Instrumentation du parc à résidus de la mine Canadian Malartic

Une campagne de forage a eu lieu de juillet à août 2016 afin d’installer des instruments de mesure dans le parc à résidus de la mine CM, à proximité de la digue Ouest qui constitue une inclusion de roches stériles (figure 3.7).

Figure 3.7: La digue Ouest, les bassins de déposition des résidus PR1A à PR2B et la zone instrumentée pour le projet RDC-Inclusions sur le parc à résidus de la mine CM (photo prise en juin 2017 par la mine Canadian Malartic).

Lors de cette campagne menée pour le projet RDC-Inclusions (James et al., 2018), huit forages (avec échantillonnage) ont été réalisés sur le site (figure 3.9). Des instruments ont été installés dans les forages PZ-IRME-05, PZ-IRME-06, PZ-IRME-07, PZ-IRME-08, PZ-IRME-09 et PZ-IRME- 10. Une plateforme de roches stériles a été mise en place pour servir de voie d’accès à la foreuse (figure 3.10). Les rapports de forages sont présentés à l’Annexe B.

Dix-huit piézomètres à corde vibrante et quatorze sondes de mesure de la teneur en eau volumique, de la conductivité électrique et de la température ont été installés dans six forages (campagne de forage de l’été 2016). En plus, neuf sondes de potentiel hydrique pour mesurer la succion ont été installées proche de la surface dans les résidus miniers (environ 20 cm sous la surface). Le positionnement des instruments dans les différents forages est présenté à la figure 3.8. Les coordonnées exactes des piézomètres et des sondes de teneur en eau sont présentées à l’Annexe C. Les résultats mesurés sont enregistrés via des systèmes d’acquisition automatique de données toutes les 6 heures. Les résultats disponibles seront présentés au chapitre 4.

Figure 3.8: Présentation en coupe des instruments installés dans les forages PZ-IRME-05 à PZ- IRME-10 (dimensions approximatives ; stratigraphie : Golder, 2016).

Figure 3.9: Plan d'instrumentation tel que construit (James et al., 2018).

Figure 3.10: Photo de la voie d’accès en roches stériles sur le bassin de résidus minier PR1D à proximité de l’inclusion Digue Ouest.

3.2.1 Piézomètres à corde vibrante (VWP)

Les piézomètres à corde vibrante (Vibrating Wire Piezometer, VWP) sont composés d’un fil attaché à un diaphragme en contact avec l’eau du milieu. Un courant électrique est généré dans le fil. Sa fréquence est fonction de la tension dans le fil qui, elle-même varie avec le déplacement du diaphragme qui se déforme proportionnellement à la pression d’eau (RSTInstruments, 2013). Ces piézomètres permettent donc de mesurer les pressions interstitielles, u [kPa].

Un total de dix-huit piézomètres à corde vibrante (modèle VW2100 de la compagnie RST Instrument) a été installé dans les différents forages à différentes profondeurs (figure 3.8). Ces instruments permettent la mesure des pressions d’eau jusqu’à 700 kPa. Ils contiennent un thermistor permettant également de mesurer les températures, T [°C], entre – 40 °C et + 60 °C (RSTInstruments, 2013).

Figure 3.11: Fixation d’un piézomètre à corde vibrante et d’une sonde de mesure de teneur en eau volumique sur un tube de PVC qui est ensuite introduit dans un trou de forage.

Les pierres poreuses protégeant les diaphragmes ont été saturées pendant au moins 24 heures avant l’installation des piézomètres. Plusieurs lectures manuelles ont été prises afin de calibrer les instruments (lecture à l’air libre, lecture après saturation, lecture après installation, etc.). Les mesures ainsi que la calibration des sondes sont présentées à l’Annexe D.

Une fois les pierres poreuses saturées, les piézomètres ont été fixés (la tête vers le haut) sur des tubes de PVC à des emplacements prédéterminés (figure 3.11). Les tubes ont ensuite été introduits dans les différents trous de forage.

3.2.2 Sondes de mesure de la teneur en eau volumique

Les sondes de mesure de la teneur en eau volumique utilisent le champ électromagnétique pour calculer la permittivité diélectrique du sol, εa [-] (Decagon, 2016a). Ces permittivités ont été converties en teneurs en eau, θ [m3/m3], après une calibration de l’appareil au laboratoire (Annexe E). Les sondes de teneur en eau volumique permettent aussi de mesurer la conductivité électrique, EC [dS/m], grâce à l’application d’un courant alternatif électrique entre deux électrodes et de mesurer la température, T [°C], avec un thermistor. Un total de quatorze sondes de mesure de la teneur en eau volumique de type 5TE (Decagon Devices) a été installé dans les différents trous de forages à différentes profondeurs (figure 3.8). Ces sondes permettent la prise de mesure entre - 0°C et + 50°C, avec une résolution de 0,0008 m3/m3 et 0,1 °C et une exactitude de ± 0,02 m3/m3 et ± 1°C respectivement pour la teneur en eau volumique et la température (Decagon, 2016a). Les sondes 5TE ont été fixées (la tête vers le haut) à des emplacements prédéterminés sur les tubes de pvc avec les piézomètres à corde vibrante (figure 3.11). Les tubes ont ensuite été introduits dans les trous de forage.

Les sondes de mesure de la teneur en eau ont aussi été utilisées pour estimer l’indice des vides, e. Dans un matériau saturé, Sr est constant et égal à 100%; les sondes de teneur en eau volumique permettent théoriquement d’estimer la variation de l’indice des vides des résidus saturés (Saleh- Mbemba et Aubertin, 2018) :

𝑒 = 𝜃

1 − 𝜃 (3.9)

3.2.3 Sondes de mesures du potentiel hydrique (sondes de succion)

Un total de douze sondes pour la mesure du potentiel hydrique de type MPS-6 (Decagon Devices) a été installé dans les résidus, 20 cm sous la surface (élévation d’environ 347 m), selon le plan présenté à la figure 3.9. Les sondes de type MPS sont composées d’un capteur de teneur en eau volumique et d’un substrat ayant une courbe de rétention d’eau connue. La succion dans le substrat

s’équilibre avec celle du sol environnant après l’installation des sondes dans le matériau. La sonde qui mesure la teneur en eau mesurée permet d’évaluer la succion (kPa) à partir de la courbe de rétention d’eau connue (Decagon, 2016b).

Les sondes MPS6 installées sur le parc à résidus peuvent mesurer des succions entre -9 et -100 000 kPa. La précision des capteurs est cependant limitée (±10%), en particulier pour les faibles succions. De plus, les mesures de succion enregistrées à des températures inférieures à 0°C ne sont pas représentatives (Decagon, 2016b). La précision pour des succions supérieures à 100 kPa n’est pas indiquée par le fabricant (Decagon, 2016b).