Cyclic shear response of fine-grained mine tailings

摘要

The mechanical response of three different types of fine-grained mine tailings is examined using data from constant-volume cyclic direct simple shear (DSS) tests. Under cyclic DSS loading, fine-grained tailings typically exhibit a cumulative decrease in effective stress along with progressive degradation of shear stiffness. The observed shear strain development due to cyclic mobility is similar in form to that of the previously observed cyclic shear response for natural silts. The cyclic resistance ratio (CRR) of laterite tailings is observed to increase with an increase in the initial effective confining stress (σ′_vc). For this material, the dilative tendency due to stress densification seems to have overridden the contractive tendency due to the increase in confining stress. In contrast, the CRR of copper–gold–zinc tailings is insensitive to the initial effective confining stress, suggesting a response similar to that of normally consolidated clay. The postcyclic maximum shear strength ratio (S_u-PC /σ′_vc) obtained from constant-volume monotonic DSS tests is noted to increase with a decrease in the void ratio. For the fine-grained tailings considered in this study, the liquefaction susceptibility predicted using commonly used empirical criteria is not always in agreement with the liquefaction triggering determined from cyclic DSS tests.Key words: tailings, liquefaction, cyclic stress ratio, postcyclic shear strength, direct simple shear testing.On examine la réaction mécanique de trois stériles miniers à grains fins au moyen de données d'essais de cisaillement simple direct (DSS) cyclique à volume constant. Sous un chargement cyclique DSS, les stériles à grains fins montrent typiquement une diminution cumulative de la contrainte effective en même temps qu'une dégradation progressive de la rigidité en cisaillement. Le développement de la déformation en cisaillement observé dû à la mobilité cyclique est similaire dans sa forme à la réaction en cisaillement cyclique déjà observée dans les silts naturels. On observe que le rapport de résistance cyclique (CRR) des stériles de latérites augmente avec la contrainte effective initiale croissante de confinement (σ′_vc). Pour ce matériau, la tendance à la dilatation due à la densification par la contrainte semble avoir dépassé la tendance à la contraction due à l'augmentation de la contrainte de confinement. Au contraire de ce qui précède, le CRR des stériles de cuivre–or–zinc est insensible à la contrainte effective initiale de confinement, ce qui suggère une réaction similaire à celle observée dans l'argile normalement consolidée. On a noté que le rapport de résistance au cisaillement maximum post-cyclique (S_u-PC/σ′_vc) obtenu dans les essais DSS monotoniques à volume constant s'accroît avec un rapport de vide décroissant. Pour les stériles à grains fins considérés dans cette étude, la susceptibilité à la liquéfaction prédite au moyen des critères empiriques utilisés communément n'est pas toujours en accord avec le déclenchement de la liquéfaction déterminé en partant des essais DSS cycliques.Mots clés : stériles, liquéfaction, rapport de contraintes cycliques, résistance au cisaillement post-cyclique, essais de cisaillement simple direct.[Traduit par la Rédaction]