ABSTRACT
370Les nouvelles connaissances obtenues à partir des programmes de recherche conjointe entre Klohn Crippen Berger Ltd et le Geo-Engineering Centre de l’Université Queen’s à Kingston, en Ontario, fournissent une référence technique pour quantifier les débits de fuite provenant de systèmes formés de géomembranes et de résidus miniers. Le programme de recherche a utilisé des stériles de cuivre issus d’une roche dure ; ils ont été tamisés pour produire des résidus dont la perméabilité est comprise entre 10-6 m/s et 10- 9 m/s. Ils ont été placés sur une géomembrane perforée par des trous variant entre 1 mm et 10 mm de diamètre, reposant sur une sous-couche de sol avec une perméabilité variable. Les échantillons ont été confinés dans une cellule à paroi rigide de 590 mm de diamètre sur 500 mm de hauteur, soumise à une gamme de pressions allant jusqu’à 2000 kPa. Une série d’essais ont été effectués pour évaluer la sensibilité du débit de fuite: type de géomembrane (LLDPE et HDPE); taille du trou; effet des plis; effet de l’uniformité du contact; pression; perméabilité des résidus; perméabilité de la sous-couche; potentiel de migration des particules fines.
Les résultats des essais indiquent que les fuites provenant des systèmes de résidus sur géomembrane sont de plusieurs ordres de grandeur inférieurs à ceux issus des membranes utilisées dans des décharges municipales ou dans la technique de lixiviation en tas. Le faible débit de fuite est dû à la diminution de l’écoulement causée par la faible perméabilité des résidus avoisinants les défauts de la membrane. Le débit de fuite est également contrôlé de manière non linéaire par la perméabilité des résidus et par la charge hydraulique sur la membrane. Pour de nombreux cas, le débit de fuite est de l’ordre de 40 litres par jour par hectare. Cette quantité suppose de bons programmes d’assurance et de contrôle de la qualité ainsi que des trous de 10 mm de diamètre. Le débit de fuite diminue avec la taille des trous, mais lorsqu’ils atteignent environ 1 mm, le débit n’est plus mesurable.
La mise en place de résidus sur des plis de la géomembrane renfermant des trous a entraîné le remplissage de ces plis par des résidus ; ceci a eu pour effet de diminuer les fuites. La présence de gravier fin sous la géomembrane a entraîné un effet de renard dans les résidus, à travers les trous ; ceci indique qu’un contrôle du potentiel de migration des fines est requis. La mise en place d’un géotextile entre la géomembrane et le gravier fin a contrôlé la migration des fines. D’autres recherches sont en cours pour comprendre ce processus de migration. Bien que ce mécanisme puisse exister, celles-ci suggèrent actuellement que son ampleur peut être limitée par la réduction du débit à travers les trous par les résidus et par le colmatage local du gravier fin.
Exigée dans de nombreuses juridictions, une couche de drainage peut être posée sur la membrane dans le but de réduire la charge hydraulique sur le revêtement. La recherche confirme que cette pratique est contre-productive puisqu’elle constitue un chemin de percolation pour l’eau provenant de la consolidation des 371résidus sus-jacents. Il est observé sur le terrain que la plupart des trous dans les membranes sont produits pendant la mise en place de cette couche de drainage ou couche protectrice. Cette constatation confirme que la meilleure pratique consiste à s’assurer que les résidus soient placés directement par-dessus la géomembrane. L’effet des différents niveaux d’assurance et de contrôle de la qualité est paradoxalement d’augmenter le nombre de trous et, donc, le débit de fuite. Pour les sites de résidus miniers, le débit de fuite admissible est habituellement déterminé en fonction des sources de contaminants, du transport de ces derniers et de l’effet environnemental sur le milieu récepteur. L’optimisation de la mise en place de la membrane, en particulier dans des contextes physiques difficiles, doit équilibrer la préparation du site et son contrôle de qualité avec un facteur de sécurité approprié par rapport aux débits de fuite admissibles.
Les géomembranes peuvent constituer une barrière importante pour contrôler les fuites provenant des sites contenant des résidus miniers. Les études en cours continueront d’en améliorer notre compréhension. En plus de la recherche actuelle sur la migration des particules fines, de futures investigations évalueront les effets du vieillissement sur les géomembranes. Par exemple, les recherches récentes indiquent que la dégradation de la géomembrane est considérablement réduite lorsque sa température est constante, comme dans la portion inférieure d’un parc de résidus miniers. De plus, c’est un objectif réaliste de viser à des améliorations dans la construction des membranes, ceci pouvant également augmenter leur durée de vie. Klohn Crippen Berger Ltd. et le Geo-Engineering Centre de l’Université Queens continuent de collaborer à des recherches afin d’améliorer la compréhension du rôle des géomembranes dans les sites de stockage des résidus miniers.
Les implications pratiques de ce programme de recherche pour la conception de sites modernes contenant des stériles miniers ont été discutées.
