4.4. Typical causes and modes of ta

4.4. Typical causes and modes of tailings dam failure
The first step in the design or evaluation of any dam is the development of
an understanding of the way the dam can fail. The dams’ capacity to remain
stable in common or unusual/challenging load conditions is the most
important characteristic of such earth/tailings/rock structures. Below typical
modes of dams failures are presented.

Hazard from weak foundation (1/3 of all dam failures globally)
If the soil or rock at shallow depth below the dam is too weak to support the
dam, movement along a failure plane will occur. This may result in partial or
complete failure of the dam (see Fig. 18)


4.4.2. Hazard from seismic events
Upstream tailings dams are known to have very poor properties during
seismic events. During cyclic mechanical stress, as experienced during
seismic events, the tailings slurries (including the material used for the dam)
may liquefy (see Fig. 19).

As a consequence, large parts of the impounded tailings may be released in
a slurry wave, causing catastrophic devastation in the downstream area. In
case of marginal dam stability, liquefaction even may occur from vibrations
caused from heavy equipment (for example scrapers travelling along the
dyke crest or the dam toe), from nearby mine blasting, or the like.

4.4.3. Hazard from piping (1/5 of all dam failures globally)
Piping occurs, if seepage within or beneath the embankment causes erosion
along its flowpath. Excessive piping may result in local or general failure of
the embankment (see Fig. 20)

4.4.4. Hazard from excessive water level rise
Excessive rises in the level of the water ponding on the slurries in the
impoundment can also cause failures of upstream dams – even if no
overtopping occurs. This level rise can be caused by inflow from heavy
precipitation events or by inappropriate water management of the mill
operator. If the exposed beach width becomes too small, the phreatic
surface within the embankment rises and causes the toe of the dam to
become unstable: The whole dam can collapse, starting from the toe of the
embankment.


4.4.5. Dam failure from overtopping (1/3 of all dam failures globally)
If, the water level rise results in water overtopping the dam crest, complete
breaching of the embankment is very likely. The overtopping water erodes
the embankment within a very short time and can lead to a failure of the
overall impoundment within minutes.
Witold Pytel
__________________________________________________________________________
36
4.4.6. Hazard from excessive dam rising rate
If an upstream dam is raised too fast, dam failure can occur from excessive
pore pressure within the dam.
4.4.7. Hazard of instability of earth/rock dams in normal conditions
Presently earth dams/embankments instability is considered to be the first
cause of environmental disasters referred to tailings ponds and different
industrial storage objects. Currently practiced analytical tools applied for so
called „safety” assessment are limited mostly to stability index or factor of
safety analysis based on deterministic models. This kind of investigation can
not be however treated as a truly risk oriented approach.
The currently applied computational algorithms may be divided into two
groups depending on involved procedures:
− methods based on limit equilibrium approach, and
− numerical methods.
This conventional slope stability analyses investigate the equilibrium of a
mass of soil bounded below by an assumed potential slip surface and above
by the surface of the slope. Forces and moments tending to cause instability
of the mass are compared to those tending to resist instability. Most
procedures assume a two-dimensional (2-D) cross section and plane strain
conditions for analysis. Successive assumptions are made regarding the
potential slip surface until the most critical surface (lowest factor of safety) is
found (see Fig. 21 ).
If the shear resistance is insufficient, the mass is unstable. The stability or
instability of the mass depends on its weight, the external forces acting on it
(such as surcharges or accelerations caused by dynamic loads), the shear
strengths and pore-water pressures along the slip surface, and the strength
of any internal reinforcement crossing potential slip surfaces (see Fig. 21).

Due to advances in computing power and the availability of relatively
inexpensive commercial numerical modeling codes means that the
simulation of potential rock/earth slope failure mechanisms involving
complexities relating to geometry, material anisotropy, non-linear behaviour,
in situ stresses and the presence of several coupled processes (e.g. pore
pressures, seismic loading, etc.) can be currently solved. Such a numerical
methods of analysis used for rock slope stability may be divided into three
main approaches: continuum, discontinuum and hybrid modeling (see Fig.
22).Due to advances in computing power and the availability of relatively
inexpensive commercial numerical modeling codes means that the
simulation of potential rock/earth slope failure mechanisms involving
complexities relating to geometry, material anisotropy, non-linear behaviour,
in situ stresses and the presence of several coupled processes (e.g. pore
pressures, seismic loading, etc.) can be currently solved. Such a numerical
methods of analysis used for rock slope stability may be divided into three
main approaches: continuum, discontinuum and hybrid modeling (see Fig.
22).






Due to advances in computing power and the availability of relatively
inexpensive commercial numerical modeling codes means that the
simulation of potential rock/earth slope failure mechanisms involving
complexities relating to geometry, material anisotropy, non-linear behaviour,
in situ stresses and the presence of several coupled processes (e.g. pore
pressures, seismic loading, etc.) can be currently solved. Such a numerical
methods of analysis used for rock slope stability may be divided into three
main approaches: continuum, discontinuum and hybrid modeling (see Fig.
22).

Wyniki (polski) 2:

4.4. Typowe przyczyny i sposoby awarii odpady tamy
pierwszym krokiem w opracowaniu i ocenie każdej matki jest rozwój
zrozumienia sposób zapora może zawieść. Pojemność zapór "pozostać
stabilne wspólnego lub nietypowe / trudnych warunków obciążenia jest najbardziej
istotną cechą tych struktur ziemia / osadowych / rockowych. Poniżej typowych
rodzajów zapór awarie są przedstawiane. Ryzyko spowodowane słabym fundamencie (1/3 wszystkich awarii tamy na świecie) Jeżeli gleba i skały w płytkiej głębi poniżej zapory jest zbyt słaby, aby wspierać matkę, nastąpi ruch wzdłuż płaszczyzny awarii. Może to prowadzić do częściowego lub całkowitego braku zapory (patrz rys. 18) 4.4.2. Hazard z imprez sejsmiczne Upstream stawach osadowych znane są bardzo słabe właściwości podczas wstrząsów sejsmicznych. Podczas cyklicznego obciążenia mechaniczne, jak doświadczyliśmy podczas wstrząsów sejsmicznych, z zawiesiny odpadów przeróbczych (w tym materiału używanego do zapory) może skraplać (patrz Rys. 19). W związku z tym, duża część z zatrzymanych przeróbczych może zostać zwolniony w fali gnojowicy, powodując katastrofalne zniszczenia w obszarze produkcji i handlu. W przypadku krańcowej stabilności tamy, upłynnianie nawet może wystąpić od drgań wywołanych z ciężkiego sprzętu (np zgarniaczy podróżujących wzdłuż grzbietu wałów lub toe tamy), z pobliskiej kopalni lub piaskowania itp. 4.4.3. Hazard z orurowaniem (1/5 wszystkich awarii tamy na całym świecie) Rurociągi występuje, jeśli wyciek wewnątrz lub pod nasypem powoduje erozję wzdłuż jego drogi przepływu. Nadmierne rurociągów może spowodować miejscowym lub ogólnym awarii wału (patrz Rys. 20) 4.4.4. Hazard z nadmiernym poziomem wody wzrośnie nadmierne wzrosty w poziomie wody stojącej na zawiesin w retencjonowania wód może spowodować awarie upstream tam - nawet jeśli nie występuje przelania. Wzrost ten poziom może być spowodowane napływem z ciężkich zdarzeń opadowych lub niewłaściwego gospodarowania wodą na młyn operatora. Jeśli narażone szerokość plaży staje się zbyt mała, phreatic powierzchni w nasypie rośnie i powoduje toe tamy, aby stać się niestabilny: cała zapora runie, zaczynając od palców po nasypie. 4.4.5. Awaria Dam z przelania (1/3 wszystkich awarii tamy na świecie) Jeżeli wyniki wzrost poziomu wody w wodzie przelania korony zapory, kompletne breaching wału jest bardzo prawdopodobne. Przelania wody niszczy wał w bardzo krótkim czasie, a może doprowadzić do awarii ogólnej retencjonowania wód w ciągu kilku minut. Witold Pytel __________________________________________________________________________ 36 4.4.6. Hazard z tamy rosnącej stopy nadmierne Jeśli zapora jest podniesione przed zbyt szybko, może dojść do awarii tamy przed nadmiernym ciśnieniem porów w zaporze. 4.4.7. Hazard niestabilności zapór ziemia / rockowych w normalnych warunkach Obecnie zapory ziemne / nasypy niestabilność jest uważana za pierwszą przyczyną katastrof ekologicznych, o których mowa stawach osadowych i różnych obiektów magazynowych przemysłowych. Obecnie stosowane narzędzia analityczne praktykował tak zwanej oceny "bezpieczeństwa" ograniczają się głównie do indeksu stabilności lub czynnik analizy bezpieczeństwa na podstawie modeli deterministycznych. Ten rodzaj badania może nie być jednak traktowane jako prawdziwie ryzyko zorientowanego podejścia. Obecnie stosowane algorytmów obliczeniowych może być podzielona na dwie grupy w zależności od zaangażowanych procedur: - metody oparte na podejściu równowagi graniczną i . - metody numeryczne Konwencjonalna analizy stabilności nachylenia zbadania równowagowa masy glebą poniżej w założonym potencjalną powierzchnię poślizgu powyżej przez powierzchnię zbocza. Siły i momenty zmierzające powodować niestabilności masy porównuje się z tendencją oprzeć niestabilność. Większość procedur przyjęto dwuwymiarowej (2-D) przekroju poprzecznym i odkształcenia płaszczyzny warunki do analizy. Kolejne założenia są w odniesieniu do ewentualnego poślizgu powierzchni aż do najbardziej krytycznym powierzchni (najniższy współczynnik bezpieczeństwa) stwierdzono (patrz rys. 21). Jeśli jest niewystarczająca odporność na ścinanie, masa jest niestabilny. Stabilność lub niestabilność masy zależy od jego masy, siły zewnętrzne działające na niego (na przykład jak narzutów lub przyspieszeń powodowanych przez obciążeń dynamicznych), ścinanie mocne i ciśnienia porów wody wzdłuż powierzchni poślizgu i wytrzymałość każdego wewnętrznym wzmocnieniem powierzchnie ślizgowe przekraczania potencjalnych (patrz Rys. 21). Ze względu na postęp w mocy obliczeniowej oraz dostępność relatywnie niedrogich handlowych kodów numerycznych do modelowania oznacza, że symulacja potencjalnych mechanizmów uszkodzeń nachylenie rock / ziemia dotyczących zawiłości związanych z geometrią, materiał anizotropii, nie- Zachowanie liniowe, w naprężeń in situ i obecność kilku procesów związanych z wielkością (np porów ciśnienia, obciążenia sejsmiczne itp) mogą być obecnie rozwiązane. Takie numeryczne metody analizy stosowane do stabilności zbocza skały można podzielić na trzy główne podejścia: kontinuum, discontinuum i modelowanie hybrydowe (patrz Rys. 22) .Due postępom w mocy obliczeniowej oraz dostępność relatywnie niedrogich handlowych kodów numerycznych do modelowania oznacza, że symulacja potencjalnych mechanizmów uszkodzeń nachylenie rock / ziemia dotyczących zawiłości związanych z geometrią, anizotropii materiału, zachowanie nieliniowego, w naprężeń in situ i obecność kilku sprzężonych procesów (np porów ciśnienia, obciążenia sejsmiczne itp) mogą być obecnie rozwiązane. Takie numeryczne metody analizy stosowane do stabilności zbocza skały można podzielić na trzy główne podejścia: kontinuum, discontinuum i modelowanie hybrydowe (patrz Rys. 22). Ze względu na postęp w informatyce mocy i dostępności stosunkowo niedrogich handlowych kodów numerycznych do modelowania oznacza, że symulacja potencjalnych mechanizmów uszkodzeń nachylenie rock / ziemia dotyczących zawiłości związanych z geometrią, anizotropii materiału, zachowanie nieliniowego, w naprężeń in situ i obecność kilku sprzężonych procesów (np porów ciśnienia, obciążenia sejsmiczne itp) mogą być obecnie rozwiązane. Takie numeryczne metody analizy stosowane do stabilności zbocza skały można podzielić na trzy główne podejścia: kontinuum, discontinuum i modelowania hybrydowego (patrz Rys. 22).