Seismic and post-seismic stability of tailings impoundments, considering the effect of reinforcement inclusions

ABSTRACT: Post seismic impoundment failures can be caused by the redistribution of excess interstitial pore water pressures generated during the seismic event or by the driving stresses that may exceed the available shear strength. This paper presents numerical analyses to evaluate the seismic and post seismic stability of a tailing impoundment, with and without waste rock inclusions. The tailings are modelled in the shaking phase using the PM4Sand constitutive model. The results show that the unreinforced impoundments (without inclusion) are subjected to medium to high displacements at the end of the shaking, and present two types of behaviour in the post-seismic phase: i) cases with controlled deformations for stable impoundment and ii) cases with increasing displacements leading to impoundment instability. Impoundments reinforced by waste rock inclusions show limited displacements under post seismic condition even when high pore water pressures developed during shaking.

RÉSUMÉ: Les ruptures post-sismiques des parcs à résidus peuvent être causées par la redistribution de la pression interstitielle en excès générée pendant l'événement sismique ou par des forces motrices qui dépassent la résistance au cisaillement disponible du sol. L’article présente des analyses numériques pour évaluer la stabilité sismique et post-sismique d’un parc à résidus, avec et sans inclusions de roche stériles. Les résidus sont modélisés dans la phase sismique à l'aide du modèle constitutif PM4Sand. Les résultats montrent que les parcs à résidus sans inclusions présentent des déplacements moyens à élevés à la fin du séisme, et présentent deux types de comportements dans la phase post sismique : i) déformations demeurent constantes (parcs stables) et ii) déformations augmentent constamment (parcs instables). Les parcs à résidus renforcés avec des inclusions de roche stériles présentent des déplacements limités dans des conditions post-sismiques, même lorsque le rapport de la pression interstitielle est élevé pendant la phase sismique.