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
DISEÑO SISMICO DE PRESAS DE RELAVES
Prof. Ramón Verdugo A.
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL
UNIVERSIDAD DE CHILE
- 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.
- 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
SISMICIDAD EN SUDAMERICA
- 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.
TRANQUE CONVENCIONAL(Relaves cicloneados)
RELAVES ESPESADOS:(Relave integral)
a) b)
c)
TRANQUE CONVENCIONAL
AGUA ARRIBA AGUA ABAJO
LINEA CENTRAL
Finos Arena (12 – 20%F)
SISTEMA DE CICLONESARENA
FINOS (LAMAS)
FAILURE OF BARAHONA TAILINGS DAMOCTOBER, 1, 1928
(Agüero, 1929)
FAILURE OF EL COBRE TAILINGS DAMMARCH, 28, 1965
(Dobry et al, 1967)
FAILURE OF MOCHIKOSHI TAILINGS DAMDIKE No. 1, JANUARY 14, 1978
(Ishihara, 1984)
FAILURE OF MOCHIKOSHI TAILINGS DAMDIKE No. 2, JANUARY 14, 1978
(Ishihara, 1984)
FALLA PRESA MOCHIKOSHI, 1979
(Cortesía Prof. Ishihara)
LICUEFACCION
- Movilidad cíclica- Pérdida de rigidez
- Falla de flujo- Pérdida de resistencia
MOVILIDAD CICLICA
τ
σ
δvertical
SUELO NO-COHESIVOEN UN ESTADO SUELTO
CONCEPTO DE CAMBIO DE VOLUMENEN UN SISTEMA PARTICULADO
MOVILIDAD CICLICA EN ARENA SUELTA
(Ishihara, 1985)
MOVILIDAD CICLICA EN ARENA DENSA
(Ishihara, 1985)
RESISTENCIA CICLICA
RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU
(Verdugo, 1992)
RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU
(Verdugo, 1992)
(Verdugo, 1992)
RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU
LÍNEA DE ESTADO ÚLTIMO (STEADY STATE)
(Verdugo, 1992)
RESPUESTA CONTRACTIVACARGA CONTROLADA
(Verdugo, 1992)
STRESS HISTORY AND STEADY STATE STRENGTH
(Verdugo, 1992)
STRESS HISTORY AND STEADY STATE STRENGTH
CONCEPT OF A FLOW FAILURE
FACTORES QUE CONTROLAN LA RESISTENCIA CICLICA
TRANQUE CONVENCIONAL:- Método constructivo- Grado de densificación - Contenido de finos
RELAVES ESPESADOS:- Segregación mínima- Secamiento- Densidad
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
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
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
SANDY PARTICLES
0.074mm
0.054 mm
(Verdugo, 1982)
EFFECT OF LOW PLASTIC FINES ON THE CYCLIC STRENGTH OF TAILINGS SAND
CYCLIC STRENGTH AS FUNCTION OFDENSITY AND FINES CONTENT
EFFECT OF NON-PLASTIC FINES IN THE CYCLIC STRENGTH OF TAILINGS SAND
(Troncoso, Ishihara & Verdugo, 1988)
AUMENTO DE LA RESISTENCIA CICLICA EN EL TIEMPO
AGING EFFECT MEASURED ON TAILINGS SAND
(Troncoso, Ishihara & Verdugo, 1986)
τcy
FACTOR DE CORRECCION POR CORTE ESTATICO INICIAL
(Boulanger et al., 1991)(Seed & Harder, 1990)
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
v
estático
στ
α =
v
estático
στ
α =
Talud 3:1
Talud 4:1
Talud 3:1
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
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
RELAVE INTEGRAL
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
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
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
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]
GRACIAS