Mechanical Properties of Tailings: Basic Description of a Tailings Material from Sweden
Propriétés mécaniques des résidus : description de base d'un matériau de résidus provenant de Suède
Résumé
Tailings dams are constructed to store waste material from mining industry and usually these dams are raised with time depending upon production rate. Tailings material is sometimes used in construction of tailings dams. Tailings are artificial material and the behavior of tailings material upon loading is different compared to natural soil materials. The mechanical properties of tailings have influence on the performance of a tailing dam. Since the tailings dams are constructed to withstand for long times, it is essential to understand tailings materials in depth in order to assure safe existence of the dams in short term as well as in long term perspective. This licentiate thesis describes the present work carried out on sulphide rich tailings from one mine in Sweden. The material presented is based upon material from three different papers. The first paper describes the basic characteristics of tailings which includes; specific gravity, phase relationships, particle size, particle shape and direct shear behavior. The second paper discusses direct shear tests carried out on tailings from one Swedish mine. Shear strength parameters are evaluated and results from 27 tests (15 drained and 12 undrained tests) are discussed. This paper also describes the vertical height reductions observed during direct shear tests. The third paper focuses on the laboratory results from triaxial tests conducted on tailings materials. This paper shows the drained behavior of tailings under application of different consolidation pressures. The results from particle analysis showed that smaller particles were very angular and bigger particles were sub angular. The material was classified as silt and silty sand. The average particle density (ρs) is 2.83t/m3. The dry density and void ratios were found to be 1.18–1.65 t/m3 and 0.72–1.41 respectively. During direct shear tests vertical height reductions were observed with slight increment in pore pressures. The strain hardening behavior was observed in both drained and undrained conditions in direct shear tests. The strength parameters determined in triaxial test were higher than of those calculated in direct shear tests. Friction angle ϕ' in triaxial tests were found to be 39 to 41degrees and it did not showed any effect with relation to depth. The cohesion and friction angle in direct shear test at 0.15radian, in drained tests were found as in range of 9.7-33.7kPa and 12.5-18.3 degrees respectively. The same parameters for undrained tests were found as 7.1-16.1 kPa and 16.0-20.4 degrees for cohesion and friction angle respectively.
Les barrages à résidus sont construits pour stocker les déchets de l'industrie minière et ces barrages sont généralement surélevés avec le temps en fonction du taux de production. Les résidus sont parfois utilisés dans la construction de digues à résidus. Les résidus sont des matériaux artificiels et leur comportement lors du chargement est différent de celui des matériaux du sol naturel. Les propriétés mécaniques des résidus ont une influence sur les performances d'une digue à résidus. Étant donné que les barrages à résidus sont construits pour résister pendant de longues périodes, il est essentiel de comprendre en profondeur les matériaux des résidus afin d'assurer une existence sûre des barrages à court et à long terme. Cette thèse de licence décrit les travaux actuels effectués sur les résidus riches en sulfures d'une mine en Suède. Le matériel présenté est basé sur le matériel de trois articles différents. Le premier article décrit les caractéristiques de base des résidus, notamment : densité spécifique, relations de phase, taille des particules, forme des particules et comportement au cisaillement direct. Le deuxième article traite des essais de cisaillement direct effectués sur les résidus d'une mine suédoise. Les paramètres de résistance au cisaillement sont évalués et les résultats de 27 essais (15 essais drainés et 12 essais non drainés) sont discutés. Cet article décrit également les réductions de hauteur verticale observées lors d'essais de cisaillement direct. Le troisième article se concentre sur les résultats en laboratoire des essais triaxiaux effectués sur les résidus. Cet article montre le comportement drainé des résidus sous l'application de différentes pressions de consolidation. Les résultats de l’analyse des particules ont montré que les particules plus petites étaient très angulaires et que les particules plus grosses étaient sub-angulaires. Le matériau a été classé comme limon et sable limoneux. La densité moyenne des particules (ρs) est de 2,83 t/m3. La densité sèche et l’indice de vide se sont révélés respectivement de 1,18 à 1,65 t/m3 et de 0,72 à 1,41. Au cours des essais de cisaillement direct, des réductions de hauteur verticales ont été observées avec une légère augmentation des pressions interstitielles. Le comportement d’écrouissage a été observé dans des conditions drainées et non drainées lors d’essais de cisaillement direct. Les paramètres de résistance déterminés lors des essais triaxiaux étaient supérieurs à ceux calculés lors des essais de cisaillement direct. L'angle de frottement ϕ' dans les essais triaxiaux s'est avéré être de 39 à 41 degrés et n'a montré aucun effet par rapport à la profondeur. La cohésion et l'angle de frottement dans les essais de cisaillement direct à 0,15 radian, dans les essais drainés, ont été trouvés dans une plage de 9,7 à 33,7 kPa et de 12,5 à 18,3 degrés respectivement. Les mêmes paramètres pour les essais non drainés ont été trouvés : 7,1-16,1 kPa et 16,0-20,4 degrés pour la cohésion et l'angle de frottement respectivement.