A combined hydrogeological-geophysical approach to evaluate unsaturated flow in a large waste rock pile

Ihssan Dawood, Michel Aubertin, Rachid Intissar, Michel Chouteau

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Geoenvironmental Engineering

ABSTRACT: Waste rock is generated in a mine so as to access its ore body. This widely graded, coarse-grained material is typically stored in piles on the ground surface. Such piles may induce environmental concerns when the leachate seeping through the waste rock contains soluble metals, which may contaminate the subgrade. Assessing the hydrogeological response of a waste rock pile is a challenge because of the complex internal structure created by the construction method. This paper presents a coupled approach for investigating water flow under unsaturated conditions through a large waste rock pile. The approach first consists of a geophysical investigation to define the main features of the pile. This is followed by numerical simulations of the unsaturated flow through the pile based on the results from the geophysical characterization. In the case presented here, the pile is deemed to include three main zones: a zone made of widely graded material near the top, a relatively fine-grained material at mid-height, and a much coarser material near the base of the pile. The main elements of the internal structure are used to construct the numerical model, including hydrogeological properties (expressed stochastically) determined in the laboratory and in the field. Some of the key results of the geophysical and hydrogeological investigation are presented in the paper.

RÉSUMÉ: Dans une mine, les roches stériles sont extraites pour accéder au gisement minéralisé. Ces matériaux grossiers, à granulométrie très étalée, sont généralement stockés dans des haldes à la surface. Ces haldes peuvent induire des problèmes environnementaux lorsque le lixiviat, qui s'infiltre dans la roche stérile, contient des métaux solubles qui peuvent contaminer la fondation la réponse hydrogéologique d'une halde a stériles représente un défi en raison de la structure interne complexe créé par la méthode de construction. Cet article présente une approche couplée pour évaluer en conditions non saturées dans une grande halde. L'approche comprend d'abord une étude géophysiques pour définir les principales caractéristiques de la structure interne de la halde. Ensuite, on procède à une étude numérique de l'écoulement dans la halde à stériles sur la base de la caractérisation géophysiques. Dans le cas présenté ici, la structure interne de la halde inclus trois zones principales: une zone de matériau très étalé dans le haut de la halde, un matériau relativement fin à la mihauteur et un matériau plus grossier près de la base. Les principaux éléments de la structure interne sont utilisés pour construire le modèle numérique, incluant les propriétés hydrogéologiques (exprimées de façon stochastique) déterminées en laboratoire et sur le terrain. Certains résultats clé issus de cette étude géophysique et hydrogéologique sont présentés dans cet article.

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Cite this article:
Ihssan Dawood; Michel Aubertin; Rachid Intissar; Michel Chouteau (2011) A combined hydrogeological-geophysical approach to evaluate unsaturated flow in a large waste rock pile in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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