I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
ELEMENTOS DE MODELAMIENTO APLICADOS A
MINERIA Y OBRAS CIVILES
Expositor: MSc. JOSE ENRIQUE GUTIERREZ
SRK Consulting Perú[email protected]
Índice
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
• Introducción.
• Metodología.
• Caso I: Aplicación a Minería – Rocas
• Caso II: Aplicación a Construcción - Suelos
Introducción
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
• La caracterización de materiales geológicas implica reproducir las propiedades físicas y químicas a través de modelos tridimensionales.
• Técnicas que generalmente son usadas para la evaluación económica de yacimientos en la industria minera y del petróleo son fácilmente aplicables en la geotécnia y geomecánica.
• La presentación muestra como elementos de modelamiento y geoestadística pueden ser utilizados en proyectos dentro de la minería y la construcción.
Introducción
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
GEOLÓGICA
Índice
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
• Introducción.
• Metodología.
• Caso I: Aplicación a Minería – Rocas.
• Caso II: Aplicación a Construcción – Suelos.
Metodología:
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
Minería
Construcción
¿POR QUÉ?
• Definir método de minado.
• Estimación de reservas.
• Análisis de estabilidad –Factor de Seguridad
Minería
Construcción
¿CÓMO SE HACE?
• Modelamiento litológico y estructural.
• Estimación de condiciones de la roca.
• Modelamiento del subsuelo.
• Simulación de la variable N° SPT
Minería
Construcción
¿PARA QUÉ?
• Modelo Geomecánico (RMR, Q, Tensiones, etc.)
• Modelo Geotécnico (Cohesión, ángulo de fricción, R. compresión)
Minería
Construcción
¿DE DÓNDE?
• Logueo Geotécnico sondajes.
• Líneas de detalle.• Ensayos.• Mapeos.
• Descripción calicata.
• Medición N° SPT.• Análisis
Granulométricos.
Índice
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
• Introducción.
• Metodología.
• Caso I: Aplicación a Minería – Rocas
• Caso II: Aplicación a Construcción - Suelos
Caso I: Aplicación a Minería
• Finalidad: Realizar la evaluación del método de minado y proyectar la dilución geomecánica del sector ASN6.
• Producto: Modelo del RMR.
• Metodología: Modelo de fallas y litológico.
Estimación del RMR (8 parámetros-valor esperado).
• Fuente: Información de campo y laboratorio.
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
Caso I: Aplicación a Minería
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DIAGRAMA DE PROCESOS –MODELO GEOMECANICO
Caso I: Aplicación a Minería
LOGUEO GEOTECNICO - SONDAJE
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
LitologíaFracturamiento
EspaciamientoResistencia Mtz
Condición de Discontinuidad
Condición de agua
Caso I: Aplicación a Minería
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1 Fresca
2 Levemente alterada
3 Moderadamente alterada
4 Muy alterada
5 Intensamente alterada
6 Suelo residual
ALTERACION
Información de Logueo Geotécnico:
A Roca masiva.
B Una familia de diaclasas
C Dos familias de diaclasas
D Tres familias de diaclasas
E Cuatro o mas familias
F Roca triturada o terrones
ESTRUCTURA
GRADO DESCRIPCION IDENTIFICACION EN EL TERRENORANGO
RCU (MPA)
S1 Arcilla dura Facilmente penetrable, se rasga con la uña 0.5
R0 Roca extremadamente debil Se marca con la uña 0.25-1
R1 Roca muy debil
Se disgrega de un golpe fuerte de la punta
del martillo geologico, puede ser escarbada por una
cuchilla
1.0-5.0
R2 Roca debil
Puede ser escarbada con la cuchilla con dificultad,
se deforma o disgrega con un fuerte golpe de la
punta del martillo
5.0-25
R3 Roca medianamente fuerte
No puede ser escarbadao disgregada por la cuchilla,
la muestra se fractura con un solo golpe firme del
martillo
25-50
R4 Roca fuerteLa muestra requiere mas de un golpe
firme delmartillo geologico para ser fracturada50-100
R5 Roca muy fuerteLa roca requiere de muchos golpes del martillo
geologico para ser fracturada100-250
R6 Roca extremadamente fuerteLa muestraa solo puede ser astillada con el martillo
geologico>250
90 - 100 Muy buena
75 - 90 Buena
50 - 75 Regular
25 - 50 Mala
0 - 25 Muy mala
RQDD Diaclasa
SD Familia de diaclasas
C Contacto litologico
E Estratificación
F Foliación
FT Falla
ESC Sobreescurrimiento
TIPO
1 Fresca
2 Levemente alterada
3 Mediana alteración
4 Alta alteración
5 Alteración completa
PARED
1 Cerrada
2 0 < A < 1 mm
3 1 < A < 2 mm
4 2 < A < 5 mm
5 5 < A < 10 mm
6 10 < A < 20 mm
7 > 20
ABERTURA1 Sin relleno
2 Oxidación
3 No cohesivo
4 Cohesivo
5 Cuarzo
6 Calcita
7 Otros
RELLENO
R Rugosa
L Lisa
P Pulida
RUGOSIDAD
1 Muy cementado
2 Cementado
3 No cementado
4 Duro
5 Blando
6 Muy blando
7 Disgregado
CONSISTENCIA
Caso I: Aplicación a Minería
LINEA DE DETALLE - AFLORAMIENTO
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Estructurar el Modelo de Datos para adquisición de Información
Base de
Datos
Geotecnia
Información de ensayos y pruebas in situ
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Información de logueo geotécnico Información de líneas de detalle
RMR89=RIM+RQD+SD+LD+AB+RU+RE+ALT
Caso I: Aplicación a Minería
Clasificación Geomecánica RMR89
Macizo Rocoso
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Caso I: Aplicación a Minería
En base a los modelos geológicos e información geotécnica se puede definir dominios (DOMAINING).
VETA
FALLA 1
FALLA 2
TbLp
And
Tuf
Tb
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Caso I: Aplicación a Minería
VETA
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ESTADISTICA GEOESTADISTICA
Caso I: Aplicación a Minería
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1. Resistencia matriz
2. RQD
3. Separación fracturas
Longitud discontinuidad
Abertura discontinuidad
Caso I: Aplicación a Minería
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Rugosidad
AlteraciónRelleno
RMR89=RIM+RQD+SD+LD+AB+RU+RE+ALT
No se considera condición de agua ni corrección por orientación de labor minera.
Caso I: Aplicación a Minería
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RMR
Caso I: Aplicación a Minería
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Caso I: Conclusiones y Recomendaciones
• LTP, el modelo geomecánico elaborado con la finalidad de ser parte de la evaluación del Método de Minado.
• STP, el modelo debe ser usado para evaluar Diluciónpor condiciones geomecánicas.
• Es necesario considerar Dominios Estructurales (con visión geomecánica) dentro de la estimación de los parámetros.
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Índice
I SIMPOSIUM DE GEOLOGIA, GEOTECNIA Y GEOMECANICA
• Introducción.
• Metodología.
• Caso I: Aplicación a Minería – Rocas
• Caso II: Aplicación a Construcción - Suelos
Caso II: Obras civiles
• Finalidad: Realizar análisis de estabilidad - Factor de Seguridad con miras a realizar la cimentación de una planta nuclear (Playa de Itaorna – Angra - RJ).
• Producto: Caracterización del sub suelo - modelo de resistencia.
• Metodología: Modelamiento de las capas del suelo.
Simular (60 escenario)
Correlación parámetros de resistencia vs N° SPT
• Fuente: Data de campo.
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Caso II: Obras civiles
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SPT o resistencia a la Penetración estándar:
N(SPT) = N15 - 30 + N30 - 45
Caso II: Obras civiles
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SPT (111 ensayos)
Caso II: Obras Civiles
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Código
litológico del
proyecto
Clasificación
Geotécnica
(SUCS)
Descripción
A-F-M-PC-MC SP Arena mal graduadas, arenas con grava con
pocos finos.
ASAR-PC-MC SM
Arena limosas, arenas con cantidad de finos
apreciable. Mezcla de arena y limo mal
graduado.
ARORG-M-MM OH Arcilla orgánica de plasticidad media a alta.
Resistencia a la
Penetración
N° de Golpes (SPT)
Consistencia de la
Arcilla
<2 muy floja
3 a 5 floja
6 a 10 medianamente densa
11 a 19 densa
> 19 muy densa
Resistencia a la
Penetración
N° de Golpes (SPT)
Compacidad de la Arena
0 a 4 muy floja
5 a 8 floja
9 a 18 medianamente densa
18 a 40 densa
> 40 muy densa
Caso II: Obras Civiles
Metodología utilizada
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Caso II: Obras Civiles
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Caso II: Obras Civiles
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Cut offs Arena Arcilla
1 >0 >0
2 >4 >2
3 >8 >5
4 >18 >10
5 >40 >10
1
2
25
Formulas para conversión a parámetros de resistencia a partir de N° SPT
Densidad relativa (Dr), ángulo de rozamiento interno (Φ’) y la cohesión no drenada (Cu) [2]:
•Para A-F-M-PC-MC: Φ’ = 30 + 0.15 Dr (< 5% arena fina y limo) Hunt
•Para ASAR-PC-MC: Φ’ = 5.35 ln N(SPT) + 14.44, Cu = 0,22 ln N(SPT) – 0,40 (Parra y Ramos).
•Para ARORG-M-MM
Consistencia N (SPT) Identificación manual γsat (g/cm3) Resis. Compre. simple qu (Kg/cm2)
Dura > 30 Se marca difícilmente > 2,0 > 4,0
Muy rígida 15-30 Se marca con la uña 2,08-2,24 2,0-4,0 Rígida 8-15 Se marca con el pulgar 1,92-2,08 1,0-2,0
Media 4-8 Moldeable bajo P fuertes 1,76-1,92 0,5-1,0
Blanda 2-4 Moldeable bajo P débiles 1,60-1,76 0,25-0,5
Muy blanda < 2 Se deshace entre los dedos 1,44-1,60 0-0,25
Valores de Resistencia en función a la consistencia del Suelo Orgánico
Caso II: Obras Civiles
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Caso II: Obras Civiles
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A-F-MC-PC ASAR-PC-MC ARORG-M-MM
Cota(m) (c) Sugerida (Ø) Sugerido (C)Sugerida (Ø) Sugerido RCU Sugerida P.E. Sugerido
3.5 0.11 27
1.5 0.12 27
0.5 0.13 27 0.06 27
-1.5 0.13 27 0.08 27
-3.5 0.13 27 0.09 27
-5.5 0.13 27 0.08 27
-7.5 0.14 28 0.07 27 1.02 1.81
-9.5 0.13 27 0.06 27 1.05 1.84
-11.5 0.11 27 0.05 28 0.95 1.81
-13.5 0.09 26 0.06 27 0.95 1.8
-15.5 0.08 26 0.05 27 1.1 1.85
-17.5 0.03 26 1.06 1.83
-19.5 0.03 26 1.11 1.87
Caso II: Obras Civiles
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Caso II: Conclusiones y Recomendaciones
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• A > FS las obras pueden ser cimentadas en los sectores1 o 2.
• Es recomendable complementar el análisis de campocon Ensayos de Laboratorio.
• A futuro, desarrollar un método combinado queincluya análisis tensión deformación 3D (PUC-RJ)
Avance Desarrollo
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