ON THE SELECTION OF GROUND MOTION INTENSITY MEASURES TO EVALUATE THE SEISMIC STABILITY OF TAILINGS IMPOUNDMENTS

Ali Reza Zafarani, Samuel Yniesta, Michel Aubertin

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: Le nombre croissant de sites d’entreposage de résidus miniers met en évidence la nécessité de mieux comprendre le comportement des parcs à résidus sous chargement statique et sismique. Au cours des dernières années, il y a eu plusieurs cas de rupture des digues de retenue des résidus dus à la liquéfaction sismique. Certaines de ces ruptures ont entraîné une interruption de l'exploitation, des dommages environnementaux importants et même la perte de vies humaines. L'utilisation d'inclusions des roches stériles (IRS) a été proposée pour contrôler les effets de la liquéfaction dans les parcs à résidus. Pour évaluer l'amélioration de la stabilité dynamique fournie par les inclusions, le comportement du système doit être analysé sous différentes conditions de chargement dynamique représentant différents niveaux d'aléa sismique. Dans l'analyse dynamique, un tel chargement sismique est généralement défini selon le spectre de réponse dû à l'accélération, mais d'autres mesures d'intensité (MI) peuvent être utilisées pour caractériser le mouvement du sol, tel l'intensité Arias (IA) ou la vitesse absolue cumulée (CAV). Cet article présente les résultats d'une étude paramétrique numérique, basée sur 10 enregistrements de mouvements du sol, pour évaluer l'influence de différents MI sur la stabilité sismique des parcs à résidus, avec et sans IRS. La capacité prédictive des MIs est étudiée selon des indicateurs de performance liés à la stabilité sismique des parcs, y compris le volume critique déplacé et le déplacement horizontal de la pente avale. La prévisibilité est évaluée en analysant la variabilité de la réponse sismique simulée par des analyses de régression. L'utilisation de mesures d'intensité plus efficaces se traduit par une plus grande confiance lors de l'analyse de la performance sismique des parcs à résidus. Les résultats de l'analyse de régression montrent que la combinaison de l'intensité du spectre de vitesse (VSI) et de l'accélération maximale du sol (PGA) peut être considérée comme le vecteur optimal MI pour l'analyse de la réponse sismique des parcs à résidus.

ABSTRACT: The increasing number of tailings storage facilities highlights the need for a better understanding of the behavior of tailings impoundments under both static and dynamic loading conditions. In recent years, there have been several cases of failure of impoundments due to seismically-induced liquefaction of the retained tailings. Some of these failures have resulted in operation interruption, significant environmental damages, and even loss of human lives. The use of waste rock inclusions (WRI) was proposed to control the effects of liquefaction in tailings impoundments. To quantify the improvement of seismic stability provided by the inclusions, the behavior of the system needs to be evaluated under a variety of dynamic loading conditions representing varying levels of seismic hazard. In dynamic analysis, such seismic hazard is typically defined as an acceleration response spectrum, but other Intensity Measures (IMs) can be used to characterize the severity of a ground motion, such as the Arias Intensity (AI) or the Cumulative Absolute Velocity (CAV). This article presents the results of a numerical parametric study based on 10 ground motion records, to evaluate the influence of different IMs on the seismic stability of tailings impoundments, with and without waste rock inclusions reinforcement. The predictive capability of the IMs is investigated with respect to performance indicators related to the seismic stability of the impoundments, including the critically displaced volume and the horizontal displacement of the downstream slope. Predictability is assessed using variability of the simulated seismic response of the mode through regression analyses. The use of more efficient intensity measure(s) results in a higher confidence when analyzing the seismic performance of tailings impoundments. The results of the regression analysis show that a vector-valued of IM, composed of Velocity Spectrum Intensity (VSI) and Peak Ground Acceleration (PGA), can be considered as the optimum IM for the seismic response analysis of tailings impoundments.

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