Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Effect of waste rock inclusions on the seismic stability of an upstream raised tailings impoundment: a numerical investigation
L’activité sismique constitue une des causes les plus communes de la rupture de parcs à résidus miniers. Le déversement de résidus suite à une telle rupture peut engendrer des conséquences sévères, incluant des pertes de vie et des dommages à l’environnement. Une technique de co-disposition qui consiste à placer des inclusions de roches stériles dans les parcs à résidus miniers, avant et pendant leur déposition, a été proposée par les auteurs. La roche stérile est alors placée sous forme d’inclusions continues dans le parc, ce qui peut engendrer plusieurs bénéfices environnementaux et géotechniques, particulièrement en ce qui a trait à la stabilité sismique. Les résultats de simulations numériques menés précédemment ont montré que le modèle UBCSAND peut prédire la réponse des résidus miniers durant des essais sur table sismique. Le modèle constitutif UBCSAND a été utilisé ici pour réaliser des simulations visant à évaluer l’utilisation d’inclusions de roches stériles pour améliorer la stabilité sismique d’un parc à résidus. L’évaluation comprend une série d’analyses numériques basées sur le cas d’un parc existant tel que construit (sans inclusion), et aussi en y ajoutant la présence d’inclusions. Le parc simulé est soumis à des séismes de divers niveaux d’énergie et fréquences dominantes. Les analyses sont menées pour les phases de chargement statique, dynamique et post-sismique. Les déplacements à la surface de la pente externe de la digue sont enregistrés durant les analyses. Les résultats indiquent que la présence d’inclusions peut améliorer de façon marquée le comportement sismique du parc en réduisant les déplacements à la surface de la pente externe et l’ampleur de la zone de rupture. Les résultats montrent aussi que, dans la plupart des cas, l’influence des séismes ayant une basse fréquence dominante est plus marquée au niveau des déplacements que pour les événements de haute fréquence. Les résultats des simulations pour le parc à résidus renforcé avec des inclusions de diverses configurations (de largeurs et espacements variables) sont classifiés sur la base des déplacements horizontaux normalisés moyens (AR x ) le long de la pente, pour une plage de conditions de sollicitation sismique. Les chartes sont utilisées pour montrer comment les déplacements AR x le long des digues sont influencés par la largeur totale des inclusions, leur géométrie et les conditions sismiques.
Over the years, seismic activity has been a relatively common cause of tailings impoundment failure. The flow of liquefied tailings from such ruptures can result in very severe consequences, including loss of life and environmental damage. A co-disposal technique consisting of placing waste rock inclusions in tailings impoundments prior to and during tailings deposition was proposed by the authors. The waste rock is placed to create continuous inclusions within the impoundment, which provide a number of environmental and geotechnical benefits, particularly with respect to seismic stability. The results of numerical simulations previously performed have shown that the UBCSAND model can predict the seismic response of tailings. The UBCSAND constitutive model was used to conduct simulations to evaluate of the use of waste rock inclusions to improve the seismic stability of a tailings impoundment. The evaluation consists of numerical analyses of an actual tailings impoundment as constructed (without inclusions), and then assuming that it was constructed with inclusions, subjected to earthquake loads of various energy contents and with different predominant frequencies. The analyses were conducted in static, seismic, and post-shaking phases. The displacement of the surface of downstream slope of the tailings dyke was recorded during the analyses. The results indicate that the presence of waste rock inclusions can significantly improve the seismic behavior of the impoundment by reducing the displacements of the surface of the downstream slope and the extent of potential failure zones. Also, the results show that in most cases, the influence of a low-frequency earthquake on the displacement of the downstream slope of the tailings dyke is more important than that of a high-frequency earthquake. The performances of the tailings impoundment with different configurations of waste rock inclusions (varying width and center-to-center spacing) were classified based on the average normalized horizontal displacement of the downstream slope (AR x ) for a range input ground motions. Charts were then developed to show how AR x is influenced by the total width of inclusions, their spacing, and the input ground motions.
Effect of waste rock inclusions on the seismic stability of an upstream raised tailings impoundment: a numerical investigation
L’activité sismique constitue une des causes les plus communes de la rupture de parcs à résidus miniers. Le déversement de résidus suite à une telle rupture peut engendrer des conséquences sévères, incluant des pertes de vie et des dommages à l’environnement. Une technique de co-disposition qui consiste à placer des inclusions de roches stériles dans les parcs à résidus miniers, avant et pendant leur déposition, a été proposée par les auteurs. La roche stérile est alors placée sous forme d’inclusions continues dans le parc, ce qui peut engendrer plusieurs bénéfices environnementaux et géotechniques, particulièrement en ce qui a trait à la stabilité sismique. Les résultats de simulations numériques menés précédemment ont montré que le modèle UBCSAND peut prédire la réponse des résidus miniers durant des essais sur table sismique. Le modèle constitutif UBCSAND a été utilisé ici pour réaliser des simulations visant à évaluer l’utilisation d’inclusions de roches stériles pour améliorer la stabilité sismique d’un parc à résidus. L’évaluation comprend une série d’analyses numériques basées sur le cas d’un parc existant tel que construit (sans inclusion), et aussi en y ajoutant la présence d’inclusions. Le parc simulé est soumis à des séismes de divers niveaux d’énergie et fréquences dominantes. Les analyses sont menées pour les phases de chargement statique, dynamique et post-sismique. Les déplacements à la surface de la pente externe de la digue sont enregistrés durant les analyses. Les résultats indiquent que la présence d’inclusions peut améliorer de façon marquée le comportement sismique du parc en réduisant les déplacements à la surface de la pente externe et l’ampleur de la zone de rupture. Les résultats montrent aussi que, dans la plupart des cas, l’influence des séismes ayant une basse fréquence dominante est plus marquée au niveau des déplacements que pour les événements de haute fréquence. Les résultats des simulations pour le parc à résidus renforcé avec des inclusions de diverses configurations (de largeurs et espacements variables) sont classifiés sur la base des déplacements horizontaux normalisés moyens (AR x ) le long de la pente, pour une plage de conditions de sollicitation sismique. Les chartes sont utilisées pour montrer comment les déplacements AR x le long des digues sont influencés par la largeur totale des inclusions, leur géométrie et les conditions sismiques.
Over the years, seismic activity has been a relatively common cause of tailings impoundment failure. The flow of liquefied tailings from such ruptures can result in very severe consequences, including loss of life and environmental damage. A co-disposal technique consisting of placing waste rock inclusions in tailings impoundments prior to and during tailings deposition was proposed by the authors. The waste rock is placed to create continuous inclusions within the impoundment, which provide a number of environmental and geotechnical benefits, particularly with respect to seismic stability. The results of numerical simulations previously performed have shown that the UBCSAND model can predict the seismic response of tailings. The UBCSAND constitutive model was used to conduct simulations to evaluate of the use of waste rock inclusions to improve the seismic stability of a tailings impoundment. The evaluation consists of numerical analyses of an actual tailings impoundment as constructed (without inclusions), and then assuming that it was constructed with inclusions, subjected to earthquake loads of various energy contents and with different predominant frequencies. The analyses were conducted in static, seismic, and post-shaking phases. The displacement of the surface of downstream slope of the tailings dyke was recorded during the analyses. The results indicate that the presence of waste rock inclusions can significantly improve the seismic behavior of the impoundment by reducing the displacements of the surface of the downstream slope and the extent of potential failure zones. Also, the results show that in most cases, the influence of a low-frequency earthquake on the displacement of the downstream slope of the tailings dyke is more important than that of a high-frequency earthquake. The performances of the tailings impoundment with different configurations of waste rock inclusions (varying width and center-to-center spacing) were classified based on the average normalized horizontal displacement of the downstream slope (AR x ) for a range input ground motions. Charts were then developed to show how AR x is influenced by the total width of inclusions, their spacing, and the input ground motions.
Effect of waste rock inclusions on the seismic stability of an upstream raised tailings impoundment: a numerical investigation
Ferdosi, Behnam (Autor:in) / James, Michael / Aubertin, Michel
2015
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
seismic analysis , Tailings (Metallurgy) , Environmental aspects , inclusion de roches stériles , impoundment , tailings , parc à résidus , Simulation , liquéfaction , analyse post-sismique , Numerical analysis , waste rock inclusion , co-disposal , Geotechnology , post-seismic analysis , Seismic engineering , liquefaction , co-disposition , analyse sismique , résidus miniers , Seismology , Methods , Load , Seismic reflection method , Mechanical engineering
| British Library Online Contents | 2015
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