Constitutive modelling of unsaturated tailings undergoing drying and wetting cycles

ABSTRACT: The current study reviews and compares some of the commonly used constitutive models for partially saturated soils, namely Barcelona Basic Model (BBM), Glasgow Coupled Model (GCM), as well as the model developed by Buscarnera and Nova (BNM). The latter has been improved herein by incorporating the possibility of irreversible hydraulic mechanisms in saturation cycles. The effect of modelling elements such as suction induced yielding, shear hardening, non-associated plasticity, and hydraulic hysteresis are explored. In particular, we investigate the advantages and disadvantages of each model and demonstrate the gradual increase in their capability of capturing the salient trends as the models become more complex. The models have been used to reproduce the experimental results on an unsaturated gold mine tailings that experienced consecutive cycles of wetting and drying.

RÉSUMÉ: La présente étude examine et compare certains des modèles constitutifs couramment utilisés pour les sols partiellement saturés, à savoir le modèle de base de Barcelone (BBM), le modèle couplé de Glasgow (GCM), ainsi que le modèle développé par Buscarnera et Nova (BNM). Ce dernier a été amélioré ici en incorporant la possibilité de mécanismes hydrauliques irréversibles dans les cycles de saturation. L'effet des éléments de modélisation tels que le rendement induit par l'aspiration, l'écrouissage par cisaillement, la plasticité non associée et l'hystérésis hydraulique est exploré. En particulier, nous étudions les avantages et les inconvénients de chaque modèle et démontrons l'augmentation progressive de leur capacité à capturer les tendances saillantes à mesure que les modèles deviennent plus complexes. Les modèles ont été utilisés pour reproduire les résultats expérimentaux sur des résidus de mine d'or non saturés qui ont subi des cycles consécutifs de mouillage et de séchage.