卡迪亚尾矿库溃坝专家组调查结果(Cadia Embankment Failure)

2018年3月9日，Newcrest公司在澳大利亚新南威尔士州Cadia矿北尾矿库NTSF (Northern Tailings Storage Facility)发生了溃坝，导致部分尾矿流出。不过，由于泄漏的尾矿流入到邻近的南部尾矿库(STSF)，因此此次溃坝没有造成象Feijão尾矿坝【布鲁马迪尼尾矿坝破坏的原因(Brumadinho dam disaster)】那样的损失，无任何人员伤亡或环境损害。事故发生后，Newcrest公司成立了独立技术审查委员会(ITRB, Independent Technical Review Board)，负责调查尾矿坝溃坝的技术原因。

ITRB由4名国际尾矿坝专家组成，Dr. Norbert Morgenstern担任专家组组长。此外，Newcrest还聘请了国际矿业公司Hatch的调查团队以及加拿大Western University的地震学家Dr. Gail Atkinson, 澳大利亚水文地质学家Dr. Chris Dickinson和加拿大Klohn Crippen Berger (KCB)的高级岩土工程师Dr. Joseph Quinn共同工作。

(1) Norbert R Morgenstern，专家组组长。Dr. Morgenstern【RIC2023终身成就奖介绍(Lifetime Achievement)】是阿尔伯塔大学(University of Alberta)土木和环境工程系的名誉教授【Dr. Morgenstern 63年的经验总结---从确定性到不确定性 (Part 1)；Dr. Morgenstern 63年的经验总结---从确定性到不确定性 (Part 2)】，他的大部分研究与Alberta的油砂采矿和大坝稳定性相关，曾参与全球140多个大坝项目的咨询，在其职业生涯中获得了大量荣誉和奖项，包括Terzaghi 讲座(1992年)、Rankine讲座(1981年)和Seed讲座(2011年)。Dr. Morgenstern也是波利山(Mount Polley)尾矿坝溃坝事故专家组组长【能精确预警尾矿坝的溃坝吗?|波利山(Mount Polley)尾矿坝事故调查】。

(2) Dirk Van Zyl，专家组成员。Dr. Zyl是不列颠哥伦比亚大学UBC(University of British Columbia)采矿和环境系的名誉教授，拥有超过40年的尾矿、矿山岩石结构和和堆浸管理方面的研究、教学和咨询经验。他曾在美国和加拿大的四所大学任教，其中包括内华达大学(University of Nevada, Reno)。他的主要研究领域是采矿对可持续发展的贡献以及采矿结构的生命周期评估，就尾矿、堆浸设计、矿山环境管理和矿山关闭等方面进行了许多短期课程的讲授。他也是尾矿和矿岩管理的高级审查顾问。Zyl在国际上参与了许多采矿项目，这些项目涵盖了整个采矿生命周期。Dr. Zyl也是波利山(Mount Polley)尾矿坝溃坝事故调查组成员【能精确预警尾矿坝的溃坝吗?|波利山(Mount Polley)尾矿坝事故调查】。

(3) Michael Jefferies, 专家组成员。Jefferies在Golder Associates工作了20年，他也曾在Klohn Crippen Berger (KCB)工作过一段时间，Jefferies最知名的研究工作是发展了Norsand模型【原始Norsand模型的参数回顾(Jefferies's Excel VBA code)；Norsand模型刚度(弹性)参数的输入】，他和Golder的另一位工程师K. Been合著的《(2015) Soil liquefaction: A critical state approach》是Norsand模型的理论基础。多年来，Jefferies一直在北美推广临界状态方法，现在Norsand模型已经成为FLAC2D/3D, Plaxis2D/3D, RS2/RS3以及Sigma/W的标准本构模型。

(4) John Wates, 专家组成员。Wates是一位岩土和尾矿咨询顾问，拥有超过40年的尾矿和工业废料经验，他在南非的矿业界很有名。在Golder Associates工作了20多年后，他转到了Fraser Alexander担任运营工作。Fraser Alexander是一家采矿服务公司，代表矿业公司运营超过100个尾矿设施，他目前担任该公司的非执行主席。John专业从事浆状尾矿和厚化尾矿，他目前参与尾矿项目的高级审核，并在全球超过15个独立尾矿审查委员会中担任职务。

2019年4月，ITRB提交了调查报告，报告包括:

(A) Operations of the ITRB (10页）

(B) History of NTSF (139页)

(C) Geology and Field Characterisation (426页) 

(D) Foundation Laboratory Testing (461页)

(E) Tailings Properties (445页)

(F) Hydrogeology (70页)

(G) Pre-failure Limit Equilibrium Analyses (70页)

(H) Deformation Analysis (77页)   

(I) Seismology (35页)

(J) NTSF Project Document Referencing (4页)

ITRB的报告认为，导致溃坝的主要因素是在溃坝位置附近存在着低密度的地基土层，其他因素包括尾矿坝的高度、地下水条件以及在溃坝区域的底部开挖。 报告指出，之前没有发现低密度基础层材料，该层材料相对较弱，当受到载荷时易于压缩和变脆。研究发现，这种脆弱的基础材料，在经历了建造历史上的累积载荷后发生了破坏，导致坝体变形，随后引发了堤坝后部分尾矿的液化，导致其前倾。ITRB报告指出，迄今为止，这种材料仅在溃坝区域附近发现。 进行了详细的地震响应分析，并得出结论，前一天发生的小型地震事件并未对溃坝产生贡献。

ITRB就Newcrest公司恢复NTSF的运营并维持STSF运营提出了以下关键建议，这些建议均已被Newcrest接受并得到落实：

(1) 继续努力确保基础设计和维护与NTSF溃坝区域类似的任何薄弱材料，以及NTSF和STSF内部有限的排水和尾矿液化的潜在可能性。

(2) 提升监测设备的水平和类型，包括在TSF的基础设施内进行监测，以确保基础设施的行为符合预期。

(3) 在设计、建造和运营上游尾矿坝时，应采取更加谨慎的态度。

稳定性分析使用的工具为：Slide2，Slope/W和Plaxis LE(三维)；变形分析使用的工具为FLAC2D和FLAC3D，分别进行了破坏前和破坏后的分析，地震响应分析和Newmark位移分析【教程 | 边坡动态稳定性---Newmark分析】。