Analisis Estabilidad Geotecnica

8/16/2019 Analisis Estabilidad Geotecnica

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D e c l a r a c i ó n d e I m p a c t o A m b i e n t a l

T r a n q u e d e R e l a v e s N º

A n e x o D

S o c i e d a d C o n t r a c t u a l M i n e r a T a m b i l l o s D-1

A N E X O

D . A N Á L I S I S E S T A B I L I D A D G E O T É C N I C A

1 I n t r o d u c c i ó n

Se detalla, a continuación, el estudio de estabilidad del Proyecto Tranquede Relaves Nº 5, de la Sociedad Contractual Minera Tambillos, que formaparte del plan para la continuidad de las operaciones.

La finalidad del estudio, es la evaluación del comportamiento como

conjunto del tranque, entendiéndose conjunto, como las partes que loconforman, a decir; muro, cubeta y suelo de fundaciones.

Los datos que se utilizan en este estudio, corresponden a bibliografía demétodos y práctica chilena, registro histórico de ensayes de laboratorio en

lo que se refiere a controles de compactación y características de suelosde emplazamiento.

Es importante destacar que para el análisis sísmico, se ha utilizado, en loesencial la norma NCh 433 Of. 96 para efectos de la zonificación sísmica y

sobre ello, las aceleraciones asociadas a esta zonificación. Sobre esto se hadeterminado un valor superior, tal de presentar un análisis de estabilidadapuntando a la respuesta del conjunto Proyecto Tranque de Relaves Nº 5,bajo una condición de máxima exigencia y avalados por el Estudio deRiesgo Sísmico (Álvarez, Fischer & Riddell), desarrollado para la Sociedad

Contractual Minera Tambillos.

El Proyecto Tranque de Relaves Nº 5, está ubicado en la región deCoquimbo, Provincia de Elqui, en la comuna de Coquimbo, localidad deTambillos, distrito minero de Tambillos, a al Sur de la Ciudad de

Coquimbo, cuyas coordenadas de emplazamiento UTM corresponden y E284.300,058 y N 6.657.514,361.

En los estudios de Ingeniería Básica, la capacidad del Proyectocorresponde a 3.327.290 mts3, esto es 4.691.480 toneladas de relave integral

y una superficie de 273.130m2.


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2 . A n t e c e d e n t e s y C a r a c t e r í s t i c a s d e l P r o y e c t o T r a n q u e

d e R e l a v e s N º 5

Tal como se indica en la introducción del presente informe de análisis, lacapacidad del Proyecto corresponde a 4.691.480 toneladas de relavesintegrales.

El proyecto se desarrolla sobre la base de la continuidad de lasoperaciones y para una producción de 2.000tpd, lo que le confiere unavida útil de 7 años.

Su diseño corresponde a un modelo que se asocia a una recuperacióntemprana de aguas, mediante la utilización de dos estación desegregación vía hidrociclones. Con esto se estará ante un manejo derelaves más eficiente y de alto rendimiento, lo que en definitiva aportará

dos características de gran relevancia a este proyecto, como lo son:

! Recuperación temprana y reciclado del recurso hídrico.

! Tranque de relaves altamente seguro, según nos indica la

rapidez en la captación y evacuación de las aguas.

Desde el punto de vista del método de construcción, el Proyecto Tranquede Relaves Nº 5, será construido mediante eje central, iniciándose con unmuro de partida de altura variable, pero donde su menor perfil tendrá unaaltura de 2,0mts. Este muro de partida, será construido con material deempréstito y, en toda sección, sus taludes (interior y exterior), serán 1,8H:1V.En esta última relación, el avance horizontal de indica como valor mínimoaceptable.

La berma de coronación del muro de partida, tendrá una cota de 201,1

m.s.n.m.. El ancho de berma tendrá 2,0mts. Sobre esto y hasta la cota 211,6m.s.n.m., se alzará el muro de arenas y, con ello, el prisma resistente.

En el presente informe se simulan las solicitaciones a las que estará

expuesto el tranque en su condición de vida útil alcanzada, condición estaúltima que corresponde a una modelación de máxima solicitación.


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Las simulaciones y cálculos, como así también los ensayos en terreno ylaboratorio, fueron apuntados a:

a.

Anál is is Es tático

b.

Anál is is Pseudo-Estát ico o Sí smico

En el D.S. Nº 248, Título II, Capítulo Primero, Artículo 14, en su letra o), seseñala que el Factor de Seguridad resultante del cálculo para las fases I y II,

correspondientes a la simulación de estabilidad estática y sísmica (análisispseudo-estático) asumiendo licuefacción total de los relaves de la cubeta ycon determinación simplificada de las presiones de poros, no debe sermenor a .

Por otro lado, considerada la altura total del tranque de 14,7mts, medidaésta controlada de manera frontal en el talud Oeste, que por laspendientes propias del terreno de emplazamiento será la vista frontal demayor altura alcanzada su cota de cierre proyectada, no se requiere la

realización de análisis basados en ensayos de propiedades dinámicas delos suelos, incluidos los cálculos de desplazamientos, toda vez que el factorde seguridad citado, sea satisfactorio.

3 . A n á l i s i s d e E s t a b i l i d a d

3 . 1 S e c c i ó n d e A n á l i s i s

En la figura D.1 , Perfi l de Anál isi s, se destaca la sección a ser analizada. Talcomo se ha explicado en puntos anteriores, es en este sector donde sepresenta la mayor altura de acumulación de lamas, y por ende la mayor

altura del muro resistente como efecto de la pendiente natural del suelo defundación.


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F i g u r a D . 1 . S e c c i ó n d e A n á l i s i s .

El coronamiento del muro analizado, en un estado final simulado, se

encuentra en la cota 211,6 m.s.n.m., a 10 m por sobre la cota de berma delmuro de partida, cuya cota de coronamiento es 201,1 m.s.n.m. A partir de

este último, construido con material granular de empréstito, se genera, conlas arenas gruesas del underflow de los hidrociclones, el muro definitivo que

alcanza la cota de cierre.

El la Figura D.2 , Sección de Anál is is 2, se puede apreciar el modeloescalado para análisis. Se hace mención especial al concepto escalado,por cuanto la sección, en lo dimensionalmente, corresponde exactamente

a las coordenadas del plano XY, con el origen en el punto (0,0),


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equivalente a la altura geográfica 211,6. El material indicado como Estratode Fundación, corresponde al suelo natural localizado en el lugar de

emplazamiento, que para efecto de este análisis, se ha considerado de unaprofundidad igual a 10m, teniendo en la realidad un espesor mayor a

20mts.

Para efectos del análisis de Estabilidad Geotécnica, han sido consideradostodos los materiales y suelos que conforman un corte típico, incluido en

esto, el cover de HDPE que forma parte de la protección del muro departida.

F i g u r a D . 2 . S e c c i ó n d e A n á l i s i s 2 .

En Figura D.3 , Suelo y Materiales , son indicados todos y cada uno de los

materiales indicados con anticipación.

3 . 2 P r o p i e d a d e s d e l o s M a t e r i a l e s


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Los materiales considerados para este estudio, corresponde a 5 tipos, de loscuales se manejan, por análisis de laboratorios, estratigrafía geológica y

estudios geotécnicos anteriores los parámetros que se describen en CuadroD.1, Parámetros de Suelos y Materiales:

F i g u r a D . 3 . S u e l o s y m a t e r i a l e s .

C u a d r o D . 1 . P a r á m e t r o s d e S u e l o s y m a t e r i a l e s .

Material Densidad,

cohesión, ángulo

de fricción

Suelo de fundación 22,01 20 38

Muro de partida 20,33 0 39

Arenas underflowespesado

19,67 0 37

Lamas underflowlimpieza

18,44 0 29

Lámina lisa hdpee=1.0mm

9,40 0 0


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! El suelo de fundación para el tranque de relaves, corresponde asuelos clastosoportados, altamente cementados, de granulometría

redondeada.

!

Estas características incluidas pruebas de permeabilidad yseguimiento de calicatas, dan cuenta de un material, altamenteimpermeable, que no tendrá cambios durante un evento sísmico en loreferido a un aumento de presión de poros. El emplazamiento de este

suelo, y por tanto el emplazamiento del tranque de relaves Nº 5,según zonificación sísmica de la NCh 433 Of. 96, corresponde al tipoIII.

! El muro de partida, será construido con material granular deempréstito. Este material no desarrollará exceso de presión de poros.

En la etapa de construcción, este muro será protegido en su talud

interior con una membrana de HDPE de 1mm de espesor, tal de evitarel escurrimiento de agua hacia el muro de arenas del talud exterior.

Considera, según buenas prácticas en la instalación de

geomembranas, dos empotramientos de 1,6mts, sin retorno y avancehorizontal de 0,6mts bajo la cota de coronamiento del muro departida en primera instancia y a un metro, aguas arriba del pie de

talud del muro de partida.

! Las arenas obtenidas desde el Underflow de hidrociclones de

espesado, con las cuales se construirá el muro resistente, correspondea la parte gruesa de los relaves, con no más de un 20% de finos. Esta

condición tiene importancia desde el punto de vista de lapermeabilidad del muro, por cuanto el agua contenida debeautoevacuarse en una condición permeable.

! Las lamas corresponderán al material obtenido desde el Underflow de

los hidrociclones de limpieza.

De clasificación ML, para efectos del análisis post-sismo, presentará

licuefacción. Los valores asociados para este material, correspondena registros y bibliografía especializada, a partir del buencomportamiento de la presas de relaves estudiadas con motivo delsismo del 3 de marzo de 1985, (magnitud Ms=7,8).


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3 . 3 S i s m i c i d a d

En la actualidad, SCM Tambillos realiza un estudio acabado respecto de lasfuentes que pudieran afectar la zona de emplazamiento de las

instalaciones de la Sociedad, incluido en ello, sus tranques de relaves.

Por tal motivo, para efectos de la simulación pseudo-estática y post sismo,se asume lo dispuesto en la zonificación sísmica de la NCh 433 Of. 96, parael emplazamiento en cuestión. El valor que se adoptará para la aceleración

efectiva, será de 0,4g.

De diferentes autores, tales como Terzaghi, Seed, Saragoni, para los valoresdel coeficiente sísmico , se adoptará el criterio de Saragoni , donde se

incluyen características de sismos en nuestro país. Así:

(1)

(2)

Según lo anterior, para este caso y considerando el valor entregado por laNCh 433 Of. 96 de , para la zonificación III, se tendrá:

donde,

El valor de coeficiente sísmico, corresponde y cumple con el

primer criterio, a decir, expresión en (1).

Considerado lo anterior, se realizarán los cálculos en base a dosaceleraciones máximas, esto es:

! 0,5g!

0,6g


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Ambos valores, por sobre lo estimado en la norma NCh 433 Of 96 yconsiderados los valores para los tres escenarios desarrollados en estudio de

Riesgo Sísmico (Álvarez, Fischer & Riddell), tendrán los siguientescoeficientes sísmicos:

" Para 0,5g: Kh= 0,15 g, se adopta 0,15g " Para 0,6g: Kh= 0,18 g, se adopta 0,20g

3 . 4 C r i t e r i o s d e A n á l i s i s

Según se menciona en el Capítulo 2 Antecedentes y Características del

Proyecto Tranque de Relaves Nº 5, del presente informe, para el análisis de

estabilidad se adoptarán los criterios detallados en Cuadro D. 2, Criterios deAnálisis. Los valores adoptados para el Factor de seguridad, F.S.,corresponden a lo solicitado como mínimo para las fases I y II,

independiente del método que se use para la evaluación de la estabilidaddel tranque.

Para este estudio, se ha asignado un F.S. igual a 1,2 y 1,1 para el análisis

pseudo-estático, según los valores adoptados para los coeficientes sísmicosy un F.S. igual a 1.5, para la condición estática, según la práctica chilena(Barrera y Campaña).

C u a d r o D . 2 . C r i t e r i o s d e A n á l i s i s .

Análisis Factor de Seguridad

Estático 1,5

Sísmico (Pseudo-Estático) 1,2

Sísmico (Pseudo-Estático) 1,1


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3.5 Resultado de los Anál is is

F i g u r a D . 4 . A n á l i s i s N º 1 , E s t á t i c o .


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F i g u r a D. 5 . A n á l is i s N º 2 , S ís m i c o P s e u d o - E s t á t i c o) .


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F i g u r a D. 6 . A n á l is i s N º 3 , S ís m i c o P s e u d o - E s t á t i c o) .

C u a d r o D . 3 . C u a d r o d e A n á l i s i s .

Análisis ResultadoFactor deSeguridad

Estático 1,775 1,5

Sísmico (Pseudo-Estático) 1,228 1,2

Sísmico (Pseudo-Estático) 1,103 1,1


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Con el uso del programa Slide de Rocscience Inc., y utilizando los métodosde Bishop simplificado y Jambu corregido, han sido obtenido los resultados

que se detallan en Cuadro D. 3, Cuadro de Análisis.

Para los casos propios al análisis, es decir, estático y pseudo-estático, concoeficiente sísmico , los valores obtenidos son mayores a lo mínimo

requerido por el D.S. 248, para este tipo de análisis.

Para el análisis pseudo-estático adicional, es decir, para un valor decoeficiente sísmico , se logra el criterio adoptado.

La dispersión entre los métodos de Bishop simplificado y Jambu corregido esmínima y los valores adoptados para el F.S., según esto, corresponden almétodo de Bishop simplificado.

En los histogramas siguientes, se muestra la distribución normal en base auna evaluación de sensibilidad del comportamiento del factor deseguridad asociados a los valores adoptados para los coeficientes sísmicos.

F i g u r a D . 7 . H i s t o g r a m a N º 1 F . S . p a r a .


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F i g u r a D . 8 . H i s t o g r a m a N º 2 F . S . p a r a .

En gráficas siguientes, se presenta el comportamiento del F.S., asociado aun vector dirección, aguas arriba del talud analizado, según el siguientedetalle:

! Gráfico Nº 1, Comportamiento de F.S., Modelo Estático.,

! Gráfico Nº 2, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Estático .

!

Gráfico Nº 3, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Estático .

Para todos los estudios de comportamiento, se asegura el F.S. mínimoglobal, está ubicado al pie del talud en estudio.


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G r á f i c o D . 1 . C o m p o r t a m i e n t o d e F . S . , M o d e l o E s t á t i c o .


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G r á f i c o D . 2 . C o m p o r t a m i e n t o d e F . S . , M o d e l o P s e u d o - E s t á t i c o .


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G r á f i c o D . 3 . C o m p o r t a m i e n t o d e F . S . , M o d e l o P s e u d o -

E s t á t i c o .

El estudio de estabilidad para el Proyecto Tranque de Relaves Nº 5, ha sidocomplementado con las siguientes gráficas, que corresponden a unacorrelación del comportamiento del F.S. y el coeficiente sísmico horizontal

y , según el siguiente detalle:

! Gráfico Nº 4, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Estático .

!

Gráfico Nº 5, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Estático .


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Gráfico Nº 4, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Estático

Gráfico Nº 5, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Estático


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4 . C o n c l u s i o n e s

Los criterios utilizados para el análisis del Proyecto de Relaves Nº 5 de laSociedad Contractual Minera Tambillos, corresponden a los utilizados en lapráctica chilena y a determinaciones en laboratorio y terreno de lascaracterísticas de los suelos.

Toda vez que se utilizan los criterios de la práctica, revisados con ocasióndel sismo que afectara al centro del país el 03 de Marzo de 1985, se realizaun estudio de alta exigencia, que va más allá de lo solicitado por el

reglamento que norma la aprobación de proyectos de diseño,construcción, operación.

Los valores obtenidos en las simulaciones de un evento sísmico, en la

localidad donde se emplaza el Proyecto de Relaves Nº 5, sobrepasan, entoda opción, los criterios adoptados.

Si se considera la zonificación III, según lo indica la NCh 433, Of. 96, para el

lugar del proyecto, se está en una zona de aceleración mayor yconsiderada esta condición, los valores obtenidos para el F.S. sonaceptables, incluido aquí, el desarrollo del Estudio de Riesgo Sísmicoencargado por la Sociedad Minera Tambillos, para este proyecto y su

desarrollo en general.

La inestabilidad del Proyecto Tranque Nº 5, se encuentra localizada y así lodemuestran los análisis, al pie del talud en estudio. Para la identificación de

este punto, en particular, fueron generadas del orden de 10.350 superficiespotenciales de falla, para cada criterio evaluado, es decir, el total desuperficies de falla que fueron evaluadas, para el presente informe,corresponde a 31.000.

De acuerdo a los criterios adoptados para el análisis de estabilidad del

Proyecto Tranque de Relaves Nº 5 y aplicados éstos al diseño, constituyeuna estructura segura y estable.

En este anexo se presenta la información generada a objeto decaracterizar los componentes ambientales del área de influencia donde se


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inserta el proyecto. Para tal efecto, se ha realizado una caracterización delos componentes ambientales asociados al proyecto.

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