Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería San Juan, Argentina, 16 de Octubre de 2007

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Germán Duarte Luna
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Departamento de Ingeniería del Terreno, Cartográfica y

de Investigaciones Antisísmicas Ing Aldo Bruschi

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA Geotécnia e Ingeniería

1 Departamento de Ingeniería del Terreno, Cartográfica y Geofísica UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA Instituto de Investigaciones Antisísmicas Ing Aldo Bruschi UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN Laboratorio de Geotecnia UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA Geotécnia e Ingeniería Sísmica aplicadas a la Minería San Juan, Argentina, 16 de Octubre de 2007

2 DISEÑO SISMICO DE PRESAS DE RELAVES Prof. Ramón Verdugo A. DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD DE CHILE

3 - 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.

4 - PROBLEMA COMÚN EN EL CONTEXTO ANDINO - ALTA SISMICIDAD - IMPORTANTE PROYECCION MINERA METÁLICA Y NO-METÁLICA - VARIEDAD DE SUELOS COMPLEJOS CENIZAS VOLCÁNICAS SUELOS DE GRANDES PARTÍCULAS DEPÓSITOS DE DIATOMEAS SUELOS RESIDUALES - GEOLOGÍA VIVA

5 SISMICIDAD EN SUDAMERICA

6 - 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.

7 TRANQUE CONVENCIONAL (Relaves cicloneados) RELAVES ESPESADOS: (Relave integral)

8 TRANQUE CONVENCIONAL SISTEMA DE CICLONES ARENA FINOS (LAMAS) AGUA ARRIBA a) AGUA ABAJO b) Finos Arena (12 20%F) c) LINEA CENTRAL

9 FAILURE OF BARAHONA TAILINGS DAM OCTOBER, 1, 1928 (Agüero, 1929)

10 FAILURE OF EL COBRE TAILINGS DAM MARCH, 28, 1965 (Dobry et al, 1967)

11 FAILURE OF MOCHIKOSHI TAILINGS DAM DIKE No. 1, JANUARY 14, 1978 (Ishihara, 1984)

12 FAILURE OF MOCHIKOSHI TAILINGS DAM DIKE No. 2, JANUARY 14, 1978 (Ishihara, 1984)

13 FALLA PRESA MOCHIKOSHI, 1979 (Cortesía Prof. Ishihara)

14 LICUEFACCION - Movilidad cíclica - Pérdida de rigidez - Falla de flujo - Pérdida de resistencia

15 MOVILIDAD CICLICA

16 CONCEPTO DE CAMBIO DE VOLUMEN EN UN SISTEMA PARTICULADO σ τ δ vertical SUELO NO-COHESIVO EN UN ESTADO SUELTO

17 MOVILIDAD CICLICA EN ARENA SUELTA (Ishihara, 1985)

18 MOVILIDAD CICLICA EN ARENA DENSA (Ishihara, 1985)

19 RESISTENCIA CICLICA

20 RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU (Verdugo, 1992)

21 RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU (Verdugo, 1992)

22 RESPUESTA NO DRENADA EN ENSAYOS CIU (Verdugo, 1992)

23 LÍNEA DE ESTADO ÚLTIMO (STEADY STATE) (Verdugo, 1992)

24 RESPUESTA CONTRACTIVA CARGA CONTROLADA

25 STRESS HISTORY AND STEADY STATE STRENGTH (Verdugo, 1992)

26 STRESS HISTORY AND STEADY STATE STRENGTH (Verdugo, 1992)

27 CONCEPT OF A FLOW FAILURE

28 FACTORES QUE CONTROLAN LA RESISTENCIA CICLICA

30 TRANQUE CONVENCIONAL: - Método constructivo - Grado de densificación - Contenido de finos RELAVES ESPESADOS: - Segregación mínima - Secamiento - Densidad

31 EFFECT OF RELATIVE DENSITY ON THE CYCLIC STRENGTH FC = 18% Cyclic Stress Ratio DR = 91% DR = 80% DR = 63% DR = 46% DR = 29% DR = 9% Number of cycles for u/ 'o = 1

32 MAXIMUM AND MINIMUM DENSITIES 1,8 1,6 Void Ratio, e 1,4 1,2 1 0,8 0,6 Maximum Void ratio Modified Proctor 0,4 0,2 0 Minimum Void Ratio Fines Content (%)

33 MAXIMUM DENSITY Dry Density (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% Water Content (%)

34 SANDY PARTICLES 0.074mm

35 0.054 mm

36 EFFECT OF LOW PLASTIC FINES ON THE CYCLIC STRENGTH OF TAILINGS SAND (Verdugo, 1982)

37 CYCLIC STRENGTH AS FUNCTION OF DENSITY AND FINES CONTENT

38 EFFECT OF NON-PLASTIC FINES IN THE CYCLIC STRENGTH OF TAILINGS SAND

39 AUMENTO DE LA RESISTENCIA CICLICA EN EL TIEMPO (Troncoso, Ishihara & Verdugo, 1988)

40 AGING EFFECT MEASURED ON TAILINGS SAND (Troncoso, Ishihara & Verdugo, 1986)

41 τcy

42 FACTOR DE CORRECCION POR CORTE ESTATICO INICIAL (Seed & Harder, 1990) (Boulanger et al., 1991)

43 Modelación Numérica 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 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

44 τ α = estático σ v

45 Talud 3:1 α = τ estático σ v

46 Talud 4:1

47 Talud 3:1

52 EFFECT OF NON-PLASTIC FINES ON THE STEADY STATE LINES OF EL COBRE TAILINGS SAND % Fines 2 Void Ratio % Fines 30 % Fines Su, Shear Strength (kg/cm 2 )

53 EFFECT OF NON-PLASTIC FINES ON THE STEADY STATE LINES OF OVEJERIA TAILINGS SAND FC = 17 % s'c 5 0 FC = 9 % Void ratio, e FC = 23 % Effective mean stress, p' (kg/cm2)

54 RELAVE INTEGRAL

55 Rc 0,5 Resistencia Cíclica v/s Número de Ciclos Relave Integral 0,4 0,3 (R 5 /R 1 ) 20 = kg/cm2 0,2 10 kg/cm2 5 kg/cm2 1 kg/cm2 10 kg/cm2 5 kg/cm2 10 kg/cm2 5 kg/cm2 0, Número de Ciclos

57 Resultados Triaxial Estático 8 Tensión de Corte - Deformación axial Envolvente de Falla φ = 38.7º 6 σ 1 - σ 3 2 (kg/cm 2 ) Tensión de corte, q = 4 Consolidación Anisotropica K 0 = 0.4 Muestra inalterada tomada desde la cubeta σ 1 +σ 3 Tensión Media, p'= 2 (kg/cm 2 )

58 q = (σ1'-σ3')/2, [kg/cm2] 14 TRIAXIAL CIU, p - q Relave Integral 12 Pc=1,0 kg/cm2 10 φ=34 o Pc=3,0 kg/cm2 Pc=5,0 kg/cm2 8 Pc=10,0 kg/cm2 6 Pc=20,0 kg/cm2 Pc=30,0 kg/cm p'=(σ1'+2σ3')/3, [kg/cm²]

59 0 5 Resistencia no drenada v/s Presión de Cámara Relave Integral Su [kg/cm2] Su = σ o' σo' [kg/cm2]

60 GRACIAS

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