LA GEOTÉCNIA COMO HERRAMIENTA DE SEGURIDAD EN LAS ACTIVIDADES MINERAS Y EN

PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA CIVILES

IV ENCUENTRO DE LA MINERíA NAVARRAPamplona, 27 de Septiembre de 2018

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN (1-10) DEFINICIÓN GEOTECNIA CASOS QUE INDUJERON ORIGEN GEOTECNIA

2. GENERALIDADES GEOTECNIA (11-24)

3. METODOLOGÍA (25-27)

4. ESTUDIOS REALIZADOS POR GEEA GEÓLOGOS S.L (28- 42)

5. TECNOLOGÍA (43-45)

6. CONCLUSIONES (46)

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González de Vallejo (2002) define Geotecnia como:

«La ciencia aplicada al estudio y solución de los problemas de la ingeniería y del medio ambiente producidos como consecuencia de la interacción de las actividades humanas y el medio geológico. El fin de ésta rama de la geología es la de asegurar que los factores geológicos condicionantes de las obras de ingeniería sean tenidos en cuenta e interpretados adecuadamente, así como evitar o mitigar las consecuencias de los riesgos geológicos».

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Surge a mediados del S.XX debido al gran crecimiento urbano y a los fatales accidentes acaecidos en grandes obras de ingeniería como consecuencia de deslizamientos , rotura de taludes, etc. Actualmente es una PIEZA FUNDAMENTAL Y OBLIGATORIA de la obra civil/industrial.

1. INTRODUCCIÓN

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ACCIDENTES MÁS RELEVANTESGeneraron necesidad de estudios geológicos previos

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1.2 INTRODUCCIÓN

Presa de St. Francis, California (1928)IV ENCUENTRO DE LA MINERIA NAVARRA

(GEEA GEÓLOGOS S.L.) 2018 5

1.3 INTRODUCCIÓN

Presa del Vajont, Italia (1960-1963)

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1.4 INTRODUCCIÓN

En 1963 durante el tercer llenado del embalse, se produjo el deslizamiento de la ladera derecha, movilizando 250 millones de m3 de materiales a 80km/h, formando una ola de 250 m de altura que arrasó con varios pueblos y acabó con la vida de más de 2000 personas.

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1.5 INTRODUCCIÓN

Fuente: Google maps (2011)Actualmente, la presa se mantiene en pie, pero está fuera de uso.

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1.6 INTRODUCCIÓN

A vance trinchera «Corte Culebra (1904)», canal de Panamá, donde no se tuvo en cuenta la presencia de óxidos en formaciones subyacentes, producidos por la presencia de

infiltraciones de agua, que generaron deslizamientos y la muerte de muchos trabajadores.

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Corte culebra, Panamá (1904)

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1.7 INTRODUCCIÓN

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1998: Corte-deslizamiento de la formación de arcillas sobre la que se asentaba pared dique (marga azul del Guadalquivir), debido al efecto de las altas presiones intersticiales.

El proceso de rotura del terreno corresponde al tipo de “rotura progresiva”, ya analizado en detalle principalmente por Skempton en 1964 y Bjerrum en 1966.

El fallo estructural era técnicamente previsible y predecible.

La causa del accidente fue que no se consideró esta hipótesis de rotura, sobreestimándose la resistencia de la formación arcillosa.

DIQUE AZNALCÓLLAR4.400 Has. 4hm3 aguas ácidas 2hm3 lodos metales pesados

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GENERALIDADESMacizo rocoso, suelos y taludes

MACIZOS ROCOSOSOrigen: Ígneo, metamórfico o sedimentario.

2. GENERALIDADES

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Sierra de Sárbil. Macizo calizo marinoDel Eoceno.

Bardenas Reales. Macizo areniscas y arcillas de edad Terciaria.

MACIZOS ROCOSOSSe clasifican en función características geológicas y comportamiento geomecánico:

2.1 GENERALIDADES

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Caracterización Macizo Rocoso Clasificación Geomecánica de un Macizo Rocoso

Matriz rocosaIdentificación

litológica/mineralógica, Meteorización, Resistencia

• Resistencia y deformabilidad: materiales muy fracturados

implican baja resistencia. Materiales plásticos (yesos,

salinos, arcillosos…): implican alta deformabilidad.• Comportamiento

hidrogeológico: existencia nivel freático próximo, surgencias, filtraciones:

generan cavidades kársticas, dolinas,…

• Estado tensional: fallas activas, sismicidad…

DiscontinuidadesO rientación (Brújula), Espaciado,

continuidad, resistencia, abertura, tipo relleno,

filtraciones

Estado Macizo RocosoNº familias de discontinuidades,

t amaño bloque, int.fracturación, grado meteorización

2.1 GENERALIDADES

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BRÚJULA GEÓLOGO Medidas dirección/inclinación de planos caracterizar estructuralmente un macizo.

SUELOSOrigen: por alteración física, química y biológica de un macizo rocoso.

2.2 GENERALIDADES

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Suelo de arcillas expansivas. Generan problemas geotécnicos al humedecerse.

Perfil mostrando diferentes tipologías de suelos en función de su granulometría (Gr).

SUELOSClasificación: en función del tamaño de los fragmentos.

Parámetros medidos de un suelo:Cohesión, Ángulo rozamiento interno, Módulo elástico, Peso específico, Humedad, porosidad, Límites plástico-elástico, etc.

2.3 GENERALIDADES

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Gravas Arenas Limos Arcillas

8-10cm a 2mm 2 a 0,060mm 0,060 a 0,002mm

<0,002mm

No retienen agua.

Se separan del agua

fácilmente del agua.

R etiene mejor el agua

Permiten la entrada y

retención de agua en sus moléculas

(hinchamiento)

TALUDESPROBLEMÁTICAS MÁS COMUNES

La GEOTECNIA cumple un papel fundamental:

Diseño de taludes estables.

Estabilización de taludes inestables (mediante cálculo del Factor Seguridad, FS).

Definir medidas correctoras y estabilizadoras.

Tipos de Taludes (diseñados en suelos y Macizos Rocosos)• Temporales: proyectados para permanecer estables unos meses o años (en

minería extracción mineral de bancos).• Permanentes: para construcción infraestructuras o con fines de edificación.

2.4 GENERALIDADES

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(Izda.) Avance de producción mina, son por tanto talud temporal. (Dcha.) restauración minera, donde taludes finales han sido cubiertos por tierra vegetal.

PROBLEMÁTICAS EN SUELOS

Ejs. Subsidencia ligada a suelos yesíferos, muy solubles (cuenca del Ebro), movimiento laderas por arcillas expansivas, litologías plásticas (destrucción viales, presas, muros contención, etc.)

2.5 GENERALIDADES

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Dolinas en provincia de Zaragoza, causan cuantiosos daños sobre infraestructuras.

Inestabilidad viene controlada por: Factores condicionantes: litología, topografía y estructura geológica. Factores desencadenantes: lluvias, climatología, seísmos.

2.5.1 GENERALIDADES

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(Izda.) Deslizamiento en Subiza (Navarra). (Dcha.) Deslizamiento suelo vegetal afectando casas y a infraestructuras viales.

Deslizamientos

2.5.2 GENERALIDADES

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(Izda.) Escarpe yesos en Cárcar (Navarra). (Dcha.) Daños provocados en viviendas del pueblo, asentadas sobre dicho escarpe, y afectadas por los

deslizamientos producidos.

PROBLEMÁTICA EN MACIZOS ROCOSOS

• Zonas de debilidad estructural por fallas, diaclasas, cuñas, etc. no identificadas debido a personal técnico no cualificado en geología.

• Mitigación: Necesidad control estructural frentes de mina por Geólogo/a.

2.6 GENERALIDADES

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Deslizamiento banco por cuña activa. Byngham Canyon mine, Utah (USA) 2013.

Diaclasado en dolomias, muy común, pueden presentar problemas de estabilidad ante sobrecargas (Ocurrencia en

frentes de minas y canteras).

2.7 GENERALIDADES

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Cuñas activas que se generan como consecuencia de la convergencia de dos planos de fractura sobre el cual se puede producir el deslizamiento de materiales suprayacentes.

Medidas correctivas: Insertar bulones. Cobertura con gunita. Mallas de acero cemento proyectado.

2.8 GENERALIDADES

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Cuña activa en materiales margosos bajo depósito agua.Seinsa, Eugui (NA) GEEA S.L. (2018)

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¿Cómo abordamos el estudio de la caracterización Geotécnica del área? ¿Cómo analizamos la información para identificar y controlar los riesgos

asociados?

1. Investigación del contexto Geológico de la zona:

• Cartografías geológicas (MAGNA 1:50.000).• Trabajos de investigación realizados en la zona (Bibliografía). • Registros de sismicidad.• Campañas de campo:

– Estratigrafía, litología (alteración), estructuras (fallas, diaclasas, deslizamientos), hidrogeología (presencia acuíferos, ríos…), geomorfología, etc.

– Sondeos, SPT, DPSH, calicatas.

3. METODOLOGÍA

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2. Tratamiento de datos y análisis de laboratorio (Trabajo de Gabinete).3. Elaboración del informe técnico (Conclusiones y recomendaciones).

3.1 METODOLOGÍA

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3.2 METODOLOGÍA

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Tipología ensayos y tratamiento de datos:

Sondeos con recuperación continua Calicatas SPT/DPSH Tomografía Laboratorio

ACTIVIDAD MINERA NAVARRA

• GEEA Geólogos viene realizando trabajos de investigación en más de 16 proyectos mineros dentro y fuera de Navarra desde 2007.

• En la Comunidad Foral de Navarra, existen muy pocas explotaciones mineras, siendo la mina de Eugui la más importante.

• No obstante, existen pequeñas explotaciones de áridos, roca ornamental y al menos un proyecto minero importante en desarrollo.

4.ESTUDIOS REALIZADOS

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MAGNA

Geoalcali

Fuente: IDENA

C.Portland

Nota técnica estabilidad de taludes en cantera de Magnesitas de Eugui (IC Construcción, 2014).

Estudio de estabilidad de las balsas de decantación de lodos en las instalaciones industriales de MAGNA en Zubiri (Navarra). (MAGNA, 2011)

Estudio del estado de los taludes de la mina de Eugui (MAGNA, 2014). Objetivo: indicar la dirección y zonas más adecuadas del vertido de materiales. Se determinaron estaciones geomecánicas caracterizando la fracturación del macizo

rocoso, mitigando o anulando el riesgo de deslizamiento de materiales.

Estudio de estabilidad de los taludes Norte y Sur de la Cantera Gomistegui, Guipúzcoa. (Áridos Aloña, 2014) Objetivo: analizar la inestabilidad, disposición estructural y proponer medidas oportunas.

Estudio geológico para la construcción de un acceso-carretera de la cantera de Acha, Almandoz, Navarra. (Nostratec, 2015) Caracterización del terreno, identificación de los diferentes tipos de materiales, resistencia

de materiales y proposición medidas constructivas con objeto de asegurar estabilidad del talud.

4.1ESTUDIOS REALIZADOS

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Estudio de estabilidad de los taludes de explotación y restauración de una futura gravera en la parcela 411 del pol. 19 de Viana (Navarra). (Obenasa 2010).

Estudio geotécnico de estabilidad de taludes de explotación y restauración de la ampliación de la gravera “cogote de Funes”, en el término municipal de Peralta (Navarra). (Hormigones delfín, 2011).

Estudio de estabilidad de los taludes de explotación y restauración de la futura gravera “El Olmar”, parcela 58, polígono 8 de Marcilla (Navarra). (Excavaciones Muñoz, 2011).

Estudio de estabilidad de los taludes de explotación y restauración de la futura gravera “las minas” en Mendavia (Navarra). (Hormigones Lodosa, 2009).

Investigación minera del sector N-NE de la cantera de caliza «Bulbuente», situado en la provincia de Zaragoza, término municipal de Borja. (Cementos Bulbuente S.A., 2010).

Etc.

4.1.2 ESTUDIOS REALIZADOS

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4.2 ESTUDIOS REALIZADOS

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Realizados varios trabajos para la mina de Magnesita en Eugui.

• Estabilidad de las balsas de decantación de lodos en la planta de Zubiri.

• Estabilidad de los taludes para el vertido de estériles.

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4.2.1 ESTUDIOS REALIZADOS

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INSTALACIONES DE MAGNA EN ZUBIRI. DISTRIBUCIÓN DE LOS

ENSAYOS GEOTÉCNICOS EN LAS BALSAS DE DECANTACIÓN

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4.2.2 ESTUDIOS REALIZADOS

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METODOLOGÍA INCLINÓMETROS

EJEMPLO DE RESULTADOS DESPLAZAMIENTOS

OBSERVADOS EN 4 MEDIDAS REALIZADAS SOBRE LAS BALSAS

DE DECANTACIÓN

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4.2.3 ESTUDIOS REALIZADOS

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OBSERVACIÓN SOBRE EL FRENTE DE LA CANTERA DE EUGUI, DE TALUDES CON MAYOR O MENOR APTITUD PARA SOPORTE DE VERTIDO DE MINERAL

TALUD E: A diferencia del TALUD N no ofrece tan buena resistencia y se recomendó NO verter materiales con los dumpers hacia éstos frentes.

TALUD N: Buena calidad, taludes son perpendiculares a la

estratificación y por ende buena características geotécnicas para

soportar cargas.

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4.2.4 ESTUDIOS REALIZADOS

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La Presencia de cuñas también se tienen en cuenta a la hora de

c alcular las cargas admisibles de los taludes.

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4.2.5 ESTUDIOS REALIZADOS

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Como resultado final al análisis de la Data, se discriminan zonas más o menos favorables para el vertido de materiales (Objetivo de éste trabajo).

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4.3 ESTUDIOS REALIZADOS

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Cantera de caliza en Bulbuente presentaba deslizamientos en los materiales de las inmediaciones. Se realiza el estudio geológico-geotécnico de la zona.

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4.3.1 ESTUDIOS REALIZADOS

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Deslizamiento rotacional en las inmediaciones de la Cantera de caliza en Bulbuente (Zaragoza).

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4.3.2 ESTUDIOS REALIZADOS

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Cantera de caliza en Bulbuente, se realizaron Tomografías (mide resistividad-conductividad de los materiales). Técnica geofísica óptima para la caracterización de los materiales subyacentes.

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4.4 ESTUDIOS REALIZADOS

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GRAVERA «COGOTE DE FUNES» Peralta:Para el cálculo de estabilidad de Taludes Explotación se realiza la caracterización litológica se obtienen los ángulos de taludes que garanticen FACTOR DE SEGURIDAD ÓPTIMO.

ESTUDIO PREVIO CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA

NG0, rellenos antrópicos inertes. Tierras sueltas que se acumulan en acopios estables para la recuperación de la explotación.

NG2, gravas, cantos, arenas y limos. Depósitos aluviales de terraza pleistocena del río Arga.

NG3, arcillas y margas grises, ocres y rojizas.

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4.4.1 ESTUDIOS REALIZADOS

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GRAVERA «COGOTE DE FUNES» Peralta:Para el cálculo de estabilidad de Taludes Restauración se realiza la caracterización geotécnica y ensayos de laboratorio. Obteniendo los ángulos de taludes que garanticen el FACTOR DE SEGURIDAD.

Espesor: mínimo observado igual a 3,00 m

Naturaleza: cohesiva

Consistencia: muy rígida

Ángulo de rozamiento interno: 21-23º

Cohesión cu: 0,81 kg/cm2 (para N30=13)

Cohesión efectiva c’: 0,16 kg/cm2 (para N30=13)

Módulo elástico: 105,63 kg/cm2 (SPT N30=13)

Peso por unidad de volumen: 1,90-1,95 T/m3

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5. TECNOLOGÍA

1. Drones permite visualización de zonas con alto riesgo para personas de procesos geológicos activos (deslizamientos, desprendimientos, grietas)

– GEEA realizó a petición del ayuntamiento de Cárcar un estudio de estabilidad del pueblo.– Introducir video e ir explicando.

• Los Drones equipados con sensores de tipo multiespectral/hiperespectral, térmico, radar, radiométricos, rayos gamma, etc. Se han convertido en aliados en la exploración de yacimientos mineros.

• Se tratan pues de una herramienta de exploración de bajo coste, que no repercutirían en los presupuestos de empresas mineras pequeñas como estadio preeliminar de investigación.

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5.1 TECNOLOGÍA

3. Extensiómetros instalados sobre grietas: miden progreso abertura de las mismas y ayudan a controlar futuros deslizamientos.

4. Presiómetros: miden esfuerzo-deformación. Se realizan en campo, sobre un terreno en estado natural con una alteración mínima del suelo.

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5.2 TECNOLOGÍA

5. Estaciones topográficas en partes altas de la mina, controlar topografía y movimientos de forma continua, aparición de cuñas, etc.

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6.CONCLUSIONES

• Necesidad de realizar un estudio geológico-geotécnico:

– Identificar áreas de riesgo.– Mitigar futuros accidentes.– Diseñar medidas correctivas. – Controlar estabilidad y entidad de estructuras/infraestructuras existentes.

• Cumplir con las Normativas que obligan a la realización de estudios geotécnicos previos de la ejecución de cualquier proyecto de infraestructura y que garantizarían la seguridad del proyecto y el ahorro en costes.

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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