Évaluation de la capacité de déviation latérale de la couche de contrôle des écoulements d'eau dans un modèle physique au laboratoire

L'exploitation minière génère de grandes quantités de rejets miniers (stériles miniers, résidus etc.). Certains de ces rejets miniers peuvent avoir un impact sur l'environnement : DMA ou DNC. Différentes techniques ont été élaborées pour la restauration des sites miniers telles que les couvertures avec effet de barrière capillaire (CEBC), le recouvrement monocouche avec nappe phréatique surélevée, etc. Ces techniques ont été largement utilisées pour la restauration des parcs à résidus. Dans le cas de stériles miniers, en raison des configurations des haldes, les techniques de restauration doivent être adaptées, et dans cette perspective une approche alternative a été proposée. Elle consiste à installer des couches de matériau fin au sein de la halde ayant une grande conductivité hydraulique saturée avec une inclinaison minimale. Ces couches fines ont pour but de dévier l'eau en suivant la pente et limiter les infiltrations d'eau dans les stériles. Cette nouvelle technique est appelée couche de contrôle des écoulements (CCE). L'étude présentée dans ce mémoire a pour but d'évaluer la capacité de la CCE à dévier l'eau en utilisant les effets de barrière capillaire. Les performances de cette méthode ont été testées à l'aide d'un modèle physique au laboratoire suivi d'une modélisation numérique. Cette étude consiste à comprendre les mécanismes fondamentaux de l'écoulement d'eau dans les barrières capillaires inclinées ainsi que les paramètres contrôlant la longueur de déviation latérale. La barrière capillaire formée d'un sable fin déposé sur des stériles miniers non générateurs d'acide, a été testée sous différentes conditions : différentes inclinaisons (0°, 3°, 10° et 20°), différentes épaisseurs de la couche de sable (25, 50 et 75 cm) et différentes intensités des précipitations. Les résultats issus de la modélisation physique au laboratoire ont permis de statuer sur le degré d'influence de ces paramètres. Les essais effectués au laboratoire ont montré que l'épaisseur de la couche de sable a un impact direct sur la performance de la barrière capillaire : le degré d'influence de ce paramètre est moins prononcé que celui des autres paramètres (inclinaison et taux de précipitations). En effet, plus la couche est épaisse plus la déviation latérale est importante. En outre, l'augmentation de l'inclinaison du système a un effet majeur sur la capacité de déviation latérale de la barrière capillaire. Une pente plus grande augmente davantage la quantité d'eau déviée latéralement par la barrière capillaire et par conséquent, la longueur de bris capillaire. Par contre, l'augmentation de l'intensité des précipitations est jugée être le paramètre le plus influant sur la capacité de déviationlatérale. En augmentant le taux des précipitations, la quantité d'eau qui s'infiltre dans la couche de stériles devient plus importante que la quantité transportée le long de la couche de sable et l'effet d'écoulement gravitaire est beaucoup plus prononcé que la déviation. Cet effet est dû à la différence dans les propriétés hydriques des deux matériaux qui contrôlent la force des effets de barrière capillaire crées le long de l'interface des deux matériaux. Le calcul de la longueur de déviation latérale a démontré que le taux des précipitations appliqué a un impact direct sur la capacité de déviation du système. Plus le taux de précipitations est important plus la capacité de déviation diminue et la longueur de déviation latérale est petite. Des simulations numériques ont été réalisées dans le but de reproduire les essais expérimentaux à l'aide de code SEEP/W 2016. La comparaison entre les résultats expérimentaux et ceux de la simulation a démontré que le modèle numérique reproduit d'une façon raisonnable le comportement global de la CCE. Le bon calage des deux modèles, physique et numérique, a permis de faire des extrapolations à grande échelle et de simuler le cas d'une CCE installée dans une halde à stériles avec des dimensions réelles.