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，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4. 武汉科技大学资源与环境工程学院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

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;