Published July 1, 2023
| Version v1
Publication
Mechanical behavior of iron ore tailings under standard compression and extension triaxial stress paths
Creators
- 1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul
- 2. Vale (Brazil)
- 3. Polytechnique Montréal
Description
The disposal of mining tailings has increasingly focused on the use of dry stacks. These structures offer more security since they use filtered and compacted material. Because of the construction method and the heights achieved, the material that compounds the structure can be subjected to different stress paths along the failure plane. The theoretical framework considered in the design of these structures generally is the critical state soil mechanics (CSSM). However, the data in the literature concerning the uniqueness of critical state line (CSL) is still controversial as the soil is subjected to different stress paths. With respect to tailings, this question is even more restricted. This paper studies two tailings with different gradings due to the beneficial processes over extension and compression paths. A series of drained and undrained triaxial tests was conducted over a range of initial densities and stress levels. In the q-p′ plane, different critical stress ratio (M) values were obtained for compression and extension stress paths. However, the critical state friction angle is very similar with a slightly higher critical state friction angle for extension tests. Curved stress path dependent CSLs were obtained in the ν-lnp′ plane with the extension tests below the CSL defined in compression. Regarding the fines content, the studied tailings presented very similar M and critical state friction angle values. However, the fines content affects the volumetric behavior of the studied tailings and the CSLs on the ν-lnp′ plane shift downwards with the increasing fines content for compression and extension tests. In relation to dilatancy analysis, the fines content did not present an evident influence on the dilatancy of the materials. However, different values of mean stress ratio N were obtained between compression and extension tests and can corroborate the existence of non-unique CSLs for these materials.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
وقد ركز التخلص من مخلفات التعدين بشكل متزايد على استخدام المداخن الجافة. توفر هذه الهياكل مزيدًا من الأمان لأنها تستخدم مواد مرشحة ومضغوطة. بسبب طريقة البناء والارتفاعات المحققة، يمكن أن تتعرض المادة التي تضاعف الهيكل لمسارات إجهاد مختلفة على طول مستوى الفشل. الإطار النظري الذي تم النظر فيه في تصميم هذه الهياكل بشكل عام هو ميكانيكا تربة الحالة الحرجة (CSSM). ومع ذلك، فإن البيانات الواردة في الأدبيات المتعلقة بتفرد خط الحالة الحرجة لا تزال مثيرة للجدل حيث تتعرض التربة لمسارات إجهاد مختلفة. فيما يتعلق بالمخلفات، فإن هذا السؤال أكثر تقييدًا. تدرس هذه الورقة اثنين من المخلفات ذات الدرجات المختلفة بسبب العمليات المفيدة على مسارات التمديد والضغط. تم إجراء سلسلة من الاختبارات ثلاثية المحاور المستنزفة وغير المستنزفة على مجموعة من الكثافات الأولية ومستويات الإجهاد. في مستوى q - p، تم الحصول على قيم مختلفة لنسبة الإجهاد الحرج (M) لمسارات الضغط والإجهاد التمديد. ومع ذلك، فإن زاوية احتكاك الحالة الحرجة متشابهة جدًا مع زاوية احتكاك حالة حرجة أعلى قليلاً لاختبارات التمديد. تم الحصول على CSLs التي تعتمد على مسار الإجهاد المنحني في مستوى ν - lnp 'مع اختبارات التمديد أسفل CSL المحددة في الضغط. فيما يتعلق بمحتوى الغرامات، قدمت المخلفات المدروسة قيمًا متشابهة جدًا لزاوية الاحتكاك M والحالة الحرجة. ومع ذلك، يؤثر محتوى الغرامات على السلوك الحجمي للمخلفات المدروسة وتتحول CSLs على مستوى "ν - lnp" إلى الأسفل مع زيادة محتوى الغرامات لاختبارات الضغط والتمديد. فيما يتعلق بتحليل التمدد، لم يمثل محتوى الغرامات تأثيرًا واضحًا على تمدد المواد. ومع ذلك، تم الحصول على قيم مختلفة لمتوسط نسبة الإجهاد N بين اختبارات الضغط والتمديد ويمكن أن تؤكد وجود CSLs غير فريدة من نوعها لهذه المواد.Translated Description (French)
L'élimination des résidus miniers s'est de plus en plus concentrée sur l'utilisation de cheminées sèches. Ces structures offrent plus de sécurité car elles utilisent des matériaux filtrés et compactés. En raison du procédé de construction et des hauteurs obtenues, le matériau qui compose la structure peut être soumis à différents chemins de contrainte le long du plan de rupture. Le cadre théorique pris en compte dans la conception de ces structures est généralement la mécanique des sols à l'état critique (CSSM). Cependant, les données de la littérature concernant l'unicité de la ligne d'état critique (CSL) sont encore controversées car le sol est soumis à différentes voies de contrainte. En ce qui concerne les résidus, cette question est encore plus restreinte. Cet article étudie deux résidus avec des teneurs différentes en raison des processus bénéfiques sur les chemins d'extension et de compression. Une série d'essais triaxiaux drainés et non drainés a été menée sur une gamme de densités initiales et de niveaux de contrainte. Dans le plan q-p′, différentes valeurs de rapport de contrainte critique (M) ont été obtenues pour les trajets de contrainte de compression et d'extension. Cependant, l'angle de frottement de l'état critique est très similaire avec un angle de frottement de l'état critique légèrement plus élevé pour les tests d'extension. Des CSL dépendant du trajet de contrainte incurvé ont été obtenus dans le plan ν-lnp ′ avec les tests d'extension en dessous du CSL défini en compression. En ce qui concerne la teneur en fines, les résidus étudiés présentaient des valeurs d'angle de frottement M et d'état critique très similaires. Cependant, la teneur en fines affecte le comportement volumétrique des résidus étudiés et les CSL sur le plan ν-lnp ′ se déplacent vers le bas avec la teneur en fines croissante pour les essais de compression et d'extension. En ce qui concerne l'analyse de dilatance, la teneur en fines ne présentait pas d'influence évidente sur la dilatance des matériaux. Cependant, différentes valeurs du rapport de contrainte moyen N ont été obtenues entre les essais de compression et d'extension et peuvent corroborer l'existence de CSL non uniques pour ces matériaux.Translated Description (Spanish)
La disposición de relaves mineros se ha centrado cada vez más en el uso de pilas secas. Estas estructuras ofrecen más seguridad ya que utilizan material filtrado y compactado. Debido al método de construcción y las alturas alcanzadas, el material que compone la estructura puede ser sometido a diferentes trayectorias de tensión a lo largo del plano de falla. El marco teórico considerado en el diseño de estas estructuras generalmente es la mecánica de suelos de estado crítico (CSSM). Sin embargo, los datos en la literatura sobre la singularidad de la línea de estado crítico (CSL) siguen siendo controvertidos, ya que el suelo está sujeto a diferentes trayectorias de estrés. Con respecto a los relaves, esta pregunta es aún más restringida. Este documento estudia dos relaves con diferentes gradaciones debido a los procesos beneficiosos sobre las trayectorias de extensión y compresión. Se realizó una serie de pruebas triaxiales drenadas y no drenadas en un rango de densidades iniciales y niveles de estrés. En el plano q-p′, se obtuvieron diferentes valores de relación de tensión crítica (M) para las trayectorias de tensión de compresión y extensión. Sin embargo, el ángulo de fricción del estado crítico es muy similar con un ángulo de fricción del estado crítico ligeramente mayor para las pruebas de extensión. Los CSL dependientes de la trayectoria de tensión curva se obtuvieron en el plano ν-lnp ′ con las pruebas de extensión por debajo del CSL definido en compresión. En cuanto al contenido de finos, los relaves estudiados presentaron valores de ángulo de fricción de estado crítico y M muy similares. Sin embargo, el contenido de finos afecta el comportamiento volumétrico de los relaves estudiados y los CSL en el plano ν-lnp ′ se desplazan hacia abajo con el aumento del contenido de finos para las pruebas de compresión y extensión. En relación con el análisis de dilatancia, el contenido de finos no presentó una influencia evidente en la dilatancia de los materiales. Sin embargo, se obtuvieron diferentes valores de relación de esfuerzo medio N entre las pruebas de compresión y extensión y pueden corroborar la existencia de CSL no únicos para estos materiales.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- السلوك الميكانيكي لبقايا خام الحديد تحت الضغط القياسي ومسارات الإجهاد ثلاثية المحاور الممتدة
- Translated title (French)
- Comportement mécanique des résidus de minerai de fer sous des chemins de contrainte triaxiaux de compression et d'extension standard
- Translated title (Spanish)
- Comportamiento mecánico de relaves de mineral de hierro bajo vías de tensión triaxiales de compresión y extensión estándar
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4311985949
- DOI
- 10.1016/j.jrmge.2022.11.013
References
- https://openalex.org/W113831185
- https://openalex.org/W1737097704
- https://openalex.org/W1964542878
- https://openalex.org/W1965476200
- https://openalex.org/W1970014690
- https://openalex.org/W1980537349
- https://openalex.org/W1986014292
- https://openalex.org/W1993562434
- https://openalex.org/W2007754610
- https://openalex.org/W2009104691
- https://openalex.org/W2010770084
- https://openalex.org/W2029816796
- https://openalex.org/W2031044909
- https://openalex.org/W2046996829
- https://openalex.org/W2047508949
- https://openalex.org/W2052131482
- https://openalex.org/W2066740856
- https://openalex.org/W2069360055
- https://openalex.org/W2082286364
- https://openalex.org/W2118068135
- https://openalex.org/W2403827640
- https://openalex.org/W2761191472
- https://openalex.org/W2803474141
- https://openalex.org/W2805701687
- https://openalex.org/W2910212586
- https://openalex.org/W2949490463
- https://openalex.org/W2995264422
- https://openalex.org/W3113113430
- https://openalex.org/W3185946195
- https://openalex.org/W4214516363
- https://openalex.org/W4236455040
- https://openalex.org/W4242720032