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Desafos actuales en la
determinacin de las propiedadesdel macizo rocoso cerca de la
superficie
Jos Zuta
Workshop Geotecnia Toquepala - 2014
Tacna, Per
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El desafo
Establecer una razn fundamental para definir
la extensin de una zona de dao alrededor
de taludes de tajos abiertos y tambin definir
las propiedades a usar en esa zona.
Particularmente relevante para la estabilidad
de grandes taludes (> 300 m) en ambientes
mineros (usualmente rocas con gradosvariables de alteracin).
Minero Sur 2014, Tacna-Per 2
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La primera pregunta es
Cmo podemos estimar la resistencia del macizo
rocoso (especialmente los efectos de dao) para
su uso en los anlisis de estabilidad?
Entre varias alternativas, una aproximacin
clsica y bastante til se basa en la envolvente de
falla de Hoek-Brown, la que se basa a su vez en
parmetros como el UCS, GSI y el mi, ms unfactor de disturbancia, el que se base en la
evidencia emprica.
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Envolvente de Falla Hoek Brown (1)
4Rocscience, RocLab V. 1.032 Minero Sur 2014, Tacna-Per
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Envolvente de Falla Hoek Brown (2)
5Minero Sur 2014, Tacna-Per
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Definicindel Factor de
Disturbancia
(D)
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Sin embargo En la mayora de los casos, el dao por
voladura es definido como la razn principalpara la reduccin de resistencia del macizorocoso.
Pero: Se indica que la causa de un D=1 enminas con grandes tajos abiertos es debido avoladura de produccin pesada y tambindebido a la relajacin de esfuerzos por la
remocin de la sobrecarga.
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Una consecuencia
Variables intangibles (tal como el factor de
disturbancia) son a menudo usadas como
comodines para justificar ajustes a la
estimacin de resistencia.
Adicionalmente, hay una definicin espacial
que todava no est totalmente desarrollada
para el factor de disturbancia.
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Interpretaciones alternativas
Valor constante de t
Valor de t basado en 3
D1, D2 constante
D1 constante y D2
variable
Etc.
9
D1
D2
t
Claramente, podemos usar alguna ayuda para definir
una aproximacin ms racional para esto
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Otra verificacin de la realidad
La mayora de las veces, la calibracin de un
comportamiento observado requiere de usar
propiedades que son ms bajas de aquellas
estimadas a partir de los mtodos empricos o
de condiciones promedio.
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Porqu necesitamos
sistemticamente reducir la
resistencia?
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Razn Comentario
Heterogeneidad /
Variabilidad
Los macizos rocosos tienen la habilidad de encontrar trayectorias que pasen a
travs de los componentes ms dbiles. Itasca ha usado, por ejemplo, los
valores de resistencia de macizo rocoso correspondiente a los percentiles 30 a
35 para este propsito.
Escala Tanto la resistencia de la roca intacta como la del macizo generalmente
decrecen con el aumento del tamao. No hay datos duros para macizos
rocosos, pero resultados de anlisis sintticos de macizos rocosos mediante el
software SRM respaldan esta afirmacin
Dao por voladura La voladura crea micro fracturas en la roca intacta (se reduce el UCS) y abre
las fracturas existentes. El factor D debiese ser aplicado solamente en la rocadisturbada inmediatamente adyacente a la cara del talud
Dao/Disturbancia
inducida por esfuerzos
La profundidad del dao se incrementa cuando los esfuerzos aumentan (por
ejemplo: profundidad)
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Variabilidad del macizo rocoso
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Histogram
0
20
40
60
80
100
120
140
0.5
6
0.6
0.6
4
0.6
8
0.7
2
0.7
6
0.8
0.8
4
0.8
8
0.9
2
0.9
6 1
1.0
4
1.0
8
1.1
2
1.1
6
1.2
1.2
4
1.2
8
FS
Frequency
FS (propiedades promedio) = 1.23
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Efecto de Escala
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Efectos por cercana a la superficie (1)
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~ 120 m
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Efectos por cercana a la superficie (2)
15Minero Sur 2014, Tacna-Per
(m)
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PENSAMIENTO ACTUAL
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Algunas evidencias
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Zona de Dao en un Talud de 500 m
(Hoek et al, 2009)Modelamiento numrico de deformaciones
para un tajo abierto profundo a fin de
entender los efectos de la descarga que
resultan en deformaciones en el macizo rocoso
(Sullivan, 2007).
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Una propuesta de mediano plazo para
el camino a seguir
Uso de modelos de reblandecimiento con la
deformacin (SS)
Ventaja: Degradacin directa del macizo rocoso
como una consecuencia de la excavacin usandoanlisis de esfuerzos.
Desventaja: Se necesitan parmetros que no son
completamente entendidos hasta el momento(deformacin plstica, resistencia residual)
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Un ejemplo usando un modelo SS
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Razonamiento sugerido a corto plazo
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H
H
a
a : dimensin por
efecto de voladura
D = 0
D variable entre
0 y un valor
mximo
Resultados iniciales de varios investigadores usando modelos SS sugieren las
siguientes pautas:
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Para anlisis en un plazo ms largo
(en proceso a la fecha)
Slope Model
Como herramientadesarrollada en el contexto
del Proyecto de GrandesTajos Abiertos (LOPProject), Slope Modelrepresenta una nuevaaproximacin a una majorrepresentacin del macizorocoso usandoinformacin geolgica.
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Aproximacin con Slope Model
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Desafos actuales en la
determinacin de las propiedadesdel macizo rocoso cerca de la
superficie
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