Numerisk simulering av en uppströmsbyggd gruvdamm
Med finita elementprogrammet PLAXIS 2D
Det avfall som kommer från gruvbrytningsprocesserna benämns anrikningssand och kan innehålla miljöfientliga ämnen. Det innebär att anrikningssanden måste omhändertas under säkra förhål-landen. Generellt använder Svenska gruvor naturlig topografi och/eller fyllningsdammar för att omringa anrikningssanden, även vid Aitikgruvan. Fyllningsdammarna är uppbyggda med en startdamm av morän och har därefter utökats med mer genomsläppligt tillgängligt material med både nedströms- och uppströmsmetoden. Höjningar av dammarna sker kontinuerligt eftersom gruvans produktion pågår och ger även behov av framtida prognoser för att säkerställa dammarnas stabilitet i framtiden. GruvRIDAS rekommenderar att fyllningsdammars säkerhetsfaktor skall uppgå till minst 1,5 vid normala förhållanden för att säkerställa dammens stabilitet. Genom att simulera dammens framtida höjningar i det för geotekniska ändamål anpassade finita elementpro-grammet PLAXIS 2D kan stabiliteten analyseras.I de simuleringar som utförts har en framarbetad årscykel av aktiviteter tagits fram. Dessa årscykler skall motsvara de verkliga aktiviteterna som dammsektionen utsätt för. Aktiviteterna i cykeln innefattar olika moment som dammhöjning, perioder då dammen ej utsätts för några för-ändringar, perioder då det deponeras anrikningssand samt vinterperioder där den studerade dammen antas ligga orörd under en längre period och endast konsolidering av jorden äger rum. Under vinterperioderna anläggs dessutom stödbankar för att ge stabilitet åt dammen vid efter-kommande dammhöjningar. Stabilitetsutredningar vid gruvdammarna i Aitikgruvan har tidigare genomförts men endast omfattat stabilitetssimuleringar fram till och med år 2024. I denna studie har tidsspannet utökats till år 2034 för att kontrollera dammens stabilitet längre fram i tiden. Genom att använda en geometri baserad på relationshandlingar och materialparametrar från geotekniska undersökningar har verklighetsbaserade förhållanden simulerats. I detta examensarbete har årliga dammhöjningar av dammsektionen simulerats i PLAXIS 2D. Geometrin har delats in i finita element för att beräkna spänningar och deformationer i modellen. Dessa spänningar och deformationer har sedan använts för att analysera stabiliteten i dammen.Stabilitetssimuleringar för åren 2014 till 2024 har utförts och jämförts med tidigare stabilitetsut-redningar. Resultatet från jämförelsen visade sig ha små avvikelser och bedömts vara acceptabla för att utföra fortsatta simuleringar fram till år 2034.Resultaten från stabilitetssimuleringarna gav säkerhetsfaktorer under rekommenderade värden då inga stödbankar anlagts på dammens nedströmsslänt. Säkerhetsfaktorerna visade en tydligt sjunkande trend och genom att anlägga stödbankar av gråberg på nedströmsslänten av dammen kunde säkerhetsfaktorer över rekommenderade värden erhållas. Resultatet visade även att olika stora volymer av stödbankar behövdes anläggas på dammens nedströmsslänt för att skapa mothåll-ande moment mot de potentiella glidytorna.