Tailings are a rest product from the extraction of metals and minerals, and is therefore produced in large volumes by all mining companies. One common way to store tailings material is to deposit it as a hydraulic slurry on a tailings impoundment, where the tailings are held in place by tailings dams. Deposit and discharge of tailings, often conducted along the dams, causes a particle segregation which creates different fines contents (percentage of particles smaller than 0,063 mm in the tailings) in the impoundment at various distances from the discharge. Another effect from the discharge is that different densities are created in the deposited layers. Since some tailings dams are constructed on top of old deposited tailings, and if possible with tailings as a construction material, the fines content and density effects on the tailings behaviour are important factors for dam stability. In this thesis, tailings material with different fines contents and different densities have been studied with the purpose to see how the behaviour in strength, compressibility and permeability varies. After an initial case study of sampled tailings from a specific impoundment, the fines content for the three tested materials were determined to be 10, 50 respectively 90%. The behaviour in strength was tested in both triaxial and simple shear tests. Only drained strength was studied for three consolidation stresses in both apparatuses. The result from both tests showed that the strength is increasing with decreasing fines content, and thus evaluated friction angles increases with decreasing fines content. Evaluated friction angles from the simple shear test are though significantly smaller than those from the triaxial tests. Friction angles from triaxial tests are seen as most reliable, since the principal stresses are controlled during the whole test. The difference in friction angles from simple shear and triaxial test is however not a new discovery, it has been found by others before. The results from the triaxial tests indicates that a transitional fines content must exist somewhere between 10 – 50 %, where the behaviour in strength switches from sand dominated to silt dominated. Oedometer tests were conducted to study the compressibility of the three materials. The results showed that the compressibility increased with increasing fines content and with decreased density. In agreement with that conclusion, evaluated oedometer modulus from the normal consolidation curve tended to increase with increasing density and to a smaller extent increase with decreasing fines content. Determination of characteristics in permeability were done by evaluating the hydraulic conductivity from constant head tests. Results from this showed that the hydraulic conductivity increases with decreasing fines content. Furthermore, with increasing density the hydraulic conductivity decreases. Results of both the compressibility and the hydraulic conductivity are of course expected. To develop the relations in compressibility and permeability is considered as hard, since the behaviours are both dependent of fines content and density. However, the results indicate that with different combinations of fines contents and densities similar behaviour in compressibility and permeability can be obtained for different materials. / Anrikningssand (eng. tailings) är en restprodukt från utvinningen av metaller och mineraler. Alla gruvföretag producerar varje år stora volymer anrikningssand som måste förvaras på något sätt. Detta görs ofta genom att anrikningssanden deponeras som en slurry med processvatten på magasin. Anrikningssanden hålls sedan på plats av dammar och ibland i kombination med naturlig topografi. Deponeringen sker ofta från utsläppspunkter längs dammen, vilket resulterar i en sortering av kornstorlekar i magasinet som i sin tur skapar olika finjordshalter (procent av partiklar mindre än 0,063mm) på olika avstånd från utsläppspunkten. Deponeringen skapar också olika lager, som också får olika densiteter. Eftersom en del typer av gruvdammar byggs inåt och grundläggs på tidigare deponerad anrikningssand, samt eftersom anrikningssand ibland används som byggmaterial vid höjningar, är finjordshalten och densitetens effekt på materialbeteendet intressant ur stabilitetssynpunkt för dammarna. I det här arbetet har anrikningssand med olika finjordshalter och densiteter undersökts i laboratorieförsök för att bestämma hållfasthets-, kompressions- och permeabilitetsegenskaper. Först gjordes en case study, med provtagning och klassificering av anrikningssand från en specifik anläggning. Därefter bestämdes att tre stycken material med finjordshalter på 10, 50 och 90 % skulle undersökas. Hållfasthetsegenskaper har undersökts i både triaxial och direkta skjuvförsök. Endast dränerad hållfasthet har studerats för tre stycken konsolideringsspänningar för varje material i både triaxial och direkta skjuvförsök. Resultaten från både triaxialförsök och direkta skjuvförsök visar att hållfastheten ökar med minskad finjordshalt och därför ökar även värdet på utvärderade friktionsvinklar med minskad finjordshalt. Utvärderade friktionsvinklar från direkta skjuvförsök är dock betydligt lägre än friktionsvinklar från triaxialförsök. Friktionsvinklarna från triaxialförsöken är mer trovärdiga eftersom man under hela testet har koll på huvudspänningsriktningarna. Skillnaden i resultatet mellan direkta skjuvförsök och triaxialförsök är inte en ny upptäckt, utan har hittats av andra tidigare. Från resultatet av triaxialförsöken i det här arbetet kan man antyda att det finns ett ”transitional fines content” (TFC) mellan 10 och 50 %, där materialet övergår från sand dominerat beteende till silt dominerat beteende under skjuvning. Ödometerförsök utfördes för att studera kompressionen hos de tre materialen. Resultaten visar att kompressibiliteten ökar med ökad finjordshalt och med lägre densitet. Utvärderade ödometer moduler från normalkonsolideringskurvorna visar att styvheten ökar med ökad densitet, samt en aning till tendens mellan ökad styvhet och minskad finjordshalt. Permeabilitetsegenskaper har studerats genom utvärdering av hydraulisk konduktivitet från constant head test. Det observerades att den hydrauliska konduktiviteten ökar med minskad finjordshalt. Gällande densitetens effekt visar resultaten att med ökad densitet så minskar den hydrauliska konduktiviteten. Både resultat i kompressionsegenskaper och hydraulisk konduktivitet är förstås väntade. Att utveckla sambanden kring kompressions- och permeabilitetsegenskaper anses svårt, eftersom det är beroende av både finjordshalt och densitet. Resultaten indikerar att det med olika kombinationer av finjordshalt och densitet går att uppnå liknande beteende för olika material i både kompression och permeabilitet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-71685 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Wiklund, Viktor |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Geoteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0028 seconds