Testing of Cyclone Sand Tailings at High Stresses

Matthias Busslinger, Howard Plewes, Graham Parkinson

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Earth Walls and Dams III

ABSTRACT: Over the past four decades, tailings dams have steadily increased in height with new proposed designs reaching close to 300 m. This paper describes research carried out for the pre-feasibility design of a centerline cyclone sand tailings dam for a Gold-Copper porphyry mine. Cyclone sand dams built by the centerline method require (a) sufficient shear strength and (b) free drainage in the cyclone sand. Shear strength is required for shell stability, whereas free drainage reduces liquefaction potential by lowering the phreatic surface. Behaviour of cyclone sands under high dam loads (up to 5,250 kPa) was examined in triaxial and oedometer tests to characterize material deformation, particle crushing effects, shear strength, and permeability. High shear strengths (effective stress friction angle 38º) were found despite observing net contractive behavior at higher stresses. The cyclone sand was found to crush (increase in fines) under elevated stresses, especially under shear deformations.

RÉSUMÉ: Durant les quarante dernières années, la hauteur des barrages de retenue des résidus miniers a progressivement augmenté pour atteindre environ 300 m dans les nouveaux projets. Cet article décrit la recherche entreprise pour l™étude de préfaisabilité d™une barrage à base de sable cyclone dans le cadre d™une mine de porphyre cuivre-or. Les barrages construites à base de sable cyclone avec la méthode de construction longitudinale nécessitent (a) suffisamment de résistance au cisaillement et (b) le drainage libre dans le sable cyclone; la résistance au cisaillement est requise pour la stabilité de l™enveloppe de la barrage, et le drainage libre permet de réduire le risque de liquéfaction en abaissant le nappe phréatique. Le comportement du sable cyclone sous haute pression (jusqu™à 5,250 kPa) a été étudié avec des essais triaxiaux et oedométriques pour caractériser sa déformation, l™effet du broyage des particules, sa résistance au cisaillement et sa perméabilité. Les résultats montrent que la résistance au cisaillement est élevée (angle de frottement effectif de 38°), malgré que le matériel soit sujet à contraction. A pression élevée, le sable cyclone a tendance à être broyé en fines particules, en particulier lorsque la déformation est cisaillant.

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