Slope Stability Analyses of Waste Rock Piles Under Unsaturated Conditions Following Large Precipitations

Waste rock is extracted from mines to reach the ore zones and is not economically valuable. They are usually transported by truck (or conveyor) and placed in waste rock piles on the ground surface. Waste rock piles must be designed to ensure their geotechnical stability during mine operations and after closure. The optimal construction of a pile requires detailed planning. This thesis deals with the stability analysis of large waste rock piles. The main objectives of the work presented in this thesis were to i) increase the knowledge of the geotechnical behaviour of large waste rock piles, ii) investigate the effect of material properties on waste rock pile stability, iii) improve the ability to estimate the slope stability of waste rock piles of different internal and external configurations, iv) investigate the contribution of water infiltration and change in the matric suction (negative pore water pressure) on the slope stability of unsaturated waste rock piles and the related changes in the factors of safety, and v) study the influence of spatial variability of the waste rock mechanical properties on stability. This study used numerical analysis to assess the behaviour and stability of unsaturated waste rock piles. Although based on typical situations, these analyses were not intended to simulate particular cases in detail, but rather to apply a systematic procedure to evaluate the stability of unsaturated waste rock piles and investigate the influencing parameters.

Résumé

Les roches stériles sont extraites des mines pour accéder aux zones minéralisées. Le traitement de cette roche n'est pas économiquement rentable. Les roches stériles sont habituellement transportées par camions (ou convoyeurs) et disposées en haldes à la surface. Ces haldes doivent être conçues de manière à assurer leur stabilité géotechnique pendant que la mine est en opération et après sa fermeture. La construction optimale de ces haldes à stériles requiert une bonne planification. La présente thèse traite de l'analyse de la stabilité des haldes de grande taille. Les principaux objectifs du travail présenté dans cette thèse consistent à i) enrichir les connaissances sur le comportement géotechnique des haldes à stériles de grande taille, ii) étudier l'effet des propriétés mécaniques des matériaux sur la stabilités des haldes, iii) améliorer la capacité d'évaluer la stabilité de la pente des haldes selon différentes configurations internes et externes, iv) étudier les effets de l'infiltration d'eau et des fluctuations des pressions interstitielles négatives (succion matricielle) sur la stabilité des pentes des haldes à stériles en conditions non saturées sur le facteur de sécurité, et v) étudier l'influence de la variabilité spatiale des propriétés mécaniques des matériaux dans les haldes sur leur stabilité. Même si elles se basent sur des situations typiques, les analyses n'ont pas été menées pour simuler en détail un cas spécifique, mais plutôt pour mettre en application une procédure d'évaluation systématique de la stabilité des haldes à stériles non saturées, en tenant compte des paramètres qui l'influencent