Effets de la consolidation du remblai en pâte cimenté … · 2007-05-10 · 2 Plan de l’exposé...

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


Tassementgravitaire

≈ 1.5 m

Mûr en face du pipeline

7

Problématique spécifique

Effet de la consolidation gravitaire


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


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


Dispositif expérimental: essais en colonnes

Colonnenon drainée(CND)

Colonnemoitié-drainée(CND)

Colonnetotalement-drainée(CND)

11


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


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


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


(Curing under applied pressure system)

(Système de cure sous pression axiale)

Dispositif expérimental: consolidation en un point

Cellule CUAPS

16


(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


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


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

19


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


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


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


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


Analyse géochimique (CE) et chimique (SO42-)


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


Analyse des éléments chimiques: Ca et Si


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


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).

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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

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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.

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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.

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