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DETALLE DE INGENIERIA PARA LA AMPLIACION DE LACAPACIDAD DE PRODUCCION DE 50 TMD A 200 TMD
8.1.5 DISEÑO GEOTÉCNICO
8.1.5.1 Método de cálculo
Para el análisis de la estabilidad de los taludes se ha utilizado el perfil de
las secciones proyectadas. El programa de cómputo utilizado es el SLIDE
versión 5.0 (Rocscience Inc, 1989-2003). Este programa de cómputo
permite hacer el análisis de estabilidad de taludes basado en el método
del equilibrio límite, suponiendo superficies de falla de forma circular,
considerando suelos homogéneos, que en nuestro caso podemos
considerar así ya que se trata de un material aproximadamente
homogéneo. El programa calcula el Factor de Seguridad, que es un
parámetro que relaciona los esfuerzos de corte ultimo del material suelo y
el esfuerzo cortante actuante. Es un programa completamente integrado,
permite desarrollar la geometría del talud interactivamente y realiza el
análisis de estabilidad de taludes de deslizamiento circular y no circular,
en suelos o rocas con diferentes métodos, tales como el método de
Bishop Simplificado, Janbu, Spencer, GLE/Morgenstern-Price y otros
métodos de análisis.
Este programa está diseñado para tener las siguientes consideraciones:
Sistemas homogéneos o heterogéneos del suelo.
Propiedades anisotrópicas de resistencia de suelos.
Reforzamiento de taludes y anclajes.
Envolvente de resistencia Mohr-Coulomb, no lineal, Barton, Hoek y
otros modelos de resistencia.
Presiones de poros del agua para el análisis de esfuerzos efectivos,
usando:
- Superficies freáticas
- Factor Ru, presión de poros como fracción de la presión vertical total
del terreno dentro del talud
- Presión de poros del agua constante
Carga seudo-estática
Sobrecarga actuantes sobre taludes.
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Generación automática y análisis de un número limitado de superficies
de falla circulares, no circulares y en forma de bloques.
Análisis probabilístico y determinístico de estabilidad de taludes.
Unidades tanto en el sistema internacional, como el sistema ingles.
Los métodos de análisis de estabilidad de taludes que utilizan criterios de
equilibrio límite, se basan en las siguientes hipótesis:
1. Se asume conocido la superficie de falla o deslizamiento.
2. Se asume valida la ley de resistencia cortante establecida por Morh-
Coulomb.
3. Se establece un modelo matemático de confrontación de esfuerzos de
resistencia última del material y de esfuerzos actuantes en la superficie
de deslizamiento.
El método de Bishop Simplificado, que es muy utilizado en la practica
porque proporciona valores de seguridad muy próximos de aquellos
obtenidos utilizando métodos rigurosos, en el caso de suelos
homogéneos, considera un problema de deformación plana en el cual la
superficie de falla es circular y divididas en una cantidad limitada de
dovelas verticales en las que los valores de cohesión, fricción y presión
de poros permanecen constantes. El factor de seguridad al deslizamiento
esta definido como:
F.S. = S [ c b + (wi - ui) tag F ] /((wi *sen i * m
m = Cos i [ 1 + (tag i * tag / FS)]
Donde:
F.S. = Factor de seguridad.
C = Cohesión del suelo.
= Ángulo de fricción interna.
b = Ancho de la dovela.
Wi = Peso total de la dovela.
Ui = Presión de poros.
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i = Ángulo de la base de la dovela con la horizontal.
Esta ecuación no lineal se resuelve por iteraciones hasta alcanzar la
convergencia en el cálculo del factor de seguridad.
Por otro lado, para tomar en cuenta el efecto sísmico en un análisis de
estabilidad, se considera que la fuerza de inercia y la presión de poros
inducida por el movimiento sísmico son reemplazadas por una fuerza
estática horizontal que es proporcional al peso de cada dovela.
Fi = K Wi
Donde K es el coeficiente sísmico. Este procedimiento es conocido como
el método de análisis de estabilidad seudo-estático.
8.1.5.2 Factores de seguridad mínimos
Para el caso de presas de tierra el U.S. Corp of Enginners propone que
los factores de seguridad mínimos requeridos para considerar un talud
estable, son aquellos propuestos en el Cuadro N° 5.1
Cuadro 5.1. Factores de Seguridad Mínimos para Análisis de
Estabilidad en Presas de Tierra
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CONDICIONTalud Aguas
Arriba
Talud Aguas
Abajo
I) Al final de la construcción para
presas de mas de 15m.1.3 1.3
II) Estado de infiltración constante -- 1.5
III) Desembalso rápido 1.5 --
IV) Sismo - Solo condiciones I y II 1.0 1.0
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Si se considera al depósito de desmonte como una estructura cuyo
comportamiento es bastante similar al de una presa de tierra para
almacenamiento de agua, en la condición “final de la construcción,
entonces se puede concluir que los factores de seguridad arriba indicados
pueden servir como parámetros comparativos para la evaluación del
comportamiento estático y seudo estático de los taludes del depósito de
desmonte.
8.1.5.3 Condiciones de análisis
Para llevar a efecto el análisis de estabilidad se consideraron las
siguientes condiciones de análisis:
Se ha considerado seis secciones de análisis, cuya ubicación en planta y
perfiles se presentan en Plano Nº 08. Estas secciones son considerada
como las más representativas del depósito de desmontes de la
“Desmontera Sánchez” diseñada.
Se ha analizado la condición de abandono de la operación, que tiene
una altura máxima de 22.00 m. La inclinación actual del depósito de
desmonte es variable.
En el perfil analizado se considera los siguientes tipos de materiales: La
masa rocoso alterado ubicada en la interfase del suelo de cimentación y
basamento rocoso, el suelo de la cimentación de un espesor variable en
todo el área, el material del muro gavión y el material de relleno mezcla
de relave filtrado – desmonte de mina colocado compactado con
humedad controlada.
Se consideran que las propiedades de los materiales que conforman el
perfil del talud son homogéneos e isotrópicos y que la ruptura del talud
se produciría como resultado de fallas simultáneas y progresivas a lo
largo de la superficie de deslizamiento.
Las propiedades de resistencia cortante de los materiales participantes y
del suelo de cimentación son las presentadas en el Cuadro 3.9.
Se considera un solo tipo de falla, superficie circular, que es
características en taludes falladas en caso de suelos homogéneos. El
método de análisis de falla circular adoptado es el de Bishop
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Simplificado que se encuentra implementado en el programa de
cómputo SLIDE.
Los resultados del análisis se presentan en términos de superficie
potenciales de falla. La superficie crítica de deslizamiento es aquella que
proporciona el menor factor de seguridad. En el Anexo 5.1 se presentan
los reportes de los análisis de estabilidad del programa SLIDE.
Se ha tratado de representar las condiciones reales de campo, es decir,
se incluyen el efecto gravitatorio de los diferentes materiales y el efecto
sísmico a través del análisis seudo estático. En este sentido, la
aceleración sísmico de diseño adoptado es de 0.20g, a partir del análisis
de los parámetros sismológicos presentados en el capítulo
correspondiente.
8.1.5.4 Análisis del talud del depósito de relaves de la “Relavera N° 2 y
N° 3”
Con los taludes de diseño final, se han realizado los análisis de
estabilidad de los taludes para determinar el Factor de Seguridad mínimo
en condiciones estáticas y seudo estáticas.
El cuadro 5.2 muestra los resultados del análisis de estabilidad.
Cuadro 5.2 : Análisis de Estabilidad de Taludes del Depósito de la
“Relavera N° 2 y N° 3” en Condiciones de abandona.
Secciones condición
Relavera N° 2 Relavera N° 3
EstáticoSeudo-Estático
amax= 0.20 gEstático
Seudo-Estático
amax=0.20 g
0+120Inicial 3.04 2.27 2.71 2.04
Final 3.68 2.41 3.43 2.30
0+160Inicial 3.05 2.21 2.72 2.04
Final 3.83 2.50 3.32 2.20
(Ver Anexo 5.1: Reportes de Análisis de Estabilidad - Slide)
NOTA: De acuerdo American Society of Civil Engineers y the Internacional Comisión on large dams
el factor de seguridad mínimo en condiciones pseudoestáticas =1.0
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De acuerdo a los resultados del análisis de estabilidad mostrado en el
Cuadro 5.2, los Factores de Seguridad mínimos calculados para
condiciones estáticas y seudo-estáticas son mayores a los mínimos
recomendados, por tanto, los taludes de diseño indicados en el Plano N°
08 son estables.
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