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摘要：本研究采用加拿大开发的Geo-Studio岩土数值分析计算软件和北京理正软件设计研究院编制的理正岩土边坡计算程序，从瑞典弧法和毕肖普法的基本理论角度出发，针对同一尾矿坝的稳定分析进行研究。结论如下：同一款软件计算所得稳定安全系数毕肖普法较瑞典圆弧法大；Geo-Studio岩土数值分析计算软件计算结果较理正岩土边坡计算程序计算结果安全系数偏低，尾矿坝稳定计算采用偏安全的Geo-Studio岩土数值分析计算软件计算结果做作为设计稳定计算结果是对设计安全更为有利的。

关键词：尾矿坝；GEO-Studio；理正软件；稳定分析；瑞典圆弧法；毕肖普法；

中图分类号：TU4 文献标志码：A

0引言

尾矿库是矿山三大控制性工程之一，是矿山选矿厂的必备设施 [1]。而尾矿库最重要的拦阻设施—尾矿坝，也是高位泥石流引发的危险来源。一旦出现意外，必然会给矿山及下游居民带来无法挽回的巨大的生命财产伤害。由于边坡的动力失稳机制复杂，目前规范推荐的计算方法为瑞典圆弧法 [2]及毕肖法[3]，但尾矿库的体积庞大边坡较高，人工计算计算量庞大，现均采用计算软件进行计算。而在运用计算机软件进行尾矿库坝体稳定计算时，计算机软件的选择就显得非常重要。

1瑞典圆弧法和毕肖普法基本理论

1.1瑞典圆弧法

瑞典弧形法[4]基本假定： ① 以圆柱面为假定滑动面并以不变形的刚体为滑动面；②忽略两面土条上的作用力，或假定方向相反、作用在同一直线上的两面条块的作用力大小相位等，可不予考虑；③ 土条底面法向力平衡，注意但不满足全部的静力平衡条件；④全滑行土体力矩平衡，即所有土条的滑动力矩相加等于抗滑力矩之和 ；⑤ 各土条底滑面上稳定安全系数与全滑动面相等，或各土条底滑面上稳定安全系数与全滑动面相等。

2尾矿库其计算模型及计算参数

2.1尾矿库计算模型

某尾矿库现状该尾矿库已堆积至2067.10～2073.40m标高，总坝高达121.90m，总堆存容积约240万m3，现状磷石膏渣场按坝高为二等、按库容为四等，结合《尾矿设施设计规范》（GB50863-2013），该尾矿库现状等别为三等库。

计算模型一、选取垂直坝轴线主坝剖面为堆积子坝最多的剖面，堆积子坝形成的最终外坡坡比为：1：2.1。计算模型一如下图：

计算模型二、选取堆积子坝最陡的剖面，堆积子坝形成的最终外坡坡比为：1：1.718。

计算模型二如下图：

2.2尾矿库稳定计算参数

根根据尾矿库工勘资料，下表中所示尾矿库计算模型各层物理力学指标的计算值。

2.3荷载组合及计算工况

由于该尾矿库为干式堆存，坝体浸润线埋设深度较低，库内无积水及渗水补给水源头，

雨季大气降水从地表快速排出，下渗量较小，根据《尾矿库安全规程》GB39496 - 2020和《磷石膏库安全技术规程》（AQ2059-2016）的规定，不考虑洪水工况影响，本次计算只考虑正常的工作状态和地震的工作状态。在正常运行时，由坝体自重构成的库内渣土地下水形成的渗透力和坝体自重，构成坝体稳定计算的荷载；这种压力是由坝体自重和渣土入水形成的渗透力，在特殊作业时，由地震荷载和稳定渗透力共同作用而形成的。稳定性计算中的各种荷载、工况及其组合，均在表 2 中列示。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）表C.25，本尾矿库位于8度地震烈度区，场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，属第二组。根据场地地脉动测试结果，场地卓越周期为0.335s，设计时场地卓越周期请按此采用。

3尾矿库稳定计算结果

分别采用加拿大开发的 Geo-Studio 岩土数值分析计算软件和北京理正岩土边坡计算程序对尾矿库所选计算模型一及计算模型二进行稳定性计算。稳定计算分别采用瑞典弧形法和毕肖普法法对对尾矿坝稳定计算的结果影响进行分析。计算结果分别见表3和表4。

由图3计算结果知，采用加拿大开发的Geo-Studio岩土数值分析计算软件及北京理正岩土边坡计算程序进行尾矿库稳定计算所得同一计算模型最不稳定滑移面位置基本在同一位置，说明Geo-Studio岩土数值分析计算软件及北京理正软件设计研究院编制理正岩土边坡计算程序所计算的最危险的滑移面基本是一致的，两款软件计算得结果是可靠的。

由表3、表4计算结果知，同一款软件计算所得稳定安全系数毕肖普法较瑞典圆弧法大；Geo-Studio岩土数值分析计算软件计算结果较理正岩土边坡计算程序计算结果安全系数偏低，尾矿坝稳定计算采用偏安全的Geo-Studio岩土数值分析计算软件计算结果做作为设计稳定计算结果是对设计安全更为有利的。

4结论

本文利用 Geo-Studio 和理正软件，以云南省某尾矿坝为研究对象，通过拟静力法分析

尾矿库在设计尾矿库时的稳定性，对尾矿坝的稳定性采用了不同方法进行计算并得出结果对计算结果进行分析从中得到以下3点结论，可以为拟静力法分析尾矿库稳定时提供一定的参考依据。

（1）同一款软件计算所得稳定安全系数毕肖普法较瑞典圆弧法大。

（2）Geo-Studio岩土数值分析计算软件计算结果较理正岩土边坡计算程序计算结果安全系数偏低，尾矿坝稳定计算采用偏安全的Geo-Studio岩土数值分析计算软件计算结果做作为设计稳定计算结果是对设计安全更为有利的。

（3）在尾矿库设计中可以采用Geo-Studio岩土数值分析计算软件进行尾矿库稳定计算，这样有利于尾矿库设计的安全性。

参考文献：

[1]王风江、王米贵.尾矿库灾害及其工程整治[J].中国地质灾害与防治学报，2003（07）.

[2]刘英琴.某矿尾矿库防洪安全及坝体稳定性分析[J].湖南有色金属，2023，39（01）.

[3]李金梅.基于简化毕肖普法的河道边坡稳定性分析[J].陕西水利，2023.

[4]陈忠润，王邦林.论土质坝坡稳定性分析方法[J].科技创新导报. 2019，16（08）.

[5]王邦林，陈勋辉，陈义涛，黄耀英，吕晓曼，徐佰林.边坡稳定性分析的三种极限平衡法对比研究[J].人民黄河. 2016，38（01）.

作者简介：皇甫飞华（1988—），男，汉，云南保山人，硕士研究生，现从事尾矿库工程、固体废弃物处置场、矿山生态修复设计与科研工作。