01.-_curso dips_11-09-2015

CURSO DIPS.-

Tópicos a revisar. 1. Mecanismo de inestabilidad en minas a cielo abierto 2. Herramientas de análisis de estabilidad. 3. Análisis estadístico de discontinuidades en roca. 4. Software DIPS.

FIGURA 6.1. MECANISMOS DE INESTABILIDAD EN TALUDES.

Existe una amplia diversidad de tipos de inestabilidad o mecanismos de inestabilidad en taludes rocosos de minería a rajo abierto. En términos muy simplificados, se pueden identificar dos extremos en el comportamiento de inestabilidad de taludes en rocosos:

• Mecanismos de inestabilidad con total control estructural • Mecanismos de inestabilidad sin control estructural

1.- MECANISMOS DE INESTABILIDAD-RAJO

MECANISMOS DE INESTABILIDAD EN TALUDES

Deslizamiento de bloques o cuñas a escala de banco y/o interrampa. Este mecanismo tiene

su origen en la condición estructural del macizo.

Fallamiento rotacional en material homogéneo de mala calidad

(argilizado).

1.- MECANISMOS DE INESTABILIDAD


FALLAMIENTO PLANO

FALLAMIENTO TIPO CUÑA

VOLCAMIENTO

CAIDA DE ROCAS

FALLAMIENTO CIRCULAR



VOLCAMIENTO FLEXURAL



VOLCAMIENTO DE BLOQUES



1. Análisis geométrico-estructural

2. Análisis a escala de banco: Análisis Banco-Berma

3. Análisis a escala interrampa

• Análisis de confiabilidad de ángulo interrampa

• Análisis mediante equilibrio límite.

4. Análisis de estabilidad global.

• Análisis mediante equilibrio límite

• Análisis mediante modelamiento numérico.

2.- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DENTRO DE LAS HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS CONTAMOS CON LAS SIGUIENTES METODOLOGÍAS:

2.- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS

REDES ESTEREOGRÁFICAS ANÁLISIS CINEMÁTICO

EQUILIBRIO LÍMITE MÉTODOS NUMÉRICOS

I: Análisis cinemático y equilibrio límite

II: Métodos Numéricos, Continuos y Discontinuos

III: Métodos Numéricos Híbridos (propagación de fracturas)

Fallamiento traslacional/rotacional

simple


complejo


múltiple

Deslizamiento como bloque

rígido o superficie única de

fallamiento rotacional.

Fallamiento escalonado

asociado con rotura de

material rocoso

Cizalle con dilatación local y

propagación de fracturas.

Reducción de la resistencia

del macizo rocoso,

Ruptura de asperitas,

fallamiento

progresivo

Ruptura de

asperitas,

fallamiento

progresivo,

ruptura de

puentes de roca

Ruptura de puentes

de roca, perdida

progresiva de

resistencia al corte,

cizalle entre

bloques

Incremento en la complejidad del mecanismo de inestabilidad

Tipo de

fallamiento

Características

Mecanismo de daño

2.- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS

NIVEL LIXIVIADO – NO LIXIVIADO

DETALLE 1

ZONA DE CONVERGENIA DE FALLAS

MEC. FALLA PLANA-INTERRAMPA

MEC. FALLA PLANA-CARA DE BANCO

ANHIDRITA

ARGILICO

RAMPAS

Se pueden presentar tres tipos de alertas

geométrico-estructurales:

• Geometrías desfavorables en macizo de mala

calidad (Argílico). Evitar geometrías convexas

como “narices” generan desconfinamiento,

• Menor calidad de macizo en intersección de

fallas mayores: En el entorno de las fallas

mayores se ha reconocido un halo de

alteración y fracturamiento.

• Condición de fallas planas y cuñas: Existe

potencial de generar fallas planas a escala

interrampa, en especial en la pared Oeste.

2.- ANALISIS DE ESTABILIDAD

ANÁLISIS GEOMÉTRICO-ESTRUCTURAL Y ALERTAS GEOTÉCNICAS

2.- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ESCALA DE BANCO E INTERRAMPA

ESCALA BANCO

ESCALA INTERRAMPA

Análisis Banco-Berma: este análisis se basa en la estimación de la confiabilidad (probabilidad) de cumplir un determinado ángulo de cara de banco y determina el ancho de berma en función de un criterio de seguridad. A esta escala y en un macizo de buena a regular calidad geotécnica, el control de las geometrías está asociado a las discontinuidades menores o joint sets. Análisis Escala Interrampa: considera la evaluación probabilística de la ocurrencia de inestabilidades a diferencies alturas de escala interrampa (ej. 2 a 5 bancos). A esta escala el principal rasgo estructural a considerar son las fallas intermedias y/o discontinuidades mayores a dos bancos.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL ANÁLISIS BANCO - BERMA

ANTECEDENTES(DISCONTINUIDADES MENORES,

ORIENTACIÓN DE TALUDES,

ALTURA DE BANCO)

ANÁLISIS(CONFIABILIDAD ÁNGULO

CARA DE BANCO, ANCHO

DE BERMA)

CRITERIOS(ACEPTABILIDAD, ANCHO

MÍNIMO DE BERMA, LONGITUD

CRÍTICA, ETC.)

ANCHOS DE BERMA

A ≥ Am + dB

ÁNGULOS

CARA DE BANCO

ACEPTABLES

b

ALTERNATIVAS DE

PARÁMETROS DE

DISEÑO (A, b, a)

RESULTADOS

2.- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD

2.- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ESTIMACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO

H: Altura de banco. b: Ángulo Cara de Banco. A: Ancho de berma (A = 4,5 + 0,2 x H) a: Ángulo Interrampa.

Backbreak

b

a

A

H

2.- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ESTIMACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO (C&N, 1999)

H: Altura de banco. b: Ángulo Cara de Banco. Am: Ancho mínimo por seguridad (Ritchie, Odot, otro criterio). dB: Pérdida de berma (descreste) por la acción de discontinuidades menores en condición de potencial mecanismo de inestabilidad. A: Ancho de berma (A ≥ Am + dB) Q: Quebradura (b).

Pp: distancia Pata-pata, distancia de la proyección horizontal de dos bancos consecutivos. a: Ángulo Interrampa. Ae: Ancho esperado. H

b

I

Q

d

Ae

PP

H

b

I

Q

dB

Am

PP

A

a

Ae

Am

2.- ESTIMACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO

PARÁMETROS DE DISEÑO BANCO-BERMA (EMT, 2008)

Conf (b) = 1 - Pc * Pl * Pd

Para cada sistema que se encuentra en una potencial condición de inestabilidad, se determina la confiabilidad de un ángulo cara de banco (b) según los siguientes elementos:

• Pc : Probabilidad de un sistema de formar una falla plana o de dos sistemas de formar una cuña, la cual se determina en función de la relación entre orientación del sistema en falla plana, o los sistemas que forman la cuña, y la del talud. Se considera que tanto el rumbo como el manteo siguen una distribución normal.

• Pl : Probabilidad que posee un determinado mecanismo de inestabilidad de afectar el diseño del ángulo cara de banco sobre cierto porcentaje de la altura del banco, dada la longitud del o los sistemas que forman el mecanismo de inestabilidad. Probabilidad determinada en función de la altura de banco y la longitud del sistema. Se considera que la longitud de un sistema sigue una distribución exponencial negativa.

• Pd : Probabilidad que posee un determinado mecanismo de inestabilidad de deslizar, la cual se determina mediante el método de equilibrio límite o de algún criterio en caso que corresponda´(cuando no se cuenta con propiedades resistentes de las discontinuidades.

2.- ESTIMACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO

CONFIABILIDAD ÁNGULO CARA DE BANCO

Cuña

izquierda

Falla

plana

Cuña

derecha

Pl

L[m]

Pl

l

Probabilidad de Longitud

exp negativa

BANCO SIMPLE BANCO DOBLE

h = 15 m h = 30 m

a = 7.5 m a = 10.5 m

60 - 90 % 80 - 95 %

confiabilidad confiabilidad

b = 70º b = 70º

I = 49º I = 54º

PARED FINAL

• REQUIERE MAYOR CONTROL

• USO TRONADURA CONTROLADA

• PERMITE MAYOR ÁNGULO

ESTIMACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO

DISEÑO DE BANCO

12 m 12 m 12 m

24m 24m 24m

CAS0 1 CAS0 2 CAS0 3


INFLUENCIA DE LA ALTURA DEL BANCO

El aumento de la altura de banco reduce en número de casos de fallamientos pero incrementa el volumen de las inestabilidades


INFLUENCIA DE LA ALTURA DEL BANCO Software scratch


INFLUENCIA DE LA ALTURA DEL BANCO

Elementos de Diseño • Altura (h), ángulo (b) • Tamaño y Forma • Características Suelo (coeficiente de restitución • Volumen • Tiempo Exposición • Energía Impacto • Operatividad

• Capacidad (Kj) => costo • H • S


SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA CAÍDA DE ROCA

• AUMENTO ÁNGULO INTERRAMPA

• REDUCCIÓN PERFORACIÓN PRECORTE

• SEGURIDAD MENOR COSTO


APLICACIÓN AL DISEÑO DE SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA CAÍDA DE ROCA

N

TALUD BASCULADO

TALUD NORMAL

TOPO DIC 2001 (PRE-EVENTO)

FA

LL

A R

OM

ER

AL

FA

LLA

RW

3P

FA

LLA

RO

ME

RA

L II

SUPERFICIE FALLAMIENTO

ESTIMADA

-W - - E -

Zona de Cizalle

FALLAMIENTO A ESCALA GLOBAL

CONTROL ESTRUCTURAL:

FALLAS MAYORES NNW/SV

FALLAS INTERMEDIAS A MAYORES NE/SV

FALLAS MENORES E INTERMEDIAS NE/30-45ºNW

MODELO CONCEPTUAL

MODELAMIENTO NUMÉRICO

Fallas Mayores

Zonas de Cizalle

FS = 1.09FS = 0.90


ANÁLISIS DE ESTABILIDAD GLOBAL

SECTOR

PARED ZONA DOMINIO IB16m IB24m IB32m I3B I4B I6B

PARED NORTE Lixiviado DOMINIO 2 51 54 56 58 58 58

PARED NORESTE Lixiviado DOMINIO 2 49 51 54 58 58 58

PARED NORESTE Lixiviado DOMINIO 3 49 51 54 44 56 58

PARED NORTE No-Lixiviado DOMINIO 2 54 57 59 58 58 58

PARED NORESTE No-Lixiviado DOMINIO 2 52 54 57 58 58 58

PARED ESTE 1 Lixiviado DOMINIO 3 50 53 55 58 58 58

PARED ESTE 2 Lixiviado DOMINIO 3 50 53 55 58 58 58

PARED ESTE 1 No-Lixiviado DOMINIO 2 52 54 57 58 58 58




PARED SUR Lixiviado DOMINIO 2 50 53 56 58 58 58

PARED SUR Lixiviado DOMINIO 3 56 57 59 58 58 58

PARED SUR No-Lixiviado DOMINIO 2 54 56 58 58 58 58

PARED SUROESTE 1 Lixiviado DOMINIO 2 48 56 51 50 52 58

PARED SUROESTE 1 No-Lixiviado DOMINIO 2 51 59 54 52 54 58

PARED NOROESTE Lixiviado DOMINIO 2 47 51 51 48 50 58

PARED NOROESTE No-Lixiviado DOMINIO 2 51 54 54 52 54 58

IB16m: Ángulo interrampa de análisis banco-berma (seguridad) para banco de 16 m de altura



I3B: Ángulo interrampa de análisis a escala interrampa para paquete de 3 bancos



Análisis Banco-Berma (altura 16 m):

Confiabiliad de cara de banco > 70%,

Retención en Lixiviado >85%, Retención en No-Lixiviado >75%

Análisis Banco-Berma (altura 24 y 32 m):

Confiabiliad de cara de banco > 80%,

Retención >85%

Análisis Interrampa:

Confiabilidad > 92% para alturas de 3 bancos

Confiabilidad > 95% para alturas de 4 bancos

Confiabilidad > 98% para alturas de 6 bancos o más

ANÁLISIS BANCO-BERMA ANÁLISIS ESCALA INTERRAMPA


RESULTADOS ANÁLISIS DE ESTABILIDAD CINEMÁTICO

7460000 N

N

49500

0 E

4

9500

0 E

49400

0 E

7461000 N 7461000 N

7460000 N

7459000 N 7459000 N

DOM-1

DOM-2

DOM-3

DOM-4

DOM-5

DOM-6

SD 6

SD 1

SD 2

SD 3

SD 3B

SD 4

SD 5

CONTACTO

LIXIVIADO - NO LIXIVIADO

SD 5 – Su

I = 50

b= 70

PRECORTE

SD 4 – Ox

I = 51

b= 80

PRECORTE

SD 4 – Su

I = 50

b= 70

PRECORTE

SD 3 – Su

I = 52

b= 80

PRECORTE

SD 2 – Ox

I = 54

b= 80

SD 1 – Su

I = 55

b= 80

PRECORTESD 1 – Ox

I = 54

b= 80

PRECORTE

SD 6 – Ox

I = 51

b= 80

PRECORTE

SD 6 – Su

I = 50

b= 80

PRECORTE

SD 5 – Ox

I = 50

b= 80

PRECORTE

SD 2-Su-B

I = 53

b= 80

SD 2-Su-A

I = 55

b= 80

SD 3 – Ox

I = 54

b= 80

SD 3b – Ox

I = 35

b= 80

SD 3b – Su

I = 50

b= 80


ROSETA DE PARÁMETROS DE DISEÑO

3.- ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES EN MACIZOS ROCOSOS FRÁGILES ETAPAS:

1. Notaciones empleadas.

2. Descripción de funcionamiento de las redes estereográficas

3. Plotteo de planos en red estereográfica

4. Plotteo de polos en red estereográfica

.

3.- ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES EN MACIZOS ROCOSOS FRÁGILES REDES ESTEREÓGRAFICAS

OBJETIVO PRINCIPAL 1. USO DE RED DE ESTEREOGRÁFICA Y MANEJO DE GRANDES SETS DE DATOS. 2. ANÁLISIS DE PLANOS 3D A UNA REPRESENTACIÓN EN 2D.

¿QUÉ ES UNA RED ESTEREOGRÁFICA? Una red estereográfica es una representación en 2 dimensiones de una esfera en la que es posible ubicar estructuras como fallas, fracturas, diaclasas, etc. Para esto basta con tener una buena medición del rumbo y manteo de la estructura.

3.- ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES EN MACIZOS ROCOSOS FRÁGILES REDES ESTEREÓGRAFICAS REPRESENTACIÓN DE CIRCULOS MAYORES (PLANOS) Y POLOS DE SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES EN RED SCHDMIT

• Tipos de Notaciones

Existen diversas maneras para anotar el rumbo y manteo de un plano

– Cuadrante (Rumbo)

– Azimutal

– Dip /Dip Direction

3.- Análisis de discontinuidades en macizos rocosos frágiles

– EL RUMBO SE LEE COMO UN ANGULO (EN GRADOS) HACIA EL ESTE U OESTE C/R AL NORTE.

– SE INDICA EL ÁNGULO DE MANTEO Y EN LA DIRECCIÓN EN QUE ESTE SE INCLINA.

– EL RANGO DE POSIBLES DIRECCIONES DE MANTEO ES DIVIDIDO EN 4 CUADRANTES (NE, SE, NW Y SW)

– NO SE DIFERENCIA ENTRE EL INICIO O EL FINAL DE UNA LINEA (N20ºE = S20ºW)

N30W / 40SW

Rumbo Manteo

Cuadrante (Rumbo):


– TODAS LAS POSIBLES DIRECCIONES ESTÁN EN UN

CIRCULO DE 360º

– EL NORTE SE ASIGNA COMO 000º O 360º

– SIEMPRE SE UTILIZAN 3 DÍGITOS

Notación Azimutal (Cuadrante)


N30W/40SW

330º,40SW

Rumbo Manteo

– EN ESTA NOTACIÓN SE MIDE LA DIRECCIÓN DE MÁXIMA PENDIENTE (PERPENDICULAR AL RUMBO), Y EL MANTEO.-

– EL PLANO QUEDA DESCRITO SIN NECESIDAD DE INDICAR HACIA DONDE CAE EL MANTEO

N30W,40SW

330º,40SW

330º 40ºSW

Rumbo Manteo

40º, 240º

Manteo Dirección

De Manteo


Dip / Dip Direction (manteo, dirección del manteo)

SW

Proyecciones

• Proyecciones estereográficas

– Equiangular:

– Ángulos correctos, distancias falsas = Red de WULFF – Equidistancial:

– Distancias correctas, ángulos falsos = Red de SCHMIDT

En geología estructural se usa la red de Schmidt, proyectando en el hemisferio

inferior. Se evita una concentración muy grande de puntos en el centro de la red, como ocurriría con una red de Wulff.


Red de Wulff Red de Schmidt



Representación de Planos


Representación de Polos

N45W/50NE

Proyección en red de Schmidt 3.- Análisis de discontinuidades en macizos rocosos frágiles


Centro


Representación de Polos y planos.-

(EVALUACION #01)

4.- SOFTWARE DIPS

1. Ingreso de datos. 2. Diagrama de polos. 3. Diagrama de contorno o densidad. 4. Scatterplot. 5. Roseta de direcciones. 6. Opciones de contorno / configuraciones 7. Ingreso de planos. 8. Selección de sets. 9. Caso de sets de estructuras subverticales. 10. Ingreso de Lineas / conos . 11. Medición de ángulos en la red. 12. Identificación de mecanismo s de inestabilidad en Dips

4.- SOFTWARE DIPS Ingreso de datos

4.- SOFTWARE DIPS

4.- SOFTWARE DIPS

Ejemplo de aplicación roseta de discontinuidades

4.- SOFTWARE DIPS

Display Options

4.- SOFTWARE DIPS

4.- SOFTWARE DIPS

Ingrese, en notación Dip / Dipdirection Dip = 58/ 210

4.- SOFTWARE DIPS

1) Guardar un plano. Seleccione, File / Save Planes Aparecerá una pantalla de ruta de guardado 2) Abrir un Plano. Seleccione, File / Open Planes Files 3) Editar características de un plano Seleccione, Select/Edit Planes

4.- SOFTWARE DIPS

Pasos: 1) Formato de lectura Dip /Dipdir

2) Ubicar en la red 58/ 021

3) Mover el cursor primero en sentido horario y

hacia el extremo externo de la red, con ello aparecerá la concentración de polos en su set

4) Presione botón izquierdo cuando en su cuadrante inferior derecho aparezca (76/053)

4.- SOFTWARE DIPS

5) Si no le aparecen los dips/dipdir requeridos, no se preocupe, puede digitarlos directamente en el cuadro de diálogo

Caso de sistemas subverticales

4.- SOFTWARE DIPS

Pasos: 1) Ejecute Sets /Add Set windows

2) Ubicar en la red 78/ 127

3) Mover el cursor primero en sentido horario y

luego hacia el extremo externo de la red. El cursor aparecerá en la esquina inferior derecha de la red.

4) Presione botón izquierdo cuando en su cuadrante inferior derecho aparezca (86/340)

5) Si no le aparecen los dips/dipdir requeridos, no se preocupe, puede digitarlos directamente en el cuadro de diálogo

4.- SOFTWARE DIPS Ocultar los polos representativos

Pasos: 1) Ejecute Sets /Show Windows

Agregar Linea de Rumbo (Trend) Pasos: 1) Ejecute Tools / Add Line

4.- SOFTWARE DIPS 4.- SOFTWARE DIPS Agregar conos. Pasos: 1) Ejecute Tools/ Add Cone NOTA: para la realización de análisis cinemáticos se emplean los conos como representación de los ángulos de fricción de las discontinuidades. Esto se debe realizar de la siguiente forma: Pasos: 1) Ejecute Tools/ Add Cone 2) Agregar en el cuadro de dialogo Trend = 90 /

plunge 90, para que el cono quede en el centro de la red.

3) Ahora, Si su Ø = 25º, se debe ingresar el complemento de 90º (65º) para que el cono se represente envolvente de Ø = 25.

4.- SOFTWARE DIPS 4.- SOFTWARE DIPS Agregar medición de ángulos. Pasos: 1) Ejecute Tools/ measure angle.

NOTA: para la correcta medición de ángulos se debe medir desde el extremo externo de la red hacia el centro. Si se requiere medir una intersección entre dos planos, es útil emplear la herramienta “line” como eje de referencia entre el centro y la intersección de los planos.

4.- SOFTWARE DIPS 4.- SOFTWARE DIPS Agregar medición de ángulos.

C

Importante: El sistema de notación de ángulos debe ser en formato TREND y PLUNGE

4.- SOFTWARE DIPS Identificación de mecanismo s de inestabilidad en Dips

(EVALUACION #02)

4.- SOFTWARE DIPS

01.-_curso dips_11-09-2015

Documents