geomecanica superficial-unap

8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP

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DISEÑO DE MINA SUPERFICIALCON ASPECTOSFUNDAMENTALES DE LA

GEOLOGIA, GEOMECANICA,GEOTECNIA Y MECANICA DE

ROCAS.



INDICE

I. Modelo geológico......................................................................................................................

II. Modelo estructural……………………………………………………………………………………………………………..…

III. Modelo del macizo rocoso........................................................................................................

IV. Modelo hidrogeológico.............................................................................................................

V. Modelo geotécnico....................................................................................................................

VI. Análisis de estabilidad................................................................................................................

VII. Métodos de diseño de taludes..................................................................................................

VIII. Bibliografía.................................................................................................................................IX. Talleres de aplicación.................................................................................................................

05

82

179

303

356

382

395

432434

Nº

Diap.



Objetivo Principal:

Proporcionar a los participantes los conceptos a través de fundamentos teóricos yprácticos necesarios para conocer y comprender los modelos que componen laEvaluación de Estabilidad de Taludes como parte importante en la toma dedecisiones estratégicas en las empresas mineras. No se pretende profundizar en

cada tema aquí tratado.

Metas para los participantes:

Comprender los respectivos modelos que componen la estabilidad de taludes para

minería superficial. Mostrar ejemplos en la industria minera aplicativos en la ingeniería práctica.

Ser capaces, posteriormente, a profundizar cada ítem aquí mostrado aplicandomodelos cada mas complejos.

INTRODUCCIÓN



El Proceso de Diseño del talud (Read &Stacey, 2009)

Modos de

fallo

Angulo inter

rampas

Talud

general (tajo)

Analisis de

estabilidad

Diseños

finales

Configuracionde Banco

Dominio

Geotecnico

ModeloGeotecnico

Diseño de

sectores

Implementacion

Cierre

Equipamiento

Capacidades

planeamiento

de mina

Taludes

parciales(banco)

Talud general

(tajo)

EstructuraFuerza

Evaluacion de

riesgo

Despresurizacion

Monitoreo

voladura

Drenaje

Estructura

Fuerza

Hidrogeologia

Esfuerzo in situ

Modelo de

diseño

Movimiento

Regulaciones

Geología Est ructura Mac izo rocoso Hidrogeología

MODELOS

DOMINIOS

DISEÑOS

ANALISIS

IMPLEMENTACION

P

R O C E S O S

I N T E R A C T I V O S

INTRODUCCIÓN



I. MODELO GEOLÓGICO



I. Modelo Geológico

1. MODELO GEOLOGICO

El propósito es el de relacionar la geología física regional y los eventos que

conducen a la formación de los cuerpos mineralizados efectuando su descripción

de los depósitos atendiendo a su génesis, distribución y la naturaleza de los

suelos de recubrimiento y tipos de rocas en la zona, incluyendo los efectos de

alteración y erosión.

La preparación de modelo es fundamental para el proceso de diseño de los

taludes y requiere un entendimiento básico de los conceptos esenciales de la

geología física.



Este proceso debe realizarse por profesionales con conocimientos geológicos en

minería a tajo abierto como ingenieros geólogos de exploración o ingenieros

geotécnicos, esperándose de ellos el entendimiento de la formación de los cuerpos

mineralizados,

Principalmente la geometría tridimensional, los diferentes tipos de roca,

descripción del entorno físico del lugar, características básicas del tipo de

yacimiento, aspectos geotécnicos de construcción, causas y efectos de la

sismicidad regional así como los esfuerzos derivados.


1. MODELO GEOLOGICO



El proceso tradicional que debe seguirse para recoger los datos necesarios y

construir uno de los componentes del Modelo Geológico .

Siendo el propósito vincular la geología física regional y los eventos que

conducen a la formación de un depósito mineral y a la descripción de la mina a

escalas de génesis, distribución, naturaleza de los suelos de cobertura, tipos

de rocas in situ, así como los efectos de alteración y erosión.


1. MODELO GEOLOGICO



ENTORNO FÍSICO

Una parte muy importante de la creación del Modelo Geológico, es la

necesidad de describir adecuadamente el entorno físico del lugar del un

proyecto, muchas minas situadas en localidades de proceso geomorfológico

complejo y climático asociados a fenómenos de alteración modificando su

evolución.


1. MODELO GEOLOGICO



SONDEO DIAMANTINO A ROTACION INCLINADOPARA ACOPIO DE DATOS EN EL DISEÑO


1. MODELO GEOLOGICO



Ubicación Geográfica

Evolución Tectónica

Factor climático

Geomorfología

Topografía y

Sistemas de drenaje.


1. MODELO GEOLOGICO



AMBIENTES DE LOS CUERPOS MINERALIZADOS.

Existe un gran número de tipos de Yacimientos minerales, cada cual con

diferentes características;

Es de entenderse que un conocimiento detallado de los atributos geotécnicos

de cada tipo, es impracticable, sin embargo un conocimiento práctico de las

clasificaciones, pueden darnos importantes datos.


1. MODELO GEOLOGICO



DEPÓSITOS PORFIRITICOS.

A nivel mundial, los depósitos de pórfido, tales como los de las minas

de Chuquicamata, Escondida en Chile, y la mina de Bingham Canyon en EE.UU,

son quizá la fuente más conocida de cobre.

Depósitos se producen en dos tipos de configuraciones principales dentro

de los belts orogénicos (zonas plegadas en montañosas que forman: arcos los

márgenes continentales).


1. MODELO GEOLOGICO


http://slidepdf.com/reader/full/geomecanica-superficial-unap 14/468I. Modelo Geológico

Los Sistemas de Pórfido se forman cuando las intrusiones magmáticas intruyen

en la roca de caja que rodea al depósito a través de interacciones hidrotermales. Los

magmas asociados a las intrusiones.

Pueden variar ampliamente en su composición, pero en general son félsicas, y

muestran una textura caracterizada por grandes cristales situados en profundidad.

1. MODELO GEOLOGICO



Se clasifican en tres formas:

DE TIPO PLUTONICO.- depósitos de pórfidos de cobre que se encuentra en

la configuración batolíticas. Un batolito es una gran masa plutónica con una

extensión en área de mas de 100 km2 de génesis compleja. La

mineralización se produce principalmente en una o más fases del

desarrollo de la roca plutónica.


1. MODELO GEOLOGICO



DEPOSITOS VOLCANICOS.- de pórfido de cobre, que se encuentra en las

bases de volcanes. La mineralización se presenta tanto en

las rocas volcánicas y asociados de intrusiones ígneas profundas, que derivan

del mismo magma madre (plutones magmáticos).


1. MODELO GEOLOGICO




•DEPOSITOS DE PORFIDO DE COBRE.- que se producen cuando los niveles

de existencias post orogénicas se dan en rocas no relacionadas.

•La mineralización puede haberse realizado dentro del cuerpo en su totalidad en la

roca o en una combinación de ambos.

1. MODELO GEOLOGICO




DEPOSITOS EPITERMALES.

Los depósitos epitermales se forman en el medio ambiente cerca de la superficie,

por lo general a menos de 1 km de la superficie de zonas volcánicas, técnicamente

en el cambio de zonas. Son el producto de la baja temperatura (50 ° a 300 ° C) de la

actividad hidrotermal generada a partir de sub intrusiones volcánicas.

Los depósitos epitermales tienden a ocurrir como sistemas de vetas pequeñas del

orden de centímetros de potencia, las menas minerales son de alta ley .

1. MODELO GEOLOGICO




LOS SISTEMAS DE ALTA SULFORACION.- se relacionan con las especies de

azufre oxidado y por lo general se encuentran cerca a los

respiraderos volcánicos y están asociados con oro, cobre y plata, y en menor

medida bismuto y teluro.

LOS SISTEMAS DE BAJA SULFORACION.- son distales a los

respiraderos volcánicos, comúnmente asociadas a los tipos de líquidos que están

involucrados en las aguas termales, contienen reducidas especies de azufre y están

asociados con oro y plata, y en menor medida, de arsénico, selenio y mercurio.

1. MODELO GEOLOGICO



DEPOSITO EPITERMALES.- que tienen más probabilidades de influir en la

estabilidad de los taludes del tajo son el alto grado de fracturación y la alteración

de la roca caja.

CONDICIONES DESFABORABLES.- las condiciones de ruptura a través de la

alteración debilitada de roca con o sin control estructural parcial puede ser igual

de propensos que las fallas de estructura controlada.


1. MODELO GEOLOGICO



ROCAS ASOCIADAS.- Las rocas del sistema epitermal, sufren fracturas

durante largos periodos de tiempo de actividad hidrotermal.

MIINERALIZACION.- Por lo general la mineralización se produce en los

rellenos de venas silíceas y en fisuras irregulares de ramificación o cerca de

las redes de vetillas que componen los stockworks.

ASPECTO VISICULAR.- Las vesículas formadas a partir de burbujas de gas

atrapadas por enfriamiento de las lavas, así también poros y fisuras pueden

actuar como elementos de recepción.de contorno o la prescencia de agua.


1. MODELO GEOLOGICO




FRACTURACION E HIDROTERMALIDAD.- Debido al alto grado de fracturación y la

actividad hidrotermal, las rocas de caja pueden ser modificadas (hidromecánica del tipo

de yacimiento).

ROCAS FELSICAS.- las rocas félsicas como la riodacita, latita o riolita, la alteración se

caracteriza por el cambio de minerales félsicos a sericita; la introducción o sustitución

de los minerales félsicos por sílice y la introducción de feldespatoides en el sistema;

los minerales comunes forman parte de las alteraciones, formándose carbonatos y caolín

(montmorillonita).

1. MODELO GEOLOGICO



ALTERACION DOMINANTE.- El proceso de alteración dominante en rocas

volcánicas maficas e intermedias como el basalto, andesita y dacita, se

denomina propilitización, que proviene de la baja presión y temperatura,

produciendo clorita y epidota como minerales de alteración mas

abundantes.

OTRAS ALTERACIONES.- productos de alteración en la zona propilitica

incluyen sericita, alunita, zeolita, adularia, sílice y pirita.


1. MODELO GEOLOGICO



CARACTERISTICA DE DEPOSITOS .-Los atributos de los

depósitos epitermales que tienen más probabilidades de influir en la estabilidad

de los taludes del tajo, son el alto grado de fracturación y la alteración

de la roca caja.

. estas condiciones, las posibilidades de ruptura a través

de la alteración debilitada de la roca con o sin control estructural parcial

pueden ser igual de propensos que las fallas de estructura controlada.


1. MODELO GEOLOGICO




PROSPECCION EN UN AFLORAMIENTO DEMINERALES DE COBRE

1. MODELO GEOLOGICO




KIMBERLITAS

Los diamantes fuera de la roca se cristalizan en el manto superior bajo una presión

extrema, el proceso se produce sólo si la litosfera presenta al menos 120 kilómetros de

espesor (Evans, 1993).

Estos son atrapados por el magma ascendente que transporta a la corteza, la

evidencia de su origen externo viene de África del Sur, en la localidad de Kimberley con

una edad de 90 millones de años, pero con incrustaciones de diamantes de más de 2 mil

millones de años (Kramer, 1979. en Misra, 2000).

1. MODELO GEOLOGICO



Kimberley, que alberga depósitos de diamantes de importancia económica

esta localizado en el escudo estable, (cratón) en grandes áreas con

antigüedad mayor a 2,4 millones de años (Misra, 2000).

Kimberley contiene potasio y el volumen de la roca

ultramáfica híbrida, aumenta desde las profundidades del manto y emplaza en

forma explosiva si llega al medio ambiente muy cerca de la

superficie (Winter 2001).

1. MODELO GEOLOGICO



Las características de los depósitos de kimberlita que tienen más

probabilidades de influir en la estabilidad de taludes de tajo, son las zonas de

contacto litológico, que por lo general cuenta con zonas muy fracturadas.

Interacción entre ambos materiales

1. MODELO GEOLOGICO




DEPOSITOS VOLCANICOS DE SULFUROS MASIVOS

En elementos volcánicos de sulfuros masivos (VMS) los depósitos están relacionados

con los entornos submarinos volcánicamente activos de las principales zonas

orogénicas.

Los metales se precipitan de soluciones hidrotermales como el cobre, zinc, plomo,

plata y oro. El estaño, el cadmio, antimonio y bismuto también aparecen en segundo

orden como sub-productos.


1. MODELO GEOLOGICO




LOS DEPOSITOS VMS.-, presentan acomulaciones de sulfuro en forma de

lente cubierto con una zona de alteración en el límite inferior bien desarrollado.

También muestra un patrón distinto de zonificación, que va desde el

hierro al cobre, a continuación cobre, plomo y zinc; finalmente, el zinc y bario que

se mueve hacia arriba y hacia afuera de la fuente hidrotermal (Robb, 2005).

En los casos típicos, los depósitos de sulfuros pueden aparecer en forma plana o en

forma tabular, apilados uno encima del otro formaciones en forma de manto.

1. MODELO GEOLOGICO



DEPOSITOS VMS también pueden ser clasificados como proximales o

distales.

Una combinación de la temperatura, la salinidad y el grado de mezcla con

agua de mar hará que los fluidos submarinos puedan ser más o menos

densos que el agua del mar. Depósitos proximales al arco se forman

cuando las soluciones minerales densas precipiten cerca de la eyección.


1. MODELO GEOLOGICO



Fluidos menos densos se dispersarán y precipitaran, formando un

depósito distal a la zona de eyección.

La tendencia hacia el cobre, domina minerales de sulfuro de hierroy disminuye con la distancia del lugar del flujo, como resultado de la

mezcla de agua marina y el mineral proveniente de fluidos hidrotermales.


1. MODELO GEOLOGICO



La característica de un depósito de VMS que tiene más probabilidades

de influir en la estabilidad de un talud es la zona de contacto inferior con

alteración subyacente, que puede formar taluds

potencialmente inestables de la mina.

Por consiguiente, la geometría del yacimiento debe estar bien establecida al

principio del proceso de planificación de minas.


1. MODELO GEOLOGICO




LOS DEPOSITOS SKARN.

Un compuesto principalmente de minerales de silicatos asociados a depósitos de

magnetita y calcopirita se encuentran en Suecia (Robb 2005).

La palabra ahora, se refiere a asociaciones minerales de silicato formado por el

reemplazamiento metasomático de rocas carbonatadas a una

temperatura de 400°C a 650°C, durante el contacto regional o los procesos de

metamorfismo asociados con un Plutón intrusivo.

1. MODELO GEOLOGICO



En cuanto a la posición tectónica, la mayoría de skarns que aparecen, se

encuentran en las márgenes continentales y arcos de islas, formando ya

sea durante o al final, de un período orogénico.

Los Skarns se clasifican como endoskarn o exoskarn, dependiendo de

la ubicación de los minerales, he aquí la relación del plutón

que se sustituyen por los líquidos que fluyen en el plutón.


1. MODELO GEOLOGICO



Los Skarns se clasifican:

endoskarn , Mineralizacion que se forma dentro del periodo, zona

del proceso de mineralizacion.

exoskarn. , Mineralizacion que se forma dentro del periodo, y fuera

de la zona de mineralizacion.


1. MODELO GEOLOGICO




Masa irregular formada en la zona de contacto entrelas rocas ígneas y las encajantes, su morfología esirregular, aunque se halla condicionada por elcontacto entre ambas rocas y el proceso demineralizacion.

1. MODELO GEOLOGICO




DEPOSITOS ESTRATOLIGADOS.

El Cinturón de Cobre de Zambia (ZCB) es típico de estos depósitos. El ZCB es uno

de los mayores depósitos de sedimentos alojados en regiones estratiformes de

cobre y uno de los grandes distritos metalogénico en el mundo.

Yacimientos de cobre y cobalto se encuentran en pizarras y areniscas, con la

mayoría de los yacimientos situados en lo que se denomina la pizarra "cinturón". La

mineralización se presenta en forma de sulfuros de hierro y varios metales, cobre,

minerales de cobalto y otros minerales

1. MODELO GEOLOGICO



La Calcopirita es el mineral de sulfuro principal. Diferentes concentraciones de

minerales se producen a lo largo de los planos de estratificación con las leyes de

mineral de cobre que van desde tres por ciento al seis por ciento y hasta 15 y 20

por ciento entre algunas localidades.

En los márgenes del depósito, los sulfuros de cobre y cobalto dan lugar a

pirrotita y pirita. Una zonificación de sulfuro de distinta naturaleza ocurre con

respecto a la costa. La tierra es estéril, con calcosina que ocurren en el entorno de

aguas poco profundas, seguido de bornita y calcopirita más lejos en la cuenca.


1. MODELO GEOLOGICO



La pirrotita se produce en regiones muy alejadas de la línea de costa. Una

zonificación distinta de la distribución tanto de metal y la mineralogía se

observa coherente con los cambios de facies regresiva.


1. MODELO GEOLOGICO




CONSIDERACIONES GEOTECNICOS

Cuando en el marco natural mencionados anteriormente, se ha

establecido cada tipo de roca en el lugar del proyecto, se

subdivide en unidades coherentes o dominios sobre la base de una combinación de

uno o todos los siguientes:

El tipo de roca (litología);

Las estructuras principales (fallas y pliegues);

1. MODELO GEOLOGICO



Mineralización (minerales y residuos) del macizo rocoso;

Alteración, incluyendo todos los eventos pre

y postmineralización;

Procesos de intemperie, y

Las propiedades geomecánicas.


1. MODELO GEOLOGICO



El objetivo final del modelo es proporcionar un nivel de diseño de límites

dimensionales y los atributos que caracterizan a las propiedades geomecánicas y tipo

de roca en el sitio.

Al elaborar el modelo, es importante reconocer que en muchos yacimientos minerales

la sobrecarga puede tener una geología totalmente diferente a la del mineral y la roca

huésped.

Ejemplos de ello son las gravas outwash conglomeraticas en la Mina al Sur, de

Chile, y los depósitos coluviales en Olympic Dam, en Australia del Sur. También puede

haber Saprolitos potentes por encima de yacimientos en ambientes tropicales.


1. MODELO GEOLOGICO



EJEMPLO DE LA MINERALIZACION DE GEOLOGIA BASICA UNIDA POR LASUPERPOSICION DE LA LITOLOGIA (2 TIPOS), LA MINERALIZACION (2 TIPOS), YLA ALTERACION (2 TIPOS).

Ejemplo de la definición básica de las unidades geológicas mediante lasuperposición de la litología (2 tipos), mineralización (2 tipos), y la alteración(2tipos), (Flores y Karzulovic, 2003).


1. MODELO GEOLOGICO




Para ilustrar el grafico expuesto, se utiliza la mineralización, la

alteración y la erosión de las dos litologías diferentes para definir

siete unidades geológicas básicas:

1. MODELO GEOLOGICO




El primer paso en el proceso de construcción de modelos, es recopilar los datos

de campo, toda la cartografía, incluyendo datos básicos de la exploración del

yacimiento y los programas de perforación geotécnica en un proyecto geológico.

Este proyecto se puede incorporar en una de tres dimensiones (3D) modelo sólido

geológico usando uno de los sistemas disponibles de modelado como Vulcan ™,

Data Mine, Surpac o compatibles.

1. MODELO GEOLOGICO



En este proceso se asignan los datos en Autocad importados como archivos

DXF, para que el geólogo puede conectar la falla, litológicas y otros rastros limite

geológico y construir sobre las huellas en 3D para construir figuras modeladas i

triangulaciones.

Una vez que el arco de triangulaciones hecho es fácil cortarlas para enfrentar a

los depósitos o en secciones. El proceso completo se ilustra en la siguiente serie

de figuras a continuación, con ejemplos de diferentes yacimientos mineros.


1. MODELO GEOLOGICO




Modelo Geológico del Goldstrike Minas Betze pilares a Cielo Abierto

1. MODELO GEOLOGICO




Corte Geológico del sector Este de la Goldstrike Mines. Tajo a Cielo Abierto, sección transversal através de la pared este de la fosa.

1. MODELO GEOLOGICO




Un problema de modelado sobre el nivel de confianza en la información geológica que

aparece en la sección transversal.

Previa a los gráficos por ordenador se implantó en la elaboración, mapas geológicos

y secciones transversales fueron dibujados a mano.

Con estos mapas dibujados a mano y secciones transversales que era una práctica

habitual para designar sólo confirmadas o reconocidas como los conatctos geológicos

y estructuras.

1. MODELO GEOLOGICO



Desde la introducción de sistemas de gráficos por ordenador, esta

práctica ha sido postergada, todos los límites del arco se muestran como

líneas continuas, con el resultado de que la falta de certeza en

características tales como las fronteras litológicas y fallas importantes no se

refleja en el dibujo (plan o sección).

1. MODELO GEOLOGICO




De acuerdo con esta escala, es razonable suponer que (los límites geológicos

que se muestra en la parte superior de 200 pies del arco de sección transversal

basada en la exposición de superficie y las intersecciones de perforación del

agujero y puede considerarse como bien establecido.

1. MODELO GEOLOGICO





Sección transversal del SI mostrando interpretación delímites estratigráficos y estructurales los taladros y los nivelesestimados de seguridad de datos con la profundidad

1. MODELO GEOLOGICO




Sección mostrando interpretaciones de límitesestratigráficos y estructurales, los taladros y los niveles estimados deseguridad de datos con la profundidad

1. MODELO GEOLOGICO




Modelo sólido codificado por color para mostrar la distribución 3D de los tiposde rocas en un entorno de mina.

1. MODELO GEOLOGICO




Diagrama de cerca 3D que muestra las relaciones estratigráficas entre el alféizarde una gabro y una pila sedimentaria que ha sido invadido por un umbralgabro y una chimenea de kimberlita.

1. MODELO GEOLOGICO




Sólido modelo con una columna sedimentaria, mostrando un sill intrusivo

de Gabro y el límite de contacto superior del conducto de Kimberlita

1. MODELO GEOLOGICO




1. MODELO GEOLOGICO




Se muestra la distribución 3Dde los tipos de rocas en relación con eldepósito a cielo propuesto en el proyecto de níquel en el oestede Australia Occidental (Nickel West, 2007).

1. MODELO GEOLOGICO



SISMICIDAD REGIONAL

DISTRIBUCIÓN DE LOS TERREMOTOS

Existe una serie de casos donde los terremotos han provocado deslizamientos

de tierra en las laderas naturales, pero no se han identificado efectivamenteterremotos originando fallas de taludes en las grandes minas a cielo abierto.


1. MODELO GEOLOGICO



Esta situación ha generado un debate considerable sobre la necesidad derealizar análisis sísmico de taludes en minas de tajo abierto.y es la

razón principal porque la carga sísmica es a menudo ignorada e inadvertida enel diseño de taludes.

Si un gran terremoto ocurriera próximo a la talud de un tajo abierto losefectos pueden ser importantes, sobre todo si los materiales incompetentescomo el suelo, están involucrados.


1. MODELO GEOLOGICO




La carga sísmica es a menudo ignorada e inadvertida en el diseño de

taludes. Si un gran terremoto ocurriera próximo al talud de un tajo abierto los

efectos pueden ser importantes,

Sobre todo si los materiales incompetentes como el suelo, están

involucrados. Además, las infraestructuras de las minas, especialmente las

presas de relaves pueden ser y han sido afectadas por los terremotos. La

documentación de la sismicidad regional y su integración con el

modo geológicas es importante.

1. MODELO GEOLOGICO




La mayoría de los terremotos son causados por la interacción

entre dos placas de la corteza y se concentran en los cinturones

geográficos definidas por los límites de las placas.

Ahora se describe el planeta y las grandes placas de la corteza. Para el

lector interesado un modelo de actualización digital de los límites

de placas se pueden obtener a partir de las Bird (2003).

1. MODELO GEOLOGICO




Grandes placas erustal del mundo, con flechas que indican lasdirecciones relativas de movimiento (Waltham, 1994)

1. MODELO GEOLOGICO




Se muestra la distribución mundial de terremotos e ilustra la relación

geográfica entre los terremotos y los límites de las placas.

Hay cuatro tipos básicos límites de las placas:

divergentes,

transformación,

convergente y de

subducción.

1. MODELO GEOLOGICO




Distribución mundial de los terremotos (Waltham,1994)

1. MODELO GEOLOGICO




RIESGO SISMICO

Los terremotos generan cuatro tipos de movimiento de tierra (Wiegel,1970):

1. Movimientos de suelos que logran desencadenar deslizamientos o movimientos

similares en la superficie, que pueden destruir estructuras por la simple

desestabilización de su fundación.

1. MODELO GEOLOGICO




2. Desplazamientos repentinos de fallas que puedan ocurrir en la superficie del

suelo y alteran las estructuras tales como carreteras y puentes.

3.- El movimiento del suelo que resulta de la consolidación del subsuelo por

los asentamientos, que dañan las estructuras a través de la deformación

excesiva de sus cimientos.

4.- Aceleraciones de tierra que pueden inducir a las fuerzas de inercia de una

estructura para dañarlo.

1. MODELO GEOLOGICO




Los dos primeros efectos son efectos estáticos. El tercer efecto puede ser estática

y dinámica, y el cuarto es dinámico.

Para efectos de la evaluación de riesgos, los siguientes datos deben incluirse en el

modelo:

- Los lugares y las magnitudes de todos los terremotos históricos y recientes en la

región de interés.

1. MODELO GEOLOGICO




Localización epicentros

de los terremotosasociados epicentrosasociados a la zona desubducción Peru – Chiley próxima a Antofagasta – Chile (USGS, 2007)

1. MODELO GEOLOGICO




Profundidad de

los sismos

1. MODELO GEOLOGICO




Distribución de sismos pormagnitudes en el área deestudio.

1. MODELO GEOLOGICO




Distribuciónacumulada demagnitudes en elárea de estudio.

1. MODELO GEOLOGICO




La magnitud, periodo de retorno, valor máximo de aceleración y la distancia del

sitio del proyecto del terremoto máximo creíble y del

terremoto máximo probable que se produzcan durante la vida útil del proyecto.

Esta información debe ser complementada por la probabilidad de cada

uno de estos eventos y sus correspondientes aceleraciones pico en tierra se

supere durante la vida del proyecto.

1. MODELO GEOLOGICO




Conecte a tierra las curvas de aceleración para la máxima credibilidad y los

terremotos del proyecto, de la cual las curvas de velocidad y el desplazamiento se

puede obtener.

1. MODELO GEOLOGICO




Curva de aceleración delterreno para un terremotomáximo creíble asociadas

1. MODELO GEOLOGICO




TENSIÓN REGIONAL

El campo de esfuerzos virgen en un macizo rocoso inalterado su origen está

determinado por una serie compleja de eventos controlados por la gravedad y

activa los procesos geológicos en la corteza terrestre.

Como era de esperar hay un amplio cuerpo de literatura sobre el origen y la

medición de la tensión virgen, ningún tratamiento detallado de lo que está más

allá del ámbito de aplicación de minería a cielo abierto.

1. MODELO GEOLOGICO




Para el lector interesado y Amadei. Stephansson (1997) proporciona un

resumen completo sobre el terreno de las tensiones en la corteza terrestre, los

métodos para medir y monitorear los esfuerzos y su importancia en el rock de

ingeniería, geología y geofísica.

Una base de datos global contemporánea de la tensión tectónica de la corteza

terrestre morir también es mantenida por el Mundial de Stress , Mapa del

Proyecto (Reinecker y cois, 2005), emite el estrés en mapas de varias regiones,

incluyendo América, África, Asia, Australia y Europa.

1. MODELO GEOLOGICO




En minería, la aplicación del principio in situ las mediciones de la tensión

virgen y cualquier seguimiento posterior después de la masa de roca ha sido

alterada es subterránea.

El conocimiento se utiliza para evaluar la estabilidad de excavaciones

subterráneas y su susceptibilidad de esfuerzo inducido por fallos como

rockbust, colapso de los pilares, y slabbing lado de la pared.

1. MODELO GEOLOGICO




Medida In situ las mediciones de

esfuerzos incluyendo: fracturamiento overcoring

hidráulica, perforación de asignación para la emisión acústica (efecto

Kaiser)

1. MODELO GEOLOGICO

Perforación inducida por fracturas

terremoto, medidas de coordinación, y

FRC datos geológicos.



II. MODELO ESTRUCTURAL

2 MODELO ESTRUCTURAL



II. Modelo Estructural

2. MODELO ESTRUCTURAL

El segundo componente del modelo Geotécnico es el Modelo Estructural

(Figura3.1).

El propósito del modelo estructural es para describir la orientación y

distribución espacial de los defectos estructurales que probablemente puede

influir la estabilidad de las taluds del tajo.

Esto incluye aquellas fracturas y fallas que presenta. El macizo rocoso





FACTOR ESCALA:

Debido a las diferencias en escala entre los bancos, inter-rampas y taluds

globales, el modelo estructural tiene que ser configurado en al menos dos

superposiciones que se muestran:

1. Los atributos de espaciado más estrecho de fallas y fracturas que ocurre

dentro de cada ámbito estructural en ángulo aparente.





ASPECTO ESTRUCTURAL

Las caracteristicas estructurales importantes como las fallas y pliegues que se puede utilizar en la subdivicionde la mina seleccionando un numero de ambitos estructurales cada uno de los cuales esta caracterizadointernamente por la caracterizacion estructural reconocible y compuesto mas estrechamente por fallas yfracturas . Los limites litologicos y la forma del tajo tambien puede influir en la selección de los limites delambito de caracteristicas estructurales.





GEOLOGIA REGIONAL.-

Ambos de estas superposiciones tendría que ser sustentado por un

esbozo de la geología regional poniendo concisamente los acontecimientos

tectónicos y fallas importantes y/o pliegues aquello que ha controlado o

influyó el estilo y forma del yacimiento, de evolución a través de la

mineralización.





ESTRUTURAS IMPORTANTES.-

Las estructuras Importantes incluyen los pliegues y fallas que es continuo a

lo largo de falla y abajo del buzamiento a través del sitio de mina, y

características como la laminación de las estructuras que se asociaron con

rocas metamórficas como pizarras, filita y esquistos. La terminología básica

utilizó para describir estas características está perfilada a continuacion.:





PLIEGUES

Es una de las más comunes estructuras que ocurren, se encuentran en

deformaciones de rocas. Ellas se forman con fracturas planares tales como

estratos esquistosos y desviados con formas de onda curvi-planar o estructuras

curvilíneas. Pueden desarrollarse solos o en multi-capas. Pueden ocurrir por

gravedad slumping y puede tener una variedad ancha de geometrías y medidas.





El flexuramiento es inducido por una compresión que actúa en un ángulo

alto(perpendicular) a las capas, mientras que pandeo es un flexuramiento inducido

por la compresión que actúa en un ángulo bajo a los estratos.

La orientación de la compresión principal para (a) doblando y (b) pandeo de capasplanares (Blyth)





FLEXURAMIENTO.-

El flexuramiento también puede ocurrir en la forma de un pliegue cubierto

cuándo, por ejemplo, sedimentos de la cobertura es más rígido que el basamento

flexible en respuesta a componentes de movimiento vertical a lo largo de

basamento fallas

Cuando el nombre implica, gravedad slumping implica el corredero de una masa

abajo una talud bajo la influencia de gravedad y es más común en un entorno de

submarino.





(a) y (b), esquemas de Bloque de hipotéticos cubertura-pliegues, el resultado de fallasnormal en el basamento; (c), Cubierta-geometría de pliegue asociada con bloque falladoen el basamento; y (d) cobertura-pliegues sobre fallas inversas en el basamento (Blyth& deFreitas 1984)




La terminología básica utilizó para definir los pliegues

Los términos usados describen la geometría de un perfil de pliegue: h = bisagra i =punto de inflexión; c = cresta; t = canal; α= ángulo inter limbo; L longitud de onda;A= amplitud (Blyth & Freitas)





(a & b), Longitud de onda (L) y amplitud (A) de un pliegue; (c), el esquema que muestra ladependencia del patrón de afloramiento del pliegue en la orientación del Plano de erosión(Blyth & Freitas 1984)





Los diferentes pliegues de formas más comunes

Tipos de pliegues asimétricos con diferir limbo longitudes y posiciones decharnela de superficie (Blyth & deFreitas, 1984)





Pliegues con cierre hacia arriba(a, c & e). Pliegues con cierre hacia Abajo (b, d &f). Las flechas indican dirección de mas jóvenes. Vistas de plan de erosionadosanticlinal (g) Y sinclinal(h) (Blyth & de Freitas, 1984)





Antiforma y Sinforma en plegamiento abierto íntegro, con gradoscorrespondientes de agudeza de pliegues y la charnela de plegamientos (Blyth &deFreitas, 1984)





Formas de Pliegue, (a) paralelos (b) Chevron (c) similar (d) vertical (e)inclinado (f) recumbente (g) torció superficie axial (Blyth & deFreitas, 1984)





Simetría de Pliegue, (a), simétrico y (b), asimétrico

Los esquemas que ilustran plunge, (a & b) sinclinal (c & d) anticlinal (e) Esquema debloque erosionado de anticlinal y sinclinal, con estratos duros (patrón de ladrillo)características de superficie de la conformación superficie erosionada encima (Blyth& deFreitas, 1984)





PLIEGUE SIMETRICO

Cuando el perfilado por Lisle y Leyshon (2004), nos muestra cómo la simetría

de pliegue puede ser reconocida por las orientaciones del normales a la

superficie plegada tomada en una sucesión de ubicaciones a través del pliegue.

Si el pliegue es simétrico, cuándo dibuja en el stereonet los polos del

normales al pliegue la posición cierra a un solo o más el círculo grande

conocido como el plano de perfil.





PLIEGUE ASIMETRICO.-

A su vez, el polo del plano de perfil proporciona el usuario con la dirección

del eje de pliegue. Si los polos no pueden ser equipados a un círculo grande,

entonces el pliegue no es simétrico.

El grado de tensión del pliegue se refleja en el circulo grande, con la gama

de orientaciones para un pliegue tensionado siendo más grande que para un

pliegue abierto.





PLIEGUES Y LIMBOS:_

En la misma manera, planar limbos de un pliegue principal en dos grupos de

polos mientras que pliegues abiertos muestra patrones más difusos. Si el

limbos del pliegue tiene longitudes desiguales un grupo de los polos en el

limbo de perfil probablemente puede ser más pronunciados que el

otro.pliegue.





POR EL PLUNGE Y BUZAMIENTO.-

Se muestra los diferentes clases de pliegue basados en el plunge y el

buzamiento de la superficie axial, ambos de los cuales son indetalles de la

transparencia o grado de curvatura del pliegue.

Las clasificaciones basados en el plunge puede variar de escaso buzamiento

a vertical. Las clasificaciones basaron en el buzamiento de la superficie axial

puede variar de íntegro a recumbente.





Stereonet representación de estilos diferentes de plegables (Lisle & Leyshon,2004)





Stereonet representación de diferir orientaciones de pliegue (Lisle &Leyshon, 2004





FALLAS

La definición de diccionario de una falla es una superficie de fractura o zona alo largo de un apreciable desplazamiento que ha tenido lugar. Para propósitos deingeniería aun así, cualquier movimiento es una falla, reconociendo que incluso

un menor (escala pequeña) la falla puede tener importancia de maneraconsiderable en ingeniería.

La palabra ”apreciable” levanta la cuestión de cuánto es apreciable. Parapropósitos de diseño de talud una escala sugerida.





Escala sugerida de magnitud de falla

Longitud (m) Descripción

<1 Menor (escala pequeña)

1-10 Banco

10 - 100 Banco a inter-rampa

100-1000 Inter-rampa en general

>1000 Escala regional





Los componentes del desplazamiento de una falla está medido en términos

de desplazamiento vertical, desplazamiento horizontal y desplazamiento

inclinado(total).

Componentes de desplazamiento de falla (Blyth & de Freitas, 1984)





ACCION DE LA CARGA PETROSTATICA:_

Sistemas de clasificación de la falla reconocen un patron, el estado hidrostático

de tensión en la tierra / corteza tal que la magnitud de las tensiones horizontales

en cualquier profundidad dada en la corteza es igual al vertical geostatica la

tensión inducida en profundidad por carga gravitacional.

La magnitud de las tensiones horizontales (σ2 y σ 3) relativo a la tensión vertical

(σ 1) puede cambiar en uno de tres maneras.





TENSION DIFERENCIAL

Si la tensión diferencial es suficientemente grande estas variaciones darán

lugar a tres fallas principales, normales, empujadas (inversas), y de rumbo

(transformantes)





Direcciones de tensión para fallas normales, de empuje (inversos) y fallas derumbo (transformantes) (Blyth & deFreitas, 1984)





FALLA NORMAL

El cual es una extensión lateral donde ambos la disminución de tensiones

horizontal en magnitud, pero no por la misma cantidad ( σ 1 > σ 2 > σ 3). Las

tensiones normales pueden ocurrir en cualquier entorno geológico. Forman

graben, y en afloramiento o perforaciones resultado de exposiciones en una

pérdida aparente de estratos.





Relación de fallas a ejes de tensión principal (a) de empuje (b) normal (c) de rumbo(Blyth & de Freitas, 1984)





FALLA INVERSA

, el cual es una falla inversa si la inclinación de superficie de falla es mayor

que 45°. Ambos aumento de tensiones horizontal en magnitud, pero no por la

misma cantidad( σ 1 > σ 2 > σ 3).. Fallas inversas son propio de empujes y

entornos de cinturón del pliegue y resultado en la repetición de estratos.





3. FALLA DE RUMBO.-

(transcurrente, lágrima, llave inglesa o transformante), donde el plano de falla

es aproximadamente vertical y el movimiento es en la dirección de falla

(izquierdo o derecho lateral) Un aumento de tensión horizontal en magnitud

mientras la otra tensión horizontal disminuciones en magnitud ( σ 1 > σ 2 > σ

3)





Desarrollo de (a) empujado y (b) encima-empujado, con repetición de estratos(Blyth & deFreitas, 1984)





ESTRUCTURAS METAMORFICAS

Rocas Metamórficas como pizarras, fillitas y esquistos exhiben una fisibilidad

planar que en escala de mina puede tener un efecto importante en la estabilidad

del inter-rampa y de la inclinación de los bancos del tajo. La terminología

utilizada para describir la textura fisil de estas rocas metamórficas puede ser

confundida y está aclarado abajo.





Pizarra.

Una roca de grano fino, roca con perfecta esquistosidad.

Fillita.

Una roca de grano fino esquistosa, a veces con incipiente segregación bandeada

con un brillo lustroso de mica y clorita a lo largo de la superficie de

esquistosidad.

Esquisto.

Fuertemente esquistosa, roca normalmente bien lineada, generalmente con

segregación desarrollada en capas . Contiene abundante minerales micaceos.





ESQUISTOSIDAD O FOLIACION.-

Una característica de estas descripciones es la distinción hecho entre

esquistosidad (o foliación), segregación bandamiento o estratificación, y

lineación, los cuales pueden ser descritos como sigue.

Esquistocidad. Una fisibilidad planar en la roca es causado por la orientación

de los cristales minerales en la roca con su dimensión más grande sub-paralelo

al plano de esquistosidad. Note aquello -las superficies son sinónimas con

esquistosidad, pero tener una connotación más ancha en aquel el plazo está

aplicada a cualquier conjunto.





Segregación bandeada.

Una estructura laminada que resulta de la segregación de un simple

ensamble mineral de composición contrastada durante metamorfismo a las

capas alternas paralelas a la esquistosidad.




Segregación bandeada

. Una estructura laminada que resulta de la segregación de un simple

ensamble mineral de composición contrastada durante metamorfismo a las

capas alternas paralelas a la esquistosidad.

Lineación

. Alineación paralela de elementos lineales en alguna dirección dentro de

la esquistosidad, por ejemplo, cristales prismáticos de hornblenda o

epidota, varilla-gusta agregado de cuarzo, o ejes de micropliegues.






FABRICA

El banco prototipo en escala estructural que se produce dentro de los

dominios principales se incluyen las camas de micro pliegues y fallas de

menor importancia, las articulaciones, esquistocidad y clivaje. Las principales

características de algunas estructuras comunes menores veces y junturas se

detallan a continuación:





ESTRUCTURAS PLEGADAS MENORES Y CLIVAJE

Estructuras menores plegadas

son comunes e incluyen crucero de fractura, cortes de tensión, las

estructuras boudinage, y caras de fricción.

Clivaje de fractura

consiste en una serie de fracturas paralelas (o conjugado tijeras) se formó

en un estrato incompetente (por ejemplo, la pizarra) en respuesta a los

pliegues de unos estratos competentes (areniscas)





Cortes de tensión

se puede formar, por extensión, en la envolvente o en otras rocas

cercanas frágiles en respuesta al plegamiento. Si la división es paralela o

sub-paralela al plano de axial asociadas a veces, lo que se conoce como

división axial del plano.





Debido a la cantidad y dirección de las tensiones alrededor de la cubierta

puede variar, el axial - plano de clivaje pueden converger o divergen desde el

arco interior de la tapa. Cuando esto ocurre, los polos de los planos de corte se

muestran una mayor difusión, a raíz de una gran perpendicular al eje del

pliegue.

Como señaló Lisle y Leyshon (2004), las intersecciones de las camas-división,

sin embargo, siguen siendo alineado en paralelo a las bisagras veces.





Crucero de fractura en una roca más débil doblado entre más fuerte estratos,con la relación entre la tensión y tensiones tangenciales (Blyth y de Freitas,1984)





Stereonetrepresentación de lospliegues yescote (Lisley Leyshon,2004)





Estructuras se forman por extensión durante el flexuramiento de un

material frágil.

Tensión en estratos competentes (b) boudin estructuras con cuarzo (q) entreboudins (c) lineaciones





Caras de fricción son alineaciones que reflejan el movimiento o la dirección de estratos o

estructuras adyacentes durante el plegamiento o falla.

Juntas

Las articulaciones se desarrollan en respuesta a tres procesos geológicos

principales:





Deformaciones resultantes de los procesos orogénicos;

Deformación resultante de procesos epirogénicos (levantamiento amplio y por

elevación),

La contracción causada por el enfriamiento o desecación

Juntas en las rocas sedimentarias reflejan el alivio de la tensión que se quedó

en las rocas después de la deformación(epirogenico).





SISTEMAS DE REPRESENTACION.-

El sistema operativo de base ortogonal de unión con orientación

perpendicular a la estratificación y normal el uno al otro.

No obstante, otros conjuntos también pueden estar presentes, en función de

eventos de deformación posterior. Las juntas de las rocas ígneas pueden

reflejar tanto la contracción de enfriamiento, la contracción que se pueden

recoger en la extensión (es decir, la apertura de la tensión de las junturas), o

procesos de deformación después del enfriamiento que se ha producido.





• TIPO DE MINERAL ROCA.-

• Hay diferentes tipos de mineral, cada uno con su propio conjunto de

características estructurales que pueden repercutir en la estabilidad de los

taludes del tajo.o puntos de vista de diseño de tajos.

• Muchas de estas características son comunes entre los tipos de mineral y la

mayoría de los casos puede estar relacionada con la naturaleza intrusiva,

sedimentaria y metamórfica de los ambientes geológicos diferentes.





INTRUSIVO.-

Las rocas intrusivas y la actividad sub volcánica y la mineralización con los

depósitos de pórfido y epitermal y skarn están relacionadas con fallas y zonas

altamente fracturadas que forman las vías de la intrusión y los fluidos

mineralizantes. Estas estructuras forman el esqueleto básico del modelo

estructural y posiblemente tendrá que mayor impacto en los diseños de la

talud.





CUESTIONES?

Otras preguntas que debe plantearse y los elementos que se añaden a la

estructura como el modelo se desarrolla incluyen los siguientes.

1¿El yacimiento representa unas fases únicas o múltiples de la tectónica y la

mineralización?

2¿Las zonas de alteración y las fronteras se extienden ampliamente en las

rocas de caja lateral para el cuerpo de mineral o están confinados a las fallas y

las zonas de fractura? Esta es una cuestión particularmente importante, sobre

todo en depósitos epitermales.





3. ¿Cuál es la relación entre las articulaciones y las estructuras más

importantes? Fueron las articulaciones y defectos formado por los

regímenes misma tensión o por separado en diferentes momentos y bajo

diferentes condiciones de estrés?

SEDIMENTARIO.-

En ambientes sedimentarios, los atributos que pueden influir en la

estabilidad de los taludes del tajo se incluyen las siguientes.





1. Los contactos

entre diferentes unidades litológicas, incluyendo los planos de estratificación y

discordancias. De particular interés son las posibles zonas débiles que pueden

ocurrir en los límites entre las zonas más fuertes y más débiles (por ejemplo,

fangolitas pizarra o arenisca) y discordancias que presentan horizontes de

edad del suelo.

2. Pliegues,





• 3.-JUNTAS:_

• Tienen perpendicularidad conjunta orientada en la base y la normal en cada alaque se proyecta de manera desfaborable orientada respecto a la base.

• 4.-CLIVAJE:

• De manera similar a las juntas, las diviziones o particiones pueden proporcionarplanos libres de estratificacion orientada de manera desfaborable.





5. Fallas,

incluyendo todas las fallas regionales importantes. Estos pueden

proporcionar superficies de lanzamiento, pero también puede representar

Planos de fallos importantes, por ejemplo, fallas inversas en ambientesorogénicos plegada y corrida. Fallas de empuje, no sólo repetir las camas,

pero geotécnicamente pueden formar Planos principales de la debilidad a

través de distancias que se han medido en términos de kilómetros.





METAMORFICA:_

Los atributos de rocas metamórficas que pueden tener un impacto en la

estabilidad de las taludes son similares a los encontrados en ambientes

sedimentarios, especialmente con respecto a la inmersión, taludes resultantes del

plegado. Por lo tanto, las cuestiones geotécnicas principales tienen que ver con

la integridad de la fisibilidad plana que se asocia con pizarras, filitas y esquistos.




MODELADO DE SOLIDOS

• Modelado sólido tridimensional de uso en geología Estructural uno de los

sistemas de modelización disponibles comercialmente, se ha convertido en un

proceso rutinario en la mayoría de los sitios de minas y estudios de diseño.




3D modelo sólido de un cuerpo son (rojo oscuro) intersectada por una secuenciade fallas normales





Cuerpo de mineral (rojo oscuro) como líneas en contra de un pozo propuestafinal





LA PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA

Lineamientos generales

Modelado estructural es un ejercicio de la geometría tridimensional que

requieran la aplicación de cualquiera de la geometría descriptiva o

trigonometría. Un número de ayudas tabulares y gráficos pueden ayudar a

construir estas soluciones (Badgley, 1958), pero característico que a

menudo son difíciles de manipular en tres dimensiones.





El método de proyección estereográfica

fue utilizado principalmente por cristalógrafos y mineralogistas, pero en la

geología estructural en la década de 1950 fue propuesto por Phillips (1960).





La atracción principal de la proyección estereográfica es que es fácil de usar.

Rápidamente se pueden aportar soluciones a los complejos problemas

geométricos en el campo o en la oficina, y es la herramienta ideal para el

trazado y conocmiento conjuntos de datos estructurales.

Debido a su potencia y flexibilidad, es RECOMENDADO como herramienta

básica para todos los análisis a cielo abierto de modelado estructural.




Zonas ciegas

La aparición de las juntas que tienen bajos ángulos de intersección (alfa) con el

agujero de perforación plantea la cuestión de las zonas ciegas. La zona ciega de

un taladro es el lugar geométrico de los polos de las juntas que son paralelos a

los agujeros de lugar y no puede ser visto por el agujero de perforación.

Con demasiada frecuencia la presencia y el efecto de las zonas ciegas son

ignoradas o no se reconocen cuando las estructuras en un tajo abierta se está

modelando.





Terzaghi : corrección para el espaciamiento de juntas

Cuando el espacio de las juntas (fracturas) se miden a partir de perforación de

hoyos (o a lo largo de una línea de exploración afloramiento), el número de

observaciones de las juntas de cualquier conjunto es una función del ángulo de

intersección (inclinación) entre ese conjunto y el eje del taladro.





En concreto, el número de intersección con un taladro de longitud dada

disminuye a medida que el ángulo de inclinación disminuye de forma que:

FORMULA

Donde:

Α = inclinación de las juntas en el hoyo del taladro D = El espacio entre las juntasL= La longitud del hoyo del taladroNα= El numero de juntas intersecadas por el taladro.

d

Lsen N





TERZAGUI

Por lo tanto, en un hoyo de perforación vertical, las gamas Nα entre L / d para las

juntas horizontales, de los cuales α es de 90 º, y cero para las juntas verticales, de

los que α es igual acero(Terzaghi, 1965).

Sin corrección adecuada se puede hacer para las juntas con ángulos bajos de α.

Si un grupo de diversas perforaciones orientadas está disponible, Terzaghi (1965)

sugiere que:



MODELADO DE RED DE FRACTURA S DISCRETA





MODELADO DE RED DE FRACTURA S DISCRETA

Fractura de redes discretas (DFN), modelado explícitamente representa

cómo las fallas y las articulaciones reconocido por el modelo estructural

espacial se distribuyen dentro de la masa rocosa.

Otros usos importantes incluyen la estimación de las distribuciones de

tamaño de bloque para el análisis de la fragmentación y la determinación de

las condiciones de flujo en las masas de roca dura.





El modelado de fracturas netas (DFN) en la literatura comúnmente incluye:

1. - FracMan (Golder Associates, Inc., 2007)

2. - Jointstats (Brown 2007)

3.- 3FLO (Billum et al , 2005), and

4.- SIMBLOC (Hamdi &du Mouza, 2004 )





MODELADO DFN

El juego de herramientas de modelado FracMan DFN fue desarrollado y lanzado por

primera vez por Golder Associates, Inc. en 1986. Fue desarrollado inicialmente para

aplicaciones de ingeniería de minas y civil, y ha sido ampliamente utilizado en petróleo y

gas y proyectos de medio ambiente, incluida la gestión de residuos radiactivos.

Más recientemente se ha aplicado a la estabilidad de las taluds y los problemas de un

túnel, en la predicción de la fragmentación in situ y la gestión de las aguas subterraneas.





SOFTWARE:_

Software JointStats fue desarrollado por Julio Kruttschnitt. Centro de Investigación

(JKMRC), Universidad de Queensland.

El software original acepta estándar de datos estructurales de un mapeo de la cara oscanline pozo,

Ofrecer una estructura y una masa de roca de propiedades de materiales de base de

datos que permite la incertidumbre de los datos para evaluar y determinar los límites de

confianza para los datos especificados y / o los atributos dentro de un dominio único

geotécnicos





Los Hitos en este programa incluyen la ampliación de los existentes

JointStats base de datos para incluir las medidas cuantitativas de los

parámetros del macizo rocoso y los datos estructurales recogidos

usando técnicas digitales.

3FLO fue desarrollado por Itasca Consultores SA (Francia),

principalmente para los análisis hidrogeológicos de los medios

fracturados.





El código es capaz de generar su propia DFN y tiene muchas características

similares al estándar de códigos de Itasca, incluyendo la construcción en

Poisson lenguaje de programación.

Base Fracman, JointStats 3FLO y su modelización en el modelo de disco al

azar, donde se define el tamaño de la discontinuidades circular por el radio

de la discontinuidad y de los lugares están determinados por un proceso

estocástico, por lo general el proceso de Poisson.

En forma indetalud de los demás y los centros de disco se generan en el





En forma indetalud de los demás y los centros de disco se generan en el

espacio usando una ley de distribución uniforme. La orientación de losdiscos se simula después de la media y las desviaciones estándar de la ley

de distribución que se ajusta a las mediciones de campo reales.

El radio del disco se estima a partir de la distribución de la longitud de

seguimiento. La intensidad conjunta se calcula sobre la base de la

frecuencia lineal media y la distribución de radio. Aplicaciones conocidas

de este código han sido principalmente para bloquear la distribución de

tamaños.




II Modelo Estructural

DEFINICIÓN ESTRUCTURAL DE DOMINIO

Directrices Generales

• La información contenida en el modelo estructural se utiliza para subdividir las

rocas en la mina en un selecto número de dominios estructurales, cada uno

con límites bien definidos y se caracteriza internamente por unos tejidos

reconocibles estructurales que lo diferencian claramente de sus vecinos.





Todas las características descritas en los apartados anteriores se deben

utilizar para ayudar a definir cada dominio.

Estos incluyen: Contactos de minas escala de puntuación cambios en la geología,

incluyendo cambios en la litología (por ejemplo, entre las rocas ígneas y

sedimentarias sub-volcánicas y rocas intrusivas intrusión), los cambios en

los perfiles de meteorización, y los cambios en los estilos de alteración;





Fallas de minas escala que podrán dividir las rocas en la mina en diferentes

bloques estructurales;

Estructuras plegadas de remoción de escala, haciendo especial hincapié en

los cambios en la orientación de los pliegues; Estructuras metamórficas de Minas escala, también con énfasis en los

cambios en el orientación de las estructuras;





Desnivel. y fallas entre la rampa de la escala, los pliegues y las

estructuras metamórficas, y

Escala de desniveles juntos división y micro-Construcciones como para

parásitos o segundo pliegues formados en los miembros de cualquier inter-

rampa o pliegues escala de las minas.





Todas estas características se han identificado a partir de la cartografía y

el afloramiento de perforación, y se almacena en la base de datos de tres

dimensiones estructurales.

Ó





EJEMPLO DE APLICACIÓN

Límites primarios de dominio

Ilustra los dominios de la estructura primaria reconocidos en el Codelco

Norté Chuquicamata mina en el norte de Chile. En este ejemplo el dominio

ha estado dando nombres, pero más seguido que no serán identificados por

números.




MINA CHUQUICAMATA:_

La mina de Chuquicamata ha sido usada como ejemplo, por que muestra la

claridad que puede ser lograda cuando una establecida y validada base de

datos estructurada tridimensionalmente esta disponible con que trabajar.

Obviamente, tal claridad no será posible en la pre-viabilidad y tempranas

etapas de viabilidad del desarrollo del proyecto, pero el ejemplo ilustra el

diseño del objetivo maduro o hecho.





STEREONETS:_

Stereonets que ilustran la diferencias en la orientación de las fallas que

dividen la Fortuna Granodiorita en el Muro Oeste del hoyo dentro de los

dominios de La Fortuna Norte Y Sur.

Las diferencias en la orientación vistas en los stereonets pueden ser

dichas parcelas trazan en el revestimiento del hoyo en 2005. Las fallas

muestran en azul haber trazado longitudes de mas de 1.0 km. Las fallas

muestran en rojo haber trazado extensiones mejores que 1 km.





Orientación de lasmayoresestructurasen eldominio dela fortunanorteCHUQUICAMATA





Orientaciónde mayorestructuraen eldominio de

Fortuna surde la minadeChuquicamata.





Fabrica dentro de los dominios primarios





p

Una vez que los dominios de los límites han sido seleccionados, las

estructuras de escala del desnivel y de inter-rampa dentro de cada dominio

deben ser asesorado para asegurarse que la estructura interna de la

fábrica de los dominios claramente distinguidos desde su vecino. Este

proceso debería ser exhaustivo y llevado a cabo bien uno de los dos a

cambios en los desniveles primarios o subdivisiones de dominios.





Orientación de menores fallas en el dominio de Fortuna Norte de la mina deChuquicamata.





Orientación de las fallas menores del dominio de la Fortuna Sur de la mina deChuquicamata.





Orientación de las uniones en el dominio de la Fortuna Norte de la mina deChuquicamata





Orientación de uniones en el dominio de la Fortuna Sur de la mina de Chuquicamata.



III. MODELO DEL MACIZO ROCOSO

3. MODELO DE MACIZO ROCOSO



III. Modelo de Macizo Rocoso

INTRODUCCIÓN

• El propósito de este modelo es la base de datos de las propiedades de

ingeniería de la masa de roca para su uso en los análisis de

estabilidad que se utilizarán para preparar los diseños de taludes en

cada etapa del desarrollo del proyecto.

Esto incluye las propiedades de las partes intactas de roca que





Esto incluye las propiedades de las partes intactas de roca que

constituyen el macizo rocoso anisótropo, las estructuras que atraviesan el

macizo rocoso y separar las partes individuales de roca intacta entre sí, y

la masa de roca en sí.

Un atributo fundamental de cualquier masa de roca que siempre se debe

tener en cuenta es que para una mayor estructura de las rocas es probable

que sea de control primario, mientras que para la resistencia más débil en

rocas puede ser el factor de control.





Esto significa que la masa de roca puede fallar en cualquiera de las tres

formas posibles:

1. Falla Estructuralmente controlada, donde la ruptura se produce sólo a lo

largo de las articulaciones de las fallas. Este es el caso de las diapositivas y

planos de cuña, que es más probable que ocurra en el banco y la escala

entre la rampa. En este caso la resistencia de las estructuras es el parámetro

más importante para evaluar la estabilidad de los taludes.

2 F ll t l i l t t l d d l t d t





2. Falla con control parcial estructural, donde la ruptura se produce en parte

por la masa de roca y en parte a través de las estructuras, por lo general a

otras cosas-la rampa y la escala global. En este caso la resistencia de la

masa de roca y las estructuras son importantes para evaluar la estabilidad

de los taludes.

3. Falla de control estructural limitado, donde la ruptura se produce sobre todo

a través del macizo. Esto puede ocurrir en la-rampa o talud





a escala global, ya sea en masas de roca muy fracturada o débil compuesta

predominantemente de materiales blandos o alterados. Eneste caso la fuerza

de la masa de roca es el parámetro más importante para evaluar la

estabilidad de las laderas.

Por lo tanto, al establecer para determinar las propiedades de ingeniería

geotécnica del macizo rocoso, la resistencia de la masa de roca y el

mecanismo potencial de falla debe ser considerado en el programa de

muestreo y pruebas.





Cuando se muestree y pruebe la roca intacta, también es importante

diferenciar entre "índice", "conductividad" y las propiedades "mecánicas".

1. Indice de propiedades son propiedades que no definen el comportamiento

mecánico de la roca, pero son fáciles de medir y proporcionar una descripción

cualitativa de la roca y, en algunos casos, puede estar relacionado con la

conductividad y / o mecánica de la roca.





2. Propiedades de conductividad son propiedades que describen el flujo de

fluido a través de la roca. Un ejemplo es la conductividad hidráulica

3. Las propiedades mecánicas son propiedades que describen

cuantitativamente la resistencia y deformabilidad de la roca. El ejemplo más

común es la resistencia a la compresión uniaxial, que es uno de los

parámetros más utilizados en la ingeniería de rocas.





En ingeniería de talud las propiedades de las rocas más comúnmente

utilizados son los siguientes.

1. Indice de propiedades

oLa porosidad, n

oPeso unitario , ɣ

oVelocidad de la onda P, Vp

oVelocidad de las ondas S, Vs





2. Propiedades mecánicas, que se describen

oResistencia a la tracción, TS o σt

oIndice de fuerza de punto de carga, I

oFuerza compresión uniaxial, UCS o σc

oLa fuerza compresión triaxial, TCS

oEl módulo de Young, E, y el coeficiente de Poisso n, v

Índice de propiedades





Porosidad

La porosidad de la roca, n, se def ine como la proporción del volumen de

vacíos (Vv ) y e l volumen total (Vt) de la muestra. La porosidad es

tradic ionalmente expresada com o un porcentaje.

Goodman (1989) indica que en las rocas sedimentarias varía de cerca





de 0 hasta un 90 por ciento, dependiendo del grado de consolidación de la

cementación, con un 15 por ciento de ser un "típico valor promedio" de

piedra arenisca.

La Tiza es una de las más porosas de todas las rocas, con porosidades

en algunos casos de más del 50 por ciento. Parte del material volcánico,

por ejemplo, piedra pómez y tobas, fueron gasificados así como se

encontraron y también puede presentar porosidades muy altas, pero la

mayoría de magmáticos las rocas volcánicas tienen una baja porosidad.





Las Rocas cristalinas, incluyendo calizas y evaporitas y rocas ígneas y

metamórficas, también tienen porosidades baja, con una gran proporción de

los espacios vacíos a menudo se crean grietas planas o fisuras. En esta

proporción rocas del espacio vacío a menudo se crean por las grietas o

fisuras planas.





El ISRM recomienda los procedimientos para la medición de la porosidad de

la roca, estos se describen en Brown (1981). Una discusión detallada de la

porosidad se puede encontrar en Lama y Vutukuri (1978

Peso unitario





• La unidad de peso de la roca ɣ, se define como el cociente entre el peso

(W) y el volumen total (Vt) de la muestra:

• La densidad de la roca, p, se define como el cociente entre la masa (M) yel volumen total (Vt) de la roca:





• El peso específico de la roca, Gs, se define como el cociente entre el

peso de la unidad (ɣ) y el peso unitario del agua (ɣw):

• El ISRM recomienda los procedimientos para la medición de la unidad de

peso de la roca, Estos se describen en la Brown (1981). Una discusión

detallada de la unidad de peso se pueden encontrar en Lama y Vutujuri

(1978).

Porosidad de algunas rocas (Modificado por Goodman, 1989)





Peso unitario de algunas rocas




Las velocidades de onda son significativamente más bajos para las rocas





con micro grietas que las rocas porosas, sin grietas, pero con el mismo

espacio vacío total. Por lo tanto Fourmaintraux (1976) propuso un

procedimiento basado en la comparación de los valores teóricos y medidos

de Vp para evaluar el grado de fisuración en las muestras de roca en

términos de un índice de calidad IQ:

Donde Vp es la velocidad medida de la onda P y VP. T es la velocidad teórica





de la onda P, que puede ser calculada a partir de:

Donde VP es la velocidad de la onda P del componente mineral "i", que tiene

una

proporción de volumen Ci en la roca.

Promedio de velocidad de la onda P en minerales formadores de roca





Promedio de velocidad de la onda P en minerales formadores de roca

Los experimentos de Fourmaintraux en establecer que el coeficiente





intelectual se ve afectada por los poros de la muestra de roca de acuerdo a:

Donde np es la porosidad de la roca no fisurada expresada como un

porcentaje. Sin embargo, si hay incluso una pequeña fracción de las grietas

o fisuras plana, la ecuacion anterior se rompe.





Debido a esta extrema sensibilidad del coeficiente intelectual de fisuras, y se

basan en mediciones de laboratorio y observación microscópicas de fisuras,

Forumaintraux propuso el gráfico como base para describir el grado de

fisuración de una muestra de roca.





Clasificación del régimen de fisuras en las muestras de roca teniendo en cuenta lacalidad de índice de coeficiente intelectual y la porosidad de la roca (Forumaintraux1976).





Tanto la velocidad de la onda P (Vp) y la velocidad de las ondas S (Vs) se

puede determinar en el laboratorio, con Vp es el más fácil de medir. ASTM

D2845-95 describe la determinación de laboratorio de las velocidades de

pulso ultrasónico y constantes elásticas de la roca, y Brown (1981) describe

los métodos sugeridos por el ISRM para determinar la velocidad del sonido.

Ondas P y las velocidades de ondas S de algunas rocas





Propiedades mecánicas





p

Resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción de la roca se mide por la "indirecta" pruebas de

resistencia a la tracción, ya que es muy difícil llevar a cabo una verdadera prueba

de tensión directa

(Lama et al, 1974). Estos "indirectos" tests de resistencia a la tracción aplicar

compresión para generar tensión y compresión combinada en el centro de la

muestra de roca.





Una grieta de partida en esta región se propaga paralela al eje de la carga y

las

causas del fracaso de la muestra (Fairhurst, 1964, Mellor & Hawkes, 1971).

La Brasilian test es el método más utilizado para medir la resistencia a la

tracción de la roca. Las muestras son discos con caras planas y paralelas.

Ellos son cargados diametralmente a lo largo de la línea de contactos (en

contraposición a los contactos punto de la otra manera de prueba

similares diametral punto de carga).





El diámetro del disco debe ser al menos de 50 mm y la relación entre el

diámetro D para el espesor de aproximadamente 2:1. Una tasa de carga

constante de 0.2kN/second se recomienda, como las rupturas que muestra

en 15 segundos a 30 segundos, por lo general a lo largo de una fracturasimple de tracción tipo alineado con el eje de carga. La resistencia a la

tracción está dada por:





Donde P es la carga de compresión, y D y t son el diámetro y el espesor del

disco. La prueba se ha encontrado para dar una resistencia a la tracción

superior a la de un ensayo de tracción directa, probablemente debido al

efecto de las fisuras como fisuras cortas debilitar una muestra de la tensión

directa con más severidad que debilitan una muestra división de tensión





. A pesar de la fuerza es una buena aproximación a la resistencia a la

tracción de la roca.

ASTM D3967-95a se describe el método de prueba estándar para resistencia

a la tracción de las muestras de roca y Brown (1981) describe los métodos

sugeridos por el ISRM para determinar la resistencia a la tracción indirecta.





PLT (Carga Puntual)

Es una estimación indirecta de la resistencia a la compresión uniaxial de la

roca. La prueba de carga punto se puede realizar en las muestras en forma de

base (las pruebas diametrales y axial), bloques de corte (las pruebas de

imprenta) o trozos irregulares (la prueba de masa irregular). Las muestras se

rompió por una carga concentrada aplicada a través de un par de esférica

truncada, platos cónicos.

L b d li l i tátil l





La prueba se puede realizar en el campo con equipo portátil o en el

laboratorio. La carga de punto de índice de fuerza, que viene dado por:

Donde P es la carga que rompe con el modelo y De un diámetro de

base equivalente, dada por:

D d D l diá t d b A l í i d fi i d ió





Donde D es el diámetro de base y A es el mínimo de superficie de sección

transversal de un plano a través de la muestra y los puntos de contacto del

cristal de exposición. Is varía con De. Por lo tanto, es preferible llevar a cabo

pruebas diametral en especímenes de de 50 a 55 mm de diámetro.

Brady y Brown (2004) indican que el valor de I mide un diámetro D se

puede convertir en un equivalente a un equivalente de 50 mm por la relación

núcleo:





Dónde está la carga de punto de índice de fuerza medido para un núcleo de

diámetro equivalente D diferentes de 50 mm. No se recomienda el uso de

diámetros de núcleo más pequeño de 40 mm para las pruebas de carga

puntual (Bieniawski, 1984).

Varias correlaciones se han desarrollado para estimar la resistencia a la





compresión uniaxial de la roca, forman el índice de carga punto de fuerza

(Zhang 2005), pero el más comúnmente utilizado es el siguiente:

Donde I es la carga de punto de índice de fuerza de De = 50 mm





Debe tener mucho cuidado ejercido en la realización de pruebas de punto de

carga y la interpretación de los resultados de tales correlaciones con una

ecuación. En primer lugar, existe una considerable evidencia anecdótica y

documentado que sugiere que no hay factor de conversión único y que es

necesario para determinar el factor de conversión en un lugar por lugar y tipo de

roca en roca tipo base.

En segundo lugar, como señala Brady y Brown (2004), la prueba es aquella





en la que la fractura es causada por la tensión inducida y es esencial que un

modo coherente de fallo se produce si los resultados obtenidos a partir de

muestras diferentes sean comparables.

Rocas blandas y rocas altamente anisotrópicas o rocas que contienen los

planos marcados de debilidad, tales como los planos de estratificación

puedan dar resultados falsos.

Un alto grado de dispersión es una característica general de los resultados de





PLT y un gran número de determinaciones individuales a menudo por encima de

100, son necesarios con el fin de obtener índices confiables.

Para rocas anisotrópico, es común para determinar un índice de anisotropía de

la fuerza, que se define como el cociente entre el decir que los valores medidos

perpendicular y paralela a los planos de debilidad.





Resistencia a la compresión uniaxial

Compresión uniaxial de muestras de roca cilíndrica preparada a partir de

perforación es probablemente la prueba más ampliamente realizado en la roca.

Se utiliza para determinar la resistencia a la compresión uniaxial (resistencia a

compresión) el módulo de Young, E, y la relación de Posisson. La resistencia a la

compresión uniaxial está dada por:





Donde P es la carga que provoca el fracaso de la muestra de roca cilíndrica,

D es el diámetro de la probeta, y A es área de la sección transversal.

Correcciones para tener en cuenta el aumento de la superficie de la sección

son comúnmente insignificante si la ruptura se produce antes.





ASTM D2938-95 y D3148-96 describe los métodos de prueba estándar para

resistencia a la compresión uniaxial y el módulo elástico de las muestras de roca.

Brown (1981) describe los métodos sugeridos por el ISRM para determinar la

resistencia a la compresión uniaxial y deformabilidad de la roca. Brady y Brown

(2004) resume las características esenciales de este procedimiento

recomendado.





1. Las muestras deben estar en lo cierto cilindros circular que tiene una altura a

diámetro de 2.5 a 3.0 y un diámetro de preferencia no menor que el tamaño del

núcleo NMLC (51 mm). el diámetro de la muestra debe ser de al menos 10

veces el grano más grande en la roca.

2. Los extremos de la muestra debe ser plana dentro de 0.02mm. 0.001 radianes

o 0,05 mm en 50 mm de ser perpendicular al eje de la muestra.





3. El uso de materiales de nivelación o tratamientos finales superficie que no sea

a máquina no está permitido.

4. Las muestras se almacenarán durante no más de 30 días y luego y probado

en su contenido de humedad natural. Esto requiere una protección adecuada

de los daños y la pérdida de humedad durante el transporte y

almacenamiento.





5. La carga uniaxial se debe aplicar a la muestra a una tasa constante de carga

de 0.5MPa/segundo a 1.0MPa/segundo.

6. Carga axial y las deformaciones axiales y radiales o circunferenciales deben

ser registradas durante la prueba.

7. Debe haber por lo menos cinco repeticiones de cada prueba.





Además, todas las muestras deben ser fotografiados y todos los defectos visibles

registrado antes de la prueba. Después de la prueba, la muestra se debe volver a

fotografiar y registrar todos los planos de falla. Sólo los resultados de la prueba

donde se puede demostrar que el hecho se produjo a través de la roca intacta y

no por defectos en la muestra deben ser aceptado.





Resultados obtenidos de un ensayo de compresión uniaxial sobre laroca.





La resistencia uniaxial de la roca disminuye con el tamaño de muestra cada vez

mayor. Se da por supuesto que T se refiere a 50 mm de diámetro de la muestra.

Una relación aproximada entre la resistencia a la compresión uniaxial y el diámetro

de la muestra para las muestras entre 10 mm y 200 mm de diámetro, está dada

por Hoek y Brown (1980) como:





Donde σc es la resistencia a la compresión uniaxial de una muestra de 50 mm de

diámetro y σcD es la resistencia a la compresión uniaxial medido en una muestra

con un diámetro D (en mm).





Influencia del tamaño dela muestra de la fuerza decompresión uniaxial de laroca (Hoek & Brown,1980).

En rocas anisotrópicas, por ejemplo, filita, esquisto, pizarra, y la pizarra,





p p j p q p y p

varios ensayos de compresión uniaxial se realizan en base orientada a los

varios ángulos de foliación o cualquier otro plano de debilidad.

La fuerza es por lo general cuando la foliación o planos débiles hacer y

ángulo de 30 ° con la dirección de la carga más grande y cuando los planos

son paralelas o perpendiculares al eje.





Esto permite la definición de los límites inferior y superior de T y permite

tomar decisiones, basándose en criterios técnicos, en cuanto a qué valor es

el más adecuado.




Mohr envolvente de falla definida por Mohr en los circulos de falla

En la compresión triaxial, cuando la muestra de roca no sólo se carga axial,





sino también radialmente por una presión de confinamiento mantiene constante

durante la prueba, la falla se produce sólo cuando la combinación de esfuerzo

normal y esfuerzo de corte es tal que el círculo de Mohr es tangente a la

envolvente de rotura. Por lo tanto un círculo representa una condición estable.





La prueba de compresión triaxial se lleva a cabo en una muestra cilíndricapreparada de la misma manera que para la prueba de compresión uniaxial. La

muestra se coloca dentro de un recipiente a presión y una presión del líquido,

S3, se aplica a su superficie. Una chaqueta, por lo general hecha de un

compuesto de caucho, se utiliza para aislar a la muestra de roca del fluido de

confinamiento.

La tensión axial, sn, se aplica a la muestra por un carnero que pasa a través de





un arbusto en la parte superior de la celda y las tapas de acero templado. La

presión de poros, u, se puede aplicar o medida a través de un conducto que en

general se conecta con el modelo que a través de la base de la célula.

Deformación axial de la muestra de roca puede ser convenientemente

supervisada por transformadores variable diferencial (LVDT) montado en el interior

(de preferencia) o fuera de la célula.

Las cepas locales axial y circunferencial se puede medir por la tensión

resistencia eléctrica indicadores unido a la superficie de la pieza de roca.





p p

Vista de corte transversal de la célula triaxial rock diseñada por Hoek yFranklin (1968), (de Brady y Brown, 2004).





La presión de confinamiento se mantiene constante y la presión axial mayor

hasta que la muestra no. Además de la fricción y la cohesión (c) los valores

definidos por la envolvente de rotura de Mohr, la prueba de compresión triaxial

puede proporcionar los siguientes resultados: el mayor (Si) y menores (S3)

principales tensiones efectivas por el hecho, las presiones de poros (u ), una curva

de tensión-deformación axial, una curva de tensión-deformación radial.





Presiones de poros casi nunca se mide al analizar muestras de roca. Las

mediciones son muy difíciles e imprecisos en las rocas con una porosidad menor

del cinco por ciento.

También están cargados lo suficientemente lento como para evitar el exceso

de presiones de poros que pueden provocar la ruptura prematura y poco realista

de baja resistencia.





Designación ASTM D2664-95a se describe el método de prueba estándar

para resistencia a la compresión triaxial de muestras de roca sin drenaje, sin

mediciones de la presión de poros. Brown (1981) describe los métodos

sugeridos por un ISRM para determinar la resistencia de la roca en la

compresión triaxial, y un procedimiento de revisión se publicó después (ISRM,

1983).





En todos los ensayos de compresión triaxial en roca, los procedimientos se

recomiendan las siguientes.

1. La máxima presión de confinamiento debe variar de cero a la mitad de la

resistencia a la compresión no confinada de la muestra. Por ejemplo, si el valorde P es de 120 MPa, a continuación, la máxima presión de confinamiento no

debe exceder los 60 MPa.





2. Los resultados deben ser confinada de por lo menos cinco diferentes

presiones de confinamiento. Por ejemplo, 5, 10, 20, 40 y 60Mpa si la máxima

presión de confinamiento es 60Mpa.

3. Al menos dos pruebas se llevarán a cabo para cada presión de confinamiento

Constantes elásticas, módulo de Young y el coeficiente de Poisson





Como se muestra el módulo de Young de la muestra varía a lo largo del

proceso de carga y no es una única constante. Este módulo se puede definir

de varias formas las más comunes son:

- El módulo de tangente de Young, E, definida como la inclinacion de la curva

de tensión deformación en un porcentaje fijo, por lo general un 50 por ciento

de





la resistencia a la compresión uniaxial.

- Módulo Promedio de Young, E, definida como la talud media de la más o

menos porción recta de la curva de tensión-deformación.

- Módulo secante de Young, E, definida como la talud de la recta que une el

origen de la curva de tensión-deformación hasta el punto de la curva en un

porcentaje fijo de la resistencia a la compresión uniaxial.





La primera definición es la más ampliamente utilizada y, en este texto se

considera que E es igual a E. correspondientes a cualquier valor del módulo de

Young, un valor de relación Poisson puede ser calculado como:

Donde σ es la tensión axial, E es la deformación axial y E es la tensión radial.





Debido a la simetría axial de la muestra, la deformación volumétrica, E, en

cualquier etapa de la prueba se puede calcular como:

La resistencia a la compresión uniaxial, módulo de Young y la proporción de

veneno para algunas rocas.

Resistencia a la compresión uniaxial, módulo de Young y el coeficiente dePoisson





Utilizando los valores de E y V del módulo de corte (G) y el módulo Bulk (K) de la





roca se puede calcular como:

De ondas P y las velocidades de ondas S se puede utilizar para calcular las

propiedades elásticas dinámicas:





Donde p es la densidad de la roca, Ed es el módulo de la dinámica de Young, Di-s es el módulo de corte dinámico, y vd es la dinámica de larelación de Poisson. Por lo general Ed es mayor que E y el EDE relaciónvaría de 1 a 3..




Una serie de clasificaciones con resistencia de rocaa la compresión

uniaxial y el módulo de Young se han propuesto. Probableme nte el más

utilizado es la clasificación de la fuerza de módulo propuesto por Deere y

Miller (1966). Esta clasificación define las clases de roca en términos de

la resistencia a la compresión uniaxial y la relación del módulo.





- Si E/σc< 200, la roca tiene un bajo ratio (región L)

- Si 200< E/σc< 500, la roca tiene un ratio medio (región M)

- Si 500< E/σc, la roca tiene un alto ratio (región H)





Tabla de clasificación de la roca en términos de resistencia a la compresión uniaxial ymódulo de Young

Condiciones especiales





Rocas blandas y suelos residuales

Macizo degradado con alteracion argílica como Saprolitos, puede fallar

de una manera "similar al suelo". En estos casos los procedimientos de

ensayo descritos en las secciones anteriores pueden no ser suficientes,

especialmente si la roca tiene alto contenido de humedad.

Si este es el caso, puede ser necesario realizar pruebas de tipo mecanica





de suelo y tener en cuenta las presiones de poros y tensiones efectivas en

lugar de los ensayos de tipo de roca. Si es así, las decisiones de muestreo y

las pruebas deben ser conscientes de la naturaleza del material y las

condiciones climáticas en el sitio del proyecto. Al planificar la investigación,

los puntos que deben tenerse en cuenta son los siguientes.

1 Por lo general los análisis de suelo son los análisis de estabilidad de





1. Por lo general, los análisis de suelo son los análisis de estabilidad de

taludes efectiva el estrés. Análisis eficaz el estrés suponer que el material

está plenamente consolidado y en equilibrio con el sistema existente y el

estrés que la falta se produce cuando, por alguna razón, tensiones

adicionales se aplican rápidamente, con poco o ningún drenaje ocurriendo.

Por lo general, el estrés adicional son las presiones de poros generados por

la caída de la lluvia repentina o prolongada.

Para estos análisis la prueba de laboratorio de concentración

apropiada son los consolidados no drenados (CU) Prueba triaxial





apropiada son los consolidados no drenados. (CU) Prueba triaxial,

durante el cual se miden las presiones de poros.

2 . Teoría de la mecánica del suelo y los procedimientos de pruebas de

laboratorio se han desarrollado casi exclusivamente con materiales

transportados que han perdido su forma original. Por el contrario, los

suelos residuales con frecuencia conservan algunas de las

características de la roca madre del que se derivaron.

3 En las situaciones donde el análisis de estabilidad se han





3. En las situaciones donde el análisis de estabilidad se han

realizado sólo sobre la base de los resultados representante CU

prueba triaxial, estructuras persistente

relictos de residuales o altamente degradado y hidrotermal (argílico)

los perfiles alterados pueden y con frecuencia han demostrado ser

fuentes inesperadas de la inestabilidad, especialmente en climas

húmedo y tropical.

4. Alto porcentaje de huecos, materiales plegables como Saprolitos, hierro

li i i d d ó it d fi d bbli d





lixiviado, suave o depósitos y de grano fino, masas de roca rubblised

siempre plantear la cuestión de reblandecimiento del suelo rápidamente, lo

que puede conducir a un colapso repentino, si hay una rápida, positiva o

negativamente los cambios en la tensión . Repentinos aumentos

transitorios en la presión de poros también puede conducir a la falla

rápida, esta condición se conoce como licuefacción estática.

5. Otra peculiaridad de los materiales con relaciones de alto vacío,

como saprolitos que no debe pasarse por alto es el efecto de succión





como saprolitos, que no debe pasarse por alto, es el efecto de succión

del suelo en el esfuerzo efectivo y resistencia al corte disponible. Con

saporlitos, fuertes presiones de poro negativas (succión del suelo) se

desarrollan cuando el contenido de humedad cae por debajo de 85%, lo

que explica por qué muchos taludes en saprolito mantendrán estable en

los ángulos de inclinación y altura superior a que se espera de un

análisis esfuerzos efectivos.

6. El muestreo de rocas blandas y materiales de alta relación de vacíos

del suelo debe ser planificada y ejecutada con gran cuidado Para estos





del suelo debe ser planificada y ejecutada con gran cuidado. Para estostipos de materiales, muestras de bloques de alta calidad en lugar de

muestras de tubo de pared delgada se debe considerar con el fin de

reducir los efectos de las cepas de la compresión y la consiguiente

alteración de la muestra.

7. Se debe tener en la preparación de argílico, saprolitico y halloysita





suelos volcánicos de rodamientos y / o degradado y alterado las rocas

para los límites de Atterburg pruebas.

Horno de secado de estos materiales pueden cambiar la estructura de

los minerales de arcilla, que proporcionará resultados incorrectos. Esto

puede evitarse si las muestras se secan al aire.

Rocas degradables





Ciertos materiales se degradan cuando se exponen al aire y / o agua. Estos

incluyen la arcilla rica, materiales de baja resistencia, tales como pizarras

esmectítica y gubia de fallas y algunos kimberlitas.

Las pruebas estándar de la degradabilidad como saciar la durabilidad y

resistencia estática puede dar una indicación de la susceptibilidad de estos

materiales a la degradación.

Sin embargo, se ha encontrado que simplemente dejando muestras de





Sin embargo, se ha encontrado que simplemente dejando muestras de

núcleos expuestos a los elementos es una manera directa y práctica de

evaluar la degradabilidad.





Prueba de la degradación de la base expuesta

Donde hay alto contenido de yeso anhidrita en la masa rocosa, el





potencial de la solución de estos minerales y la degradación

consiguiente también debe tenerse en cuenta al evaluar su resistencia

a largo plazo.

El permafrost

Estabilidad de taludes suele mejorar cuando la masa de roca seencuentra en un estado permanentemente congelado.

Sin embargo, en condiciones de deshielo, la capa activa se debilitará.

Por lo tanto, para propósitos de diseño en entornos de permafrost, es





o o ta to, pa a p opós tos de d se o e e to os de pe a ost, es

necesario determinar los parámetros de resistencia al corte (fricción y la

cohesión) y contenido de humedad y suelo, tanto en los estados

congelados y no congelados. Además, es necesario conocer:

- El espesor y profundidad de la zona de congelados, incluidos el grosor y

la profundidad de la congelación de activos y la capa de deshielo;

- El contenido de hielo-ricos o pobres;





p ;- La temperatura del aire anual y mensual. Las diferencias en las

temperaturas del aire anual y mensual de llevar a un comportamiento

diferente del permafrost en las diferentes regiones;

- El flujo de agua cercanos que un daño del permafrost;

- La cubierta de nieve y las precipitaciones.

- El gradiente geotérmico, y





g g , y

-¿Cómo se comporta el hielo en la superficie libre. Hace que se derrita y

el flujo o lo hace permanecer en el lugar?

Pruebas de resistencia de materiales permafrost requiere especializada

en la manipulación, almacenamiento y servicios de laboratorio. Las

muestras deben mantenerse en un estado de congelación de la colección

de la prueba.

• LAS DISCONTINUIDADES





• en la masa de roca esta dada por que tiene cero o baja resistencia a la

tracción. Esto incluye, tales como juntas, fallas, planos de estratificación,

esquistosidad planos, y las zonas erosionadas o alterado. Términos

ecomendados para el espaciamiento de defecto y el diafragma (grosor).

Debe de tener un sistema de clasificación recomendada y diseñado





y

específicamente para permitir a las descripciones de ingeniería

pertinentes y concordantes de defectos.

En la ingeniería de taludes, las propiedades de defecto más comúnmente

utilizados son los parámetros de corte de Mohr-Coulomb de la junta (ángulo





utilizados son los parámetros de corte de Mohr Coulomb de la junta (ángulo

de fricción, y la cohesión, para fines de modelación numérico de la rigidez

de los defectos deben también ser evaluados. La resistencia al cortante se

puede medir por el laboratorio y en ensayos in situ, evaluación desde la

parte posterior-análisis de las fallas estructurales controlados o evaluados

de una serie de métodos empíricos.

Laboratorio y ensayos in situ tienen el problema de los efectos de





y yescala como la superficie a prueba es generalmente mucho menor que la

que podría ocurrir en el campo.

Por otro lado, la inestabilidad estructural talud controlada requieren una

interpretación muy cuidadosa de las condiciones que provocan la junta y

el valor para evaluar el valor más probable de los parámetros de

resistencia al corte.

Los valores evaluados a partir de métodos empíricos también

requieren una evaluación cuidadosa.





Medición de resistencia al corte

La resistencia al corte de las discontinuidades suave puede ser

evaluado utilizando el criterio de rotura de Mohr-Coulomb, en la que se

le da la máxima resistencia al corte por:





Donde Øj y Cj son ángulo de rozamiento y la cohesión de la

discontinuidad de la condición de fuerza máxima, y T es la cohesión

de la discontinuidad de la condición de fuerza máxima, es el valor

medio de la tensión efectiva normal que actúa en el plano de la

estructura . El criterio se ilustra como





Mohr-Coutomb resistencia al corte de los defectos de los ensayos de cortedirecto.





En un estado residual, o cuando la fuerza máxima se ha superado y

desplazamientos relevantes han tenido lugar en el plano de la estructura, la

resistencia al corte está dada por:

Donde Øjres y C jres son el ángulo de rozamiento y la cohesión de la

condición residual y T es el valor medio de la tensión efectiva normal





condición residual y T es el valor medio de la tensión efectiva normal

que actúa en el plano de la estructura, hay que señalar que en la

mayoría de los casos C es pequeño o cero, lo que significa que:

ASTM D4554-90 (revisada en 1995) describe el método de prueba

estándar para la determinación in situ de la fuerza cortante directo de





estándar para la determinación in situ de la fuerza cortante directo de

los de la junta y

ASTM D5607-95 escribe el método de prueba estándar para resistencia

al corte directo se apoya la realización de laboratorio de muestras de

roca que contiene la junta . Brown (1981) describe los métodos

sugeridos por el ISRM para determinar la resistencia al corte directo en

laboratorio e in situ.

Idealmente, las pruebas de resistencia al corte debe hacerse a gran

escala por los ensayos in situ en las discontinuidades aisladas, pero





escala por los ensayos in situ en las discontinuidades aisladas, pero

estas pruebas son caras y no se suelen llevar a cabo.

Además del alto costo, los siguientes factores a menudo se opone a los

ensayos in situ de corte directo que se llevarán a cabo:

- Exposición de la discontinuidad de prueba

- proporcionar una adecuada reacción de la aplicación de la carga

normal y cortante y





normal y cortante, y

- garantizar que el esfuerzo normal se mantiene de forma segura

como el desplazamiento de corte se lleva a cabo.

La alternativa es llevar a cabo pruebas de laboratorio de corte

directo. Sin embargo, no es posible poner a prueba las muestras

representativas de las discontinuidades en el laboratorio y un

efecto de escala es inevitable.

El ángulo de fricción de la junta basico se mide mejor en las





discontinuidades naturales mediante pruebas de laboratorio de corte

directo.

A veces el mismo equipo de particular cuadro de corte utilizados para

las muestras del suelo de prueba se utiliza para analizar muestras de

roca que contienen discontinuidades, pero las pruebas con las

máquinas tiene los siguientes inconvenientes:

- Dificultad de montaje muestra de roca discontinuidad en el aparato;

- Dificultad para mantener las distancias necesarias entre las mitades





superior e inferior de la caja durante el corte, y

- La capacidad de carga de la mayoría de máquinas diseñadas para los

suelos de pruebas es probable que sea insuficiente para las pruebas de

roca.

El dispositivo más utilizado para el ensayo de corte directo de las

discontinuidades es la caja de portátil de corte directo





Aunque es muy versátil, este dispositivo cuenta con los siguientes

problemas:





-La carga normal se aplica a través de un gato hidráulico en la caja

superior y actúa en contra de un bucle de cable de conexión en el

cuadro inferior. Este sistema de carga de resultados en el aumento de

la carga normal en respuesta a la dilatación de las discontinuidades en

bruto durante el corte. Ajuste continuo de la carga normal es necesario

durante toda la prueba;

- Como los desplazamientos de corte aumentan la aplicación "normal" la

carga se aleja de la forma vertical y correcciones para esto pueden ser





g j y p p

necesarias;

- Las restricciones a la circulación horizontal y vertical en el corte son

tales que los desplazamientos deben ser medidos en un número

relativamente grande de lugares si corte preciso y desplazamientos

normales son necesarios.

- La caja de corte es un poco insensible y difícil de utilizar con el

relativamente esfuerzos bajos aplicados en la mayoría de las aplicaciones





de estabilidad de taludes, ya que fue diseñado para operar en un rango de

tensiones normales 0-154 MPa.

El equipo de prueba de corte directo utilizado por Hencher y Richards

(1982) es más adecuado para las pruebas de corte directo de las

discontinuidades. El equipo es portátil y puede utilizarse en el campo si es

necesario.





Directo equipo de corte del tipo de las utilizadas por Hencher y Richards (1982) para

las pruebas de corte directo de juntas.

El típico procedimiento de ensayo de corte directo consiste en el uso de





yeso para fijar las dos mitades de la muestra en un par de cajas de acero.

Especial cuidado es tomar para asegurar que las dos piezas están en su

posición original, adaptado y el paralelo de la discontinuidad en la dirección

de la carga de corte.

Una carga normal constante entonces se aplica mediante el voladizo, y la

carga de corte incrementa gradualmente hasta que la falla produzca el

deslizamiento.

La medición de los desplazamientos verticales y horizontales del





bloque superior con respecto a la inferior se puede hacer con

indicadores de nivel de línea, pero más preciso y mediciones

continuas se puede hacer con transformadores lineales variables

diferenciales.

Una práctica común es probar cada muestra tres o cuatro veces

en cada vez mayores cargas normales.

Cuando el esfuerzo cortante residual se ha establecido para una carga

normal de la muestra se pone a cero, aumento de la carga normal, y





p , g , y

otros ensayos de corte directo se llevó a cabo. No obstante, hay que

señalar que este procedimiento de prueba de varias etapas tiene un

efecto de daño acumulado en la superficie del defecto y pueden no ser

apropiados para los defectos no sin problemas.

Los resultados se expresan normalmente como corte curvas de esfuerzo

cortante de desplazamiento-de la que se determinan el pico y los valores

residuales de esfuerzo cortante.





Cada prueba produce un par de corte (t) y tension normal , que se traza

para definir la intensidad de la falla, por lo general como un criterio de

rotura de Mohr-Coulomb.

Se muestra un resultado típico de un ensayo de corte directo sobre una

discontinuidad, en este caso con una de 4 mm de espesor relleno de limo

arenoso .





Resultados de un ensayo de corte directo en un defecto (en este casocon una de 4 mm de espesor relleno de limo arenoso).

El esfuerzo de corte, así como una tensión ligeramente inferior al corte

residual. Las curvas de tensión normal esfuerzo de corte sobre la parte





p

superior izquierda muestra el pico y residual sobres resistencia al corte. El

desplazamiento de rotura de desplazamiento a lo normal en la parte inferior

derecha muestra la dilatación causada por la rugosidad de la

discontinuidad.

La fórmula para calcular el área de contacto es el siguiente.





Donde A es el área de contacto, 2a y 2b son los ejes mayor y

menor de la elipse, y b, es el desplazamiento de corte

familiar.

Las pruebas de compresión triaxial (esfuerzo-deformación) de los

defectos que contiene núcleos de perforación se puede utilizar para





determinar la resistencia al corte de las venas y otros defectos rellenos

con el procedimiento de describir, Goodman (1989), si el plano de falla

se define por la junta, entonces la tensión normal y de esfuerzos

cortantes en el plano de falla puede ser calculado utilizando el polo del

círculo de Mohr. Si este procedimiento se aplica los resultados de

varias pruebas de la cohesión y el ángulo de fricción del defecto sepuede determinar.





Ó



IV. MODELO HIDROGEOLÓGICO

La presencia de las aguas subterráneas puede afectar a las excavaciones de tajo

abierto:

4. MODELO HIDROGEOLÓGICO



IV. Modelo Hidrogeológico

1. Puede causar cambios en la tensión efectiva de la masa rocosa donde se ha

excavado, aumentando la posibilidad de fallas de taludes que conducen a otras

medidas correctoras, para compensar la reducción de la fuerza global del macizo

rocoso.

2. Se pueden crear condiciones de saturación:





- Perdida de acceso a todas las partes de la mina del área de trabajo;

- El uso mayor de los explosivos, o el uso de explosivos especiales, y el

aumento explosivo

-Fallas debido a los agujeros de chorro húmedo

- Neumáticos para el acarreo

- Aumento de los daños a los neumáticos e ineficiente transporte.

-Condiciones de trabajo inseguros.





Aspectos como la presencia de las aguas subterráneas y la presencia de

presión de poros resultante puede afectar al diseño de un tajo abierto.

Las aguas subterráneas por lo general tienen un efecto perjudicial sobre la

estabilidad de taludes.

La presión del líquido en centro de las discontinuidades y espacios de

poros en la masa rocosa reduce la presión efectiva.





p p

Las aguas subterráneas está contenida dentro de la porosidad primaria

intersticial de la propia formación. Macizo rocoso degradado o alterado pueden

presentar aun mas espacios intersticiales entre los granos, en particular en la

zona de alteración de la arcilla a la intemperie.

Además, altamente fracturadas y rocas pueden presentar similares





características hidrogeológicas de los estratos porosos comúnmente

conocidos como medio poroso equivalente.

Dentro de los estratos porosos, la presión de poso se ejerce sobre la roca

intacta

POROSIDAD

• Dentro de la mayoría saturados de las formaciones porosas como la arenisca,





limolita, limos o pizarra y dentro de los sedimentos clásticos no consolidados no

consolidados tales como arena, limo y arcilla, prácticamente todos las aguas

subterráneas está contenida de los espacios porosos primaria intersticial de lapropia formación.

Macizo: degradado o alterado, también pueden presentar espacios

intersticiales entre los granos, en particular en la zonas de “alteración de la





arcilla a la intemperie además, altamente fracturadas.

Similares características hidrogeológicas de los estratos porosos (comúnmente

conocida como medio poroso equivalente) Dentro de los estratos porosos, la

presión de poro se ejerce sobre la masa de roca intacta.

La porosidad total (n) de la masa rocosa en estos lugares es principalmente





controlada por los espacios intersticiales entre los granos, que suele oscilar

entre un 10% a 30% del volumen total de la formación (n=0,1-0,3), pero

puede ser hasta un 50% (n=0,5) en los materiales de grano fino.

Sin embargo, sobre todo para los materiales de arcilla, la porosidad drena

por lo general representa solo una pequeña proporción de porosidad total.





Gran parte de las aguas subterráneas puede ser sostenido por la tensión

superficial y no puede libremente de drenaje por gravedad.

Dentro de la mayoría la roca saturada competentes (roca dura),

formaciones, incluyendo metamórfica ígneas, configuración de cemento

castico y carbonato, prácticamente todas las aguas subterráneas se

encuentra dentro de fracturas.

Como no hay porosidad primaria importante, la presión de poro se ejerce

solo en las superficies de fractura de alto orden, por lo general contiene





abundante y la fractura de pequeña abertura y de conjunto = macizo rocoso,

La porosidad total(n) depende de la frecuencia acumulada, de fracturas y

juntas por lo general puede oscilar de macizo a macizo.

- de 0,1% a 3% del total de la formación volumen (n 0,001 a 0,03). Un metro

cubico de la masa rocosa por lo tanto puede contener 1 a 30 litros de agua





cubico de la masa rocosa por lo tanto puede contener 1 a 30 litros de agua

subterránea.

La mayoría de taludes de tajo se componen de una combinación de material no

consolidado y macizo rocoso “poroso”.

LA PRESION DE POROS EN LA INGENIERIA A TAJO ABIERTO

La presión de poros, se define como la presión de las aguas subterráneas que





ocurre internamente.

La presión de poro se puede producir en los espacios intersticiales entre los

granos (estratos poros), en las fracturas abiertas y conjuntos (roca competente).

La presión de poros es cero en el nivel freático, positiva por debajo del nivel

freático, y negativa por encima de mesa de agua. La presión de poro un parámetro

integral de toda evaluación de macizo rocoso en ingeniería de taludes.

- Cambia la tensión efectiva de la masa rocosa en la ladera.

P d bi l l d l t i l d l t l d





- Puede causar un cambio en el volumen de la material del talud.

- Puede causar un cambio en la carga hidrostática.

Estos factores suelen ser menos importantes, sin embargo el cambio

volumétrico puede ser importante cuando las rocas arcillosas.





La relación entre la resistencia al corte de una masa de roca o suelo y la

presión de poro se expresa en la ley de Mohr-Coulomb en combinación con el

concepto de tensión efectiva desarrollada por Terzaghi en la forma de la

ecuación:

t = (sn-u) c tag f


El ángulo de fricción interna y cohesión son propiedades de resistencia del




material en cualquier punto de la superficie de falla potencial.

Si la presión de poro se reduce, sin cambios en la tensión total, que dará lugar

a un aumento de la tensión total, que dará lugar a un aumento de la tensión

normal efectiva y un aumento de la resistencia al corte en los aviones fracaso,

con una mejora de la estabilidad de los taludes.

El almacenamiento elástico o almacenamiento confinado se aplica en

nivel freático pero sigue por encima de la parte superior de la roca, el





almacenamiento especifico está en función de la expansión elástica de la

masa rocoso y la comprensibilidad del agua, es muy pequeña en

comparación al almacenamiento.

Bajo condiciones de confinamiento, la cantidad de agua liberada por





unidad de superficie área de la disminución de la roca unidad en la cabeza se

le conoce como el almacenamiento especifico, almacenamiento

compresibilidad del agua, y es muy pequeño en comparación al

almacenamiento.

Cuando un sistema de aguas subterráneas confinadas se bombea, la masa

rocosa permanece completamente saturada hasta la superficie





rocosa permanece completamente saturada hasta la superficie.

El acuífero reacciona ante el aumento de la tensión efectiva y la expansión del

agua de la disminución de la presión.

CONTROL DE PRESION DE PORO

Debajo del nivel freático, la presión de poros se determina midiendo la altura

de una columna de un punto dado profundidad y la ubicación) en el macizo





p p y )

rocoso. En general, punto más profundo es la masa de agua, mayor es la

presión de poro.

En cualquier situación dada, la distribución de la presión de poro varía

lateralmente, a raíz de los cambios en elevación del nivel freatico.

Todas las minas que se excavan por debajo del nivel de agua necesitan algún tipo

de despresurización.





La escala del esfuerzo de desagüe depende de los siguientes tres factores.

1. Las características hidrogeológicas de la masa rocosa en la que la excavación se

lleva cabo.

2. La profundidad de excavación por debajo de la mesa de agua.

3. La resistencia de los materiales que forman los taludes del tajo.





En climas secos donde se localizan minas excavadas debajo del nivel

freático, la evaporación se puede hacer cargo de todo el bombeo.

En otras minas, las principales operaciones de bombeo son necesidades

primarias para la operación.





Este es el caso en el Goldstrike y las minas de Lone Tree en Canadá

Cuenca de Nevada y Rango, EEUU, Rheinbraun de lignito de la cuenca del

Ruhr en Alemania que han bombeo por encima de 2500 L/S.

Desagüe de minas y el control de presión de poros están relacionadas

entre si, categorías son reconocidos por las minas a tajo abierto, basado

en su entorno hidrogeológico:





Categoría1: Minas excavado por debajo de la mesa de agua en rocas

permeables que hidráulicamente están interconectadadas. Para esta

categoría, el programa de remisión general de desagüe adecuada puede

reducir la presión neutra en todos los taludes del tajo, que no requiere

medidas adicionales localizadas para disipar la presión de poro.

Avanzada la reducción del nivel freático mediante pozos de drenaje por

gravedad las causas de los espacios poros en el macizo rocoso esta excavando.





Si la permeabilidad del macizo rocoso es alta y las discontinuidades están

conectadas hidráulicamente, el NF será drenado permitiendo un análisis en

esfuerzos efectivos.

Categoría2: : Minas excavadas por debajo de la mesa de agua que tienen

una baja permeabilidad en sus paredes.





El mayor problema es el diseño y operación de pozos verticales

A medida que la excavación de mina se profundiza, las presiones de poros

por la totalidad o parte de talud puede ser necesario controlar el uso de

medidas localizadas.





Un ejemplo de esta categoría es la mina en Sleeper Nevada, donde más de

1300 l/s se bombea de los pozos de desagüe instalados en gravas

permeables y tobas volcánicas. Pero en el drenaje de roca arcillosa alterada

el drenaje es muy localizado.

Categoria3: Minas excavadas por debajo de la mesa de agua que han con

d bl t d f ió i bl





paredes permeables atravesada con una formación impermeable.

Estas zonas pueden dar lugar a presiones de poro residuales. Este fue en el

caso en la pared norte de la mina de oro KoriKollo en Bolivia.

Categoria4: Minas excavadas por debajo de la mesa de agua con barreras

verticales forman barreras impermeables oponiéndose al flujo de las aguassubterráneas.





La presión de poro no se disipa en todos los taludes del tajo, considerando

estas fronteras no drenantes como infinitas.

Categoría5: Las minas excavadas por encima de la mesa de agua donde la

precipitación estacional o recarga conduce a las agua subterráneas delimitado por

los intervalos estratigráficos





los intervalos estratigráficos.

Para esta categoría, el control de la presión de poro y la Infiltración localizada de

precipitación puede acumularse con menos capas permeables.

Esto también puede ocurrir cuando hay recarga “artificial” desde las

instalaciones, tales como fugas de tuberías o tizón zonas cercanas encima del

nivel del tajo.





Hay muchos ejemplos de esta categoría en la configuración de las minas a tajo

abierto en material tropical durante el desarrollo temprano, donde la recarga de la

precipitación local pueden dar lugar a poros permanentes o transitorios.

DESPRESURISAR

• De los factores principales que enfrentan el control de estabilidad de taludes, la





presión de poro es el parámetro que a menudo puede ser fácilmente modificada.

Otros parámetros tales como litología, la estructura y la fuerza inherente de los

materiales geológicos (resistencia, la fricción y cohesión) normalmente no se puede

cambiar.

PASOS PARA DESARROLLAR UN PROGRAMA DE DESPRESURIZACION TALUD





Un enfoque típico para la aplicación de un programa despresurización a un talud es

el siguiente.

- Paso 1: Recolectar datos hidrogeológicos y desarrollar un modelo conceptual

general para el lugar de la mina área. Las minas requieren un conocimiento general

de las condiciones hidrogeológicas y la necesidad de recopilar datos para el

sistema de aguas subterráneas.

Si no se exigen las condiciones especificas de despresurización y la evaluación

de impacto. . Un modelo conceptual de las aguas subterráneas se requiere a

d l i l d





menudo por las agencias reguladoras.

Paso 2: Determinar la necesidad y el alcance de una programa de

despresurización de taludes. Este paso requiere la integración de la planificación

minera y de la información geotécnica con el modelo hidrogeológico conceptual.

La relación costo-beneficio de un programa despresurización de taludes es

normalmente evaluado de la siguiente manera:

• Los ángulos de inclinación, calcular los factores de seguridad asociados





suponiendo que no hay despresurización aparte del drenaje pasivo a la

talud como la minería avanzada;

• Analizar los datos disponibles para determinar la viabilidad y el costo

potencial de la despresurización del talud.

• Calcularlos ángulos de la talud y los factores de seguridad correspondiente en el

supuesto reducido las presiones de poros, como resultado de la despresurización





de activos.

• Evaluar diferencia en el diseño del talud y los costos para un drenaje,

parcialmente drenado, y completamente drenado, decantación.

• Preparar una estimación de costos para lograr la despresurización de la

simulación, y comparar.

Paso 3: Llevar a cabo alternativas de ángulos

Paso 4: Elaborar un modelo conceptual hidrogeológico.

P 5 D ll d l hid ló i é i d l t l d ú





Paso 5: Desarrollar un modelo hidrológico numérico del talud, según sea

necesario.

Paso 6: Diseñar e implementar las medidas necesarias para la despresurización

de oportunidad el diseño del talud, la seguridad de maximizar los costos de

extracción.

Las medidas típicas utilizadas. Para despresurización.





Paso 7: Realizar el seguimiento de las presiones de poro antes y durante la

excavación del tajo.

Principios

LEY DE DARCY





La ley de Darcy es la ecuación básica que rige el flujo de agua subterránea a

través del suelo o roca. Estados de Darcy, ley donde la tasa de volumen de

flujo saturado (Q) de las aguas subterráneas es directamente proporcional a la

sección transversal (A) a través del cual flujo se está produciendo, y el

gradiente hidráulico (i)

El gradiente hidráulico es la diferencia en la cabeza entre dos puntos de la

trayectoria del flujo dividida por la distancia (medida a lo largo de la dirección





flujo) entre ellos. Por lo tanto, la ley de Darcy se puede escribir:

Q = K i A

La constante de proporcionalidad, K, es la permeabilidad. El gradiente hidráulico

(i) es determinado por ∆h/L





Ilustración simple de la ley de Darcy





Ilustración de Pozos Piezometricos y perdidas de carga

Ilustración de campo de flujos de

agua subterráneas.





En la Figura la tasa de flujo a través de la unidad permeable puede

ser calculada usando la ley de Darcy:

Q = KiA = K x b x w x (∆h/L)





Ilustración de Transmisividad





Ilustración de flujo de agua subterráneo no confinado.





Diagrama que muestra la variación lateral de la presión de poroscomo resultado del flujo de aguas subterráneas.





Ilustración de Anisotropía





Secuencia de sobrecarga típica de los ajustes del lugar de la mina.





Ejemplos de zonas altas desarrolladas en un talud a través deuna secuencia de capas.





Simple ilustración de la fractura bajo condiciones de flujouniforme (masa de roca que contiene tres idealizada,conjuntos mutuamente ortogonales fractura).





Influencia de las fallas de alto ángulo en el flujo de lasaguas subterráneas





Ilustración de la despresurización de la talud de una actividad acielo abierto

La relación entre el flujo de agua subterránea, el tiempo y el espacio se puedeexpresar por la relación:





V MODELO GEOTÉCNICO



V. MODELO GEOTÉCNICO

La información conservada por cada componente del Modelo Geotécnico

Efecto escala

Sensibilidad de cada modelo

5. MODELO GEOTÉCNICO



V. Modelo Geotécnico

Sensibilidad de cada modelo

COnfiabilidad

Información deloscompon

entes ysalidadelModelo





ModeloGeotécnico

Valores representativos de diseño

Dominio Geotécnico y el Sector de Diseño.





Macizo rocoso valores de resistencia, incluyendo la carga (Is50), los

valores uniaxial y triaxial para la roca intacta, la información de clasificación

geomecanica

La orientación, la distribución espacial y los valores de la fuerza de la zona de

cizallamiento para las estructuras principales, incluyendo la resistencia al corte





Los datos de la presión de poro por agua derivados de la hidrogeología

regional,

El ó it d l d l lib d d i l di t ib i d





El propósito de los modelos calibrados es predecir las distribuciones de

presión de poro en cada dominio para la entrada en la talud el análisis de

estabilidad

Elaboración del Modelo

La construcción del modelo geotécnico es un proceso paso a paso de

traer capas sucesivas individualmente o combinaciones de conjuntos de





traer capas sucesivas individualmente o combinaciones de conjuntos de

datos individuales en un modelo sólido en 3D que usa cualesquiera de los

sistemas de modelado disponibles.

Capa 1Conta

ctos





Capa2

Alteración





Las fallas forman los limites a cinco dominios Estructurales, cada uno de

los cuales tienen un genero estructural diferente de manera particular, que





es representada por cinco stereonets.

Capa 3,datos

Estructurales





Capa 4Resistencia





Frecuencia

de juntas





Condiciónde

juntas





Resistencia deMacizoRocoso





Unidades

hidrogeológicas





El modelo geotécnico entonces es terminado trayendo las unidades

individuales juntas. Será observado que los cuadrantes izquierdos correctos y

á b j i ti id d i il d bid l j d l





más bajos superiores tienen unidades similares, debido a la semejanza de los

dominios estructurales en estos dos cuadrantes.

ModeloGeotécnicoCompletado





Aunque sea popular lo importado estadísticamente, la precaución tiene

que ser ejercida. La técnica Kriging y variogramas son importantes para el

modelado de bloque de cuerpo de mineral donde la información de grado





modelado de bloque de cuerpo de mineral, donde la información de grado

por lo general es ordenada y situados juntos. Estadísticamente, el proceso

no es apuntado al uso geotécnico, donde la información a menudo es

dispersa.





Modelo de bloque de parámetros geotécnicos (cortesía BHPBilliton,Nickel West)





Ejemplo de los valores RMR

Esquemamostrando

como el bloquedel macizorocosodepende del





volumenconsiderado





(Hoek et al, 2002)





Efecto de la resistencia del macizo rocoso (Sjoberg, 1999)




Ensayos biaxiales en 2D con muestras de diferente tamaño (cortesía del grupo deconsultaría Itasca, Inc) V . M o d e l o G e o t é c n i c o




Resultados de ensayos realizados en pruebas de muestra biaxial 2D indicadas en lafigura 5.2.5 (Cortesía del grupo de consultaría Itasca, Inc.)


VI. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD



6. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD



VI. Análisis de Estabilidad

6.1 CONCEPTO DE FACTOR DE SEGURIDAD




6.2 PRESIONES DE PORO




6.3 ANÁLISIS DE BLOQUE Y TALUD INFINITO




6.4 ANÁLISIS DE SUPERFICIE CIRCULAR




6.5 ANÁLISIS DE CORTES




6.6 SELECCIÓN Y USO DE MÉTODOS DE EQUILIBRIO LÍMITE




6.7 ANÁLISIS SÍSMICO




6.8 ANÁLISIS TRIDIMENSIONAL




6.9 ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA




6.10 ANÁLISIS COMPUTACIONAL




6.11 ANÁLISIS PROBABILÍSTICO DE TALUDES




VII. MÉTODOS DE DISEÑO DE TALUDES



7. Método de Diseño de Taludes

• El propósito de este item es delinear los pasos esenciales que se utilizan en la

formulación de criterios de diseño de talud del tajo. Una parte integral de este

proceso consiste en el análisis de estabilidad de taludes en roca en una mina a

tajo abierto con las condiciones geológicas característica de la estructura el



VII. Método de Diseño de Taludes

tajo abierto con las condiciones geológicas, característica de la estructura, el

material y la información hidrogeológica que se ha reunido en el modelo

geotécnico.


Diseño de taludes a diferentes escalas, implicitamente ya se encuntra considerado

la altura (H) y el ancho de berma (W):

• A nivel de angulo de cara de banco (BFA)




• A nivel inter rampa (IRA)

• A nivel global (OA)

El objetivo fundamental del proceso de diseño talud es permitir un diseño

seguro y económico para las paredes del tajo en el banco, entre la rampa y

escala global del talud.





La formulación de criterios de diseño del talud fundamentalmente consiste

en el análisis de los modos de falla que podrían afectar el talud del banco,

entre la rampa y escala en general.

El nivel de estabilidad se evalúa y se compara con los criterios de

aceptación designados en los diferentes niveles por los propietarios y/o

reguladores.

El proceso de diseño de talud empieza con la división del modelo





p p

geotécnico de la zona de tajo proyectado "Dominio Geotécnico " de

similares características propiedades geológicas, estructurales y materiales.

Para cada uno de estos dominios, los modos potenciales de falla son

evaluados y diseños en las respectivas escalas (banco, entre la rampa, en

general) son a continuación, formulado a base de los niveles de

aceptación requerido (por ejemplo, el factor de seguridad, la probabilidad





de falla) contra la inestabilidad.

Una vez que se han definido de dominio, sus respectivas características

se pueden utilizar para formular el enfoque de diseño de base.

Esto, en esencia implica una evaluación de los factores críticos que

determinarán el modo de falla potencial(s) en contra de los elementos de

talud, serán diseñados.





talud, serán diseñados.





ROCA BLANDA

• Menos susceptible a la orientación de la pared a menos que presente

estructuras principales.

• Comience por evaluar la inclinacion general.





• Ajustar la configuración general del banco y / o IRA.

• La altura del banco o el ángulo se puede controlar.

• Banqueos Múltiples (apilamiento) poco probable.

• Las Presiones de agua probablemente desempeñan un papel importante

ROCA MODERADA A DURA

• La sectorización es necesaria.• Control estructural de BFAs.

• El diseño de captación basada en la cantidad fallas anticipadas: mínimas





pueden ser reguladas.

• Altura de banco controlado por equipos.

• Banqueo múltiple (apilamiento) puede ser posible, especialmente en la roca

fuerte.

Al evaluar los posibles mecanismos de falla, un atributo fundamental de

cualquier masa de roca que siempre debe tener en cuenta es que para una

mayor estructura de las rocas es probable que sea el control primario, puede

ser el factor de control, incluso a la escala de banco.





Cuando se espera que la estructura sea un factor de control, la orientación

de talud puede influir en los criterios de diseño, en este caso una nueva

subdivisión de un dominio en los sectores de diseño se requiere

normalmente, con base en consideraciones cinemáticas relacionadas con el





potencial para hacer el corte de estructuras (planos) o combinaciones

(cuñas), o Volcamiento en las funciones de control.

La "sectorización" puede reflejar los controles en todos los niveles,

desde la escala de banco, donde la fabrica proporciona el control

principal para los ángulos de la cara del banco, hasta la escala global de

talud, donde puede ser una estructura particular importante puede ser





anticipada por la influencia de una serie de orientaciones en talud con un

dominio.

Sólo para los tajos en las rocas débiles, donde se anticipa la

resistencia del macizo rocoso, como el factor de control en el diseño de

talud, que se inicie el proceso de diseño con los análisis para establecer

el ángulo de talud total y entre la rampa que cumplan los criterios de





aceptación para la estabilidad.

Estos ángulos serían traducidos en la escala en las configuraciones de la

cara de banco.

Las combinaciones de bancos ofrecen un talud entre la rampa, que

simplemente puede representar la altura entre las rampas de acceso en el tajo.

Sin embargo, en los tajos más grandes con mayores taludes, el diseñador

puede elegir un talud para proporcionar más flexibilidad o la estabilidad





mediante la incorporación de más amplias "bermas geotécnicas" (bermas de

gestión de riesgos) en los intervalos de altura libre en la pared.

Este enfoque es de uso frecuente para las fases de diseño pre-minería,

cuando los datos son limitados. También es frecuentemente para garantizar

el acceso a el un talud para el control de la superficie del agua, la limpieza y

la instalación de pozos de drenaje o de las instalaciones de vigilancia.





Normalmente los ángulos entre la rampa que se proporcionan a los

planificadores de la mina, como los criterios básicos de diseño un talud.

Sólo cuando las rampas se han añadido el ángulo de talud global se

convierte en evidente. Por lo tanto, para el diseño inicial de las minas y la

labor de evaluación, un ángulo de talud general, que incluye el ángulo entre

la rampa, aplanado por dos a tres grados en la cuenta de las rampas, se





pueden utilizar para el análisis del cono Whittle y otros estudios similares.

Otros factores que deben tenerse en cuenta para los diseños de un talud

podría incluir:

oEquipo de excavación (controles de operación en altura del banco);

oCapacidades de Equipo y operador;





oRequisitos de control de la Superficie de agua (ancho banco);

oLimitaciones del planificación de Minas (control de mineral y la altura

resultante de la minería);

Análisis de diseño

La formulación de los criterios de diseño del talud para cada elemento de

la pared del tajo implica la realización de análisis de la estabilidad en el

nivel de aceptación necesario (Factor de Seguridad o Probabilidad de

i li i t ) ú l d fi i ió líti d l tá d d





incumplimiento), según la definición política de la empresa, estándares de

la industria o los requisitos reglamentarios.

El tipo (s) de análisis utilizados para los respectivos elementos es en gran

parte por el modo de falla anticipado, la magnitud del talud, los datos

disponibles y el nivel del proyecto, el proceso suele ser iterativo, que implica

la interacción con los planificadores de la mina.





Los principales tipos de análisis disponibles para el diseñador y

aplicaciones típicas incluyen:

Análisis cinemático, que se basan en proyecciones estéreo gráfico y

sobre todo se aplican a el diseños de banco;

Aplicación del equilibrio limite aplicado a;

o Control estructural de fallas en el diseño de bancos, y entre





rampa, y

o Entre la rampa y taludes en general donde se controla el

estabilidad de masa rocosa, con o sin anisotropía estructural, y

Análisis numéricos utilizando elementos finitos y métodos distintos

elementos para el evaluación y / o el diseño de la entre rampa y taludes

en general.

El análisis de estabilidad puede entonces constituir la base de una





evaluación del riesgo posterior que incorpora la mitigación de los

factores para lograr niveles aceptables de riesgo en términos de

seguridad y economía.

Los métodos de diseño utilizados en cada una de estas situaciones se

describen a continuación en los dos secciones: análisis cinemático, que

se ocupan del control estructural del banco y fallas entre la rampa y

análisis del macizo rocoso, que se refieren a la entre rampa y fallas en





general un talud controlada por la fuerza del macizo rocoso o una

combinación del macizo rocoso y las estructuras principales.

Bancos

• La función principal de los bancos es proporcionar un ambiente seguro para el

equipo y personal que necesariamente deben trabajar cerca de la cara del

talud. En consecuencia, deben satisfacer las necesidades de:





• Acceso a largo plazo a lo largo de los bancos para los operadores que

participan en las actividades como control de un talud.

• Fiabilidad, lo que requiere caras de banco y crestas de banco

estables. Las variables que controlan la estabilidad de las caras

de banco y las crestas son la geometría de la junta y la resistencia al

corte de las juntas;





j ;

• Seguridad, que exige anchura de banco suficiente para detener y

mitigar el peligro de caídas de rocas y contener cualquier derrame

que ha bajado por encima de los bancos.

Configuración de losComponentes del Banco





Proceso de diseño para elángulo de banco en rocas demoderadas a fuertes





Altura de los bancos de entre 10 metros y 18 metros son comunes en los la

mayoría de las grandes minas a tajo abierto. Quince metros es quizás la más

común, pero la decisión final se hace generalmente haciendo coincidir la altura





con la capacidad del equipo de excavación (por ejemplo, palas de cable o

hidráulicas y camiones) que se utilizarán en la mina.

Los bancos (bermas) deben ser lo suficientemente amplios como para detener

caida de rocas potencialmente peligrosas y contener cualquier Volcamiento que

se espera de bancos más arriba. También debe permitir el acceso a largo plazo





para las características tales como movimiento de un talud y las estaciones de

monitoreo de aguas subterráneas.

Definición y elángulo efectivo delbanco (Ryan y

Pryor, 2000)





Volcamiento a escala de banco en las juntas de granodiorita

Ejemplo de fallasde cuña en untalud Inter -Rampa.





Falla de cuña en todoel talud.





Volcamiento de flexión desarrollado a través de taludes Inter-rampaen rocas de filitas alteradas.





VIII. BIBLIOGRAFÍA



8. BIBLIOGRAFIA



VIII. Bibliografía

(*) Dentro de las mas importantes aquí citadas

IX. TALLER DE APLICACIÓN



9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE

Análisis interactivo de la posibilidad de fallas en cuña en taludes rocosos.

Una falla en cuña en un talud puede ser definidapor:

- La intersección de dos planos deslizantes- La superficie del talud- La superficie de la parte alta del terreno



IX. Taller Aplicativo a Minería

- Una grieta de tensión opcional

- Altura de la cuña, sea determinada por laaltura de un banco, por la persistencia delos planos deslizantes o por el ancho delbanco





-Presión de agua-Fuerzas externas y sísmicas

-Refuerzo de pernos pasivos o activos-Aplicación de shotcrete-Análisis Determinístico y Probabilístico

En todos los casos se asume falla del tipo traslacional. Movimientos tipovuelco o rotacionales no son tomados en cuenta





CREANDO UN ARCHIVO





VISTA 3D

Se puede rotar la vista 3D

Mover el plano hacia




Mover el plano hacia

afuera del talud

Maximizar la vista


CONFIGURANDO EL PROJECTO




Por el momento trabajar con Análisis Determinístico


INGRESANDO DATOS GEOMÉTRICOS





REMOVIENDO GRIETA DE TENSIÓN





INGRESANDO UNA NUEVA CUÑA





OPCIÓN DE ANÁLISIS DE BANCOS





INGRESANDO DATOS DE PRESIÓN DE AGUA




Caso asumido para tormenta severaIX. Taller Aplicativo a Minería

INGRESANDO DATOS DE FUERZA EXTERNA

Puedetambién seringresadavíaaplicandorefuerzoactivo encaso lafuerza




fuerza

aplicadaayude a laestabilidad


INGRESANDO DATOS DE FUERZA SÍSMICA





PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA DE LOS PLANOSESTUDIADOS




Los planos pueden importarse de un archivo DIPS (*.dwp)IX. Taller Aplicativo a Minería

INFORMACIÓN DE ANÁLISIS





ANÁLISIS PROBABILÍSTICO





INGRESANDO GRIETA DE TENSIÓN





INGRESANDO DATOS DEL TALUD Y FUERZAS




Se generarán nuevos resultados salvo que el modopseudo-aleatorio sea seleccionado

PROBABILIDAD DE FALLA:


GENERANDO HISTOGRAMAS





GENERANDO CURVAS ACUMULATIVAS





GENERANDO GRÁFICAS DE DISPERSIÓN





ANALISIS DE REFUERZO - PERNOS





ANALISIS DE REFUERZO - PERNOS

Se puede optimizar la ubicación del perno respecto a la cuña




•También se puede buscar un determinado factor de seguridad•Los pernos activos pueden ser modelados también como fuerzas externas•Se pueden agregar múltiples pernos que se consideran que actúan en el centroidede la cuña


ANALISIS DE REFUERZO - SHOTCRETESeleccionar la opción Shotcrete en el menú Support




El shotcrete sólo se aplica en la cara del talud

La fuerza máxima se obtiene sumando las longitudes de las trazas de las juntas 1 y 2 en la cara del talud y multiplicándolas por el espesor del shotcretey la resistencia al corte


MODIFICANDO EL TAMAÑO DE LAS CUÑAS

Se analizará lo que está por defecto sin considerar grietas

detensión




Se puede verla dimensiónde las cuñas



Se puede ver la reducción en el tamaño de las cuñas y el incremento en factorde seguridad




de seguridad

Desactivar el análisis de bancos



Escalando lasCuñas

Analysis – Scale Wedge






Escalando las Cuñas

Suponiendo que lalongitudde la traza de la junta1 es10 m.





www.rocscience.com

9.2. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE FLAC

http://www.rocscience.com/

http://www.rocscience.com/

geomecanica superficial-unap

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