铁山垅钨矿矿山泥石流治理工程施工图设计

-1-目录第一章工作概况第二章设计依据第三章治理工程布置及工程量第四章施工图设计说明第五章工程施工要点第六章有关问题说明第七章治理工程经费预算附件(另附)《铁山垅钨矿矿山环境恢复治理补充勘察报告》附表1、附表一、治理工程经费预算结果表2、附表二、治理工程经费预算汇总表3、附表三～附表九：各坝体及排洪道工程经费预算表-2-附图图号顺序号图名11江西省于都县铁山垅钨矿矿山泥石流治理工程布置图(另附)22I号坝平面位置图23I号坝设计断面图34Ⅲ号坝平面位置图35Ⅲ号坝设计断面图46Ⅳ号坝平面位置图47Ⅳ号坝设计断面图58V号坝平面位置图59V号坝设计断面图610Ⅵ号坝平面位置图611Ⅵ号坝设计断面图712Ⅶ号坝平面位置图713Ⅶ号坝设计断面图814Ⅷ排洪道纵剖面图815Ⅷ排洪道横断面图-3-第一章工作概况江西省于都县铁山垅钨矿矿山环境恢复治理工程于二OO一年三月由国土资源部环境司批准立项。四月，该工程的环境地质调查由江西省环境监测总站完成并编制了调查报告，报告对铁山垅钨矿隘上矿区泥石流的发育状况、发育条件及其发展趋势和危害的严重性进行了综合评述，同时提出了两套泥石流防治方案。针对两套防治方案，江西地质工程勘察院进行了相应工程的初步设计。上述调查报告及初步设计合编为《江西省于都县铁山垅钨矿矿山环境恢复治理方案及初步设计》，于同年五月提交省国土资源厅审查。二OO一年六月十七日，省国土资源厅环境处组织有关专家对上述治理方案及初步设计进行了会议评审，确定方案一为治理工程实施方案，同时对治理工程范围内的勘察、测量工作以及施工图设计提出了相应的要求和建议。为满足施工图设计需要，省环境总站对工程现场进行了补充勘察、测量，并于二OO一年十月编制提交了《江西省于都县铁山垅钨矿矿山环境恢复治理补充勘察报告》。泥石流治理工程施工图设计由江西地质工程勘察院承担完成。第二章设计依据本设计为铁山垅钨矿隘上矿区泥石流治理工程施工图设计，设计依据的基础资料、主要规程规范及参考文献如下：-4-1、《江西省于都县铁山垅钨矿矿山环境恢复治理方案及初步没计》；2、《江西省于都县铁山垅钨矿矿山环境恢复治理补充(坝址探槽、测量)勘察报告》；3、《地质灾害治理设计规范》(讨论稿，1997)；4、《砌体结构设计规范》(GBJ3-88)：5、《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)：6、《工程地质手册》(第三版)；7、《泥石流防治》（中国铁道出版社，1983）。工程内容主要包括拦砂坝、拦挡坝、导水坝、排洪道等。坝体设计中坝高参数根据地质调查报告结论确定。第三章治理工程布置及工程量根据专家审定的泥石流治理方案，本施工图设计包括拦砂(挡)坝五座、导水坝一座、排洪道一条。工程布置详见“江西省于都县铁山垅钨矿泥石流治理工程布置图”，施工图设计图纸附后。各坝体及排洪道的位置、工程量等参数详见下表。泥石流治理工程一览表工程位置工程类型工程编号坝顶标高(m)坝高(m)砌体方量(m3)设计库容(m3)排洪道长度(m)浇筑方量(m3)①号沟沟口处拦砂坝I3231319306279②号沟Ⅲ号坝导水坝Ⅲ4276430②号沟Ⅳ号坝拦砂坝Ⅳ56116266039143②号沟排洪道排洪道Ⅷ1070306③号沟沟口处拦砂坝Ⅴ29052201309④号沟沟门处拦砂坝Ⅵ31211191010489⑤号沟沟口处拦挡坝Ⅶ2577520备注排洪道原有废弃坑道段长440米，砼浇筑段长630米-5-第四章施工图设计说明一、泥石流性状分析根据铁山垅钨矿环境地质调查报告，调查区共发育五条沟谷，各沟谷泥石流易发程度(严重程度)为中等，并以②号沟松散物质堆放量最大(10.8万m3)、流域面积也最大(0.577Km2)。以下对调查区泥石流性状作简要分析：据经验公式，泥石流流体容重γc=9.8/（1-0.0334AIc0.39）式中A——坍方程度系数，取A=0.9：Ic——沟谷平均坡度，‰，取Ic=320则有γc=13.71（KN/m3）。经调查取样测试，固体物质(变质石英砂岩)的重度γH=27.34KN/m3。由此计算出泥石流流体水石比(体积比)为3.48：1。调查区五条沟谷中以②号沟汇水面积最大，沟谷溪流量也最大，其50年一遇最大流量为0.7752m3／s。按水石比3.48：1计算，泥石流量大流量为1.Om3/s。计算可知，泥石流泥位浅、流速小，在适当位置设置重力式拦砂坝后，坝后泥砂呈低速淤积状，流体冲击力极小。因坝后库容已考虑了泥砂淤积总量，故泥石流基本不存在漫坝溢流的情况。综合以上分析，坝体结构验算时按坝后淤满泥砂时的静压力考虑，但适当提高稳定性系数，以保证坝体安全可靠。二、施工图设计说明（一）拦砂坝I-6-位于①号沟沟口处，坝基平均高程310米，坝顶高程323米，设计库容6279米3。1、坝址岩性基岩为灰黑色变质石英细砂岩，岩石坚硬完整，结构致密，块状构造，地层产状230º∠30º；北西侧分布有厚达2.8米的残坡积层；南西侧分布有一断裂破碎带，产状310º∠37º。2、构造设计坝高13米，基底为中~微风化基岩。坝顶宽2米，坝底宽9米。迎水面坡度1：0.500，背水面坡度1：0.136。坝体采用浆砌块石砌筑，施工采用座浆法，块石强度≥80Mpa，水泥砂浆强度M7.5。坝体下部设泄水孔，构造采用φ100PVC管，迎水面采用φ8钢筋网封口。泄水孔向下游方向下倾5%，水平间距3米，垂向间距1.5米，分三排布设，相邻两排错开成梅花形布置。3、稳定性验算计算取坝体单位长度1米。砌体重度γ1=24KN/m3，坝体断面S=78.5m2，坝体重量G=1884KN，迎水面坡度1：0.500。坝后堆积体重度γ1=20KN/m3，肉摩擦角φ=36º，与坝体间摩擦角δ=12º，堆积坡角β=10º。按库仓士压力理率计算其对坝体推力：P=0.5γ2H2Ka，其中H=13m，Ka=0.565，取P=955KN。①抗滑移安全系数Ks=(G+Pcos51.4º)μ/(Psin51.4º)=(1884+955cos51.4º)×0.50/(955sin51.4º)=1.661.3-7-②抗倾覆安全系数Kt=(1884×3.89+955cos51.4º×7.8)/(955sin51.4º×4.33)=3.711.5坝体稳定性满足规范要求。4、坝身强度验算截面取坝底截面。①抗压（拉）强度偏心距e=B/2-C=9/2-8744.3/2479.8=0.97(m)截面应力Pminmax=(2479.8/9)/(1±6×0.97/9)则Pmas=453.7KpaPmin=97.4Kpa当石材强度为80Mpa，水泥砂浆强度为M7.5时，砌体抗压强度设计值为qu=1.03Mpa，Pmasqu/2，满足规范要求。坝体截面不出现拉应力，满足规范要求。②抗剪强度剪应力τ=[955sin514.4º-(1884+955cos51.4º)×0.4]/90抗剪强度满足规范要求。③地基承载力坝基岩石饱和单轴抗压强度标准值frc=114.7Mpa，Pmas=453.7Kpa，Pmax远小于frc，地基承载力满足规范要求。5、石料场位于坝址以南80米处，岩性为灰黑色变质细砂岩，岩石坚硬完整，其储量及强度能满足设计要求。（二）导水坝III位于②号沟421米标高处，坝基平均高程421米，坝顶高程427-8-米，按最不利荷载组合（即坝后蓄满泥沙）设计。1、坝址岩性基岩为灰白色变质石英中粒砂岩，岩石坚硬完整，结构致密，块状构造，地层产状260º∠28º；沟谷两侧分布有厚达2.8米的残坡积层；北侧分布有一断裂硅化带，产状140º∠78º。2、构造设计坝高6米，基底为中~微风化基岩。坝顶宽1.5米，坝底宽5米。迎水面上部坡度1：0.286，下部坡度1:1.000；背水面坡度1:0.182。坝体采用浆砌块石砌筑，施工采用座浆法，块石强度≥pa，水泥砂浆强度M7.5。3、稳定性验算计算取坝体单位长度1米。砌体：γ1=24KN/m3∠，S=17.88m2，G=429KN。迎水面平均坡度1：0.500。堆积体：γ1=20KN/m3，φ=36º，δ=12º，β=10º。P=0.5γ2H2Ka，其中H=6m，Ka=0.565，取P=2035KN。①抗滑移安全系数Ks=(G+Pcos51.4º)μ/(Psin51.4º)=(429+203cos51.4º)×0.50/(203sin51.4º)=1.751.3②抗倾覆安全系数Kt=(429×2.04+203cos51.4º×3.5)/(203sin51.4º×2.0)=4.161.5坝体稳定性满足规范要求。4、坝身强度-9-验算截面取坝底截面。①抗压（拉）强度偏心距e=B/2-C=5/2-1001.1/555.6=0.70(m)截面应力Pminmax=(555.6/5)/(1±6×0.70/5)则Pmas=204.5KpaPmin=17.8Kpa当石材强度为60Mpa，水泥砂浆强度为M7.5时，砌体抗压强度设计值为qu=0.89Mpa，Pmaxqu/2，满足规范要求。坝体截面不出现拉应力，满足规范要求。②抗剪强度剪应力τ=[203sin51.4º-(429+203cos51.4º)×0.4]/50抗剪强度满足规范要求。③地基承载力坝基岩石饱和单轴抗压强度标准值frc=114.7Mpa，Pmax=204.5Kpa，Pmax远小于frc，地基承载力满足规范要求。5、石料场位于坝址以东100米处，岩性为灰黑色变质细砂岩，岩石坚硬完整，其储量及强度能满足设计要求。（三）拦砂坝Ⅳ位于②号沟鸡笼层545米高程葫芦口处，坝基平均高程545米，坝顶高程561米，设计库容39143米3。1、坝址岩性基岩为灰黑、灰白色变质石英细砂岩，岩石坚硬完整，结构致密，块状构造，地层产状220º∠30º；谷底分布有厚达1.5米的冲积层；谷底基岩中分布有一硅化带，产状210º∠86º。-10-2、构造设计坝高16米，基底为中~微风化基岩。坝顶宽2.5米，坝底宽11米。迎水面坡度1:0.429，背水面坡度1:0.179。坝体采用浆砌块石砌筑，施工采用座浆法，块石强度≥90Mpa，水泥砂浆强度M7.5。坝体下部设泄水孔，布设方法同坝I。3、稳定性验算计算取坝体单位长度1米。砌体：γ1=24KN/m3∠，S=116.5m2，G=2796KN。迎水面平均坡度1：0.429。堆积体：γ1=20KN/m3，φ=36º，δ=12º，β=10º。P=0.5γ2H2Ka，其中H=16m，Ka=0.512，取P=1311KN。①抗滑移安全系数Ks=(G+Pcos53.6º)μ/(Psin53.6º)=(2796+1311cos53.6º)×0.50/(1311sin53.6º)=1.691.3②抗倾覆安全系数Kt=(2796×4.94+1311cos53.6º×9.55)/(1311sin53.6º×5.33)=3.781.5坝体稳定性满足规范要求。4、坝身强度①抗压（拉）强度偏心距e=B/2-C=11/2-15617.6/3574.0=1.13(m)截面应力Pminmax=(3574.0/11)/(1±6×1.13/11)则Pmas=525.2KpaPmin=124.6Kpa-11-当石材强度为90Mpa，水泥砂浆强度为M7.5时，砌体抗压强度设计值为qu=1.09Mpa，Pmaxqu/2，满足规范要求。坝体截面不出现拉应力，满足规范要求。②抗剪强度剪应力τ=[1311sin53.6º-(2796+1311cos53.6º)×0.4]/110抗剪强度满足规范要求。③地基承载力坝基岩石饱和单轴抗压强度标准值frc=114.7Mpa，Pmax=525.2Kpa，Pmax远小于frc，地基承载力满足规范要求。5、石料场位于坝址以东70米处，岩性为灰黑色变质细砂岩，岩石坚硬完整，其储量及强度能满足设计要求。（四）拦砂坝V位于③号沟沟口处，坝基平均高程285米，坝顶高程290米，设计库容1309米3。1、坝址岩性基岩为浅黄色、灰白色变质石英细砂岩，岩石坚硬完整，结构致密，块状构造，地层产状