Consolidation – creep modeling of pilot data on deposition of flocculated fluid fine tailings

ABSTRACT: Pilot studies of flocculated fluid fine tailings (fFFT) deposits are modeled using coupled large strain consolidation – creep formulations embedded in the UNSATCON software. The creep formulations employed are based on theory developed by Vermeer, a hypothesis B type model that implies a strain rate dependency on the location of the compressibility curve, and Yin and Graham model that has been formulated using the concepts of equivalent time. The pilots comprised deposits of tailings placed in 13 m tall x 2.75 m wide caissons. Here we present comparisons of data from tailings flocculated with a conventional anionic polymer. Simulations are presented for large strain consolidation only, as well as two different models to simulate creep – consolidation, using reasonable ranges in the k-e function and the creep parameters. The use of a creep model improves fits to all measured properties (settlement and excess pore-water pressure), compared to the consolidation only results, though agreement in still not perfect. Using different groups of plausible parameters sets, the model was then used to extrapolate to full scale behavior. In general, use of creep model results in relatively small (~10%) increase in the overall settlement of the deposits, but a marked decrease in the rate of pore-water pressure dissipation. The significance of these results to implantation for full scale deposits are discussed, as are areas of uncertainty requiring further attention.

RÉSUMÉ: Les études pilotes sur les dépôts de résidus fins fluides floculés (fFFT) sont modélisées à l'aide de formulations couplées de consolidation à grande déformation - fluage intégrées au logiciel UNSATCON. La formulation de fluage utilisée est basée sur la théorie développée par Vermeer, un modèle de type hypothèse B qui implique une dépendance de la vitesse de déformation sur l'emplacement de la courbe de compressibilité. Les pilotes comprenaient des dépôts de résidus placés dans des caissons de 13 m de hauteur x 2,75 m de largeur. Nous présentons ici des comparaisons de données provenant de résidus floculés avec un polymère anionique conventionnel. Les simulations sont présentées uniquement pour la consolidation à grande déformation, ainsi que pour la consolidation par fluage, en utilisant des plages raisonnables dans la fonction k-e et les paramètres de fluage. L'utilisation d'un modèle de fluage améliore l'ajustement à toutes les propriétés mesurées (profils de profondeur et de tassement de la densité et de la pression interstitielle), par rapport aux seuls résultats de consolidation, bien que l'accord ne soit toujours pas parfait. En utilisant différents groupes d'ensembles de paramètres plausibles, le modèle a ensuite été utilisé pour extrapoler à un comportement à pleine échelle. En général, l'utilisation du modèle de fluage entraîne une augmentation relativement faible (~10%) du tassement global des dépôts, mais une diminution marquée du taux de dissipation de la pression interstitielle. L'importance de ces résultats pour l'implantation de gisements à grande échelle est discutée, tout comme les zones d'incertitude nécessitant une attention particulière.