Effets de la consolidation du remblai en pâte cimenté sur sa qualité et performance
Présenté par
Tikou Belem, Ph.D.Professeur chercheur
Département des sciences appliquéesUQAT, Rouyn-Noranda
Collaborateurs: O. El Aatar, E. Yilmaz, M. Benzaazoua, B. Bussière
2
Plan de l’exposé
ProblématiquesEffet d’échelleConsolidation gravitaire
Méthodes d’étude expérimentaleSimulation du remblayage d’un chantierSimulation de la consolidation en tout point
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
3
Problématique générale
Barricade en Roche stérile
Convergence des épontesdu chantier
Bou
chon
Frottement àl’interface remblai-roche
Possible décollement(retrait autogène)
Rem
blai
rési
duel
4
Problématique spécifique: effet d’échelle
Differences entre UCS in situ et UCS obtenu au labo
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Stope#1
Stope#2
Stope#3
Labo
UC
S (k
Pa)
3,27 MPa
2,25 MPa2,5 MPa
0,25 MPaLabo
In situ
Effe
t d’éc
helle
?
5
Problématique spécifique: effet d’échelle
Hypothèses: facteurs extrinsèques d’influence
Barricade en stérile
Chantier remblayé
σh
σh
σv
Arrivée du remblai
Massif rocheux
σbarricade
Tassement gravitaire Consolidation gravitaireDrainage (vertical, latéral)RessuageHumidité relativeTempérature ambianteChamp de contraintesInteraction remblai-rocheDimensions du chantierRetrait autogène du remblaiEffets d’archePression sur la barricadeDissipation de la pression de l’eau des pores……
6
Problématique spécifique
Effet de la consolidation gravitaire
30 m
Remblai en pâte
Barricade en stérile
Tassementgravitaire
≈ 1.5 m
Mûr en face du pipeline
7
Problématique spécifique
Effet de la consolidation gravitaire
Barricade en stérile
carottage
Mine Louvicourt,
Stope 5618-2180 jours de cure
1,15 MPa
1,25 MPa
1,57 MPa
2,00 MPa
2,78 MPa
2,47 MPa
ΔUC
S=
1,63
MP
a
8
Méthodes d’étude expérimentale
A. Simulation du remblayage d’un chantier: effet de la consolidation gravitaire;
B. Simulation de la consolidation en tout point d’un chantier remblayé: effet du tassement sous le poids des terres.
9
Méthodes d’étude expérimentale
A. Simulation du remblayage d’un chantier
7 m
23 m
Bouchon
Remblai résiduel
barricade
30 1010
chantier
colonne
HH
λ = = =
Facteur d’échelle3 m
ColonneChantier
10
Méthodes d’étude expérimentale
Dispositif expérimental: essais en colonnes
Colonnenon drainée(CND)
Colonnemoitié-drainée(CND)
Colonnetotalement-drainée(CND)
11
Méthodes d’étude expérimentale
Vue arrière
1
2
3
3,0 m
Colonne non drainée(joint en caoutchouc)
CND
Colonne drainée(joint géotextile)
CTD
Colonne moitié drainée(joints caoutchouc/géotextile)
CMD
Dispositif expérimental: essais en colonne (suite)
12
Méthodes d’étude expérimentaleEssais en colonnes: instrumentation
3 m
Sondes TDR
Tensiomètreminiature
3 m
Sondes TDR
Tensiomètreminiature
Sonde TDR avec gaine isolante de SoilMoisture
Senseur de pression de HOSKIN Cellule de
pression
13
Méthodes d’étude expérimentale
Travaux prévus avec les rejets de la Mine LaRonde
Possibilité 1: une seule recetteTrois configurations de drainage (CND, CMD, CTD);Recette = CP10-CP50@50:50;Slump à une profondeur cible;Taux de remplissage moyen.
Possibilité 2: trois recettes de mélangeUne seule configuration de drainage (CMD ou CTD);Recette 1 = CP10-CP50@50:50;Recette 2 = CP10-Calsifrit@65:35;Recette 3 = CP10-Slag@50:50;Slump à une profondeur cible;Taux de remplissage moyen.
14
Méthodes d’étude expérimentale
B. Simulation de la consolidation en tout point du chantier
7 m
23 m
Bouchon
Remblairésiduel
barricade
Chantier Échelle labo
σ'v03m 1,5 m
Δσ'v21,5 m
15
Méthodes d’étude expérimentale
(Curing under applied pressure system)
(Système de cure sous pression axiale)
Dispositif expérimental: consolidation en un point
Cellule CUAPS
16
Méthodes d’étude expérimentale
(Système de cure sous pression axiale)
Essais de consolidation en un point: instrumentation
Cellule CUAPS
Capteur de déplacement LVDT, HOSKIN
Capteur de pression, HOSKIN
17
Méthodes d’étude expérimentale
Pneumatic consolidation cellTravaux prévus avec les rejets de la Mine LaRonde
Cellule CUAPS
Echantillonnage des rejets de LaRonde;
Préparation de différentes recettes de mélange incluant celles testées en colonne;
Évaluation des propriétés de consolidation en un point du remblai en pâte simulant différentes profondeurs dans le chantier;
Évaluation des propriétés hydromécaniques du remblai en pâte déjà consolidé.
18
Méthodes d’étude expérimentale
Travaux prévus avec les rejets de la Mine LaRonde
H = 9 m
σx
σz
σy
TPC barricade
Éponte supérieure éponte
inférieure
Barricade destériles
bouchon(séquence 1)
Remblai résiduel(séquence 2)
Bloc TPCNo.1
H = 21 m
3,6m ~4,2m
L = 20 m - 25 m
2,5 m
Bloc TPCNo.1
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Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Collecte de l’eau drainée (CTD et CMD)
FD: totalement drainée
HD: moitié drainée
UD: non drainée0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120 140
Elapsed time (hour)
Cum
ulat
ive
drai
nage
wat
er (L
) FD column
HD column
End o
f fillin
g
Total water in CPB = 152.06 L
13.5 L (8.9%)
24.0 L (15.8%)
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120 140
Elapsed time (hour)
Cum
ulat
ive
drai
nage
wat
er (L
) FD column
HD column
End o
f fillin
g
Total water in CPB = 152.06 L
13.5 L (8.9%)
24.0 L (15.8%)
Collected waterCollected water
20
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Tassement gravitaire observé
Configurationde la colonne
Indice desvides min.
emin
TassementfinalΔHf
DéformationvolumiqueΔHf/H0
CTD 1.00 16.4 cm 5.5 %
CMD 1.06 8.5 cm 2.8 %
CND 1.07 7.5 cm 2.5 %
Chantier remblayé - 75 cm – 150 cm 2,5% - 5.0%
Indice des vides initial, e0 = 1.12
Hauteur du chantier = 30 m
Hauteur d’une colonne = 3 m
21
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Degré de consolidation relative Urel(%)
0
10
20
30
40
5060
70
80
90
100Deg
réde
con
solid
atio
n re
lativ
e, U
rel(
%) 0 20 40 60 80 100 120 140
Fin
rem
plis
sage
(CMD)
Urel = 18.9%
Urel = 21.4%
Urel = 41.4%
0
10
20
30
40
5060
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140Temps écoulé (heure)
(CND)
(CTD)emin_t = 0,84 (rejets)
22
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Analyse géochimique: pH et Eh
FD = CTD; HD = CMD; UD = CND
0
2
4
6
8
10
12
14
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hour)
pH o
f col
lect
edw
ater
FD column
HD column
UD columnEnd o
f fillin
g
Neutral pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hour)
pH o
f col
lect
edw
ater
FD column
HD column
UD column
FD column
HD column
UD columnEnd o
f fillin
g
Neutral pH
pH (alcalinité)
erroné
0
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hour)
Eh
of c
olle
cted
wat
er (V
olts
)
FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
g
[ oxidizing and alkaline medium ]
0
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hour)
Eh
of c
olle
cted
wat
er (V
olts
)
FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
g
[ oxidizing and alkaline medium ]
Eh (oxydoréduction)
erroné
23
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Analyse géochimique (CE) et chimique (SO42-)
FD = CTD; HD = CMD; UD = CND
Conductivité électrique (CE)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hour)
EC
of c
olle
cted
wat
er (μ
mho
s) FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
g
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hour)
EC
of c
olle
cted
wat
er (μ
mho
s) FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
gTeneur en sulfates
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
SO
42-of
col
lect
ed(m
g/L)
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hrs)
FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
g
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
SO
42-of
col
lect
ed(m
g/L)
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hrs)
FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
g
24
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Analyse des éléments chimiques: Ca et Si
FD = CTD; HD = CMD; UD = CND
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hrs)
Ca
in c
olle
cted
wat
er (m
g/L)
FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
g
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Elapsed time (hrs)
Ca
in c
olle
cted
wat
er (m
g/L)
FD column
HD column
UD column
End o
f fillin
gCalcium Silicium
00.5
11.5
22.5
33.5
44.5
5
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80Elapsed time (hrs)
Si i
n co
llect
edw
ater
(g/m
L)
FD column
HD column
UD column
25
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Perte de ciment et potentiel de pollution
À partir du liant total dissout et de la teneur en calcium, il a été calculé que la perte de liant était de 0,26% pour la colonne totalement drainée (CTD) et de 0% pour la colonne à moitié drainée (CMD).
Les teneurs en Cu, Mo, Pb, Zn et Se dans les eaux collectées sont toujours en dessous des limites fixées par la ″Directive 019″ de 2005 du gouvernement du Québec sur les effluents miniers (0,6 mg/L pour le Cu, 0,4 mg/L pour le Pb et 1,0 mg/L pour le Zn).
26
Résultats déjà obtenus à Louvicourt
Résistance mécanique (UCS) et module EUCS
Hau
teur
z(c
m)
UCS moyen (MPa)
1ère
séqu
ence
(12
hrs)
2ndsé
quen
ce(1
2 hr
s)0
150
300
CND(91-jours)
CTD(87-jours)
CMD(89-jours)
0
255075
100125150175200225250275300
1 1.5 2 2.5 3 3.5E moyen (GPa)
CND(91-j)
CTD(87-j)
CMD(89-j)
0.25 0.5 0.75 1 1.25
Module E
27
Synthèse des résultats déjà obtenus
Le tassement final et la fin du drainage sont observés dans les premiers 72 heures après le remplissageséquentiel des colonnes;Environ 15% de l’eau de mélange du remblai a étédrainé lorsque la condition de drainage des colonnes était la plus favorable (colonne totalement drainée sur toute sa hauteur et non à sa base);La déformation volumique engendrée par le drainage des 15% d’eau initiale était de 5,5%, comparée à la déformation volumique observée à Louvicourt qui variait entre 2,5 et 5% (tassement entre 0,75 et 1,5 m);Le remblai de la colonne drainée CTD était 1,5 fois plus résistant que celui de la colonne non drainée CND.
28
Synthèse des résultats déjà obtenus
Les analyses géochimiques et chimiques ont montré que le remblai jouait le rôle d’un filtre en retenant les métaux lourds;On note en effet à partir des valeurs de pH et Eh que l’eau drainée est alcaline et oxydantefavorisant ainsi la précipitation des ions métalliques;La baisse continuelle des sulfates montre qu’il n’y avait pas d’oxydation des sulfures qui pourraient précipiter et contribuer à la résistance du remblai.