EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE RELAVES ESPESADOS

Para caracterizar los relaves espesados de un depósito en particular, Robinsky (1999)

propone determinar la granulometría de éstos, realizar ensayos de consolidación, de

permeabilidad, de viscosidad, ensayos para evaluar la resistencia al corte de los relaves,

relaciones entre la consistencia y la pendiente del depósito, y ensayos para determinar el

límite de contracción, que son semejantes al ensayo.

SUPERFICIE DE UN DEPÓSITO DE RELAVE ESPESADO CONGRIETAS RELLENAS CON

RELAVE FRESCO

En relaves compuestos por partículas finas de tipo arcilloso, es posible utilizar el ensayo de

veleta de corte in-situ para determinar la resistencia al corte, en tanto que para relaves

conformados por partículas de propiedades limo-arenosas (como por ejemplo los relaves

de mineral de cobre o hierro), es difícil realizar ensayos sobre muestras “no- perturbadas”

(Robinsky, 1999; Fourie, 2006). Por otro lado, para el caso de presas convencionales de

relave, Castro (2003) afirma que es posible obtener muestras “no-perturbadas” de alta

calidad para realizar ya sea ensayos triaxiales o de veleta in-situ.

También existen resultados de ensayos para cargas monótona y cíclica efectuados con un

aparato de corte simple, para distintas presiones de confinamiento e índices de vacíos. En

estos ensayos se utilizaron dos tipos de muestras: secadas hasta el límite de contracción y

resaturadas, y muestras remoldeadas a una humedad dada. En este caso se obtuvo que la

resistencia cíclica de las muestras desecadas eran mayores a las de las otras muestras.

También se concluyó que, independiente de si la respuesta del relave es dilatanteo

contractiva, estará afecto a considerables deformaciones bajo cargas cíclicas, por lo que es

necesario establecer criterios de deformaciones máximas en el diseño de depósitos de

relaves espesados.

Utilizando relaves de minas de cobre chilenas, Palma, Verdugo, y Moreno (2007)

efectuaron ensayos de caracterización de propiedades geotécnicas de relaves espesados

simulados con un 67% de contenido de partículas sólidas, usando Bender Elements para

evaluar la velocidad de propagación de ondas en función de la presión de confinamiento y

el grado de saturación, y ensayos triaxiales monótonos y cíclicos para evaluar la

resistencia al corte. El límite de contracción de este material resultó ser de 17%, para una

densidad de 1.7 tonf/m3 . Todas las muestras de relave espesado evidenciaron un

comportamiento contractivo. Además, Palma et al. (2007) confeccionaron modelos

numéricos de un TTD usando el programa FLAC3D (Fig. 2.5), y considerando un evento

sísmico de gran magnitud, estudia- ron la posibilidad de licuefacción de los relaves y

calcularon las deformaciones verticales y horizontales asociadas. En los sectores de menor

confinamiento y cerca del muro de en- rocado, los relaves se presentaron como

potencialmente licuables; sin embargo, los autores destacan que este es un resultado

particular para las propiedades y geometría utilizadas, por lo que es necesario realizar un

análisis numérico específico para cada proyecto.

PROGRAMAS DE COMPUTACIÓN DISPONIBLE PARA UNA EVALUACIÓN SÍSMICA DE

RELAVE

Dependiendo de la información disponible para calibrar el modelo constitutivo de un

suelo, es posible realizar análisis dinámicos de distinta complejidad, representando al

mate- rial granular a través de modelos lineales-elásticos, lineales-equivalentes, elasto-

plásticos, visco-plásticos, etc. Mientras más sofisticados sean los modelos, más

información es nece- saria en términos de curvas de comportamiento de los materiales, y

así poder aprovechar las ventajas de un modelo más robusto para extraer resultados más

cercanos a la realidad. En el caso particular del problema sísmico de los relaves espesados,

se debe emplear un modelo bifásico, en que el efecto acoplado de la fase fluida con la fase

sólida bajo cargas cíclicas aumenta la dificultad de los problemas.

A continuación se resumen las características más relevantes de los programas utilizados

en esta investigación.

QUAD4M

QUAD4M es un programa computacional para análisis en el dominio del tiempo, que

trabaja con modelos lineales equivalentes bidimensionales, y que corresponde a una

actualización de QUAD4, programa desarrollado por Idriss, Lysmer, Hwang y Seed (1973).

En esta última versión, se elimina la necesidad de asumir una fundación infinitamente

rígida, es posible calcular coeficientes sísmicos e incorpora un nuevo método para la

formulación de las matrices de amortiguamiento. El programa trabaja con la formulación

de elementos finitos, usando elementos cuadrilaterales o triangulares, interconectados a

través de sus nodos comunes.