Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Utvärdering av CPT-resultat i anrikningssand

Silfver, Ebba LU (2023) In TVGT-5000 VGTM01 20222
Geotechnical Engineering
Department of Construction Sciences
Abstract (Swedish)
I samband med gruvbrytning uppkommer restprodukten anrikningssand, som är ett finkornigt material. För att skydda omkringliggande miljö läggs anrikningssanden i gruvdammar. Beroende på vilken konstruktionsmetod som används blir anrikningssanden mer eller mindre en del av själva konstruktionen. Detta innebär att anrikningssandens egenskaper behöver utvärderas så att anrikningssanden kan ha den lastbärande förmåga som krävs. Gruvdammen byggs upp i etapper, och höjs då i samband med att mer anrikningssand behöver lagras.
Ett första steg i att utvärdera anrikningssanden är att undersöka dilatansen, det vill säga vilken volymändring som sker vid skjuvning, då detta styr beräkningsmetoderna för hållfastheten i anrikningssanden. En kontraktant... (More)
I samband med gruvbrytning uppkommer restprodukten anrikningssand, som är ett finkornigt material. För att skydda omkringliggande miljö läggs anrikningssanden i gruvdammar. Beroende på vilken konstruktionsmetod som används blir anrikningssanden mer eller mindre en del av själva konstruktionen. Detta innebär att anrikningssandens egenskaper behöver utvärderas så att anrikningssanden kan ha den lastbärande förmåga som krävs. Gruvdammen byggs upp i etapper, och höjs då i samband med att mer anrikningssand behöver lagras.
Ett första steg i att utvärdera anrikningssanden är att undersöka dilatansen, det vill säga vilken volymändring som sker vid skjuvning, då detta styr beräkningsmetoderna för hållfastheten i anrikningssanden. En kontraktant jord innebär att en volymminskning av jorden sker vid skjuvning, och en dilatant jord att en volymökning sker. Vid odränerade förhållanden kan en kontraktant jord förlora en stor del av sin hållfasthet, vilket kan resultera i att gruvdammen går till brott.
För att analysera dilatansen i anrikningssanden från CPT-sonderingar används beräkningsmodeller. Denna rapport syftar till att undersöka hur beroende ett par av dessa beräkningsmodeller är utav antaganden vid analys av anrikningssandens dilatans. De beräkningsmodeller som undersöks är Robertsons Qtn,cs och state parameter ψ enligt Plewes beräkningsmetod. Detta görs med hjälp av data ifrån CPT-sonderingar och laborationsresultat, främst triaxialförsök, på LKABs gruvdamm i Svappaavara. Undersökningen utförs som genom en parameterstudie där ett antagande i taget varieras. För att kunna jämföra förändringen har antaganden gjorts som en referensberäkning som parametrarna jämförs mot.
Resultaten visar att ingen av beräkningsmodellerna ger mer konservativa resultat än den andra. Båda undersökta beräkningsmodellerna ger vid förändring av den effektiva vertikalspänningen, σ’v0, en uppskattning av en mer dilatant jord då σ’v0 minskas och en mer kontraktant jord då σ’v0 ökas. σ’v0 ingår i antaganden kring tungheten på jorden, kapillärstigningen och läge på grundvattenytan.
Det syns även att variationen i förändring är som störst i anrikningssand med hög lerhalt i båda beräkningsmodellerna. Robertsons beräkningsmodell ger större förändring ju djupare mätvärdena ligger. Plewes beräkningsmodell ger större förändring vid jord med hög lerhalt. Dessa observationer hade dock behövt verifieras med fler mätpunkter.
Då anrikningssanden är placerad i sandmagasinet som en slurry är det möjligt att ha en uppskattning kring vilken jord som bör finnas i olika punkter. Klassificering av jorden mellan CONRAD och Soil Behavior Type-index stämmer över lag överens med varandra och med förväntningar av vilket material som bör finnas där. I en punkt långt från utsläppspunkten visar dock Soil Behavior Type-index delvis partier av sand, medan CONRAD visar silt i dessa partier vilket överensstämmer bättre med förväntningarna på materialet och laborationsdata. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Gruvdammar byggs upp för att lagra anrikningssand, som är en restprodukt vid utvinning av mineraler. Beroende på hur gruvdammen byggs upp kan anrikningssanden bli en del av konstruktionen, och behöver då bära last. Om en gruvdamm går till brott kan detta resultera i ofantliga konsekvenser, både ekonomiskt och miljömässigt, men även att människoliv går till spillo. I Brumandino i Brasilien skedde ett gruvdammsbrott 2019, där minst 259 personer dödades. Det är därför av yttersta vikt att kunna analysera de tekniska egenskaperna i anrikningssanden och gruvdammens stabilitet.
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Silfver, Ebba LU
supervisor
organization
alternative title
Evaluation of CPT results in tailings
course
VGTM01 20222
year
type
H3 - Professional qualifications (4 Years - )
subject
keywords
CPT, anrikningssand, gruvdamm
publication/series
TVGT-5000
report number
TVGT-5073
ISSN
0349-4977
language
Swedish
id
9110894
alternative location
https://www.geoteknik.lth.se/english/publications/tvgt-5000/
date added to LUP
2023-03-08 09:35:35
date last changed
2023-06-30 15:19:24
@misc{9110894,
  abstract     = {{I samband med gruvbrytning uppkommer restprodukten anrikningssand, som är ett finkornigt material. För att skydda omkringliggande miljö läggs anrikningssanden i gruvdammar. Beroende på vilken konstruktionsmetod som används blir anrikningssanden mer eller mindre en del av själva konstruktionen. Detta innebär att anrikningssandens egenskaper behöver utvärderas så att anrikningssanden kan ha den lastbärande förmåga som krävs. Gruvdammen byggs upp i etapper, och höjs då i samband med att mer anrikningssand behöver lagras. 
Ett första steg i att utvärdera anrikningssanden är att undersöka dilatansen, det vill säga vilken volymändring som sker vid skjuvning, då detta styr beräkningsmetoderna för hållfastheten i anrikningssanden. En kontraktant jord innebär att en volymminskning av jorden sker vid skjuvning, och en dilatant jord att en volymökning sker. Vid odränerade förhållanden kan en kontraktant jord förlora en stor del av sin hållfasthet, vilket kan resultera i att gruvdammen går till brott. 
För att analysera dilatansen i anrikningssanden från CPT-sonderingar används beräkningsmodeller. Denna rapport syftar till att undersöka hur beroende ett par av dessa beräkningsmodeller är utav antaganden vid analys av anrikningssandens dilatans. De beräkningsmodeller som undersöks är Robertsons Qtn,cs och state parameter ψ enligt Plewes beräkningsmetod. Detta görs med hjälp av data ifrån CPT-sonderingar och laborationsresultat, främst triaxialförsök, på LKABs gruvdamm i Svappaavara. Undersökningen utförs som genom en parameterstudie där ett antagande i taget varieras. För att kunna jämföra förändringen har antaganden gjorts som en referensberäkning som parametrarna jämförs mot.
Resultaten visar att ingen av beräkningsmodellerna ger mer konservativa resultat än den andra. Båda undersökta beräkningsmodellerna ger vid förändring av den effektiva vertikalspänningen, σ’v0, en uppskattning av en mer dilatant jord då σ’v0 minskas och en mer kontraktant jord då σ’v0 ökas. σ’v0 ingår i antaganden kring tungheten på jorden, kapillärstigningen och läge på grundvattenytan. 
Det syns även att variationen i förändring är som störst i anrikningssand med hög lerhalt i båda beräkningsmodellerna. Robertsons beräkningsmodell ger större förändring ju djupare mätvärdena ligger. Plewes beräkningsmodell ger större förändring vid jord med hög lerhalt. Dessa observationer hade dock behövt verifieras med fler mätpunkter. 
Då anrikningssanden är placerad i sandmagasinet som en slurry är det möjligt att ha en uppskattning kring vilken jord som bör finnas i olika punkter. Klassificering av jorden mellan CONRAD och Soil Behavior Type-index stämmer över lag överens med varandra och med förväntningar av vilket material som bör finnas där. I en punkt långt från utsläppspunkten visar dock Soil Behavior Type-index delvis partier av sand, medan CONRAD visar silt i dessa partier vilket överensstämmer bättre med förväntningarna på materialet och laborationsdata.}},
  author       = {{Silfver, Ebba}},
  issn         = {{0349-4977}},
  language     = {{swe}},
  note         = {{Student Paper}},
  series       = {{TVGT-5000}},
  title        = {{Utvärdering av CPT-resultat i anrikningssand}},
  year         = {{2023}},
}