Étude expérimentale de la résistance en traction de résidus miniers non saturés à l'aide d'essais de flexion

La disposition des rejets générés par l'industrie minière est un enjeu important de notre société. Les activités minières produisent une variété de rejets tels les roches stériles et les résidus de concentrateur. Les résidus de mines en roche dure comportent un fort pourcentage de particules fines et sont généralement entreposés dans un état initialement saturé dans des parcs à résidus ceinturés de digues. Avec le temps, ces résidus se consolident et peuvent se désaturer en raison du drainage et de l'évaporation. Cela rend leur comportement plus complexe. Il est important d'avoir une bonne compréhension des interactions eau-solide affectant le comportement des résidus miniers non saturés afin de prédire leur réponse sur le terrain. En condition non saturée, une pression d'eau négative se développe dans les résidus. Cette pression d'eau négative (succion) engendre des forces de capillarité et d'adhésion qui contribuent à créer une cohésion entre les grains. Cette cohésion dite apparente n'est pas une propriété intrinsèque du matériau, mais elle varie en fonction de la quantité d'eau dans les pores. Cette cohésion peut être liée à la résistance à la traction et elle a un effet majeur sur le comportement mécanique des résidus. Ce projet de recherche porte sur l'évaluation de la résistance à la traction des résidus miniers non saturés. De nombreuses études de ce type ont été réalisées sur des matériaux argileux ou des matériaux cimentés. Cependant, l'intérêt porté aux sols pulvérulents (tels les résidus miniers) est plus rare dans la littérature. Ce projet vise à développer les connaissances sur le comportement en traction des résidus non saturés et sur les caractéristiques associées (i.e. cohésion apparente et module de rigidité).

Abstract

The responsible disposal of mining wastes is a challenge that needs to be addressed. Mining operations produce a variety of waste materials such as waste rocks and tailings. Tailings, which contain a high percentage of fine particles, are generally stored in an initially saturated state, in tailing impoundments surrounded by dikes. Over time, such tailings tend to consolidate, and may become unsaturated due to drainage and evaporation, which makes their behavior more complex. It is important to understand the behavior of unsaturated tailings in order to predict their response in the field. Unsaturated tailings (as well as soils) as submitted to a negative water pressure (suction). This negative pressure creates capillary forces that contribute to the cohesion between particles. This apparent cohesion is not an inherent (intrinsic) property of the material as it varies with the amount of pore water and the related degree of saturation. The apparent cohesion is correlated to the tensile strength and it has a significant impact on the mechanical behavior of unsaturated materials such as mine tailings. This project focused on the evaluation of the tensile strength of unsaturated mine tailings. Several studies on this subject have been carried out on clayey soils and cemented materials, but granular (cohesionless) materials such as tailings from hard rock mines have not received much attention. Thus, this research aimed at developing a better understanding of the tensile behavior and associated properties (i.e. apparent cohesion and modulus of elasticity) of unsaturated tailings.