Unsaturated flow in hydrating porous media: application to cemented paste backfill

M. Witteman, P. Simms

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: Behaviour of Unsaturated Soils

ABSTRACT: The dissipation of pore-water pressures is important to barricade design and strength development in cemented paste backfill (CPB) systems. One factor contributing to dissipation of pore-water pressure is self-desiccation, which occurs through the consumption of water by cement hydration. For certain stope geometries and rates of paste deposition, it is known that pore-pressures can become negative and the CPB may partially desaturate. This paper presents an analysis of pore-water pressures using an unsaturated flow framework. Such analysis is complicated by the fact that the flow properties of the CPB, such as hydraulic conductivity and the water-retention curve (WRC), evolve with hydration. The approach is therefore to find bounding solutions, solving the unsaturated flow equation using either flow properties of the CPB before or after hydration. This approach is evaluated using a 1 m tall column test in the laboratory, and appears to give reasonable results.

RÉSUMÉ: La dissipation de la pression d'eau interstitielle d est important pour la conception des barricades et le développement de la puissance du remblai en pâte cimenté (CPB). Un facteur contribuant à la dissipation de la pression d'eau interstitielle est auto-dessiccation, qui se produit à travers la consommation d'eau par hydratation du ciment. Pour des géométries et des taux de certains chantiers de dépôt pâte, il est connu que les pores pressions peut devenir négative et l'OPC peut partiellement désaturer. Ce document présente une analyse des pressions d'eau interstitielle à l'aide d'un cadre de flux insaturés. Une telle analyse est compliquée par le fait que les propriétés d'écoulement de la CPB, telles que la conductivité hydraulique et la courbe de rétention d'eau (WRC), évoluent avec l'hydratation. La démarche des auteurs est donc de trouver des solutions de délimitation, basée sur les propriétés d'écoulement du CPB, avant et après l'hydratation. Cette approche est comparée à un test de 1 m de haut de colonne dans le laboratoire. Les resultats sont raisssonables.

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Cite this article:
M. Witteman; P. Simms (2011) Unsaturated flow in hydrating porous media: application to cemented paste backfill in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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