排土场坡面散体的粒径分布 随其相对高程的增加 ，平均粒径 与中间粒径 皆呈指数趋势减小. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 20 30 40 50 60 70 80 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 20 30 40 50 60 70 80 Relative height of the dump, h/H Average diameter/mm Relative height of the dump, h/H (b) Intermediate grain diameter/mm Intermediate grain diameter Average diameter 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Particle size of rubble/m Distance from the bottom of the dump/m Particle size of rubble y=−0.3753+1.5392×0.9852x R 2=0.9119 Slope bottom Slope top (a) 图 3    粒径随排土场堆积高度变化规律. （a）颗粒尺寸≥100 mm；（b）0.1 mm<颗粒尺寸<100 mm Fig.3    Diameter changes with the dump height: (a) particles size ≥ 100 mm; (b) 0.1 mm < particles size < 100 mm Heavy rainfall Weathered layer Wetting front Surface Bedrock l W zf τm σ Ha n α l W W=γmzf σn=Wcosα τm=Wcosαsinα Ha=Hc zf τm Ha σn 图 2    降雨条件下排土场边坡受力分析图（考虑孔隙气压） Fig.2    Force analysis of the dump under rainfall conditions (considering the pore air pressure) · 368 · 工程科学学报，第 43 卷，第 3 期