Laboratory Evaluation of Crushed Rock-bentonite Hydro-geotechnical Properties

Vincent Boulanger Martel, Bruno Bussière, Jean Côté

In the proceedings of: GeoRegina 2014: 67th Canadian Geotechnical Conference

Session: Mining Geotechnics

ABSTRACT: This study focusses on laboratory evaluation of hydrogeological and thermal properties of three crushed rock-bentonite mixtures (5.0%, 6.5 % and 8.0% bentonite) for a potential use as a moisture-retaining layer in a cover with capillary barrier effects (CCBE) to control acid mine drainage (AMD). Measured saturated hydraulic conductivities range from 3.5E-7 cm/s to 4.8E-8 cm/s and can increase up to 169 times the initial value after three freeze-thaw cycles. The water retention curves illustrated air-entry values between 8.0 kPa and 10.0 kPa and a desaturation curve tending towards the behaviour of bentonite alone for high suction. The thermal conductivity increases with water content and is greater at frozen state than unfrozen state. Test results show that crushed rock-bentonite mixtures are interesting construction materials for moisture-retaining layer but more work needs to be done to assess their capacity to act as an efficient oxygen barrier.

RÉSUMÉ: Cette étude se penche sur l™évaluation des propriétés hydrogéologiques et thermiques de trois mélanges granulats-bentonite (5.0%, 6.5 % et 8.0% bentonite) pour une utilisation potentielle comme couche de rétention d™eau d™un recouvrement avec effets de barrière capillaire (CEBC) pour contrôler la production de drainage minier acide (DMA). Des valeurs de conductivité hydraulique saturée entre 3.5E-7 cm/s et 4.8E-8 cm/s sont mesurées et peuvent augmenter jusqu™à 169 fois la valeur initiale après trois cycles de gel-dégel. Les courbes de rétention d™eau ont illustré des pressions d™entrée d™air entre 8.0 kPa et 10.0 kPa et une courbe de désaturation qui, pour les suctions élevées, tend vers le comportement de la bentonite seule. La conductivité thermique augmente avec la teneur en eau et est supérieure à l'état gelé que non-gelé. Les résultats montrent que les mélanges granulats-bentonite peuvent s™avérer d™intéressants matériaux de construction pour une couche de rétention d'eau de CEBC. Cependant plus de travail doit être fait afin d'évaluer leur capacité d'agir à titre de barrière à l™oxygène efficace.

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