DISEÑO SÍSMICO DE PRESAS DE RELAVE
DISEDISEÑÑO SO SÍÍSMICO DE PRESAS DE SMICO DE PRESAS DE RELAVERELAVE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍÍAAFACULTAD DE INGENIERFACULTAD DE INGENIERÍÍA CIVILA CIVIL
SECCISECCIÓÓN DE POSTGRADON DE POSTGRADO
Dr. Jorge E. Alva Hurtado Dr. Jorge E. Alva Hurtado
REFERENCIASREFERENCIAS- “Tailings Dams and Seismicity” Bulletin 98, ICOLD, 1995
- “Seismic Design and Evaluation of Tailing Dams: Stateof the Art” W.D. Liam Finn International Symposium on Seismic EnvironmentalAspects of Dams Design Santiago de Chile, 1996
- “ Guía Ambiental para el Manejo de Relaves Mineros”Vol VII, Dirección General de Asuntos Ambientales, 1995Ministerio de Energía y Minas
- “Guía Ambiental para la Estabilidad de Taludes de Depósitosde Residuos Sólidos Provenientes de Actividades Mineras”Vol XVI, Dirección General de Asuntos Ambientales, 1998Ministerio de Energía y Minas
- Slopes and EmbankmentsP. Seco e PintoEarthquake Geotechnical EngineeringLisboa, 1999
- INTRODUCCIÓN
- SEGURIDAD SÍSMICA DE PRESAS DE RELAVE
- CONSIDERACIONES SÍSMICAS
- LICUACIÓN DE SUELOS
- RESISTENCIA RESIDUAL
- ANÁLISIS SÍSMICO
- MEDIDAS DE REMEDIACIÓN
- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
DISEDISEÑÑO SO SÍÍSMICO DE PRESAS DE RELAVESMICO DE PRESAS DE RELAVE
INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN
- Fallas en depósitos de relave por eventos sísmicostienen severas consecuencias: Pérdidas de vidas
Pérdidas económicasDaño al medio ambiente
- Filosofía de diseño: evitar fallas y accidentes
- Se necesita adecuada caracterización física, mecánicay dinámica de los materiales de relave
- Evaluación de la estabilidad dinámica del depósito
FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDADSSÍÍSMICA DE LAS PRESAS DE RELAVESMICA DE LAS PRESAS DE RELAVE
- Características de sismos potenciales
- Propiedades estáticas y dinámicas de los materiales
- Potencial de licuación de suelos
- Método de diseño y construcción
- Métodos de análisis sísmico
- Resistencia residual de materiales licuados
- Potencial de flujo por deformación
- Medidas de remediación
SEGURIDAD SSEGURIDAD SÍÍSMICA DE PRESASSMICA DE PRESASDE RELAVEDE RELAVE
- Método aguas - arriba- Método aguas - abajo- Método línea central
La presa de relave más segura es la construida con el método aguas -abajo, con arena compactada y ciclonaje
Las presas construidas con el método de línea central apropiadamenteconstruida y la de aguas - abajo son estables ante la acción sísmica
Las presas de relave aguas-arriba son muy vulnerables a la licuación y falla bajo sismos moderados a severos
Las presas de relave en operación son más susceptibles a la falla por sismo
En China los taludes son de 1:4 a 1:5 (V:H), y tienen concentraciones de 20%, siendo más estables
SUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUASSUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUAS--ARRIBAARRIBAAL DAAL DAÑÑO SO SÍÍSMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)SMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)
DISTANCIA EPICENTRAL(km)
1 2
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
MA
GN
ITU
D S
ISM
ICA
Presa A
PROBLEMA
POTENCIAL
COMPORTAMIENTO
SATISFACTORIO
LEYENDA (Lo et al)Sin DañoDaño Menor
DashiheXinshui
XinshuiDashihe
Falla
Relave
no-op
erativ
o
(Con
lin19
87)
Relave en operación
(Conlin 1987)
Cerro Negro N° 4Veta de Agua N° 1
5 10 20 50 100 200 500 1000
COMPORTAMIENTO SCOMPORTAMIENTO SÍÍSMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINASSMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINAS((XinXin et al, 1992)et al, 1992)
1. Fenshui2. Dong’anshan3. Dagushan4. Qidashan5. Gongchangling6. Nanfen7. Zhangzhuang8. Zhangzhuang9. Lime Dike10. Dashihe11. Dashihe12. Xinshui13. Xinshui14. Shirenguo15. Shirenguo16. Shuangtashan17. Shuangtashan
1
7 10 1214 9
1323 4 5 6
1715
(Conlin
1987)
LEYENDA
Sin DañoDaño MenorFalla
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
1
8.5
5.0
100010 100
MA
GN
ITU
D
DISTANCIA EPICENTRAL (km)
CONSIDERACIONES SCONSIDERACIONES SÍÍSMICASSMICAS
- Estudio de Peligro Sísmico* Método Determinístico* Método Probabilístico
- Máximas Intensidades Sísmicas Observadas
- Catálogo de Hipocentros
- Determinación de Aceleraciones Máximas yEspectros de Respuesta
- Magnitud del Sismo
- Registro Tiempo - Historia de Aceleraciones
MADRE DE DIOS
MOQUEGUA
71°
OCEANO
PACIFICO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
21°
19°
13°
15°
17°
ICA
HUANCAVELICA
AYACUCHOAPURIMAC
CUZCO
AREQUIPAXI
XI
X
XI
0 50 10001020304050
ESCALA 1:2'000,000
LEYENDA
Ref. JORGE ALVA HURTADO et al (1974)
INTENSIDADES SISMICAS OBSERVADASMAPA DE DISTRIBUCION DE MAXIMAS
MAPA N°1
X
IX
VIII
VII
V
IV
XI VALOR EXTREMO DECARACTER LOCAL
CISMIDFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
81° 79° 75°77° 73°
81°
1°
3°
5°
7°
9°
11°
TUMBES
PIURA
CAJAMARCAAMAZONAS
LORETO
LAMBAYEQUE
SAN MARTIN
LA LIBERTAD
ANCASHHUANUCO
PASCO
UCAYALI
JUNIN
LIMA
ECUADOR
COLOMBIA
BRASIL
X
IX
XI
VIII
IX
XI
XI
XI
X
IX
79° 75°77° 73°
PUNO
TACNA
BO
LIV
IA
CHILE
69° 67°
21°
19°
13°
15°
17°
71° 69° 67°
1°
3°
5°
7°
9°
11°
(Alva et al,1984)
Esquema de un paquete de granos de arena saturada. La deformación por corte está indicada por las flechas horizontales. Ella ocasiona el colapso de la partícula señalada por la flecha inclinada.
(Youd, 1992)
LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos
Diagrama de oscilación causada por licuación en la zona achurada. Ella ocasiona el desacople de las capas de suelo. La capa desacoplada oscila de modo diferente al suelo vecino, causando agrietamientos
(Youd, 1992)
LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos
Nivel freático
Estado final
Licuación
Estado inicial
Esquema de lo que ocurre con un desplazamiento o corrimiento lateral
(Youd, 1992)
Nivel Freático
Sección Deformada
Sección Inicial
→→ → →→→ → →→ →
LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos
Nivel Freático
Sección deformada
Sección Inicial
Estado final
Estado inicial
Diagrama de un deslizamiento causado por licuación y pérdida de resistencia cortante de suelos en una pendiente pronunciada. La pérdida de resistencia ocasiona inestabilidad y el deslizamiento por la ladera
LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos
(Youd, 1992)
Nivel freático
Flujo de agua hacia arriba
Estado inicial
Estado final
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↑
Diagrama de una estructura inclinada como consecuencia de la pérdida decapacidad portante. La licuación debilita al suelo, reduce su capacidad desoporte y permite que las estructuras se asienten e inclinen
(Youd, 1992)
LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos
EVALUACIEVALUACIÓÓN DEL POTENCIAL DEN DEL POTENCIAL DELICUACILICUACIÓÓNN
- Método Simplificado de Seed e Idriss, en base a ensayosSPT, CPT y Vs
- Correcciones para tomar en consideraciones efectos desobrecarga, nivel del terreno y magnitud sísmica Kσ , Kα
y Km
Factor de Seguridad a la LicuaciFactor de Seguridad a la Licuacióónn
Si FRL < 1 se producirá licuación
Si FRL > 1 no se producirá licuación
)/()/(
FRLo
1 o
d στστ
=
d = esfuerzo cortante promedio inducidoamax = aceleración máximag = aceleración de la gravedad
o = esfuerzo total vertical
o = esfuerzo efectivo verticalrd = factor de reducción
Relación de esfuerzos cíclicos inducidos por el terremoto
MMéétodo Simplificado de todo Simplificado de SeedSeed--IdrissIdriss
dd r
ga65.0
o
omax
o σσ
=στ
τ
σ
σ
MMéétodo Simplificado de Seedtodo Simplificado de Seed--IdrissIdriss
Relación de esfuerzos cíclicos resistentes
o
l
σ
τ Del gráfico para Ms= 7.5y distinto contenido de finos
= CN ( Factor de corrección ) < 2.0
(N1)60 = Valor de N corregido a una sobrecargade 1 kg/cm2 y 60% de eficiencia
(N1)60 = CN (N)60
o
1σ
Relación entre valores de esfuerzo cíclico que causa licuación y valores de N1
para sismos de M = 7.5(Ref, Seed et al., 1984)
3 1
20
20
20
12
20
1 0
17
20
2010
20
2 0
2 7
3 1
7 5
7 5
2 648
1 2
11
2 5
1 2
12
1 2
30
30
22
30
20100
0 30 40 50
101 0
10
37
25
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Porcentaje de finos ≥ 35 15 ≤ 5
PROPUESTOS DEL CODIGO CHINO MODIFICADO(Contenido de arcilla 5%)
Nota: DATOS MODERADOS PARA SITIOS CON > 5% FINOS SE HA OMITIDO POR CLARIDAD DE DATOS CON < 5%
DATOS PANAMERICANOSDATOS JAPONESESDATOS CHINOS
(N1)60
τl
σo
RelaciRelacióón Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (n Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (σσ00) y K) y Kσσ
1.2
LAKE ARROWHEAD DAM
SHEFFIELD DAM SHELL
UPPER SAN LEANDRO DAM SHELL
UPPER SAN FERNANDO DAM SHELL
FAIRMONT DAM
PERRIS DAM SHELL, RC: 95, 100%
LOWER SAN FERNANDO DAM SHELL
THERMALITO FOREBAY DAM FOUNDATION
LOS ANGELES DAM SHELL
SARDIS DAM SHELL
NEW JERSEY BACKFILL, FPI RC= 95%
SARDIS DAM SHELL
ANTELOPE DAM IMPERVIOUS MATERIAL
THERMALITO AFTERBAY DAM FOUNDATION
FORT PECK DAM SHELLSACRAMENTO RIVER SAND, Dr = 38, 60, 78, 100%MONTERREY O SAND, Dr= 50%
REID BEDFORD SAND, Dr= 40, 60%
1.0
0.2
2.0
0.4
0.6
0.8
03.0 4.0 6.01.0 7.0 8.05.0
ESFUERZO EFECTIVO DE CONFINAMIENTO (Ton/pie2) ó (kg/cm2)
Kσ
0
0 500 1000 1500
Esfuerzo de Confinamiento Efectivo (KPa)
1.0
0.6
0.8
0
0.4
0.2
NCEER (1996)
Seed & Harder (1990)K σ
CorrecciCorreccióón por Sobrecargan por Sobrecarga
RelaciRelacióón entre n entre αα y k y k αα
Ref. (Seed y Harder, 1990)
1.5
1.0
0.5
0.2
2.0
00 0.3 0.4 0.50.1
σ’o
τhv
kα
α
D r= 55 - 70 %
D = 35 %
' < 3 tsfσo
D= 45 -50 %⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
o
hv
'στα
CorrecciCorreccióón por Esfuerzo Cortanten por Esfuerzo Cortante((BoulangerBoulanger et al., 1991)et al., 1991)
Ref. (Seed y Harder, 1990)
2.0
1.5
1.0
0.5
0.00.40.20.10 0.3
Kα
Dr= 55 - 70 %
Dr= 35 %σ ' < 3 tsfvo
Dr= 45 -50 %
α = (τs /σ'vo)
σ’o
τhv
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
o
hv
'στα
CorrecciCorreccióón por Magnitud n por Magnitud KmKm((SeedSeed e Idriss, 1982)e Idriss, 1982)
Número de ciclos para ru= 100% y ± 5% de deformación
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
1 6 10 15 26 100
M =
6
M =
6 3
/4
M =
7 1
/2
M =
8 1
/2
1.32
1.13
1.00
0.89
ττ1
DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DE LA RESISTENCIAN DE LA RESISTENCIARESIDUALRESIDUAL
- Relación entre N y Sr (Seed)
- Relación entre σ y Sr Sr = Cσ C = 0.1 (Finn)
- Relación entre qc y Sr (Ishihara)
CorrelaciCorrelacióón entre la Resistencia Residual y el Valor den entre la Resistencia Residual y el Valor de(N(N11))6060 ((SeedSeed y y HarderHarder, 1990), 1990)
1200
800
400
00 2420161284
Presa San Fernando
Datos de SPT y parámetros de resistencia residual medidos
Datos de SPT y parámetros de resistencia residual estimados
Construcción - casos históricos de licuación inducida y deslizamiento
Número de Golpes SPT Equivalentes en Arenas Limpias, (N1 )60 - cs
Res
iste
ncia
Res
idua
l No
Dre
nada
, Sur
(lb/p
ie2 )
Res
iste
ncia
resi
dual
Su
(kg/
cm2 )
qcl - valor equivalente de arenas limpias (kg/cm2)
Curvas De Alba et al.Convertidasa qcl= 4 (N1)60
0.3
0.2
20
0.4
0.1
030 40 5010
Resistencia Residual vs. Resistencia Residual vs. qclqcl EquivalenteEquivalentede Arenas Limpiasde Arenas Limpias
10
0
20
10 300 40 50 60 70 80 10020 90
RelaciRelacióón Entre Contenido de Finosn Entre Contenido de Finose Incrementos de e Incrementos de QclQcl
Incr
emen
to d
e va
lor d
e qc
l-Δq
cl
Contenido de finos, Fc (%)
CorrelaciCorrelacióón entre la Resistencia Residual y n entre la Resistencia Residual y Resistencia del Cono HolandResistencia del Cono Holandééss
N 15 C= N 30
C=
N 70C=
SuN = C
qc
Mochikoshi(limo)
Hokkaido(limo arenoso)
0.3
0.2
0.1
Resistencia de penetración del cono, qc(kg/cm2 )
Res
iste
ncia
resi
dual
no-
dren
ada,
Su
(kg/
cm2 )
0 5 10
Chonan(arena limosa)
Metoki(arena limosa)
(Ishihara, 1992)
ANANÁÁLISIS SLISIS SÍÍSMICO DE PRESAS DE RELAVESMICO DE PRESAS DE RELAVE
1) Análisis pseudo-estático con coeficiente lateral sísmico cuandono existen presiones de poro ni degradación de propiedades
2) Método lineal equivalente con ensayos de laboratorio cuando segeneran presiones de poro
3) Análisis “directo y fundamental” en problemas complejos
Análisis Post-licuación
- Utilizar equilibrio límite con resistencia residual de las zonaslicuadas. Lograr FS= 1.1 a 1.2
- Evaluar las deformaciones por licuación
c) τd ≥ τdlτs > Su
Deformación ilimitada(Daño considerable)
a) τd < τdlτs ≤ Su
≥
Deformación ligera(Sin daño)
VERIFICACIVERIFICACIÓÓN DE ESTABILIDAD Y N DE ESTABILIDAD Y EXTENSIEXTENSIÓÓN DE LA DEFORMACIN DE LA DEFORMACIÓÓNN
b) τd ≥ τdlτs ≤ Su
Deformación limitada(Daño moderado)E
sfue
rzo
Esf
uerz
oE
sfue
rzo
Deformación
Deformación
Deformación
τs
τd τdl
τs Su
τdl
Su
τd
τs
τd
τs
τdl
τs
Suτs
ESTABILIDAD DINESTABILIDAD DINÁÁMICAMICADepDepóósitos Inactivossitos Inactivos
• Análisis de estabilidad pseudo-estático
Coeficiente sísmico (1/2 - 1/3) amax
Método de equilibrio límite
FS > 1.0
• Deformación permanente
Método de Makdisi y Seed
Desplazamientos menores que 1.00 m
ECUADOR COLOMBIA
BRASIL
BO
LIV
IA
OCEANOPACIFICO I
III
III
COEFICIENTE SISMICO
PRESAS DETIERRA ENROCADO
PRESAS DEZONA
II
III
0.15 - 0.25
0.10 - 0.15
0.05 - 0.10 0.05
0.05 - 0.10
0.10 - 0.20
CHILE
II
PROPUESTO PARA PRESASPEQUEÑAS Y MEDIANAS
I
I
III
I
II
III
(Ruesta et al, 1988)
Deformaciones PermanentesDeformaciones Permanentes
Objetivo:
Evaluar los desplazamientos máximos debido a la ocurrencia de un terremoto especificado
Procedimiento:
Método de Newmark (1965)Método de Sarma (1975)Método Simplificado de Makdisi y Seed (1978)
M.E.F
“Viga de Corte”(rango de todoslos datos)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.0
0.8
0.6
0.4
0.2
y / h
0
kmax / ümax
Promedio detodos los datos
0.01
0.1
1
10
100
1000M = 8 ¼
M = 7 ½
M = 6 ½
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0ky / kmax
Des
plaz
amie
nto
(cm
)
CCáálculo de las Deformaciones Permanenteslculo de las Deformaciones Permanentes((MakdisiMakdisi y y SeedSeed, 1978), 1978)
Variación de Desplazamiento Perma-nente con la Aceleración de Fluencia
“Razón de Máxima Aceleración” vsProfundidad de la Masa Deslizante
ESTABILIDAD DINESTABILIDAD DINÁÁMICAMICADepDepóósitos en Operacisitos en Operacióónn
- Análisis de respuesta dinámica
- Análisis de licuación
- Resistencia residual no drenada. Sur demateriales licuados
- Análisis de estabilidad post-sismoFS > 1.1
- Evaluación del potencial de deformaciónDeformaciones limitadasFalla por flujo
AnAnáálisis de Respuesta Dinlisis de Respuesta Dináámicamica
Objetivo:
- Determinación de esfuerzos de corte máximos- Evaluación de la amplificación sísmica
Métodos:
- Procedimientos analíticosSHAKE: propagación unidimensional (vertical)
- Procedimientos numéricos: elementos finitosQUAD4M, QUAKE/W: análisis bidimensional
Esfuerzo G1 G21 1
γ2
γ1
Deformación
Relaciones Relaciones HisterHisterééticasticasEsfuerzo Esfuerzo -- DeformaciDeformacióónn
Rango de valores
Deformación Cortante, γ (%)
10-4 10-3 10-2 10-1 10
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Mód
ulo
corta
nte
a de
f. co
rtant
e M
ódul
o co
rtant
e m
áxim
o
γMMóódulo Cortante de Arenasdulo Cortante de Arenas
((SeedSeed e Idriss, 1970)e Idriss, 1970)
-310 10 10
Amortiguamiento de ArenasAmortiguamiento de Arenas((SeedSeed e Idriss, 1970)e Idriss, 1970)
10-4 -2 -10
4
8
12
16
20
24
28
Raz
ón d
e A
mor
tigua
mie
nto
(%)
Weissman and Hart (1961)Hardin (1965)Drnevich, Hall and Richart (1966)Matsushita, Kishida and Kyo (1967)Silver and Seed (1969)Donovan (1969)Hardin and Drnevich (1970)Kishida and Takano (1970)
1Deformación Cortante, γ (%)
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 100.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
G /
Gm
ax
Deformación Cortante Cíclica (%)
OCR=1-15
015 30
50100IP=200
MMóódulo Cortante de Suelos Cohesivosdulo Cortante de Suelos Cohesivos((VuceticVucetic y y DobryDobry, 1991), 1991)
OCR = 1-8
15
IP=0
30
50
100
200
100.0001 0.010.001 10.10
5
10
15
20
25
Raz
ón d
e A
mor
tigua
mie
nto
(%)
Deformación Cortante Cíclica (%)
Amortiguamiento de Suelos CohesivosAmortiguamiento de Suelos Cohesivos((VuceticVucetic y y DobryDobry, 1991), 1991)
ANANÁÁLISIS DE ESTABILIDAD POSTLISIS DE ESTABILIDAD POST--SISMOSISMO
- Procedimiento convencional de equilibrio límite- Resistencia residual no drenada: suelos licuados- Resultado: factor de seguridad estático
Propiedades de los materiales φ, c, Sur, función del factor de resistencia a la licuación
1) FRL ≤ 1.1 c = Sur , φ = 0
2) FRL ≥ 1.4 c = Kc , φ = Kφ , K= 75 - 85%
3) 1.1 < FRL < 1.4 condiciones intermedias
Etapa Evaluaciónde licuación
Licuación Evaluaciónde
Deformación
Deformación Daño
τd < τdlNo ocurre -- Ligera No existeI
Ocurrencia o node licuación
τd ≥ τdlOcurre -- Grande Existe
τd ≥ τdlOcurre τs < Sur
Limitada ModeradoIIOcurrencia o node falla por flujo
τd ≥ τdlOcurre τs > Sur
Ilimitada Severo
EvaluaciEvaluacióón del Potencial de Deformacin del Potencial de Deformacióónn
AnAnáálisis Estlisis Estáático de Estabilidadtico de Estabilidad
Materiales c (kPa) Φ °
Material Cuaternario
Relave grueso
Relave fino
γ (kN/m3)
32
30
25
0.0
0.0
0.0
20.0
16.0
15.0
EJE X (metros)
175160145130115 190 205 220
4585
4570
Cot
a(m
snm
)
4555
Cuaternario
Relave GruesoRelave Fino
FS estático = 1.630
Roca
2.4 H:1V
-2.00E+000
-1.00E+000
-5.00E-001
+0.00E+000
-3.00E-001
+7.00E-001
+1.00E+000
+1.25E+000
+1.50E+000
+2.00E+000
τxy (T/m2)
Esfuerzos de Corte EstEsfuerzos de Corte Estááticosticos
+8.72E-001
+1.63E+000
+2.38E+000
+3.14E+000
+3.90E+000
+4.65E+000
+5.41E+000
+6.17E+000
+6.92E+000
+7.68E+000
τxy m ax
Esfuerzos de Corte MEsfuerzos de Corte Mááximos ximos por Sismopor Sismo
Ms = 7.5 amax= 0.28 g
VALOR DE LA MAGNITUD : 7.5 MsACELERACION MAXIMA : 0.28 g
SONDAJE : P-6NIVEL FREATICO : 12.0
PROFUND CLASIF DENSIDAD CONT FINOS D(50) VALOR N ESF TOTAL ESF EFECT R E C R R E C A F R L F R L 1
1.95 SM 1.60 46.60 --- 3 0.312 0.312 0.097 0.388 0.250 0.134
3.45 SM 1.60 46.60 --- 2 0.552 0.552 0.075 0.360 0.208 0.146
4.95 SM 1.60 34.80 --- 5 0.792 0.792 0.101 0.413 0.245 0.183
6.45 SM 1.60 34.80 --- 4 1.032 1.032 0.078 0.263 0.297 0.255
7.95 SM 1.60 34.80 --- 6 1.272 1.272 0.096 0.209 0.459 0.437
9.45 ML 1.50 54.70 --- 7 1.508 1.508 0.103 0.225 0.458 0.396
10.95 SM 1.60 34.80 --- 7 1.737 1.737 0.096 0.278 0.345 0.983
12.45 ML 1.50 54.70 --- 9 1.973 1.928 0.117 0.110 1.060 0.871
13.95 ML 1.50 54.70 --- 3 2.197 2.003 0.079 0.107 0.738 0.651
(mt) (sucs) (Ton/m3) ( % ) (gol/pie) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kσ, Κα)
Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en OperaciPresa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operacióónn
RESISTENCIA RESIDUAL NORESISTENCIA RESIDUAL NO--DRENADADRENADA
Material Resistencia Residual(kPa)
Relave Grueso 11 – 13
Relave Fino 5 – 8
A partir del ensayo de penetración estándar (SPT)
AnAnáálisis de Estabilidad Postlisis de Estabilidad Post--SismoSismo
Eje X (metros)
Cot
a (m
snm
)
4555
4570
4585
100 115 130 160 175145 190 205
FS = 0.519
EVALUACIEVALUACIÓÓN DEL POTENCIAL DE N DEL POTENCIAL DE DEFORMACIDEFORMACIÓÓNN
Condición Licuación Deformación Daño
τd > τd l y τs < Sur Existe Limitada Moderado
Conclusiones:depósito inestable, sin embargo se presentarán deformaciones limitadas y el daño será moderado
Normas para AnNormas para Anáálisis de Estabilidad de Presas de lisis de Estabilidad de Presas de Relaves Emitidas por el Gobierno PeruanoRelaves Emitidas por el Gobierno Peruano
RD 440-96-EM/DGM- Estudios para estabilización de presas de relaves
RD 224-97-EM/DGM- Evaluación especial de la estabilidad física
RD 19-97-EM/DGAA- Estructura del reporte de estabilidad física de presas de relaves
- Períodos de retorno de sismos: 150 años para depósitos operativos y 500 años para depósitos inactivos
MEDIDAS DE REMEDIACIMEDIDAS DE REMEDIACIÓÓN PARAN PARAMEJORAR LA SEGURIDADMEJORAR LA SEGURIDAD
- Reemplazo por presa nueva
- Mejora de la presa existente
a) Predicción del comportamiento sísmico
b) Naturaleza del defecto de la presa
Zonas sueltas y licuablesNivel freático altoTaludes empinadosAncho de playa
c) Tamaño relativo de la presa actual y final
Mejora en la operación del relaveMejora en el talud aguas abajoDensificación de la zona suelta
- Protección del área aguas -abajo
(ICOLD, 1995)
4100
4100
4090
4080
4070
4060
4090
4100
4110
4130
4120
4110
4070
4060
4070
4080
4090
4100
4110
4070
N I
L
U
1
IMA
8 76
PERU
A
AAC
ION
ERSI D
IVAD
NL
DEI N
GENI E
R
Factores de SeguridadDepósito Sección Talud
Estático Seudo-estático
1-1 Actual 1.14 0.85
Antuquito
2-2 Actual 1.12 0.86
Resultados del AnResultados del Anáálisis de Estabilidadlisis de EstabilidadDepDepóósito de Relaves de sito de Relaves de AntuquitoAntuquito
Deformaciones Permanentes: 120 cm en la superficieConclusiones: precarias condiciones de estabilidad
Factores de SeguridadDepósito Sección Talud
H:V Estático Seudo-estático
1-1 3:1 1.63 1.17
Antuquito
2-2 1.65 1.14
Resultados del AnResultados del Anáálisis de Estabilidad para la Remediacilisis de Estabilidad para la RemediacióónnDepDepóósito de Relaves de sito de Relaves de AntuquitoAntuquito
Conclusiones: adecuadas condiciones de estabilidad
3:1
4100
4100
4090
4080
4070
4060
4090
4100
4110
4130
4120
4110
4070
4060
4070
4080
4090
4100
4070
G
UER
I NE
E
P
NI E
AIR
AN
IDA
LIM
SVER
UNI
D
A
C
1
AONI
8 67
L
D
4110
Obras Preliminares 12,368 3.2
Corte y Traslado de Relaves 118,840 30.6
Cobertura Técnica Yauliyacu Antiguo 29,938 7.7
Muro de Sostenimiento 86,565 22.3
Canal de Coronación
25,297 6.5
Monitoreo 435 0.1
Total Costo Directo 388,422 --
Gastos Generales (10%) 38,842 --
Utilidades (10%) --
Sub-Total 466,106 --
IGV (18%) 83,899 --
Costo Total 550,005 --
DESCRIPCIÓN COSTOUS$
% de Incidencia
Respecto al Costo Directo
COSTOS DE LAS OBRAS DE ABANDONO ANTUQUITOCOSTOS DE LAS OBRAS DE ABANDONO ANTUQUITO
Cobertura Técnica Antuquito 64,810 16.7
Obras de Drenaje Quebrada 21
Cunetas
24,157 6.2
26,009 6.7
38,842
Presa de Relave Presa de Relave AntuquitoAntuquito DespuDespuéés de la Remediacis de la Remediacióónn
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
1) El mayor problema es evaluar la seguridad sísmica de presas existentes.
2) El factor más común es la licuación de suelos.
3) Los ensayos SPT y CPT se utilizan para evaluar la licuación en presas de relave.
4) Se requieren correcciones por sobrecarga, inclinación del terreno y magnitud sísmica para evaluar la licuación.
5) El análisis post-licuación emplea equilibrio límite y deformación.
6) Los parámetros dinámicos de los materiales controlan las características de la respuesta sísmica.
7) El análisis de respuesta sísmica permite evaluar los esfuerzos cortantes dinámicos y las características de amplificación del depósito.
8) En un depósito inactivo, el análisis dinámico involucra laestabilidad seudo-estática y el cálculo de las deformacionespermanentes por sismo.
9) En un depósito operativo, se requiere evaluar el potencial de licuación, analizar la resistencia residual, realizar un análisis de estabilidad post-sismo y evaluar el potencial de deformación.
RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES
1) Llevar a cabo estudios de respuesta sísmica en depósitos de relaves en operación o en proceso de abandono, para evaluar y garantizar su estabilidad.
2) Proyectar un adecuado sistema de drenaje, para disminuir la zona saturada y la posibilidad de licuación.
3) Controlar la compacidad y el contenido de finos de los relaves gruesos del dique del depósito, para garantizar un adecuado comportamiento.
Microzonificación
geotécnica
del distrito de
trujillo
Primera edición digital
julio, 2011
lima - Perú
© enrique f. luján silva
ProYecto liBro digital
Pld 0114
editor: Víctor lópez guzmán
http://www.guzlop-editoras.com/[email protected] [email protected] facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348lima - Perú
diseño
sísMico
de
Presas
de
relaVe
Primera edición digital
noviembre, 2012
lima - Perú
© jorge e. alva Hurtado
ProYecto liBro digital
Pld 0581
editor: Víctor lópez guzmán
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