Proyecto Geomecanica Aplicada Aravena-Fritis-Quiñileo.pdf

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS LABORATORIO MECÁNICA DE ROCAS 2

“PROYECTO LABORATORIO

GEOMECÁNICA APLICADA” Laboratorio Nº1 Mecánica de Rocas 2

Profesor: Pablo Vásquez.

Ayudantes: Leonardo Ormazábal

Camila Ojeda

Guillermo Ramírez

Autores: José Aravena

Camilo Fritis

Esteban Quiñileo

Fecha de Entrega: 21/05/2015

Laboratorio Nº1 Geomecánica Aplicada: “Proyecto Laboratorio Mecánica de Rocas 2”

Resumen Ejecutivo_______________________________________________ El siguiente informe trata de los procedimientos realizados para validar el diseño propuesto por el

área de planificación, para una nueva fase de explotación en la mina “La Fifi”, propiedad de la

empresa minera “CGEMUSACH”.

Con los datos proporcionados se procedio a realizar el estudio de las propiedades de roca intacta

con el fin de obtener los parámetros para las envolventes de falla de cada una de las unidades

geotécnicas, asi como también encontrar el UCS característico de cada unidad.

De la base de datos de ensayos se eliminaron los datos en donde el tipo de ruptura fuera distinto a

“Matriz”, ya que los valores asociados a este tipo de ruptura se alejan demasiado de la media, lo

que finalmente alteraría los resultados del estudio.

Luego, con los UCS característicos obtenidos en el análisis de roca intacta, se procede a clasificar el

macizo rocoso con cada una de las unidades geotécnicas, todo esto mediante los criterios

solicitados.

A través del RMR podemos obtener el GSI de cada unidad y con el obtener los parámetros del Macizo

Rocoso para las envolventes de falla

Con esto se llega a la conclusión que el macizo rocoso es mayoritariamente de calidad regular.

A raíz de la base de datos de las estructuras, se pudo obtener la caracterización de los tres sistemas

estructurales presentes en el talud a raíz del ploteo de los polos en el programa Dips, los cuales

pueden generar un deslizamiento plano y dos tipos de cuñas distintas, de las cuales la más

preocupante corresponde a la cuña generada por los sistemas S1-S3.

En relación al diseño de banco-berma propuesto y en virtud de la configuración de los set

estructurales, es posible establecer que la configuración no es válida ya que no es aceptable

geométrica ni geotécnicamente debido a que el ancho de las bermas no pueden contener el 80%

del material que cae del mecanismo de falla más desastroso, que corresponde a la cuña producida

por los sets estructurales S1-S3. Por tanto se recomienda reconfigurar el diseño de banco-berma,

siendo un buen valor de ancho de berma de 10,5 m si se desease seguir con la altura y ángulo de

cara de banco entregado. Por otro lado el talud, con las condiciones geológicas y geotécnicas de las

distintas litologías encontradas a través del análisis de los ensayos, es estable debido a que posee

un factor de seguridad de 1,652. Pudiendo soportar un 65,2% más de la demanda de la falla más

posible. Sin embargo, como el diseño de banco- berma esta erróneo, la configuración del talud

también debe ser cambiada.


Índice__________________________________________________________

Resumen Ejecutivo________________________________________________________________2

Índice__________________________________________________________________________3

Introducción_____________________________________________________________________4

Objetivos _______________________________________________________________________5

Procedimiento___________________________________________________________________6

Análisis de Resultados____________________________________________________________12

Conclusión_____________________________________________________________________14

Anexos________________________________________________________________________16

Bibliografía_____________________________________________________________________25


Introducción____________________________________________________ La geomecánico de rocas es la ciencia teórica y práctica del comportamiento mecánico de las rocas

y de los macizos rocosos; es la rama de la mecánica referente a la respuesta de la roca y del macizo

rocoso a los campos de fuerza de su ambiente físico.

Es por esto que la geomecanica de rocas juega un papel preponderante en cuanto a seguridad en

minería, tanto subterránea como superficial.

Dentro de los principales objetivos de la mecánica de rocas están el determinar los parámetros

geomecánicos del macizo rocoso, mediante los distintos métodos posibles.

Determinar los parámetros de estabilidad, establecer los distintos tipos de soportes y controles de

calidad, etc.

A través de este informe se describirá y detallara los distintos procedimientos realizados para validar

el diseño propuesto por el área de planificación de la minera “La Fifi”.

Es por esto, que se efectuara un análisis exhaustivo de las propiedades de la roca intacta y de macizo

rocoso, además de su clasificación por los criterios de Hoek 1994 (GSI), Bienaswki 1989 (RMR),

Laubscher 1990 (IRMR), Laubscher & Jakubec 2001 (MRMR) y Grimstad & Barton 1993 (Q de

Barton).

Para posteriormente realizar el análisis de estabilidad de talud y de diseño de Banco-berma del perfil

estudiado.

Las propiedades de roca intacta o de macizo rocoso, son obtenidas principalmente por los criterios

de Hoek & Brown y Mohr-Coulomb, siendo el primero el más utilizado.

El criterio de Mohr- Coulomb inicialmente fue pensado para el estudio en suelos, es un criterio de

rotura lineal. Aunque el comportamiento de la roca en ensayos triaxiales no concuerda con un

modelo lineal, Mohr-Coulomb se sigue utilizando mucho por su sencillez y comodidad.

Mientras que el Criterio de Hoek & Brown se trata de un criterio no lineal, puramente empírico, que

permite valorar, de manera sencilla, la rotura de un medio rocoso mediante la introducción de las

principales características geológicas y geotécnicas.

Dentro de las características del sector donde se realiza el estudio, se sabe que existen tres sistemas

estructurales. Además el estado tensional está definido por un esfuerzo principal mayor de una

magnitud de 30 MPa en la horizontal, con dirección E-W, un esfuerzo principal intermedio de 25

MPa, en la horizontal con dirección N-S, y un esfuerzo principal menor de 20 MPa, vertical.

En este lugar se extrajeron muestras de roca, del tipo probetas, a las cuales se le efectuaron distintos

ensayos de compresión.

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Objetivos ______________________________________________________ Objetivos Generales:

Validar el diseño propuesto por el área de planificación para la nueva fase de explotación

de la mina “La Fifi”, propiedad de la empresa minera “CGEMUSACH”.

Objetivos Específicos:

Determinar propiedades de roca intacta y macizo rocoso de cada una de las unidades

geotécnicas, por metodología de Hoek & Brown y Mohr-Coulomb.

Caracterizar el macizo rocoso tanto geológica como geotécnica, por criterio de Hoek 1994

(GSI), Bienaswki 1989 (RMR), Laubscher 1990 (IRMR), Laubscher & Jakubec 2001 (MRMR) y

Grimstad & Barton 1993 (Q de Barton).

Realizar análisis de estabilidad de talud.

Validar diseño Banco-Berma del perfil entregado.

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Procedimiento___________________________________________________ Para realizar ésta experiencia es necesario contar con un computador que posea los siguientes

Software:

- Dips – Rocscience

- RocData

- Slide 5.0

- Swedge

1. Macizo Rocoso

El siguiente proceso corresponde al realizado para obtener la caracterización de macizo rocoso

según los métodos solicitados.

- Bienaswki 1989 (RMR)

Se obtendrán 5 valores de RMR, uno para cada unidad geotécnica. Lo único que variara en la

obtención de cada RMR será la resistencia a la compresión uniáxica de la roca intacta (UCS), la cual

corresponderá al UCS característico obtenido en el análisis de roca intacta de cada unidad

geotécnica.

El índice de calidad RQD corresponderá al entregado para roca secundaria, ya que solamente esta

se encuentra sobre el nivel freático presentado.

Como cada sistema estructural presenta distintos espaciamientos medios de las discontinuidades,

se trabajara con el menor y mayor de estos. Estos corresponderán a 55 y 105 cm.

En cuanto a la Persistencia, cada uno de los sistemas estructurales presenta un valor distinto. Es por

esto que se trabajara con el menor y mayor promedio de las persistencias, quedando con una

persistencia de 3 a 7 metros. Esto se realizara de este modo para trabajar con cada una de las

distintas persistencias, pero sin abarcar una gran cantidad de rangos de puntaje.

Dentro de los datos no se entregada explícitamente la abertura de las estructuras, por lo que esta

será deducida de acuerdo a si se encuentran o no rellenas. De este modo tendremos estructuras sin

ninguna abertura, a estructuras con una abertura mayor a los 5mm.

La Rugosidad en los tres sistemas estructurales es ligeramente rugosa.

En cuanto al Relleno, este se considerara en un caso como inexistente ya que el set S1 se

presenta sin relleno. Y en otro caso como duro mayor a 5mm, puesto que el set S2 y S3

presentan relleno de arcilla, yeso y calcita con espesores mayores a 5mm.

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La Alteración para cada sistema estructural va de ligeramente alterada a sin alteración,

puesto que presentan poca o ninguna alteración de la roca de caja

Finalmente en cuanto a la presencia de Aguas Subterráneas, se sabe que los afloramientos

se presentan húmedos, y localmente las estructuras canalizan filtraciones de agua de 10-20

l/min. Es por esto que se consideran como Húmedas y Mojadas.

Con la suma de los puntajes de todos los parámetros señalados se obtiene, un valor mínimo

y máximo de RMR.

- Laubscher 1990 (IRMR)

Se obtendrán 5 valores de IRMR, uno para cada unidad geotécnica. Lo único que variara en la

obtención de cada IRMR será la resistencia a la compresión uniáxica de la roca intacta (UCS), la cual

corresponderá al UCS característico obtenido en el análisis de roca intacta de cada unidad

geotécnica.

La frecuencia de fracturas (FF) corresponderá al entregado para roca secundaria. Para obtener el

puntaje asociado, se debe saber la FF y la cantidad de sistemas estructurales existentes.

En cuanto a la Sinuosidad, esta se considera como ligeramente onduladas, porque son planas a algo

sinuosas, y sinuosas en varias direcciones. La condición a trabajar en cada uno de estos parámetros

será el de carácter húmedo.

La Rugosidad a una escala de 20 cm aproximadamente, será ondulosa y rugosa. Esto porque los tres

sistemas estructurales presentan poca rugosidad y son algo sinuosas.

La Alteración para cada sistema estructural va de no alterado a alterada más resistente que el

material de relleno, puesto que presentan poca o ninguna alteración de la roca de caja.

En cuanto al Relleno de las discontinuidades, este se considerara en un caso como relleno

cementado de yeso y calcita, y de salbanda arcillosa con espesor de relleno menor a las

irregularidades. Esto porque existente rellenos de arcilla, yeso y calcita con espesores mayores a

5mm y de salbanda arcillosa para el caso de las fallas.

El cálculo del IRMR se realiza mediante el producto entre los puntajes de sinuosidad, rugosidad,

alteración y relleno, además de multiplicar este resultado por 40.

𝑃(𝐶𝐷) = 𝑆𝑖𝑛𝑢𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∙ 𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∙ 𝐴𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∙ 𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 ∙ 40

Finalmente se suma el valor anteriormente obtenido con los puntajes asociados a UCS y FF, con lo

que se obtendrá un valor mínimo y máximo de IRMR.

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- Laubscher y Jakubec 2001 (MRMR)

Se obtendrán 5 valores de MRMR, uno para cada unidad geotécnica.

Estos serán obtenidos a partir de un ajuste realizado al índice IRMR.

Solo se realizara el ajuste por Aguas, donde este corresponderá a la condición de Macizo Rocoso

Húmedo.

La forma de obtener el índice IRMR es mediante la siguiente forma:

𝑀𝑅𝑀𝑅 = 𝐼𝑅𝑀𝑅 ∙ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒

- Grimstad y Barton 1993 (Q de Barton)

En este caso solo se obtendrá un índice de Q de Barton, puesto que este no utiliza la resistencia a la

compresión uniáxica en sus cálculos.

El índice de calidad RQD corresponderá al entregado para roca secundaria, ya que solamente esta

se encuentra sobre el nivel freático presentado.

El número de sets de estructuras (Jn) corresponderá a 3.

Luego el índice de rugosidad de las discontinuidades (Jr) será considerado como suaves onduladas

y rugosas o irregulares onduladas, esto porque los sistemas estructurales son poco rugosas, además

de presentar algún tipo de sinuosidad.

En cuanto a la alteración de las discontinuidades (Ja) será considerado como paredes levemente

alteradas, con revestimiento de arcillas. Esto porque las estructuras presentan poca o ninguna

alteración presentando rellenos de arcilla, yeso y calcita.

Luego el factor reductor de esfuerzos (SRF) será considerado como zonas de cizalle aisladas, con

contenido de arcillas a profundidades menores a 50 metros. Esto porque los sets S2 y S3 presentan

arcilla como relleno y el análisis se está desarrollando cercano a la superficie.

En tanto el Flujo de Agua (Jw) será considerado como excavaciones secas, con infiltraciones menores

a 5 lt/min, y como flujo de presión moderada. Esto porque los afloramientos de rocas se observan

húmedos y, localmente, algunas estructuras presentan filtraciones de 10 a 20 lt/min.

Finalmente el índice Q de calidad geotécnica se obtiene de la siguiente manera:

𝑄 = (𝑅𝑄𝐷

𝐽𝑛) ∙ (

𝐽𝑟

𝐽𝑎) ∙ (

𝐽𝑤

𝑆𝑅𝐹)

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- Hoek 1994 (GSI)

El índice GSI se puede obtener tanto de forma gráfica como a partir de la relación con el índice

RMR89, como se necesita obtener un índice GSI para cada unidad geotécnica, utilizaremos la relación

existente con el método de Bienaswki 1989.

La relación es la siguiente:

Si RMR89≥23 entonces GSI=RMR89 – 5

Si RMR89<23 entonces no puede estimarse GSI, ya que sería poco confiable

2. Propiedades de Macizo Rocoso y Roca Intacta

El siguiente procesos corresponde al realizado para obtener las propiedades de macizo rocoso y de

roca intacta de cada una de las unidades geotécnicas por el método de Hoek & Brown y Mohr-

Coulomb.

Esto se realiza con el fin de encontrar las envolventes de falla de Hoek & Brown y Mohr-Coulomb

para cada unidad geotécnica.

Hoek & Brown: 𝜎1 = 𝜎3 + 𝜎𝑐𝑖 (𝑚𝑏𝜎3

𝜎𝑐𝑖 + 𝑠)

𝑎

Mohr-Coulomb: 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 𝑐 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔Ф

Primero, se desbebió filtran los datos recibidos, correspondientes a los ensayos triaxiales, uniaxiales

y de tracción indirecta. Como primera instancia para la filtración se procedió a eliminar las probetas

que fallaron por alguna estructura, luego se ordenaron y se filtraron aquellas muy alejadas a las

otras. En el caso de los datos de tracción indirectas, los 𝜎1 recibidos deben ser multiplicados por –

1 y luego designados como 𝜎3 y a los 𝜎1 se designan como 0.En caso de faltar algún 𝜎3 , para los

ensayos TX y ucs, estos deben ser completados por 0, por el motivo de que fueron realizo sin

confinamiento.

Luego de tener filtrado y ordenados los datos de los ensayos, se procedió a ingresarlos al Software

RocData donde se ingresan los datos de 𝜎1 𝑦 𝜎3 , así como el factor de perturbación (D), donde se

utilizara el valor D=1, correspondiente a voladuras de producción de las aplicaciones de pendiente,

esto porque la mina corresponde a un Rajo abierto donde se desea realizar una nueva fase de

expansión, por lo que será necesario la realización de voladuras de producción.

Para el caso de roca intacta se utilizara un GSI igual 100, del cual se obtendrá un UCS específico para

cada unidad geotécnica, Este UCS se utilizara en la clasificación de macizo rocoso anterior, con esto

se obtendrá un nuevo GSI, mediante la relación con el método RMR, que se ingresara en el RocData

para obtener la propiedades de macizo rocoso.

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El Software RocData entrega las siguientes propiedades para roca intacta y macizo rocoso:

Hoek & Brown: 𝑚𝑏, 𝑠, 𝜎𝑐𝑖 y a

Mohr-Coulomb: cohesión y fricción

3. Análisis de Estabilidad y Validación del Diseño Banco-Berma del Perfil Entregado.

Para realizar la validación del diseño banco-berma del perfil entregado por la empresa CGEMUSACH,

es necesario medir los parámetros que definen este diseño, los cuales son, la altura de banco, ancho

de berma y ángulo de cara de banco, para ello se acude al perfil realizado en AutoCAD entregado

por la empresa mandante. De forma análoga se visualizan, a raíz de las mediciones de las distintas

estructuras en base de su ángulo de manteo y dirección de manteo, a través el programa

computacional Dips; en donde se busca encontrar los parámetros que definen los distintos set

estructurales, para eso se busca en los sectores en donde la densidad de polos supere el 10% del

total de los datos. Con esto se puede encontrar los parámetros que definen la configuración espacial

que define los distintos set estructurales presentes en el dominio del talud. Con esto es posible

determinar los distintos tipos de mecanismos de fallas generados por los sets con completo control

estructural, en el diseño de banco-berma entregado. Para ello se plotea el banco junto con los sets

estructurales definidos con anterioridad para poder analizar cuales cumplen las condiciones para

que falle el banco por los sets.

Para ver si existen formaciones de cuñas se tiene que cumplir que la dirección del eje de la cuña esté

dentro del rango de perpendicularidad que corresponde a +-20° en relación a la dirección de manteo

del talud. Además el buzamiento del eje debe ser menor que la inclinación del talud y por último se

debe cumplir que el buzamiento del eje de la cuña sea mayor que ángulo de fricción del set

estructural, para ser conservador en el análisis siempre se elige el ángulo de fricción menor entre

las estructuras que conforman la cuña. Para obtener el valor de los ángulos de fricción de los

distintos sistemas estructurales se debe realizar una correlación de las propiedades de las

estructuras que definen la zona del talud, las que fueron entregadas por el mandante, con la tabla

de parámetros de resistencia al corte de estructuras en función de las distintas propiedades de las

éstas, obteniendo un rango de ángulo de fricción y coeficiente de cohesión

Para determinar si existen deslizamientos planos se debe cumplir la condición de perpendicularidad

de +-20° de la dirección de la estructura con la dirección de manteo del banco. Además la inclinación

de la estructura debe ser menor que la del talud y conjuntamente el ángulo de fricción de la

estructura debe ser menor que la inclinación del set estructural.

Para la determinación si existen mecanismos de falla del tipo de volcamiento, se debe cumplir que

el ángulo del talud y el ángulo del set estructural deben ser mayor a 65°, por otro lado deben tener

opuestas direcciones de manteo con una tolerancia de +-30° en relación a las direcciones de

manteo.

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Para determinar el largo mínimo de la berma, se realiza en función del mecanismo de falla más

desastroso y que genere un mayor volumen de derrame, debe realizarse el cálculo de tal forma que

la berma pueda contener como mínimo el 80% del material derramado (el volumen de material

derramado se asume que aumenta en un 30% debido a la falta de datos). La determinación del

mecanismo de falla que se utiliza en el análisis, siempre se privilegia en función de la formación de

las cuñas, debido a que estas presentan todos los planos libres para que se movilice el material, en

cambio para los deslizamientos planos y para los volcamientos, el deslizamiento del material se

genera rompiendo los puentes de roca que estén en dirección del rumbo de las estructuras.

Si el largo de berma mínimo determinado, es menor que el entregado por los mandantes, es

necesario rediseñar el modelo de banco-berma para que el diseño sea geotécnicamente estable.

Para el análisis de estabilidad del talud propuesto, es necesario realizarlo en función del mínimo

factor de seguridad que entregue el programa Slide en relación a una serie de posibles

deslizamientos. Para ello se debe acceder el perfil entregado en el AutoCAD, con sus límites

geológicos y el nivel freático pudiendo visualizarlos en el programa. Luego se debe caracterizar cada

unidad geológica, en la cual se deben acceder los datos de coeficiente de cohesión y ángulo de

fricción obtenidos con anterioridad para el macizo rocoso. Además se debe entregar el valor de

densidad para cada unidad geológica, el cual fue determinado gracias a los datos obtenidos de la

base de datos de ensayos, en donde se privilegió el uso del método de la densidad saturada, debido

que presenta una mayor exactitud y precisión. Con esto realizado se sitúa la grilla de los centros de

los posibles deslizamientos circulares que puedan afectar el talud. Con esto realizado se obtiene el

factor de seguridad mínimo que se genera con las condiciones geológicas y geotécnicas del macizo

rocoso y la configuración del talud a través de los distintos métodos de obtención de factor de

seguridad para talud, que en este caso son Bishop simplificado, Jambu simplificado y Fellenius.

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Análisis de Resultados____________________________________________ Para el criterio de Hoek & Brown al ingresar los datos se obtiene un mi, el cual es característico para

cada roca, en RocData existe una tabla con algunas rocas con sus respectivos mi, por lo que al

compararlos con el obtenido, para roca intacta, se ve una clara diferencia entre ellos. Esto se ve en

la siguiente clase:

Unidad geotécnica Mi obtenidos a través de los datos Mi de tabla del RocData

Toba 29,876 13±5

Andesita 10,262 25±5 Tabla Nº 1: Comparación mi obtenidos con utilizados en Software RocData.

En ambos casos el error es de más del 50%, para las demás unidades geotécnicas, no se encuentra

un mí en la tabla del RocData por lo que no se puede inferir en error de estos.

En el caso del criterio de Mohr Coulomb al deberse a un criterio lineal se puede inferir que se

obtendrán altos errores, el principal caso, es el de la toba que muestra una cohesión de entre 0,2 a

10 Mpa y un ángulo de fricción de 18 a 36° por lo general, mientras que el obtenido por el RocData

es de 35 Mpa y un ángulo de fricción de 62 °, obteniéndose una gran diferencia esto se puede deber

a que solo existía un ensayo triaxial.

En cuanto a la clasificación de macizo rocoso se puede observar que la calidad de este tiene una

gran variedad, de acuerdo al criterio de clasificación utilizado.

Para el caso de RMR el macizo rocoso se presenta siempre como de calidad regular a buena, esto

para cada unidad geotécnica porque se trabajó con un rango de valores, con lo que finalmente se

obtuvo un valor mínimo y máximo.

Para IRMR se obtuvieron resultados que muestran que el macizo rocoso con cada unidad geotécnica

presenta una calidad de mala a regular.

Como el índice MRMR es un ajuste del método de Laubscher 1990, y solo se ha realizado un ajuste

por aguas, los resultados de este índice son iguales al anterior, obteniendo macizo rocoso de mala

a regular calidad.

En cuanto al índice GSI los resultados de macizo rocoso para unidad geotécnica mostraron un

resultado dominante dentro de las alternativas, el cual corresponde a calidad regular de macizo

rocoso, sin embargo en algunos casos se presentaron resultados para macizo rocoso de calidad mala

y buena.

Finalmente el método de Grimstad y Barton 1993 es el que tiene mayor diferencia en cuanto a

resultados con los restantes métodos, esto porque con los criterios asumidos se obtuvo un resultado

que muestra un macizo rocos de pobre a muy pobre calidad.

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Para la validación del diseño de banco-berma entregado, y en relación a la disposición de los

distintos set estructurales presentes en el talud, es posible establecer la generación de tres distintos

tipos de mecanismos de fallas, los cuales corresponden a un deslizamiento plano resultante por el

sistema estructural S2 y dos cuñas formadas por el sistemas estructurales S1-S2 y S1-S3. En donde

el mecanismo de falla que genera un resultado más desastroso corresponde a la cuña formada por

los sistemas S1-S3 con un volumen insitu de 780.706 m3 (siendo el peor caso, en el cual toma desde

la pata del banco hasta la cúspide del banco), sin embargo al producirse la falla este material

aumenta su volumen (se asume que aumenta en un 30%) generando un total de 1014,918 m3 con

un largo de derrame de 13.064 m, por tanto como se busca que contenga el solamente el 80% de

volumen ya que existen más bermas que puedan contener el material proveniente del mecanismo

de falla, se obtiene un ancho de berma de 10,451 m como mínimo para que el diseño de banco-

berma sea geotécnicamente y geométricamente aceptable.

En relación al perfil entregado es posible visualizar que existe solamente un banco doble, en el cual

se puede generar los mecanismos de falla anteriormente descritos, sin embargo este banco no

podrá generar la falla desde la pata hasta la cúspide, debido a que por arriba está acotado por un

largo de berma de 5,46 m, por tanto las estructuras más desfavorables que se podrán generar,

corresponderán a la que abarquen por completa la longitud de berma, en donde el mayor volumen

derrame es de 76.753 m3 generando un largo de derrame de 5.524 m

Por otro lado en relación al análisis de estabilidad por los métodos de Bishop simplificado, Jambu

simplificado y Fellenius se genera un factor de seguridad de 1,652. Lo que significa que el talud

aguanta un 65,2% más que la demanda generada por la inestabilidad más desfavorable, por tanto

es posible establecer que el talud entregado es geotécnicamente y geométricamente estable.

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Conclusión______________________________________________________ Los errores producidos en los criterios de Mohr coulomb y Hoek & Brown se pueden deber

principalmente a los datos de los ensayos, ya sea por una baja cantidad de estos, como también

existe una gran pérdida de estos, ya sea por la falta de alguno de los 𝜎 o falta de explicación de

designación de su modo de ruptura. También los errores se pudieron deber al mal manejo en el

filtrado de datos ya sea porque no se filtraron algunos, o todo lo contrario, se dejaron datos que no

corresponden.

A pesar de esto se encontraron de buena forma los parámetros de Hoek & Brown como también los

de Mohr -Coulomb para lograr formar los envolventes de falla de cada una de las unidades

geotécnicas las cuales se encuentra en el anexo.

En cuanto a la clasificación de macizo rocoso se puede observar que la calidad de este tiene una

gran variedad, de acuerdo al criterio de clasificación utilizado.

Pero puede se puede observar que los resultados que predominan en cada uno de estos métodos

utilizados son macizo rocoso de calidad regular.

Para el caso de RMR el macizo rocoso se presenta siempre como de calidad regular a buena, esto

para cada unidad geotécnica porque se trabajó con un rango de valores, con lo que finalmente se

obtuvo un valor mínimo y máximo.

Para IRMR se obtuvieron resultados que muestran que el macizo rocoso con cada unidad geotécnica

presenta una calidad de mala a regular.

Como el índice MRMR es un ajuste del método de Laubscher 1990, y solo se ha realizado un ajuste

por aguas, los resultados de este índice son iguales al anterior, obteniendo macizo rocoso de mala

a regular calidad.

En cuanto al índice GSI los resultados de macizo rocoso para unidad geotécnica mostraron un

resultado dominante dentro de las alternativas, el cual corresponde a calidad regular de macizo

rocoso, sin embargo en algunos casos se presentaron resultados para macizo rocoso de calidad mala

y buena.

Finalmente el método de Grimstad y Barton 1993 es el que tiene mayor diferencia en cuanto a

resultados con los restantes métodos, esto porque con los criterios asumidos se obtuvo un resultado

que muestra un macizo rocos de pobre a muy pobre calidad.

Con esto puede se puede observar que si bien existen distintos resultados para macizo rocoso, los

cuales se dan debido a los distintos criterios utilizados a la hora de asignar puntaje a cada uno de

los parámetros, además de los distintos métodos utilizados para clasificar, la clasificación de calidad

regular es predominante respecto a las otras. Esto porque se repite en cada uno de los métodos.

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En relación a la configuración de diseño de banco-berma entregado es posible establecer que no es

válido ya que para los sistemas estructuras presentes en el talud, además de la altura de banco y

ángulo de cara de banco dispuesta, se necesita un ancho de berma mínimo de 10,611 m el cual

pueda contener el 80% del volumen de derrame máximo que se pueda generar y en relación al

ancho de berma propuesto que corresponde a 5,44 m no es geométrica ni geotécnicamente

aceptable, por ende es necesario reconfigurar el diseño de banco-berma de tal forma que cumpla

con los criterios anteriormente señalados, si se decidiera continuar con la misma altura de banco y

el mismo ángulo de cara de banco, se recomienda utilizar un ancho de berma superior a 10,451m.

Para el análisis de estabilidad del talud y en función del factor de seguridad obtenido,

correspondiente a 1,652, se estable que el talud está estable ya que tiene la capacidad de soportar

un 65,2% más la mayor demanda posible generada. Además está sobre los rangos de los criterios

de aceptabilidad para los taludes que van de 1,2 a 1,5. Sin embargo, como el diseño de banco berma

da origen al diseño interrampa y este a su vez da origen al diseño del talud en conjunto del ancho

de berma de transporte, el diseño total debe ser reconfigurado ya que la unidad mínima (diseño

banco-berma) no es aceptablemente en términos geotécnicos ni geométricos.

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Anexos_________________________________________________________

Tablas

A continuación se procede a detallar todas las tablas desarrolladas en la elaboración del informe.

Bienaswki 1989 (RMR)

Resultados RMR89 Andesita Lo Prado

Parámetros Intervalo Unidad Min Max

UCS 100 Mpa 7 12

RQD Secundaria: 25-50 % 8

Espaciamientos Discontinuidades

55-105

cm

10

15

Condición de las Discontinuidades 12 23

Persistencia 3-7 m 2

Abertura Ninguna >5mm 0 6

Rugosidad Ligeramente Rugosas 3 3

Relleno Ninguno Arcilla >5mm 2 6

Alteración Ligeramente Alteradas

Sin Alteración

5 6

Agua Subterránea Húmedos 10-20 l/min 7 10

RMR89

44 68

Rx Regular Rx Buena Tabla Nº 2: Resultados RMR89 Andesita Lo Prado.

Resultados RMR89 Andesita Veta Negra


UCS 94 Mpa 7



55-105

cm

10

15







Sin Alteración

5 6


RMR89

44 63

Rx Regular Rx Buena

Tabla Nº 3: Resultados RMR89 Andesita Veta Negra.

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Resultados RMR89 Ocoita

Parámetro Clasificación RMR89 Puntaje


UCS 114 Mpa 12



55-105

cm

10

15







Sin Alteración

5 6


RMR89

53 68

Rx Regular Rx Buena Tabla Nº 4: Resultados RMR89 Ocoita.

Resultados RMR89 Toba



UCS 304 Mpa 15



55-105

cm

10

15







Sin Alteración

5 6


RMR89

52 71

Rx Regular Rx Buena Tabla Nº 5: Resultados RMR89 Toba.

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Resultados RMR89 Traquita



UCS 127 Mpa 12



55-105

cm

10

15







Sin Alteración

5 6


RMR89

49 56

Rx Regular Rx Buena Tabla Nº 6: Resultados RMR89 Traquita.

Grimstad y Barton 1993 (Q de Barton)

Parámetros Clasificación Q Puntaje


RQD Secundaria: 25-50 % 25 50

Jn 3 sistemas estructurales 9

Jr Suaves, onduladas Rugosas o irregulares, onduladas

2 3

Ja Ligeramente alterada 2

Jw Húmedo 10-20 l/min 0,66 1

SRF Zonas Únicas de debilidad con arcilla 5

Q de Barton

0,37 1,67

Muy Pobre calidad

Pobre calidad

Tabla Nº 7: Resultados Q de Barton.

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Laubscher 1990 (IRMR)

Resultados IRMRL90 Andesita Lo Prado

Parámetros Clasificación RMRL90 Puntaje

Parámetros Intervalo Unidad Parámetro Min Max

IRS 100 Mpa P(IRS) 10

FF Secundaria: 11-15 f/m P(FF,N) 7 10

Condición de las Discontinuidades P(CD) 9,84 26,1

Sinuosidad Ligeramente ondulada Varias Direcciones A 0,82 1

Rugosidad Poco Rugosas (ONDULOSA RUGOSA) B 0,75

Alteración No alterado Alterada más duro C 1

Material de Relleno DC

Tipo arcilloso Salbanda arcillosa D 0,4 0,87

IRMRL90

26,84 46,1

Mala 4B

Regular 3B

Tabla Nº 8: Resultados IRMRL90 Andesita Lo Prado.

Resultados IRMRL90 Andesita Veta Negra











IRMRL90

26,84 46,1

Mala 4B

Regular 3B

Tabla Nº 9: Resultados IRMRL90 Andesita Veta Negra.

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Resultados IRMRL90 Ocoita











IRMRL90

28,84 48,1

Mala 4B

Regular 3B

Tabla Nº 10: Resultados IRMRL90 Ocoita.

Resultados IRMRL90 Toba











IRMRL90

36,84 56,1

Mala 4A

Regular 3A

Tabla Nº 11: Resultados IRMRL90 Toba.

20


Resultados IRMRL90 Traquita










IRMRL90

30,84 50,1

Mala 4A

Regular 3B

Tabla Nº 12: Resultados IRMRL90 Traquita.

Hoek 1994 (GSI)

Unidad Geotécnica GSI Min GSI Máx.

GSI Promedio

Andesita Lo Prado 39 63 51

Andesita Veta Negra 39 58 48,5

Ocoita 47 63 55

Toba 47 66 56,5

Traquita 44 51 47,5 Tabla Nº 13: Resultados GSI Unidades Geotécnicas.

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Propiedades de Roca intacta y Macizo rocoso

Unidad geotécnica

Hoek & Brown

Roca intacta (GSI=100) Macizo Rocoso

Ocoíta 𝜎1 = 𝜎3 + 113,055 (6,263

𝜎3

113,055+ 1)

0,5

𝜎1 = 𝜎3 + 113,055 (0,252𝜎3

113,055

+ 0,0006)0,504

Toba 𝜎1 = 𝜎3 + 303,609 (29,876

𝜎3

303,609+ 1)

0,5

𝜎1 = 𝜎3 + 303,609 (1,385𝜎3

303,609

+ 0,001)0,504

Andesita 𝜎1 = 𝜎3 + 99,046 (10,262

𝜎3

99,046+ 1)

0,5

𝜎1 = 𝜎3 + 99,046 (0,310𝜎3

99,046

+ 0,0003)0,505

Traquita 𝜎1 = 𝜎3 + 126,666 (7,675

𝜎3

126,666+ 1)

0,5

𝜎1 = 𝜎3 + 126,666 (0,180𝜎3

126,666

+ 0,0002)0,507

Andesita veta negra

𝜎1 = 𝜎3 + 93,009 (10,637𝜎3

93,009+ 1)

0,5

𝜎1 = 𝜎3 + 93,009 (1,691𝜎3

93,009

+ 0,0033)0,506

Tabla Nº 14: Propiedades de Roca Intacta y Macizo Rocoso de Hoek & Brown

Unidad geotécnica

Mohr-Coulomb

Roca intacta (GSI=100) Macizo Rocoso

Ocoíta 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 25,137 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔39,28°

𝜏𝑚𝑎𝑥 = 2,325 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔18,65°

Toba 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 35,013 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔62,09°

𝜏𝑚𝑎𝑥 = 4,676 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔42,28°

Andesita 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 18,527 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔46,04°

𝜏𝑚𝑎𝑥 = 1,939 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔21,14°

Traquita 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 26,135 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔42,35°

𝜏𝑚𝑎𝑥 = 2,050 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔17,17°

Andesita veta negra

𝜏𝑚𝑎𝑥 = 18,637 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔44,52°

𝜏𝑚𝑎𝑥 = 4,183 + 𝜎𝑁 ∗ 𝑡𝑔31,83°

Tabla Nº 15: Propiedades de Roca Intacta y Macizo Rocoso de Mohr-Coulomb

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Validación Diseño Banco-Berma

Mecanismo de falla Volumen Ínsitu

Largo de derrame (m)

Ancho berma mínimo (m)

Cuña (S1 y S3) 780.706 m3 13.064 10.450

Cuña (S1 y S2) 691.281 m3 12.545 10.036

Deslizamiento plano (S2) 29.276 m3/m 12.875 10.300 Tabla Nº 16: Parámetro Validación Diseño Banco-Berma

Imagen Nº 1: Concentración de Polos Sistemas Estructurales. Fuente: Software Dips.

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Imagen Nº 2: Análisis de Talud Perfil, corte N-S Manteando al E. Fuente: Software Slide.

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Bibliografía_____________________________________________________

[1] Karzulovic, A. Método del Índice GSI. (s.f.). Sistemas de Calificación y Clasificación Geotécnica De Macizos Rocosos (paper).

[2] Karzulovic, A. Método del Índice IRMR. (s.f.). Sistemas de Calificación y Clasificación Geotécnica De Macizos Rocosos (paper).

[3] Karzulovic, A. Método del Índice Q. (s.f.). Sistemas de Calificación y Clasificación

Geotécnica De Macizos Rocosos (paper).

[4] Cartaya, M. Blanco, R. Caracterización geomecánico de los macizos rocosos en minas

subterráneas de la región oriental del país. (2000). Revista Minera y Geología.

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Documents

Proyecto Geomecanica Aplicada Aravena-Fritis-Quiñileo.pdf