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Departamento de Ingeniería del Terreno, Cartográfica y Geofísica
UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA
Instituto de Investigaciones Antisísmicas “Ing Aldo Bruschi”
UNIVERSIDAD NACIONAL DESAN JUAN
Laboratorio de GeotecniaUNIVERSIDAD NACIONAL DE
CÓRDOBA
Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la MineríaSan Juan, Argentina, 16 de Octubre de 2007
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DISEÑO SISMICO DE PRESAS DE RELAVES
Prof. Ramón Verdugo A.
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL
UNIVERSIDAD DE CHILE
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- PRESAS DE RESIDUOS MINEROS (TAILINGS DAMS) HAN MOSTRADO SER SENSIBLES AL FENÓMENO DE LICUACIÓN, O LICUEFACCIÓN.
- EN EL CASO DE CHILE, LAS MINAS DE COBRE TIENEN LEYES DEL ORDEN DEL 1%. ESTO SIGNIFICA QUE POR CADA TONELADA DE ROCA EXTRAÍDA, SE PRODUCEN 10 kg DE COBRE Y 990 kg DE RESIDUOS.
- POR RAZONES DE ESPACIO Y DISTANCIA, ES NORMAL QUE RESULTE ATRACTIVO Y ECONÓMICO EL DESARROLLO DE GRANDES PRESAS. POR EJEMPLO, EN CHILE YA EXISTEN PRESAS DE RESIDUOS DE MAS DE 150m DE ALTURA.
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- PROBLEMA COMÚN EN EL CONTEXTO ANDINO
- ALTA SISMICIDAD
- IMPORTANTE PROYECCION MINERAMETÁLICA Y NO-METÁLICA
- VARIEDAD DE SUELOS COMPLEJOSCENIZAS VOLCÁNICASSUELOS DE GRANDES PARTÍCULASDEPÓSITOS DE DIATOMEASSUELOS RESIDUALES
- GEOLOGÍA VIVA
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SISMICIDAD EN SUDAMERICA
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- LAS FALLAS MAS CATASTRÓFICAS DE PRESAS DE RESIDUOS MINEROS HAN SIDO CAUSADAS POR LA OCURRENCIA DEL FENOMENO DE LICUACION.
- LO COMÚN HA SIDO LA OCURRENCIA DE FALLA DE FLUJO, GATILLADA POR EVENTOS SÍSMICOS MEDIANOS A FUERTES.
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TRANQUE CONVENCIONAL(Relaves cicloneados)
RELAVES ESPESADOS:(Relave integral)
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a) b)
c)
TRANQUE CONVENCIONAL
AGUA ARRIBA AGUA ABAJO
LINEA CENTRAL
Finos Arena (12 – 20%F)
SISTEMA DE CICLONESARENA
FINOS (LAMAS)
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FAILURE OF BARAHONA TAILINGS DAMOCTOBER, 1, 1928
(Agüero, 1929)
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FAILURE OF EL COBRE TAILINGS DAMMARCH, 28, 1965
(Dobry et al, 1967)
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FAILURE OF MOCHIKOSHI TAILINGS DAMDIKE No. 1, JANUARY 14, 1978
(Ishihara, 1984)
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FAILURE OF MOCHIKOSHI TAILINGS DAMDIKE No. 2, JANUARY 14, 1978
(Ishihara, 1984)
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FALLA PRESA MOCHIKOSHI, 1979
(Cortesía Prof. Ishihara)
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LICUEFACCION
- Movilidad cíclica- Pérdida de rigidez
- Falla de flujo- Pérdida de resistencia
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MOVILIDAD CICLICA
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τ
σ
δvertical
SUELO NO-COHESIVOEN UN ESTADO SUELTO
CONCEPTO DE CAMBIO DE VOLUMENEN UN SISTEMA PARTICULADO
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MOVILIDAD CICLICA EN ARENA SUELTA
(Ishihara, 1985)
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MOVILIDAD CICLICA EN ARENA DENSA
(Ishihara, 1985)
![Page 19: Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería · - presas de residuos mineros (tailings dams) han mostrado ser sensibles al fenÓmeno de licuaciÓn, o licuefacciÓn. -](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013019/5e2649f05a53c6561575e767/html5/thumbnails/19.jpg)
RESISTENCIA CICLICA
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RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU
(Verdugo, 1992)
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RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU
(Verdugo, 1992)
![Page 22: Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería · - presas de residuos mineros (tailings dams) han mostrado ser sensibles al fenÓmeno de licuaciÓn, o licuefacciÓn. -](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013019/5e2649f05a53c6561575e767/html5/thumbnails/22.jpg)
(Verdugo, 1992)
RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU
![Page 23: Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería · - presas de residuos mineros (tailings dams) han mostrado ser sensibles al fenÓmeno de licuaciÓn, o licuefacciÓn. -](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013019/5e2649f05a53c6561575e767/html5/thumbnails/23.jpg)
LÍNEA DE ESTADO ÚLTIMO (STEADY STATE)
(Verdugo, 1992)
![Page 24: Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería · - presas de residuos mineros (tailings dams) han mostrado ser sensibles al fenÓmeno de licuaciÓn, o licuefacciÓn. -](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013019/5e2649f05a53c6561575e767/html5/thumbnails/24.jpg)
RESPUESTA CONTRACTIVACARGA CONTROLADA
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(Verdugo, 1992)
STRESS HISTORY AND STEADY STATE STRENGTH
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(Verdugo, 1992)
STRESS HISTORY AND STEADY STATE STRENGTH
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CONCEPT OF A FLOW FAILURE
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FACTORES QUE CONTROLAN LA RESISTENCIA CICLICA
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TRANQUE CONVENCIONAL:- Método constructivo- Grado de densificación - Contenido de finos
RELAVES ESPESADOS:- Segregación mínima- Secamiento- Densidad
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
1 10 100 1000
Number of cycles for u/ 'o = 1
Cyc
lic S
tress
Rat
io
FC = 18%
DR = 9%
DR = 29%DR = 46%
DR = 63%
DR = 80%
DR = 91%
EFFECT OF RELATIVE DENSITY ON THE CYCLIC STRENGTH
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0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fines Content (%)
Voi
d R
atio
, e
Maximum Void ratio
Minimum Void Ratio
Modified Proctor
MAXIMUM AND MINIMUM DENSITIES
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1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.10
0 5 10 15 20 25 30 35Water Content (%)
Dry
Den
sity
(ton/
m3)
Primary Tailings (FC=50%)
Mixture with FC=2%
Mixture with FC=18%
Mixture with FC=50%
100% Fines (from the dike)
S = 100%
MAXIMUM DENSITY
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SANDY PARTICLES
0.074mm
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0.054 mm
![Page 36: Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería · - presas de residuos mineros (tailings dams) han mostrado ser sensibles al fenÓmeno de licuaciÓn, o licuefacciÓn. -](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013019/5e2649f05a53c6561575e767/html5/thumbnails/36.jpg)
(Verdugo, 1982)
EFFECT OF LOW PLASTIC FINES ON THE CYCLIC STRENGTH OF TAILINGS SAND
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CYCLIC STRENGTH AS FUNCTION OFDENSITY AND FINES CONTENT
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EFFECT OF NON-PLASTIC FINES IN THE CYCLIC STRENGTH OF TAILINGS SAND
![Page 39: Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería · - presas de residuos mineros (tailings dams) han mostrado ser sensibles al fenÓmeno de licuaciÓn, o licuefacciÓn. -](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013019/5e2649f05a53c6561575e767/html5/thumbnails/39.jpg)
(Troncoso, Ishihara & Verdugo, 1988)
AUMENTO DE LA RESISTENCIA CICLICA EN EL TIEMPO
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AGING EFFECT MEASURED ON TAILINGS SAND
(Troncoso, Ishihara & Verdugo, 1986)
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τcy
![Page 42: Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería · - presas de residuos mineros (tailings dams) han mostrado ser sensibles al fenÓmeno de licuaciÓn, o licuefacciÓn. -](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013019/5e2649f05a53c6561575e767/html5/thumbnails/42.jpg)
FACTOR DE CORRECCION POR CORTE ESTATICO INICIAL
(Boulanger et al., 1991)(Seed & Harder, 1990)
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Altura (m) 100
Ancho Coron. (m) 10
Zona saturada (m) 5
Talud A. Arriba 2.5 : 1.0
(H:V) A. Abajo 4.0 : 1.0
Etapas 4
Altura (m) 100
Ancho Coron. (m) 10
Zona saturada (m) 5
Talud A. Arriba 2.5 : 1.0
(H:V) A. Abajo 3.0 : 1.0
Etapas 4
Modelación Numérica
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v
estático
στ
α =
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v
estático
στ
α =
Talud 3:1
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Talud 4:1
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Talud 3:1
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0.720
0.770
0.820
0.870
0.920
0.970
1.020
1.070
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
Su, Shear Strength (kg/cm2)
Voi
d R
atio
30 % Fines
18 % Fines
0 % Fines2
EFFECT OF NON-PLASTIC FINES ON THE STEADYSTATE LINES OF EL COBRE TAILINGS SAND
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0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0 1 10Effective mean stress, p' (kg/cm2)
Voi
d ra
tio, e
FC = 9 %
FC = 17 %s'c 5 0
FC = 23 %
EFFECT OF NON-PLASTIC FINES ON THE STEADYSTATE LINES OF OVEJERIA TAILINGS SAND
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RELAVE INTEGRAL
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Resistencia Cíclica v/s Número de CiclosRelave Integral
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
1 10 1
Número de Ciclos
Rc
10 kg/cm2
10 kg/cm2
10 kg/cm2 5 kg/cm2
5 kg/cm2
5 kg/cm2
1 kg/cm2
1 kg/cm2
(R5/R1)20= 0.8
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Resultados Triaxial Estático
Muestra inalterada tomada desde la cubeta
0 4 8 12 16
Tensión Media, p'= σ1+σ3
2 (kg/cm2)
0
2
4
6
8
Tens
ión
de c
orte
, q =
σ 1- σ
32
(kg/
cm2 )
Tensión de Corte - Deformación axial
Consolidación Anisotropica K0 = 0.4
Envolvente de Fallaφ = 38.7º
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TRIAXIAL CIU, p - qRelave Integral
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20 25 30 35
p'=(σ1'+2σ3')/3, [kg/cm²]
Pc=1,0 kg/cm2
Pc=3,0 kg/cm2
Pc=5,0 kg/cm2
Pc=10,0 kg/cm2
Pc=20,0 kg/cm2
Pc=30,0 kg/cm2
q = (σ1'-σ3')/2, [kg/cm2]
φ=34o
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Resistencia no drenada v/s Presión de CámaraRelave Integral
Su = 0.195 σ o' + 0.31
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8 10 12 14Su [kg/cm2]
σo'
[kg/cm2]
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GRACIAS
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