The effect of inÆltration on the stability of the slopes of a dry ash dump

Abstract

The effects of prolonged periods of infiltration on the stability of the slopes of a dry ash dump are examined. The ash, which is placed by stackers, comes to rest at slope angles that are steeper than those predicted by conventional slope stability analyses using effective stress strength parameters. It is shown that the additional strength required to ensure stability of the ash dump slopes is provided by matric suction developed in the unsaturated ash. Infiltration of rainfall into the slopes can reduce the suction sufficiently to trigger shallow slope failures. Two methods for analysing this problem, an approximate method based on statistical rainfall records together with a simplified approach to simulating the rate of infiltration into a slope, and a more rigorous finite element approach, are discussed. Although the approximate method is more conservative than the finite element method, the results are similar and illustrate the importance of accurately quantifying the contribution of matric suction to the shear strength of an unsaturated soil when considering slope stability problems. The relevance of antecedent infiltration on the susceptibility of a slope to rainfallinduced instabilities is highlighted, and a strategy to take account of this factor is suggested. Nous examinons l'effet de pluies prolongées sur la stabilité des pentes d'un terril de cendre sèche. La cendre, qui est amenée par les engins emplileurs, se dépose en formant des déclivités plus abruptes que celles prévues dans les analyses de stabilité de pente conventionnelles utilisant des paramètres effectifs de resistance à la contrainte. Nous montrons que la résistance additionnelle nécessaire pour assurer la stabilité des pentes d'un terril de cendre est donnée par la succion matrique développée dans la cendre partiellement saturée. L'infiltration des pluies dans les pentes peut suffisamment réduire la succion pour déclencher des ruptures dans les pentes peu profondes. Nous examinons deux méthodes pour analyser ce probl&graveme: une méthode approximative basée sur les statistiques de pluviosité, employée avec une simulation simple du taux d'infiltration dans une pente; et une méthode d'éléments finis, plus rigoureuse. Bien que la méthode approximative soit plus conservatrice que la méthode d'élément finis, les résultats sont similaires et illustrent l'importance de bien quantifier l'influence de la succion matrique sur la résistance au cisaillement d'un sol partiellement saturé en ce qui concerne les problèmes de stabilité de pente. Nous montrons que les taux de pluviosité passés ont une grande influence sur la propension des pentes à se déstabiliser et nous suggérons une stratégie permettant de prendre en compte ce facteur.