5.3 稳定计算

5.3.1  本条为强制性条文。赤泥坝是赤泥堆场拦挡构筑物，直接关系到堆场安全。当其稳定性不足时，可能发生失稳破坏，严重时可导致垮坝或滑坡，造成安全事故，自1980年以来，已发生多起赤泥堆场垮坝事故。为保护人民生命财产安全，本条强制规定赤泥坝设计与运行必须满足坝体稳定性要求。

5.3.2  坝体抗滑稳定计算以极限平衡理论为基础，假设土体破坏是沿最危险滑弧发生滑动，其计算结果是滑动力矩和抗滑力矩平衡安全系数K值，用以判断坝体是否发生滑动。当考虑地震作用时，用计入地震作用力后的拟静力法计算并判断。采用瑞典圆弧法或简化毕肖普法进行抗滑稳定计算的分条宽度原则上应根据滑弧半径R确定。当发现计算结果不合理时，应考虑增加分条数量减小分条宽度。

5.3.6  本条规定了干法赤泥堆场稳定计算应考虑的荷载类别。与湿法赤泥堆场相比，正常水位的渗透压力、最高洪水位有可能形成的稳定渗透压力对于运行正常的干法赤泥堆场是没有的。

5.3.7  本条规定了稳定计算中需考虑的三种计算工况。按照现行行业标准《水工建筑物抗震设计规范》DL  5073，抗震设防烈度为6度及以下地区可不进行抗震计算。故特殊运行工况仅当抗震设防烈度为6度以上时才进行计算。

    对于干法赤泥堆场，洪水运行工况下将使表层一定深度内赤泥层的含水率上升，力学指标有所降低。根据赤泥浸泡试验，干固赤泥被水浸泡后，表层2m以内的赤泥的力学参数将下降1/3左右。

    特殊运行工况规定为按正常运行条件下遇地震，与现行碾压式土石坝设计规范相一致。

5.3.9  新建企业赤泥的物理力学参数一般参照矿石成分和生产工艺类似的氧化铝厂取值，自然堆存的赤泥均接近或达到饱和状态，故计算参数中饱和状态强度指标不再另行取值。为方便设计，提供部分干法赤泥堆场的实测数据供参考(表1～表16)。

表1  广西某氧化铝厂拜尔法赤泥化学成分表

表2  广西某氧化铝厂拜尔法赤泥粒径级配表

表3  广西某氧化铝厂拜尔法现场实测赤泥的物理力学参数

表4  贵州某氧化铝厂赤泥主要化学成分

表5  贵州某氧化铝厂拜尔法赤泥滤饼颗粒分析

表6  贵州某氧化铝厂烧结法赤泥滤饼颗粒分析

表7  贵州某氧化铝厂新鲜赤泥滤饼的物理力学参数

表8  贵州某氧化铝厂自然固结赤泥滤饼浸泡24h前后的物理力学参数

表9  贵州某氧化铝厂拜尔法赤泥滤饼布料1.0m厚用220型推土机碾压后的物理力学指标

表10  贵州某氧化铝厂拜尔法赤泥滤饼布料0.5m厚用220型推土机碾压后的物理力学指标

表11  山东某氧化铝厂赤泥的化学成分分析(％)

表12  山东某氧化铝厂赤泥粒级组成表

表13  山东某氧化铝厂赤泥的物理性质

    注：n为频数，m为平均值，σ为标准差，δ为变异系数。

表14  山东某氧化铝厂赤泥的力学指标(直剪)

表15  山西某氧化铝厂击实拜尔法赤泥的直剪试验指标(快剪)

表16  山西某氧化铝厂自然堆积拜尔法赤泥的物理力学指标(均值)

5.3.10、5.3.11  根据现行行业标准《水工建筑物抗震设计规范》SL 203的有关规定进行计算的要求如下：

    (1)赤泥坝一般采用基本烈度作为设防烈度，考虑到一、二级坝的重要性，故规定应对其进行场地危险性分析，根据分析结果，确定其设防烈度。三级及三级以下赤泥堆场，当赤泥坝垮坝将产生严重次生灾害时，赤泥坝的设防标准应提高一档。该处的“档”系指表5.3.11内的水平加速度a(0.05g、0.10g、0.15g、0.20g、0.30g、0.40g)。

    (2)采用拟静力法进行抗震稳定计算时，一、二级坝宜通过动力试验测定土体的动态抗剪强度，当动力试验给出的动态强度高于相应的静态强度时应取静态强度值。

    (3)地震作用的效应折减系数除另有规定外，取0.25。

    (4)竖向设计地震加速度的代表值av应取水平向设计地震加速度代表值的2/3。

    (5)一般情况下，坝体稳定计算可只考虑水平地震作用，设计烈度8、9度的1、2级的赤泥坝应同时计入水平和竖向地震作用。当同时计算水平和竖向地震作用效应时，总的地震效应也可将竖向地震作用效应乘以0.5的遇合系数后与水平地震作用效应直接相加。