Seepage through a circular geomembrane hole when covered by fine-grained tailings under filter incompatible conditions

Experiments are conducted to quantify leakage through a circular geomembrane (GMB) hole using two subgrades (underliners) not meeting modern filter criteria. Test results show that a 1.9- and 5.0-fold increase in hole diameter causes a 1.8- and 6.2-fold increase in leakage, respectively, whereas a 2-fold increase in GMB thickness results in an approximate 10% decrease in leakage. For a constant hydrostatic effective stress, a 2- and 3-fold increase in water head above the GMB leads to a 1.8- and 2.5-fold increase in leakage, respectively. Higher leakage arising from the intrusion of subgrade materials through the hole is quantified. A numerical model, considering the localized concentration of head loss around the hole and the consequent heterogeneity in hydraulic conductivity due to the seepage force, is presented. The percent of head loss within the hole and from the hole to any position above the GMB is independent of loading conditions and only influenced by the GMB thickness and hole diameter. Finally, empirical equations for predicting leakage through a circular GMB hole in tailings storage applications are proposed. Compared with published equations that do not consider consolidation induced heterogeneity in hydraulic conductivity, the proposed equation (which does consider these factors) gives a more accurate prediction for the cases examined. Key words: geosynthetics, geomembrane, hole, leakage, seepage force, tailings. Des essais sont menes dans le but de quantifier les fuites a travers un trou circulaire de geomembrane (GMB) en utilisant deux sous-couches (<>) ne repondant pas aux criteres modernes de filtration. Une augmentation de 1,9 et 5,0 fois du diametre du trou entraine une augmentation de 1,8 et 6,2 fois des fuites, respectivement, alors qu'une augmentation de 2 fois de l'epaisseur de la GMB entraine une diminution d'environ 10 % des fuites. En ce qui concerne la contrainte hydrostatique effective constante, une multiplication par 2 et 3 de la hauteur d'eau au-dessus de la GMB entraine une multiplication par 1,8 et 2,5 des fuites, respectivement. Le taux de fuite plus eleve resultant de l'intrusion de materiaux de la sous-couche a travers le trou est quantifie. Nous presentons un modele numerique envisageant la concentration localisee de la perte de charge autour du trou et l'heterogeneite consequente de la conductivite hydraulique due a la force d'infiltration. La proportion de perte de charge a l'interieur du trou et entre le trou et toute position au-dessus du GMB est independante des conditions de charge et n'est influencee que par l'epaisseur du GMB et le diametre du trou. Finalement, des equations empiriques pour predire les fuites a travers un trou GMB circulaire dans les applications de stockage de residus sont proposees. Par rapport aux equations publiees qui ne tiennent pas compte de l'heterogeneite de la conductivite hydraulique induite par la consolidation, l'equation proposee (qui tient compte de ces facteurs) donne une prediction plus precise pour les cas examines. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: geosynthetiques, geomembrane, trou, fuite, force d'infiltration, residus.
1. Introduction Geomembranes (GMBs) have proven to be excellent seepage barriers for modern municipal solid waste (MSW) landfills, where the GMB is generally overlain by a high permeable layer and [...]