Étude de l'effet de la matière organique sur les propriétés hydrogéologiques des matériaux naturels (sable et silt)

« RÉSUMÉ: Chaque année, les exploitations minières produisent d’importantes quantités de rejets miniers sous forme de roches stériles et de résidus miniers. Généralement entreposés en surface dans des parcs à résidus, les résidus miniers peuvent présenter avoir des instabilités du point de vue géotechniques et chimiques. Ainsi, dans certaines conditions, ces résidus peuvent contenir des minéraux sulfurés qui pourront s’oxyder lors de leur exposition à l’oxygène atmosphérique et à l’eau des précipitations générant ainsi du drainage minier acide (DMA). Ce dernier peut contaminer les eaux de surface et souterraine engendrant ainsi un impact sur l’environnement. Différentes techniques de restauration peuvent être utilisées pour limiter la production du DMA. Il s’agit notamment de couverture avec effet de barrière capillaire (CEBC) et du recouvrement monocouche combinée à une nappe phréatique surélevée (NPS). La performance de la couverture est principalement évaluée à l’aide de teneurs en eau volumiques et de succions. Les teneurs en eau volumiques peuvent être affectées par la minéralisation du sol, la température et les teneurs en matière organique (MO); de ce fait la performance du recouvrement ne peut être évaluée de manière adéquate. Cette présente étude s’est donnée pour but d’évaluer l’effet de la teneur en MO sur les propriétés hydriques des sols, tel que leur courbe de rétention d’eau (CRE) et leur conductivité hydraulique saturée (ksat). De même que vise à évaluer l’impact de l’ajout de MO sur la performance de certaines techniques de restauration. Pour ce faire, des essais au laboratoire ont été réalisés dans un premier temps sur des matériaux sableux et silteux amendés avec de la tourbe à différentes concentrations (0 %, 1 %, 3 %, 5 %, 7,5 %, 10 %, 12,5 % et 15 %), afin de mesurer les courbes de rétention d’eau et les conductivités hydrauliques saturées (1ère Étape). Puis dans un deuxième temps, une équation prédictive de la CRE a été proposée (2ème étape). Enfin, dans un troisième temps, des simulations numériques ont été réalisées afin d’évaluer également le comportement des matériaux amendés dans différents scénarios en contexte de CEBC (3ème étape).»

Abstract

«ABSTRACT:Each year, mining operations yield considerable quantities of mine waste in the form of waste rock and mine tailings. Typically stored on the surface in waste rock piles or tailings impoundments, respectively. However, they can cause geotechnical, chemical and geochemical disturbances, and can even be sources of contaminants in the surface and groundwater, posing risks to the environment. In certain conditions, these tailings may contain sulphide minerals that can oxidize when exposed to atmospheric oxygen and precipitation water, resulting in acid mine drainage (AMD). Various reclamation techniques can be used to limit the production of AMD. These include capillary barrier covers and single layer covers combined with water table elevation. The performance of the cover is mainly assessed based on volumetric water content and suction. Volumetric water content can be affected by soil mineralization, temperature and organic matter content (OMC), and therefore cover performance cannot be adequately assessed. The aim of this study was to evaluate the effect of organic matter content (OMC) on the water retention curve (WRC) and saturated hydraulic conductivity (ksat) of natural and recycled materials and, consequently, on the performance of certain reclamation techniques (CEBC and NPS). To this end, laboratory tests were first carried out on sandy and silty materials amended with peat at various concentrations (0%, 1%, 3%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5% and 15%) to establish water retention curves and saturated hydraulic conductivity (step 1). Then, in a second step, a prediction equation for the WRC was proposed (step 2). Finally, in a third step, numerical simulations were carried out to assess the behaviour of the modified materials in different scenarios in a CEBC context (step 3). The results of the hydrogeological tests carried out on the different mixtures show that the higher the peat content, the lower the saturated hydraulic conductivity of the sand mixtures (10⁻⁴ to 10⁻⁵ m/s). Conversely, for the silt mixtures, increasing the peat content results in a slight increase in ksat up to the 5% peat mixture and a slight decrease in ksat from 7.5% to 15% peat mixture.»