一种多台阶覆盖式排土场及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种多台阶覆盖式排土场及其施工方法。该排土场外侧形成有一边坡，该排土场包括：基层堆积体以及至少一个台阶堆积体；所述至少一个台阶堆积体叠置于所述基层堆积体上；其中在所述台阶堆积体内埋设有至少一条锚索，所述锚索穿过所述排土场一理论滑动面，所述锚索的两端分别位于所述滑动面的两侧，在所述锚索上还设置有力学传感器。本发明专利技术的多台阶覆盖式排土场，通过设置锚索，起到对地质灾害的监测、预警的作用，能够实现对多台阶覆盖式排土场泥石流的监测‑预警‑控制的一体化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多台阶覆盖式排土场及其施工方法，具体为一种可实现泥石流的监测-预警-控制一体化的多台阶覆盖式排土场及其施工方法。
技术介绍
目前，全国有十一万多处的矿山，其中对矿区环境影响严重的矿山有8457个，而滑坡和泥石流是露天矿山主要的地质灾害问题之一。由于矿山排土场多堆排在山沟和山坡地上，其安全与否主要受控于堆排工艺、山坡坡度、基地强弱、堆排物料的物理力学性质、堆排高度、降雨大小等因素的综合影响，再加上滑坡机理复杂性及其形成条件、诱发因素的多样性，使得排土场边坡安全控制非常困难。因此，对排土场及周围环境进行长期科学、系统地监测，是维护排土场安全最基本、最有效的保障手段。监测所得的结果也为排土场灾害应急治理和日常综合管理工作提供科学的决策依据，并使排土场安全管理工作更加科学化、规范化。然而，目前所有矿山排土场一直缺乏一种科学、系统的监测手段，长期以来主要采用人眼目测、手工位移和裂缝测量等方法进行监测，由于位移、裂缝等现象只是边坡失稳破坏的必要条件，并不是充分条件。边坡失稳前一定会产生位移和裂缝，但有位移、裂缝的产生并不一定就会发生滑坡。表面位移和裂缝的产生与很多因素有关，除滑坡外还与降雨、温度和湿度的变化有关。因此传统的只从“现象监测”难以实现对排土场边坡失稳破坏的超前准确预报。由于早期装备条件的限制，我国露天矿山排土场监测主要是根据人工观测地表变化特征、地下水变化以及周围动植物的异常来推断确定其发生的可能性。之后，随着时代发展和科技进步，表面位移监测法的一些常规仪器，包括全站仪、经纬仪、水准仪、GPS监测以及新近发展的GPS手机监测等，也逐渐得到应用。但是，由于监测参量选取和监测方法使用的不当，导致现有排土场稳定性监测方法和技术装备主要存在以下问题：(1)力是产生变形的根本原因，排土场失稳破坏发生与否决定于滑动力和抗滑力之间的平衡状态变化，但近百年来已有的排土场稳定性监测技术主要单纯的针对位移、裂缝等物理力学指标，这些指标只是产生排土场失稳破坏的必要条件而非充分条件，这是目前排土场稳定性监测预报不准确的主要原因；(2)表面位移和滑面位移的不一致性，导致深部滑面位移监测优于表面位移监测。然而，通过深部位移监测法，即钻孔倾斜仪监测，虽然能够确定滑面位置，但产生较大错动后，倾斜位移监测失效，后期滑坡位移数据无法获得，故其数据带有“一孔之见”而有失准确；(3)传统小变形材料不能够满足边坡大变形而被拉断破坏。常规锚索监测属于小变形材料范畴，虽然满足边坡失稳破坏的充要条件，但是由于小变形锚索无法抵抗边坡岩体大变形破坏而发生拉断破坏现象，继而导致整个监测预警系统失效，无法实现对排土场边坡失稳破坏“全过程”实时监测预警的目标；(4)传统的基于“多因素”传感技术的排土场边坡失稳破坏综合监测系统，只是将各种类型的监测设备进行数量上的叠加，没有建立统一的数据分析和处理系统，并且各种监测数据不能够交叉分析，因此并没有实现真正意义上的“耦合”监测；(5)传统的监测设备都无法对“排土场失稳全过程”进行监测。当排土场失稳破坏发生过程中，地表位移和内部力学量都发生较大的变化，而传统的位移、应力监测设备随着边坡岩土体的大变形而发生了破坏，丧失监测功能；(6)传统监测预警系统功能单一，只具有监测和预警的功能，对于采场和排土场边坡不具有加固和治理的功能。这种现象直接导致排土场或采场治理成本的大幅度提升，而且造成边坡安全管理程序复杂，不能够形成一个统一有效的监测、预警、加固、防治一体化防控体系。综上所述，针对矿山排土场泥石流监测预警控制一体化的方法及其装备系统研究迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种多台阶覆盖式排土场，该排土场外侧形成有一边坡，该排土场包括基层堆积体以及至少一个台阶堆积体；所述至少一个台阶堆积体叠置于所述基层堆积体上；其中在所述台阶堆积体内埋设有至少一条锚索，所述锚索穿过所述排土场一理论滑动面，所述锚索的两端分别位于所述理论滑动面的两侧，在所述锚索上还设置有力学传感器。根据本专利技术的一实施方式，所述至少一个台阶堆积体包括第一台阶堆积体，所述第一台阶堆积体设置于所述基层堆积体上，在所述第一台阶堆积体内埋设有用于固定所述至少一条锚索的至少一组锚固墩和防护墩，所述锚固墩和防护墩分别位于所述理论滑动面的两侧，所述锚索一端设置于所述锚固墩，另一端设置于所述防护墩。根据本专利技术的另一实施方式，所述防护墩邻近所述边坡，所述力学传感器设置于所述锚索连接所述防护墩的一端，并暴露于所述边坡外。根据本专利技术的另一实施方式，在所述基层堆积体的边坡外设置挡墙，以加固所述边坡。根据本专利技术的另一实施方式，所述基层堆积体的上表面设置挡墙，所述防护墩设置于所述挡墙内。根据本专利技术的另一实施方式，所述锚索为恒阻大变形锚索。本专利技术进一步提供了一种多台阶覆盖式排土场的施工方法，所述排土场外侧形成有一边坡，所述方法包括：提供一基层堆积体；以及在所述基层堆积体上叠置至少一个台阶堆积体，在每一台阶堆积体内埋设至少一条锚索，并在所述锚索上设置力学传感器；其中所述锚索自所述边坡向所述台阶堆积体的内部延伸设置。根据本专利技术的一实施方式，所述至少一个台阶堆积体包括第一台阶堆积体，所述第一台阶堆积体的形成方法包括：在所述基层堆积体上设置锚固墩和防护墩，并使所述防护墩邻近所述基层堆积体的边坡；将所述锚索的一端设置于所述锚固墩，另一端设置于所述防护墩；在所述锚索连接所述防护墩的一端设置所述力学传感器；以及向所述基层堆积体上排土，在所述基层堆积体上形成具有边坡的第一台
阶堆积体，所述锚固墩、防护墩及锚索埋设于所述第一台阶堆积体中，所述力学传感器暴露于所述第一台阶堆积体的边坡外。根据本专利技术的另一实施方式，在所述基层堆积体上设置挡墙，以加固所述防护墩。根据本专利技术的另一实施方式，所述力学传感器用以测定所述锚索所受的地质作用力，并将测得的数据传送至现场参数监测站，再通过现场参数监测站传送至数据处理及安全分析站进行安全分析，并将分析结果发送至管理站。根据本专利技术的另一实施方式，所述理论滑动面通过工程法确定，所述工程法包括通过离散式的垂直钻孔，取岩心，通过岩心破碎特征判断所述滑动面的埋藏深度。根据本专利技术的另一实施方式，所述理论滑动面通过模拟法确定，所述模拟法包括通过数值模拟计算，搜索最危险滑动面，从而确定所述滑动面的埋藏深度。所述数值模拟计算可以是利用国际通用岩土工程数值模拟方法及其配套软件对边坡进行稳定性计算，并通过设定的安全系数Fs自动搜索最危险滑面，从而确定出所述滑动面的埋藏深度和产状。本专利技术的多台阶覆盖式排土场，通过设置锚索，起到对地质灾害的监测、预警的作用，能够实现对多台阶覆盖式排土场泥石流的监测-预警-控制的一体化。附图说明通过结合附图考虑以下对本专利技术的优选实施例的详细说明，本专利技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本专利技术的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：图1A为现有的单台阶排土场的结构示意图；图1B为现有的多台阶覆盖式排土场的结构示意图；图1C为现有的多台阶压坡脚式排土场的结构示意图；图2至图5为本专利技术一实施方式的第一台阶堆积体形成的示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多台阶覆盖式排土场，该排土场外侧形成有一边坡，其特征在于，该排土场包括：基层堆积体；以及至少一个台阶堆积体，叠置于所述基层堆积体上；其中在所述台阶堆积体内埋设有至少一条锚索，所述锚索穿过所述排土场一理论滑动面，所述锚索的两端分别位于所述理论滑动面的两侧，在所述锚索上还设置有力学传感器。

【技术特征摘要】
1.一种多台阶覆盖式排土场，该排土场外侧形成有一边坡，其特征在于，该排土场包括：基层堆积体；以及至少一个台阶堆积体，叠置于所述基层堆积体上；其中在所述台阶堆积体内埋设有至少一条锚索，所述锚索穿过所述排土场一理论滑动面，所述锚索的两端分别位于所述理论滑动面的两侧，在所述锚索上还设置有力学传感器。2.根据权利要求1所述的排土场，其特征在于，所述至少一个台阶堆积体包括第一台阶堆积体，所述第一台阶堆积体设置于所述基层堆积体上，在所述第一台阶堆积体内埋设有用于固定所述至少一条锚索的至少一组锚固墩和防护墩，所述锚固墩和防护墩分别位于所述理论滑动面的两侧，所述锚索一端设置于所述锚固墩，另一端设置于所述防护墩。3.根据权利要求2所述的排土场，其特征在于，所述防护墩邻近所述边坡，所述力学传感器设置于所述锚索连接所述防护墩的一端，并暴露于所述边坡外。4.根据权利要求2所述的排土场，其特征在于，在所述基层堆积体的边坡外设置挡墙，以加固所述边坡。5.根据权利要求2所述的排土场，其特征在于，所述基层堆积体的上表面设置挡墙，所述防护墩设置于所述挡墙内。6.根据权利要求1至5中任一项所述的排土场，其特征在于，所述锚索为恒阻大变形锚索。7.一种多台阶覆盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：何满潮，陶志刚，
申请(专利权)人：何满潮，
类型：发明
国别省市：北京;11