El presente documento corresponde a la memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas de la Universidad de Chile y trata de la caracterización geotécnica y la determinación de ángulos de talud para el proyecto minero a cielo abierto Franke, la cual se encuentra ubicada en el distrito de Altamira, en el límite sur de la región de Antofagasta. Para la caracterización geotécnica se realizó primero una revisión de los métodos de clasificación geotécnica más utilizados. En base al tipo de dato geotécnico del proyecto se considero el Geological Strength Index (GSI) como el método de clasificación geotécnica a utilizar. Luego, se analizó la orientación de las estructuras dentro del yacimiento, de acuerdo a datos entregados por inspección de pozos de sondajes con sensores ópticos. Como resultado este análisis se concluye que existe una orientación preferente de las estructuras en la dirección NW-NNW la cual es coincidente con el rumbo de las estructuras mayores presentes en el yacimiento. A continuación se caracterizaron las diferentes unidades litológicas (que habían sido anteriormente determinadas y que se orientan de forma horizontal y de forma sub-paralela, obteniéndose un GSI en un rango de 45-55 lo cual significa una baja variabilidad. Con esto se concluyó que la litología, en este caso, no diferencia claramente dominios geotécnicos. Se postula que la variación de GSI estaría relacionada más con el evento mineralizador. Es así, que de acuerdo a la clasificación del GSI se presenta un macizo menos competente en el centro del rajo proyectado, creciendo su competencia conforme se aleja del centro. A partir de la zonificación descrita en base a GSI y estructuras y de la geometría proyectada del rajo se sugirieron 14 perfiles de análisis. Se determinó entonces, con ayuda de la red de Schmidt y diagramas de polos, el modo de falla de cada uno de los taludes en los perfiles antes sugeridos, siendo estos mayormente cuñas y algunas fallas planas. Finalmente se procedió a realizar los análisis de estabilidad de acuerdo a los potenciales modos de falla anteriormente determinados, a saber: análisis por contención, análisis de equilibrio limite (determinístico y probabilístico) de fallas planas y cuñas y análisis rotacional. Se hicieron entonces simulaciones de acuerdo a cada perfil para el tipo de falla correspondiente, a fin de analizar la posibilidad de un incremento del ángulo de talud entregado por la ingeniería de perfil anteriormente desarrollada. Se aprecia, como resultado de los análisis de estabilidad, que los ángulos de talud varían entre 51° y 55°, siendo este último valor determinado por el criterio de bermas para la contención de caída de rocas. Asimismo se sugiere que el sector sur de la mina pudiese presentar algunos problemas de estabilidad. Finalmente se recomienda continuar actualizando el índice GSI en conjunto con el desarrollo de nuevas labores mineras, así como también la realización de ensayos de compresión uniaxial para todas las litologías presentes, a fin de obtener una aproximación más exacta del la resistencia a la compresión uniaxial de la roca.

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / La geomecánica y planificación minera son áreas de la minería a cielo abierto íntimamente relacionadas, ya que las restricciones geomecánicas limitan al diseño minero y, así, los planes mineros factibles. El diseño y los planes mineros han de empujar los límites de lo que la geomecánica permite, para asegurar operaciones mineras competitivas y mantener un nivel de riesgo al personal y operaciones aceptable. Luego, se requiere del monitoreo geotécnico para adquirir datos de calidad que permitan un diseño minero de alto nivel. Sin embargo, la relación entre geomecánica y planificación minera no se extiende al diseño e implementación de programas de monitoreo. En general, los programas de monitoreo de deformaciones superficiales son diseñados con posterioridad al inicio de la operación del rajo y cuando se han identificado signos de inestabilidad en la superficie de los taludes. El monitoreo de deformaciones del subsuelo permite alertar sobre fallas en desarrollo semanas antes de que estas se hagan notar en superficie. Luego, se debería diseñar campañas de monitoreo de deformaciones del subsuelo durante el proceso de planificación minera, considerando el diseño minero en la instalación de instrumentos geotécnicos previo a la construcción de la mina. Lo que permitiría registrar el proceso de relajación del macizo a medida que la construcción progresa y adquirir datos más exhaustivos del comportamiento del macizo rocoso (antes que con monitoreo superficial), con el fin de optimizar el diseño de taludes futuros y adoptar medidas correctivas para evitar fallas. En esta tesis, fueron diseñadas una serie de campañas de monitoreo de deformaciones del subsuelo usando In-Place Inclinometers, ShapeAccelArrays y Networked Smart Markers (NSMs) como equipos de monitoreo. Las opciones fueron aplicadas a una mina teórica desarrollada como parte de la tesis y comparadas en términos de costos, cantidad y calidad de los datos recopilados. Los resultados indican a la opción de NSMs cada 2[m] como la más eficiente en cuanto a costos ya que: (1) presenta el menor costo por unidad de datos adquiridos (US$57.21) y (2) 5 veces mayor vida útil, lo que permitiría obtener el doble de datos que la siguiente mejor opción, (3) se financia con un aumento de 2° en el ángulo de talud y (4) aumenta el VAN del proyecto en 3.2%. / Open pit geomechanics and mine planning are two closely related areas in the development of an open pit mine since geotechnical constrains limit the possible mine designs and, thus, the feasible mine plans. Mine designs and plans have to push the limits of what rock mass geomechanics allow to assure competitive mine operations, while maintaining acceptable levels of risk to operations and personnel. Therefore, geotechnical monitoring programs are required to acquire good quality data to be used as input for mine design. However, the relation between geomechanics and mine planning does not extend to monitoring programs design and implementation. Generally, surface deformation monitoring programs are designed after the project is in operation and signs of slope instability have been identified on the surface. Subsurface deformation monitoring can alert about developing failures weeks before any sign of instability is noted on the surface. Therefore, subsurface deformation monitoring campaigns should be designed along the mine planning process and considering the mine s design to install geotechnical instrumentation prior to the construction of the slopes. This methodology would allow to register the rock mass relaxation process as construction progresses and to acquire more comprehensive data about rock mass behaviour, in advanced of surface monitoring, towards future slope design optimization and adoption of remedial measurements to avoid failure. In this thesis, a series of subsurface deformation monitoring campaign were designed using In-Place Inclinometers, ShapeAccelArrays and Networked Smart Markers as monitoring devices. All options were applied to a theoretical open pit developed as part of this work. The campaigns were compared in terms of cost, quantity and quality of gathered data. The results showed that the campaign using NSMs installed every 2 meters was the most cost-efficient option as it represented: (1) the lowest cost per unit of gathered data (US$57.21), (2) five times longer lifespan, which allowed to gather twofold the amount of data compared with the next best option, (3) be financing of the campaign through steepening of the slopes by 2° and (4) increase in project s original NPV by 3.2%.

No description available.

Ingeniero Civil / Las intensas lluvias del sur de Chile provocan un aumento en las presiones de poros, debido a un aumento del nivel freático, afectando directamente la estabilidad de un talud. Para aumentar el factor de seguridad, se ha observado que un método efectivo es la utilización de drenes subhorizontales. Éstos generan un gradiente de energía entre el interior del dren y el suelo, permitiendo un flujo de agua que disminuye la presión de poros. No obstante, el diseño del espaciamiento, así como el largo y diámetro de los drenes a utilizar no se encuentra detalladamente estudiado. Además, el diseño del sistema de drenaje propuesto es un problema que debe ser abordado tridimensionalmente pues la distribución de presiones de poros (y del nivel freático) es una variable que varía tanto en el plano a lo largo de los drenes como en el plano perpendicular a ellos. El objetivo de esta investigación es desarrollar y permitir determinar las variables más importantes para el diseño adecuado del sistema de drenaje, con un modelo numérico en 3D, con el fin de cuantificar el efecto del largo y espaciamiento de drenes horizontales en un talud. Se utiliza el software FLAC3D para estudiar el efecto de los drenes, bajo régimen permanente, en las tensiones efectivas del talud y en el factor de seguridad estático, utilizando el método de reducción de los parámetros de resistencia al corte. Se ha encontrado en la literatura (Teresik & Kealy, 1984) que la condición de borde que comúnmente es utilizada para representar el comportamiento de drenes, es considerar presiones de poros nula. Bajo esta condición, se ha observado que la distribución de carga hidráulica total no es representativa del fenómeno observado en el laboratorio (Kenney, 1977). Se concluye que solo cuando el dren posee una superficie libre, el comportamiento debe ser modelado con presión nula y cuando éste entra en presión (sin superficie libre, con presión hidráulica en su interior), la condición de borde adecuada es con caudales de extracción. Esto representa ambas formas en que los drenes responden disminuyendo las presiones de poros bajo diferentes gradientes de energía, siendo la condición de presiones de poros nula más efectiva que la de caudales. El parámetro que controla este comportamiento es el diámetro del dren, el cual debe ser diseñado teniendo como dato el caudal que debe ser evacuado. Las simulaciones numéricas con presión de poros nula realizadas permiten concluir que para el diseño del sistema de drenaje, las variables geométricas de largo, espaciamiento y diámetro deben ser abordadas como un conjunto, en donde el largo y espaciamiento especificados arrojan un caudal que debe ser conducido por un dren de diámetro adecuado para que trabaje como un canal y no como una tubería. Se obtiene un procedimiento de modelamiento de drenes validado el cual es aplicado en un talud del sur de Chile, en que sus parámetros de resistencia al corte han sido determinados. Para este talud se obtiene un gráfico que cuantifica el efecto que tienen los parámetros geométricos de drenes horizontales en la estabilidad del talud. Se obtiene que aumentar el largo del dren por sobre 10 m no aumenta considerablemente el factor de seguridad del talud. Por otro lado, el efecto del espaciamiento entre drenes es notorio cuando se trabaja con drenes más cortos. Se concluye que la utilización de drenes es una alternativa adecuada de mejoramiento de la estabilidad del talud.

Ingeniero Civil de Minas / El presente estudio se origina en el marco de los requerimientos de la División Andina de evaluar mejores alternativas de producción; específicamente, en este caso, enfocados en el control de los taludes y cumplimiento de las líneas de diseño o límites finales de su mina a rajo abierto. El estudio apunta a obtener un mejor comportamiento de los taludes finales proyectados para el rajo, variando tanto los parámetros de diseño de las tronaduras de precorte y línea buffer, como asimismo las propiedades del explosivo. Se realizaron tres pruebas en la mina, las cuales consistieron en lo siguiente: Primera prueba: Modificación de la malla de perforación de la línea buffer, y reducción de la distancia entre la línea buffer y la línea de precorte. Segunda prueba: Modificación del diseño de perforación y tronadura, cambio de explosivo y disminución del espaciamiento entre los tiros de precorte. Tercera prueba: Cambios en el diseño de perforación de la línea de precorte y línea buffer. Reducción del ángulo de inclinación de los tiros de precorte y de la distancia entre línea buffer y la línea de precorte. A partir de los resultados obtenidos en estas pruebas se realizó una evaluación geomecánica del talud remanente y del cumplimiento de los límites de diseño del rajo. Las principales conclusiones se resumen a continuación: El banco 3468 obtuvo una calificación de 100% de grado de aceptabilidad, considerada como Muy Buena. La pared del banco evaluado presenta un aspecto sano y estable. Sin embargo, se observan algunas deficiencias como la presencia de sobrepiso en el banco superior y de cornisas en el banco intermedio. El banco 3596 obtuvo una calificación de 70% de grado de aceptabilidad, considerada como Buena. Las paredes del banco evaluado se presentan estables y con un buen saneamiento. Se observa presencia de deuda o remanente en la pata del banco. En suma, el análisis de los resultados de las pruebas realizadas permite concluir que los cambios introducidos fueron positivos. En los tres casos se observó una mejora con respecto a la situación concerniente a las prácticas preexistentes, en el sentido que con los nuevos parámetros de diseño es posible obtener taludes más estables. Dado los buenos resultados de estas primeras pruebas ya se están aplicando estos cambios en la faena. En todo caso, se recomienda realizar pruebas adicionales con el propósito de ratificar con mayores antecedentes la implementación definitiva de las modificaciones propuestas.

En la actualidad existen y se han aplicado técnicas de protección de taludes, algunas basadas en estructuras de contención dirigidas a estabilizar el talud y otras con una fuerte componente vegetacional orientadas a controlar, principalmente, la erosión superficial. Actualmente, en Chile no existe normativa que regule estas últimas soluciones que incluyen bioingeniería de suelos y estabilización biotécnica. Surge interés de conocer más el Estado del Arte y Estado de la Práctica en el Mundo y, en particular, en Chile. En Chile han existido experiencias aisladas de soluciones integradas para proteger los taludes tanto de la erosión superficial como de la inestabilidad; por ejemplo Camino La Pólvora, Carretera del Cobre, Camino Costero Bucalemu-Cahuil, con resultados poco efectivos, presentando incluso desplazamiento de masas de suelo. Se revisará estas tres situaciones, con diferentes soluciones entre si, y analizará el comportamiento de las ellas, frente a las condiciones climaticas y el tiempo. Este trabajo de título analiza aquellos factores que influyen en la erosión superficial y en la estabilidad de los taludes de la zona central de Chile. Se analizará el comportamiento de las soluciones aplicadas en algunos caminos de la zona central, para verificar la efectividad de la solución empleada. Mediante una planilla de cálculo – autor Prof. John Greenwood – que estima el Factor de Seguridad y considera la presencia de vegetación se compararán los valores de entregados para cuantificar estimativamente el aporte de la vegetación a la protección del talud. La vegetación no será perjudicial para un talud. Produce un incremento en el factor de seguridad. La vegetación ideal es aquella nativa de la zona en intervención, de poco biomasa aérea, pero con raíces largas para que la solución en el mediano plazo sea autosustentable.

Debido a la alta actividad sísmica de la costa peruana, a la magnitud de los eventos sísmicos que se presentan y especialmente a las nuevas herramientas disponibles, los análisis dinámicos vienen cobrando mayor importancia en los diseños y análisis de estructuras en general. La presente tesis evalúa dinámicamente la estabilidad de los taludes de la Costa Verde en el distrito de Miraflores por el método de elementos finitos, al modelar secciones críticas de estos taludes en el programa GeoStudio 2004 (mediante sus aplicaciones QUAKE/W y SLOPE/W) y someterlos a la acción de cuatro sismos. Los sismos seleccionados, los mayores eventos de los años 1966, 1970, 1974 y 2006 cerca al lugar de análisis, fueron ingresados a GeoStudio 2004 en forma de registros de aceleraciones y tras ser aplicados al modelo numérico creado, fueron utilizados para determinar las resistencias post-sísmicas y las deformaciones permanentes en las secciones evaluadas. Estos resultados permitieron obtener un entendimiento general del comportamiento de los taludes durante y después del sismo, así como observar el efecto del mismo en la estabilidad de las estructuras analizadas. Como complemento a esta tesis se realizó un manual sobre el análisis dinámico de estabilidad de taludes por elementos finitos con GeoStudio 2004 (incluido en los anexos). / Tesis

En este trabajo se desarrolló un análisis comparativo entre dos procedimientos usados para la estabilización de taludes, uno corresponde al uso de calzaduras y el otro al de muros anclados. El estudio parte haciendo una breve introducción en donde se describe la normativa vigente y se presentan las obras en estudio. Estas obras cuentan con dos y tres sótanos y medio respectivamente, con la idea de identificar a partir de cuántos sótanos resulta económicamente conveniente utilizar muros anclados. Las comparaciones comienzan haciendo un resumen de cada procedimiento con el fin de identificar diferencias entre ambos procedimientos, este análisis sirve de base para realizar la comparación referente al planeamiento en donde se puede observar que el procedimiento de muros anclados en ambos casos resultó ser 16% y 33% más rápido que el de calzaduras en condiciones estándar. Por otro lado, para el análisis económico, se usaron los rendimientos y análisis de precios unitarios de la empresa EDIFICA, empresa ejecutora de ambas obras, con la finalidad de llegar a valores reales económicamente y poder hacer una mejor comparación. Los resultados obtenidos muestran un ahorro de 14% y de 41% para el caso de dos y tres sótanos y medio respectivamente, utilizando el procedimiento de muros anclados. Como parte del estudio se hizo un análisis de seguridad, evaluando los principales peligros involucrados en cada procedimiento, en este caso se obtuvieron resultados similares ya que en ambos casos se tiene actividades como excavación masiva y perfilado que se consideran actividades de alto riesgo. Finalmente, se realizó un análisis sobre el impacto causado en las viviendas aledañas; por un lado, el impacto durante la construcción en donde ambos procedimientos generan los mismos inconvenientes hacia los vecinos; y por el otro, un impacto futuro económicamente positivo asumiendo que el vecino construirá un edificio de similares características. En este sentido, se ahorraría todos los gastos involucrados en la estabilización de taludes pues ya estarían los sótanos construidos, ahorro mucho mayor a la eliminación del sistema de estabilización que se encontraría en el terreno propio. / Tesis

El presente trabajo de tesis realiza un análisis de la influencia de la variabilidad de los parámetros geotécnicos (ángulo de fricción interna del suelo retenido “φ”, peso específico del suelo retenido “γ” y cohesión en condiciones no drenadas del suelo de fundación “su”) en la variabilidad de los factores de seguridad de los muros de contención, planteando expresiones que permiten estimar variabilidad de los factores de seguridad mediante información de la variabilidad de los parámetros geotécnicos. Para lo cual, se establecieron los criterios de diseño probabilístico; acorde a los criterios planteados, se elaboraron modelos probabilísticos mediante el Método Montecarlo, implementados en el software @Risk, en los que se emplearon distribuciones de probabilidad correspondientes a los parámetros geotécnicos para diversos escenarios de variabilidad. Para obtener las expresiones buscadas, se emplearon regresiones, tomando como premisa obtener expresiones sencillas y reducir al máximo el número de variables, sin que esto implique sacrificar la calidad de los resultados. Con la finalidad de obtener una adecuada correlación en las expresiones numéricas buscadas, se realizaron 60´000,000 de iteraciones, comprendidos en dos tipos de análisis probabilísticos:  Simulaciones Individuales, que corresponden a simulaciones en las que se introduce la distribución probabilística de una variable (γ, Su ó Φ), mientras que las otras dos variables permanecen constantes.  Simulaciones de grupo, que corresponden a simulaciones en las que intervienen en el modelo las distribuciones probabilísticas de las tres variables en estudio. Asimismo, en el Anexo IV, se presenta un ejemplo de aplicación en el que se determinan factores de seguridad de diseño acordes a una “probabilidad de falla aceptable” definida y a información de la variabilidad de los parámetros, empleando las expresiones planteadas. Debido a la diversidad de muros de contención y tipos de suelo, el presente trabajo toma como caso de estudio: muros de contención en voladizo, con suelo de cimentación cohesivo y suelo de relleno granular, así como una sobre-carga de diseño de 250 kg/cm2. / Tesis

Los agregados morrénicos de la cantera de Sapallanga, río Chaclas, han sido evaluados geotécnicamente mediante ensayos de laboratorio obteniéndose sus propiedades físicas, así como también se han realizado otros ensayos de calidad del agregado y el diseño de mezcla por resistencia y por durabilidad. La evaluación visual de campo que se ha realizado permitió dividir el muestreo de los agregados morrénicos en tres grupos de baja intemperización, de media intemperización y de alta intemperización. Habiéndose obtenido los resultados de los ensayos de laboratorio de los agregados morrénicos se puede apreciar que superan el 100% de la resistencia de diseño a los 28 días. Los resultados de los ensayos de calidad de los agregados son coherentes con la división realizada de baja intemperización, media intemperización y alta intemperización. Asimismo, se puede verificar que los agregados morrénicos de la cantera de Sapallanga, río Chaclas cumplen con los requisitos de calidad de los agregados según la Norma Técnica Peruana 400.037. / Tesis