Coupled thermo-hydro-mechanical-chemical evolution of cemented paste backfill in column experiments

Alireza Ghirian, Mamadou Fall, Joël Patrick Tchantchou

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: Mining and Rock Mechanics

ABSTRACT: Cemented paste backfill (CPB) technology has been widely used to fill underground mine voids as underground mine support and/or tailings disposal. Once placed, the CPB structure is subjected to strong coupled thermal (T), hydraulic (H), mechanical (M) and chemical (C) processes. An insulated-undrained high column experiment is used to understand this THMC behaviour. The columns are instrumented with various sensors to monitor the evolution of temperature, pore water pressure, suction and vertical deformation with time. These 4 columns are filled with a CPB mixture, cured at 7, 28, 90 and 150 days, and then extensive laboratory testing is carried out on the CPB samples with regards to their thermal conductivity, hydraulic conductivity, unconfined compressive strength, shear strength parameters, physical and microstructural properties, and pore fluid chemistry. The obtained results show that the THMC properties of CPB are strongly coupled and findings can be used for cost-effective, safe and durable CPB structural designs.

RÉSUMÉ: La technologie des remblais en pâte cimentés (RPC) est largement utilisée pour remplir les excavations minières souterraines afin de servir comme moyen de support des terrains et/ou stockage des déchets miniers. Une fois sous terre, les ouvrages de RPC sont soumis à de forts processus couplés thermiques (T), hydrauliques (H), mécaniques (M) et chimiques (C). Dans cette étude, des essais en colonne ont été effectués pour comprendre ce comportement THMC. Les colonnes sont thermiquement isolées et sont de grande hauteur. Les colonnes sont équipées de divers capteurs qui e temps. Les quatre colonnes ont été remplies avec un mélange de RPC et soumises à des temps de cure de 7, 28 et 150 jours. Après chaque temps de cureconductivité thermique, la conductivité hydraulique, la résistance uniaxiale compressive, les paramètres de résistance au cisaillement, et les propriétés physiques et microstructurales des RPC. Les résultats obtenus montrent que les propriétés THMC des RPC sont fortement couplées. Les conclusions de cette étude seront utiles á s de RPC économiques, sécuritaires et durables.

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