DISEÑO SÍSMICO DE PRESAS DE RELAVE

DISEDISEÑÑO SO SÍÍSMICO DE PRESAS DE SMICO DE PRESAS DE RELAVERELAVE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍÍAAFACULTAD DE INGENIERFACULTAD DE INGENIERÍÍA CIVILA CIVIL

SECCISECCIÓÓN DE POSTGRADON DE POSTGRADO

Dr. Jorge E. Alva Hurtado Dr. Jorge E. Alva Hurtado

REFERENCIASREFERENCIAS- “Tailings Dams and Seismicity” Bulletin 98, ICOLD, 1995

- “Seismic Design and Evaluation of Tailing Dams: Stateof the Art” W.D. Liam Finn International Symposium on Seismic EnvironmentalAspects of Dams Design Santiago de Chile, 1996

- “ Guía Ambiental para el Manejo de Relaves Mineros”Vol VII, Dirección General de Asuntos Ambientales, 1995Ministerio de Energía y Minas

- “Guía Ambiental para la Estabilidad de Taludes de Depósitosde Residuos Sólidos Provenientes de Actividades Mineras”Vol XVI, Dirección General de Asuntos Ambientales, 1998Ministerio de Energía y Minas

- Slopes and EmbankmentsP. Seco e PintoEarthquake Geotechnical EngineeringLisboa, 1999

- INTRODUCCIÓN

- SEGURIDAD SÍSMICA DE PRESAS DE RELAVE

- CONSIDERACIONES SÍSMICAS

- LICUACIÓN DE SUELOS

- RESISTENCIA RESIDUAL

- ANÁLISIS SÍSMICO

- MEDIDAS DE REMEDIACIÓN

- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

DISEDISEÑÑO SO SÍÍSMICO DE PRESAS DE RELAVESMICO DE PRESAS DE RELAVE

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN

- Fallas en depósitos de relave por eventos sísmicostienen severas consecuencias: Pérdidas de vidas

Pérdidas económicasDaño al medio ambiente

- Filosofía de diseño: evitar fallas y accidentes

- Se necesita adecuada caracterización física, mecánicay dinámica de los materiales de relave

- Evaluación de la estabilidad dinámica del depósito

FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDADSSÍÍSMICA DE LAS PRESAS DE RELAVESMICA DE LAS PRESAS DE RELAVE

- Características de sismos potenciales

- Propiedades estáticas y dinámicas de los materiales

- Potencial de licuación de suelos

- Método de diseño y construcción

- Métodos de análisis sísmico

- Resistencia residual de materiales licuados

- Potencial de flujo por deformación

- Medidas de remediación

SEGURIDAD SSEGURIDAD SÍÍSMICA DE PRESASSMICA DE PRESASDE RELAVEDE RELAVE

- Método aguas - arriba- Método aguas - abajo- Método línea central

La presa de relave más segura es la construida con el método aguas -abajo, con arena compactada y ciclonaje

Las presas construidas con el método de línea central apropiadamenteconstruida y la de aguas - abajo son estables ante la acción sísmica

Las presas de relave aguas-arriba son muy vulnerables a la licuación y falla bajo sismos moderados a severos

Las presas de relave en operación son más susceptibles a la falla por sismo

En China los taludes son de 1:4 a 1:5 (V:H), y tienen concentraciones de 20%, siendo más estables

SUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUASSUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUAS--ARRIBAARRIBAAL DAAL DAÑÑO SO SÍÍSMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)SMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)

DISTANCIA EPICENTRAL(km)

1 2

8.5

8.0

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

MA

GN

ITU

D S

ISM

ICA

Presa A

PROBLEMA

POTENCIAL

COMPORTAMIENTO

SATISFACTORIO

LEYENDA (Lo et al)Sin DañoDaño Menor

DashiheXinshui

XinshuiDashihe

Falla

Relave

no-op

erativ

o

(Con

lin19

87)

Relave en operación

(Conlin 1987)

Cerro Negro N° 4Veta de Agua N° 1

5 10 20 50 100 200 500 1000

COMPORTAMIENTO SCOMPORTAMIENTO SÍÍSMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINASSMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINAS((XinXin et al, 1992)et al, 1992)

1. Fenshui2. Dong’anshan3. Dagushan4. Qidashan5. Gongchangling6. Nanfen7. Zhangzhuang8. Zhangzhuang9. Lime Dike10. Dashihe11. Dashihe12. Xinshui13. Xinshui14. Shirenguo15. Shirenguo16. Shuangtashan17. Shuangtashan

1

7 10 1214 9

1323 4 5 6

1715

(Conlin

1987)

LEYENDA

Sin DañoDaño MenorFalla

8.0

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

1

8.5

5.0

100010 100

MA

GN

ITU

D

DISTANCIA EPICENTRAL (km)

CONSIDERACIONES SCONSIDERACIONES SÍÍSMICASSMICAS

- Estudio de Peligro Sísmico* Método Determinístico* Método Probabilístico

- Máximas Intensidades Sísmicas Observadas

- Catálogo de Hipocentros

- Determinación de Aceleraciones Máximas yEspectros de Respuesta

- Magnitud del Sismo

- Registro Tiempo - Historia de Aceleraciones

MADRE DE DIOS

MOQUEGUA

71°

OCEANO

PACIFICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

21°

19°

13°

15°

17°

ICA

HUANCAVELICA

AYACUCHOAPURIMAC

CUZCO

AREQUIPAXI

XI

X

XI

0 50 10001020304050

ESCALA 1:2'000,000

LEYENDA

Ref. JORGE ALVA HURTADO et al (1974)

INTENSIDADES SISMICAS OBSERVADASMAPA DE DISTRIBUCION DE MAXIMAS

MAPA N°1

X

IX

VIII

VII

V

IV

XI VALOR EXTREMO DECARACTER LOCAL

CISMIDFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

81° 79° 75°77° 73°

81°

1°

3°

5°

7°

9°

11°

TUMBES

PIURA

CAJAMARCAAMAZONAS

LORETO

LAMBAYEQUE

SAN MARTIN

LA LIBERTAD

ANCASHHUANUCO

PASCO

UCAYALI

JUNIN

LIMA

ECUADOR

COLOMBIA

BRASIL

X

IX

XI

VIII

IX

XI

XI

XI

X

IX

79° 75°77° 73°

PUNO

TACNA

BO

LIV

IA

CHILE

69° 67°

21°

19°

13°

15°

17°

71° 69° 67°

1°

3°

5°

7°

9°

11°

(Alva et al,1984)

(Castillo y Alva, 1992)

(Castillo y Alva,1992)

Esquema de un paquete de granos de arena saturada. La deformación por corte está indicada por las flechas horizontales. Ella ocasiona el colapso de la partícula señalada por la flecha inclinada.

(Youd, 1992)

LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos

Diagrama de oscilación causada por licuación en la zona achurada. Ella ocasiona el desacople de las capas de suelo. La capa desacoplada oscila de modo diferente al suelo vecino, causando agrietamientos

(Youd, 1992)

LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos

Nivel freático

Estado final

Licuación

Estado inicial

Esquema de lo que ocurre con un desplazamiento o corrimiento lateral

(Youd, 1992)

Nivel Freático

Sección Deformada

Sección Inicial

→→ → →→→ → →→ →

LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos

Nivel Freático

Sección deformada

Sección Inicial

Estado final

Estado inicial

Diagrama de un deslizamiento causado por licuación y pérdida de resistencia cortante de suelos en una pendiente pronunciada. La pérdida de resistencia ocasiona inestabilidad y el deslizamiento por la ladera

LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos

(Youd, 1992)

Nivel freático

Flujo de agua hacia arriba

Estado inicial

Estado final

↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↑

Diagrama de una estructura inclinada como consecuencia de la pérdida decapacidad portante. La licuación debilita al suelo, reduce su capacidad desoporte y permite que las estructuras se asienten e inclinen

(Youd, 1992)

LicuaciLicuacióón de Suelosn de Suelos

EVALUACIEVALUACIÓÓN DEL POTENCIAL DEN DEL POTENCIAL DELICUACILICUACIÓÓNN

- Método Simplificado de Seed e Idriss, en base a ensayosSPT, CPT y Vs

- Correcciones para tomar en consideraciones efectos desobrecarga, nivel del terreno y magnitud sísmica Kσ , Kα

y Km

Factor de Seguridad a la LicuaciFactor de Seguridad a la Licuacióónn

Si FRL < 1 se producirá licuación

Si FRL > 1 no se producirá licuación

)/()/(

FRLo

1 o

d στστ

=

d = esfuerzo cortante promedio inducidoamax = aceleración máximag = aceleración de la gravedad

o = esfuerzo total vertical

o = esfuerzo efectivo verticalrd = factor de reducción

Relación de esfuerzos cíclicos inducidos por el terremoto

MMéétodo Simplificado de todo Simplificado de SeedSeed--IdrissIdriss

dd r

ga65.0

o

omax

o σσ

=στ

τ

σ

σ

MMéétodo Simplificado de Seedtodo Simplificado de Seed--IdrissIdriss

Relación de esfuerzos cíclicos resistentes

o

l

σ

τ Del gráfico para Ms= 7.5y distinto contenido de finos

= CN ( Factor de corrección ) < 2.0

(N1)60 = Valor de N corregido a una sobrecargade 1 kg/cm2 y 60% de eficiencia

(N1)60 = CN (N)60

o

1σ

Relación entre valores de esfuerzo cíclico que causa licuación y valores de N1

para sismos de M = 7.5(Ref, Seed et al., 1984)

3 1

20

20

20

12

20

1 0

17

20

2010

20

2 0

2 7

3 1

7 5

7 5

2 648

1 2

11

2 5

1 2

12

1 2

30

30

22

30

20100

0 30 40 50

101 0

10

37

25

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Porcentaje de finos ≥ 35 15 ≤ 5

PROPUESTOS DEL CODIGO CHINO MODIFICADO(Contenido de arcilla 5%)

Nota: DATOS MODERADOS PARA SITIOS CON > 5% FINOS SE HA OMITIDO POR CLARIDAD DE DATOS CON < 5%

DATOS PANAMERICANOSDATOS JAPONESESDATOS CHINOS

(N1)60

τl

σo

RelaciRelacióón Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (n Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (σσ00) y K) y Kσσ

1.2

LAKE ARROWHEAD DAM

SHEFFIELD DAM SHELL

UPPER SAN LEANDRO DAM SHELL

UPPER SAN FERNANDO DAM SHELL

FAIRMONT DAM

PERRIS DAM SHELL, RC: 95, 100%

LOWER SAN FERNANDO DAM SHELL

THERMALITO FOREBAY DAM FOUNDATION

LOS ANGELES DAM SHELL

SARDIS DAM SHELL

NEW JERSEY BACKFILL, FPI RC= 95%

SARDIS DAM SHELL

ANTELOPE DAM IMPERVIOUS MATERIAL

THERMALITO AFTERBAY DAM FOUNDATION

FORT PECK DAM SHELLSACRAMENTO RIVER SAND, Dr = 38, 60, 78, 100%MONTERREY O SAND, Dr= 50%

REID BEDFORD SAND, Dr= 40, 60%

1.0

0.2

2.0

0.4

0.6

0.8

03.0 4.0 6.01.0 7.0 8.05.0

ESFUERZO EFECTIVO DE CONFINAMIENTO (Ton/pie2) ó (kg/cm2)

Kσ

0

0 500 1000 1500

Esfuerzo de Confinamiento Efectivo (KPa)

1.0

0.6

0.8

0

0.4

0.2

NCEER (1996)

Seed & Harder (1990)K σ

CorrecciCorreccióón por Sobrecargan por Sobrecarga

RelaciRelacióón entre n entre αα y k y k αα

Ref. (Seed y Harder, 1990)

1.5

1.0

0.5

0.2

2.0

00 0.3 0.4 0.50.1

σ’o

τhv

kα

α

D r= 55 - 70 %

D = 35 %

' < 3 tsfσo

D= 45 -50 %⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

o

hv

'στα

CorrecciCorreccióón por Esfuerzo Cortanten por Esfuerzo Cortante((BoulangerBoulanger et al., 1991)et al., 1991)

Ref. (Seed y Harder, 1990)

2.0

1.5

1.0

0.5

0.00.40.20.10 0.3

Kα

Dr= 55 - 70 %

Dr= 35 %σ ' < 3 tsfvo

Dr= 45 -50 %

α = (τs /σ'vo)

σ’o

τhv

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

o

hv

'στα

CorrecciCorreccióón por Magnitud n por Magnitud KmKm((SeedSeed e Idriss, 1982)e Idriss, 1982)

Número de ciclos para ru= 100% y ± 5% de deformación

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

1 6 10 15 26 100

M =

6

M =

6 3

/4

M =

7 1

/2

M =

8 1

/2

1.32

1.13

1.00

0.89

ττ1

DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DE LA RESISTENCIAN DE LA RESISTENCIARESIDUALRESIDUAL

- Relación entre N y Sr (Seed)

- Relación entre σ y Sr Sr = Cσ C = 0.1 (Finn)

- Relación entre qc y Sr (Ishihara)

CorrelaciCorrelacióón entre la Resistencia Residual y el Valor den entre la Resistencia Residual y el Valor de(N(N11))6060 ((SeedSeed y y HarderHarder, 1990), 1990)

1200

800

400

00 2420161284

Presa San Fernando

Datos de SPT y parámetros de resistencia residual medidos

Datos de SPT y parámetros de resistencia residual estimados

Construcción - casos históricos de licuación inducida y deslizamiento

Número de Golpes SPT Equivalentes en Arenas Limpias, (N1 )60 - cs

Res

iste

ncia

Res

idua

l No

Dre

nada

, Sur

(lb/p

ie2 )

Res

iste

ncia

resi

dual

Su

(kg/

cm2 )

qcl - valor equivalente de arenas limpias (kg/cm2)

Curvas De Alba et al.Convertidasa qcl= 4 (N1)60

0.3

0.2

20

0.4

0.1

030 40 5010

Resistencia Residual vs. Resistencia Residual vs. qclqcl EquivalenteEquivalentede Arenas Limpiasde Arenas Limpias

10

0

20

10 300 40 50 60 70 80 10020 90

RelaciRelacióón Entre Contenido de Finosn Entre Contenido de Finose Incrementos de e Incrementos de QclQcl

Incr

emen

to d

e va

lor d

e qc

l-Δq

cl

Contenido de finos, Fc (%)

CorrelaciCorrelacióón entre la Resistencia Residual y n entre la Resistencia Residual y Resistencia del Cono HolandResistencia del Cono Holandééss

N 15 C= N 30

C=

N 70C=

SuN = C

qc

Mochikoshi(limo)

Hokkaido(limo arenoso)

0.3

0.2

0.1

Resistencia de penetración del cono, qc(kg/cm2 )

Res

iste

ncia

resi

dual

no-

dren

ada,

Su

(kg/

cm2 )

0 5 10

Chonan(arena limosa)

Metoki(arena limosa)

(Ishihara, 1992)

ANANÁÁLISIS SLISIS SÍÍSMICO DE PRESAS DE RELAVESMICO DE PRESAS DE RELAVE

1) Análisis pseudo-estático con coeficiente lateral sísmico cuandono existen presiones de poro ni degradación de propiedades

2) Método lineal equivalente con ensayos de laboratorio cuando segeneran presiones de poro

3) Análisis “directo y fundamental” en problemas complejos

Análisis Post-licuación

- Utilizar equilibrio límite con resistencia residual de las zonaslicuadas. Lograr FS= 1.1 a 1.2

- Evaluar las deformaciones por licuación

c) τd ≥ τdlτs > Su

Deformación ilimitada(Daño considerable)

a) τd < τdlτs ≤ Su

≥

Deformación ligera(Sin daño)

VERIFICACIVERIFICACIÓÓN DE ESTABILIDAD Y N DE ESTABILIDAD Y EXTENSIEXTENSIÓÓN DE LA DEFORMACIN DE LA DEFORMACIÓÓNN

b) τd ≥ τdlτs ≤ Su

Deformación limitada(Daño moderado)E

sfue

rzo

Esf

uerz

oE

sfue

rzo

Deformación

Deformación

Deformación

τs

τd τdl

τs Su

τdl

Su

τd

τs

τd

τs

τdl

τs

Suτs

ESTABILIDAD DINESTABILIDAD DINÁÁMICAMICADepDepóósitos Inactivossitos Inactivos

• Análisis de estabilidad pseudo-estático

Coeficiente sísmico (1/2 - 1/3) amax

Método de equilibrio límite

FS > 1.0

• Deformación permanente

Método de Makdisi y Seed

Desplazamientos menores que 1.00 m

ECUADOR COLOMBIA

BRASIL

BO

LIV

IA

OCEANOPACIFICO I

III

III

COEFICIENTE SISMICO

PRESAS DETIERRA ENROCADO

PRESAS DEZONA

II

III

0.15 - 0.25

0.10 - 0.15

0.05 - 0.10 0.05

0.05 - 0.10

0.10 - 0.20

CHILE

II

PROPUESTO PARA PRESASPEQUEÑAS Y MEDIANAS

I

I

III

I

II

III

(Ruesta et al, 1988)

Deformaciones PermanentesDeformaciones Permanentes

Objetivo:

Evaluar los desplazamientos máximos debido a la ocurrencia de un terremoto especificado

Procedimiento:

Método de Newmark (1965)Método de Sarma (1975)Método Simplificado de Makdisi y Seed (1978)

M.E.F

“Viga de Corte”(rango de todoslos datos)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.0

0.8

0.6

0.4

0.2

y / h

0

kmax / ümax

Promedio detodos los datos

0.01

0.1

1

10

100

1000M = 8 ¼

M = 7 ½

M = 6 ½

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0ky / kmax

Des

plaz

amie

nto

(cm

)

CCáálculo de las Deformaciones Permanenteslculo de las Deformaciones Permanentes((MakdisiMakdisi y y SeedSeed, 1978), 1978)

Variación de Desplazamiento Perma-nente con la Aceleración de Fluencia

“Razón de Máxima Aceleración” vsProfundidad de la Masa Deslizante

ESTABILIDAD DINESTABILIDAD DINÁÁMICAMICADepDepóósitos en Operacisitos en Operacióónn

- Análisis de respuesta dinámica

- Análisis de licuación

- Resistencia residual no drenada. Sur demateriales licuados

- Análisis de estabilidad post-sismoFS > 1.1

- Evaluación del potencial de deformaciónDeformaciones limitadasFalla por flujo

AnAnáálisis de Respuesta Dinlisis de Respuesta Dináámicamica

Objetivo:

- Determinación de esfuerzos de corte máximos- Evaluación de la amplificación sísmica

Métodos:

- Procedimientos analíticosSHAKE: propagación unidimensional (vertical)

- Procedimientos numéricos: elementos finitosQUAD4M, QUAKE/W: análisis bidimensional

Esfuerzo G1 G21 1

γ2

γ1

Deformación

Relaciones Relaciones HisterHisterééticasticasEsfuerzo Esfuerzo -- DeformaciDeformacióónn

Rango de valores

Deformación Cortante, γ (%)

10-4 10-3 10-2 10-1 10

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Mód

ulo

corta

nte

a de

f. co

rtant

e M

ódul

o co

rtant

e m

áxim

o

γMMóódulo Cortante de Arenasdulo Cortante de Arenas

((SeedSeed e Idriss, 1970)e Idriss, 1970)

-310 10 10

Amortiguamiento de ArenasAmortiguamiento de Arenas((SeedSeed e Idriss, 1970)e Idriss, 1970)

10-4 -2 -10

4

8

12

16

20

24

28

Raz

ón d

e A

mor

tigua

mie

nto

(%)

Weissman and Hart (1961)Hardin (1965)Drnevich, Hall and Richart (1966)Matsushita, Kishida and Kyo (1967)Silver and Seed (1969)Donovan (1969)Hardin and Drnevich (1970)Kishida and Takano (1970)

1Deformación Cortante, γ (%)

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 100.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

G /

Gm

ax

Deformación Cortante Cíclica (%)

OCR=1-15

015 30

50100IP=200

MMóódulo Cortante de Suelos Cohesivosdulo Cortante de Suelos Cohesivos((VuceticVucetic y y DobryDobry, 1991), 1991)

OCR = 1-8

15

IP=0

30

50

100

200

100.0001 0.010.001 10.10

5

10

15

20

25

Raz

ón d

e A

mor

tigua

mie

nto

(%)

Deformación Cortante Cíclica (%)

Amortiguamiento de Suelos CohesivosAmortiguamiento de Suelos Cohesivos((VuceticVucetic y y DobryDobry, 1991), 1991)

ANANÁÁLISIS DE ESTABILIDAD POSTLISIS DE ESTABILIDAD POST--SISMOSISMO

- Procedimiento convencional de equilibrio límite- Resistencia residual no drenada: suelos licuados- Resultado: factor de seguridad estático

Propiedades de los materiales φ, c, Sur, función del factor de resistencia a la licuación

1) FRL ≤ 1.1 c = Sur , φ = 0

2) FRL ≥ 1.4 c = Kc , φ = Kφ , K= 75 - 85%

3) 1.1 < FRL < 1.4 condiciones intermedias

Etapa Evaluaciónde licuación

Licuación Evaluaciónde

Deformación

Deformación Daño

τd < τdlNo ocurre -- Ligera No existeI

Ocurrencia o node licuación

τd ≥ τdlOcurre -- Grande Existe

τd ≥ τdlOcurre τs < Sur

Limitada ModeradoIIOcurrencia o node falla por flujo

τd ≥ τdlOcurre τs > Sur

Ilimitada Severo

EvaluaciEvaluacióón del Potencial de Deformacin del Potencial de Deformacióónn

Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en OperaciPresa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operacióónn

AnAnáálisis Estlisis Estáático de Estabilidadtico de Estabilidad

Materiales c (kPa) Φ °

Material Cuaternario

Relave grueso

Relave fino

γ (kN/m3)

32

30

25

0.0

0.0

0.0

20.0

16.0

15.0

EJE X (metros)

175160145130115 190 205 220

4585

4570

Cot

a(m

snm

)

4555

Cuaternario

Relave GruesoRelave Fino

FS estático = 1.630

Roca

2.4 H:1V

ANANÁÁLISIS DINLISIS DINÁÁMICO DE MICO DE RESPUESTA SRESPUESTA SÍÍSMICASMICA

MALLA DE ELEMENTOS FINITOSMALLA DE ELEMENTOS FINITOS

Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en OperaciPresa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operacióónn

CCÁÁLCULO DE ESFUERZOS LCULO DE ESFUERZOS ESTESTÁÁTICOSTICOS

-2.00E+000

-1.00E+000

-5.00E-001

+0.00E+000

-3.00E-001

+7.00E-001

+1.00E+000

+1.25E+000

+1.50E+000

+2.00E+000

τxy (T/m2)

Esfuerzos de Corte EstEsfuerzos de Corte Estááticosticos

CCÁÁLCULO DE LA RESPUESTA LCULO DE LA RESPUESTA SSÍÍSMICASMICA

+8.72E-001

+1.63E+000

+2.38E+000

+3.14E+000

+3.90E+000

+4.65E+000

+5.41E+000

+6.17E+000

+6.92E+000

+7.68E+000

τxy m ax

Esfuerzos de Corte MEsfuerzos de Corte Mááximos ximos por Sismopor Sismo

Ms = 7.5 amax= 0.28 g

EVALUACIEVALUACIÓÓN DEL POTENCIAL DE N DEL POTENCIAL DE LICUACILICUACIÓÓNN

VALOR DE LA MAGNITUD : 7.5 MsACELERACION MAXIMA : 0.28 g

SONDAJE : P-6NIVEL FREATICO : 12.0

PROFUND CLASIF DENSIDAD CONT FINOS D(50) VALOR N ESF TOTAL ESF EFECT R E C R R E C A F R L F R L 1

1.95 SM 1.60 46.60 --- 3 0.312 0.312 0.097 0.388 0.250 0.134

3.45 SM 1.60 46.60 --- 2 0.552 0.552 0.075 0.360 0.208 0.146

4.95 SM 1.60 34.80 --- 5 0.792 0.792 0.101 0.413 0.245 0.183

6.45 SM 1.60 34.80 --- 4 1.032 1.032 0.078 0.263 0.297 0.255

7.95 SM 1.60 34.80 --- 6 1.272 1.272 0.096 0.209 0.459 0.437

9.45 ML 1.50 54.70 --- 7 1.508 1.508 0.103 0.225 0.458 0.396

10.95 SM 1.60 34.80 --- 7 1.737 1.737 0.096 0.278 0.345 0.983

12.45 ML 1.50 54.70 --- 9 1.973 1.928 0.117 0.110 1.060 0.871

13.95 ML 1.50 54.70 --- 3 2.197 2.003 0.079 0.107 0.738 0.651

(mt) (sucs) (Ton/m3) ( % ) (gol/pie) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kσ, Κα)

Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en OperaciPresa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operacióónn

RESISTENCIA RESIDUAL NORESISTENCIA RESIDUAL NO--DRENADADRENADA

Material Resistencia Residual(kPa)

Relave Grueso 11 – 13

Relave Fino 5 – 8

A partir del ensayo de penetración estándar (SPT)

AnAnáálisis de Estabilidad Postlisis de Estabilidad Post--SismoSismo

Eje X (metros)

Cot

a (m

snm

)

4555

4570

4585

100 115 130 160 175145 190 205

FS = 0.519

EVALUACIEVALUACIÓÓN DEL POTENCIAL DE N DEL POTENCIAL DE DEFORMACIDEFORMACIÓÓNN

Condición Licuación Deformación Daño

τd > τd l y τs < Sur Existe Limitada Moderado

Conclusiones:depósito inestable, sin embargo se presentarán deformaciones limitadas y el daño será moderado

Normas para AnNormas para Anáálisis de Estabilidad de Presas de lisis de Estabilidad de Presas de Relaves Emitidas por el Gobierno PeruanoRelaves Emitidas por el Gobierno Peruano

RD 440-96-EM/DGM- Estudios para estabilización de presas de relaves

RD 224-97-EM/DGM- Evaluación especial de la estabilidad física

RD 19-97-EM/DGAA- Estructura del reporte de estabilidad física de presas de relaves

- Períodos de retorno de sismos: 150 años para depósitos operativos y 500 años para depósitos inactivos

MEDIDAS DE REMEDIACIMEDIDAS DE REMEDIACIÓÓN PARAN PARAMEJORAR LA SEGURIDADMEJORAR LA SEGURIDAD

- Reemplazo por presa nueva

- Mejora de la presa existente

a) Predicción del comportamiento sísmico

b) Naturaleza del defecto de la presa

Zonas sueltas y licuablesNivel freático altoTaludes empinadosAncho de playa

c) Tamaño relativo de la presa actual y final

Mejora en la operación del relaveMejora en el talud aguas abajoDensificación de la zona suelta

- Protección del área aguas -abajo

(ICOLD, 1995)

Presa de Relave Presa de Relave AntuquitoAntuquito antes de la Remediaciantes de la Remediacióónn

4100

4100

4090

4080

4070

4060

4090

4100

4110

4130

4120

4110

4070

4060

4070

4080

4090

4100

4110

4070

N I

L

U

1

IMA

8 76

PERU

A

AAC

ION

ERSI D

IVAD

NL

DEI N

GENI E

R

Factores de SeguridadDepósito Sección Talud

Estático Seudo-estático

1-1 Actual 1.14 0.85

Antuquito

2-2 Actual 1.12 0.86

Resultados del AnResultados del Anáálisis de Estabilidadlisis de EstabilidadDepDepóósito de Relaves de sito de Relaves de AntuquitoAntuquito

Deformaciones Permanentes: 120 cm en la superficieConclusiones: precarias condiciones de estabilidad

Factores de SeguridadDepósito Sección Talud

H:V Estático Seudo-estático

1-1 3:1 1.63 1.17

Antuquito

2-2 1.65 1.14

Resultados del AnResultados del Anáálisis de Estabilidad para la Remediacilisis de Estabilidad para la RemediacióónnDepDepóósito de Relaves de sito de Relaves de AntuquitoAntuquito

Conclusiones: adecuadas condiciones de estabilidad

3:1

4100

4100

4090

4080

4070

4060

4090

4100

4110

4130

4120

4110

4070

4060

4070

4080

4090

4100

4070

G

UER

I NE

E

P

NI E

AIR

AN

IDA

LIM

SVER

UNI

D

A

C

1

AONI

8 67

L

D

4110

D

E

ZONA DE

RELLENO

C

ZONA DE CORTE

B

A

DE

DE

Obras Preliminares 12,368 3.2

Corte y Traslado de Relaves 118,840 30.6

Cobertura Técnica Yauliyacu Antiguo 29,938 7.7

Muro de Sostenimiento 86,565 22.3

Canal de Coronación

25,297 6.5

Monitoreo 435 0.1

Total Costo Directo 388,422 --

Gastos Generales (10%) 38,842 --

Utilidades (10%) --

Sub-Total 466,106 --

IGV (18%) 83,899 --

Costo Total 550,005 --

DESCRIPCIÓN COSTOUS$

% de Incidencia

Respecto al Costo Directo

COSTOS DE LAS OBRAS DE ABANDONO ANTUQUITOCOSTOS DE LAS OBRAS DE ABANDONO ANTUQUITO

Cobertura Técnica Antuquito 64,810 16.7

Obras de Drenaje Quebrada 21

Cunetas

24,157 6.2

26,009 6.7

38,842

Presa de Relave Presa de Relave AntuquitoAntuquito DespuDespuéés de la Remediacis de la Remediacióónn

Presa de Relave Presa de Relave AntuquitoAntuquito Abril 2005Abril 2005

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

1) El mayor problema es evaluar la seguridad sísmica de presas existentes.

2) El factor más común es la licuación de suelos.

3) Los ensayos SPT y CPT se utilizan para evaluar la licuación en presas de relave.

4) Se requieren correcciones por sobrecarga, inclinación del terreno y magnitud sísmica para evaluar la licuación.

5) El análisis post-licuación emplea equilibrio límite y deformación.

6) Los parámetros dinámicos de los materiales controlan las características de la respuesta sísmica.

7) El análisis de respuesta sísmica permite evaluar los esfuerzos cortantes dinámicos y las características de amplificación del depósito.

8) En un depósito inactivo, el análisis dinámico involucra laestabilidad seudo-estática y el cálculo de las deformacionespermanentes por sismo.

9) En un depósito operativo, se requiere evaluar el potencial de licuación, analizar la resistencia residual, realizar un análisis de estabilidad post-sismo y evaluar el potencial de deformación.

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

1) Llevar a cabo estudios de respuesta sísmica en depósitos de relaves en operación o en proceso de abandono, para evaluar y garantizar su estabilidad.

2) Proyectar un adecuado sistema de drenaje, para disminuir la zona saturada y la posibilidad de licuación.

3) Controlar la compacidad y el contenido de finos de los relaves gruesos del dique del depósito, para garantizar un adecuado comportamiento.

Microzonificación

geotécnica

del distrito de

trujillo

Primera edición digital

julio, 2011

lima - Perú

© enrique f. luján silva

ProYecto liBro digital

Pld 0114

editor: Víctor lópez guzmán

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diseño

sísMico

de

Presas

de

relaVe

Primera edición digital

noviembre, 2012

lima - Perú

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