Magíster en Minería / A medida que las minas a cielo abierto crecen y se profundizan la estabilidad de sus taludes toma un papel importante y crítico, es por eso que la estimación previa del comportamiento de la roca en cada una de las etapas de la construcción de la mina es crucial para asegurar la estabilidad en el largo plazo. Una correcta estimación permite diseños más empinados, y una mejora en la ratio de remoción estéril/mineral, lo que debería reflejarse en el mejoramiento del VAN del proyecto. El objetivo de esta tesis es validar el nuevo software Slope Model, para el análisis de estabilidad de taludes, mediante la comparación de este con el software ya validado 3DEC. El fin del proyecto es mejorar el conocimiento respecto el comportamiento de macizos rocosos fracturados. En la actualidad existen diferentes programas de modelamiento numérico para la estimación del comportamiento de taludes mineros, los cuales van desde el método de equilibrio límite (LE) hasta enfoques matemáticos analíticos más complejos. La elección de usar un método u otro depende de varios factores como son el nivel de detalle que se le quiere dar a la zona a estudiar, las propiedades de las rocas y la cantidad de discontinuidades presentes. Los métodos utilizados más comunes son los continuos, discontinuos e híbridos. En el marco de los modelos discontinuos se observó que los softwares actuales no son capaces de reproducir la creación y propagación de nuevas fracturas mediante la rotura de roca intacta, hecho que si ocurre en la realidad. Por este motivo se eligió el nuevo software Slope Model (SM), de la empresa ITASCA, el cual sí reproduce dichos fenómenos, muy importantes para el estudio geotécnico del área analizada. Siendo SM un software en desarrollo, los resultados fueron comparados con un modelamiento usando el software 3DEC. En la presente tesis se llevó a cabo la representación simplificada de un talud de una mina ubicada en Chile. Utilizando los mismos parámetros de entrada, los resultados de SM representan correctamente los principales desplazamientos, habiendo diferencias en la magnitud de los valores. Los factores de seguridad obtenidos en SM son levemente menores que en 3DEC, lo que concuerda con la teoría ya que SM tiene la capacidad de representar la rotura de roca intacta y propagación de fracturas, resultando en una menor resistencia de la roca.

El Proyecto CHAVIMOCHIC, aporta un beneficio a la sociedad en niveles de desarrollo, pero una contraparte es el cambio de las propiedades de los suelos circundantes que se generan como consecuencia de estas actividades. Particularmente, en este caso, la afectación es el incremento del nivel freático, esto ocasiona que los cimientos de las estructuras de viviendas, templos, santuarios, ruinas, complejos arqueológicos, entre otros; se encuentren propensos al colapso por la poca capacidad de carga admissible de sus suelos areno limosos. Para identificar el nivel de impacto de esta afectación se recopiló: estudios de suelos, perfiles estratigráficos, registros de niveles freáticos y planos históricos de las ruinas Chan Chan; además, de la realización de una calicata, para, aplicando las metodologías de Terzaghi, Meyerhof y Hansen, determinar el máximo valor de la capacidad de carga admisible de los suelos influenciados por la variación del nivel freático. A partir de estos estudios y análisis se identificó, que el nivel freático alcanza 0.80 m de profundidad, con ello la capacidad de carga que ofrecen estos suelos es 1.20 kg/cm2; por otra parte, la estimación de equilibrio límite indica que si el nivel freático asciende a 0.40 m de profundidad, la capacidad de carga del suelo disminuye soportando 1.17 kg/cm2. Finalmente, con la intención de perpetuar en condiciones óptimas las estructuras edificadas sobre estos suelos, citando mayor importancia en las ruinas Chan Chan, se propone dos soluciones geotécnicas con el fin de mantener el nivel freático a una profundidad tal que no afecte dichas estructuras. / The CHAVIMOCHIC project, provides a benefit to society at the levels development, but a counterpart is the change in the properties of the surrounding soils, that generated as a consequence to these activities. Particularly, in this case, the affectation is the increase of the groundwater level, this causes that foundations of the structures of the houses, the temples, the sanctuaries, the ruins, the archaeological complexes, among others thins; They can be found prone to collapse due to the low admisible for the allowable bearing capacity of their sandy soils. To identify the level of impact of this affectation, we collected: soil testing, stratigraphic profiles, records of groundwater levels and historical plans of the Chan Chan ruin; in addition, of the realization of a pit, for applying the methodologies of Terzaghi, Meyerhof and Hansen, determine the maximum value of the admissible load capacity of the soils influenced by the variation of the groundwater level. Based on these studies and analysis, it was identified that the groundwater level reaches 0.80 m deep, which means a load of 1.20 kg / cm2; On the other hand, the limit equilibrium rate indicates that the water table rises to 0.40 m depth, the load capacity of the soil is supporting 1.17 kg / cm2. Finally, with the intention of perpetuating under optimal conditions the structures built on these soils, citing greater importance in the Chan Chan ruins, geotechnical solutions are proposed in order to maintain the water table at a depth such that it does not affect the structures. / Tesis

Et presente trabajo presenta de forma detallada ta metodología de diseño de muros de tierra estabilizada mecánicamente establecido por la norma de diseño AASHTO LRFD 2010, aplicando esta metodología para el diseño de grandes altura para obras en minería. Para su aplicación se realiza el diseño a detalle de 4 muros con esta tecnología, correspondientes a las plataformas colindantes a 2 chancadoras primarias correspondientes a la expansión de un proyecto minero al sur del país. Uno de los principales usos de tos Muros TEM en minería, es la generación de la plataforma para el acceso de camiones mineros a los Chancadores Primarios 1 & 2. El Chancador Primario es una de las estructuras más importante dentro del proceso minero a tajo abierto. Es el punto inicial donde convierten las rocas de gran tamaño, que contienen el mineral, en partículas de menor tamaño, facilitando así ta extracción de mineral en et proceso químico. Los muros TEM son las estructuras de contención que generan plataformas de más de 30m de altura, donde circulan camiones mineros de más de 600 Ton y además están sometidos a vibración constante. El sistema GeoTrel, de la empresa Tierra Armada, es el utilizado para el diseño de las estructuras. El sistema consiste en un paramento frontal de malla de acero electrosoldada relleno con piedra, el refuerzo utilizado son cintas polimérícas de alta resistencia, realizando la conexión con conectores metálicos. El proyecto a desarrollar pretende demostrar el uso eficiente de la tecnología suelo reforzado aplicado a los muros TEM para el diseño de muros de contención de grandes alturas, haciendo uso de la metodología AASHTO LRFD, desarrollando el diseño de muros para dos chancadoras primarias en un proyecto minero al sur del país, los muros TEM presentan alturas mayores a 30m y se ubican en una zona de alta sismicidad. / Tesis

En la investigación de suelos en estructuras patrimoniales se necesita emplear técnicas no destructivas que permitan investigar el suelo y determinar sus propiedades sin causar daños a la estructura del monumento ni alterar el suelo que se investiga. Aquí los métodos geofísicos se presentan como una alternativa de solución debido a que cumplen con los requisitos necesarios para investigar el suelo y en gran mayoría son métodos no destructivos. La presente investigación se centra en comprender y aplicar los métodos geofísicos con fines geotécnicos en la exploración de tres estructuras patrimoniales de interés empleando los equipos disponibles en la Pontificia Universidad Católica (PUCP). Los métodos geofísicos que se emplearon son el análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), refracción sísmica y cociente espectral (H/V). En el desarrollo de la tesis se presenta la teoría necesaria para entender los métodos empleados, entrando más a detalle en el método MASW por ser el más complejo de analizar. También se describe las características de los equipos empleados y la metodología que se ha seguido en los ensayos para la toma de la información, el procesamiento y la posterior discusión de los resultados. El primer caso de estudio fue el Complejo Arqueológico de Huaca de la Luna localizado en la ciudad de Trujillo donde se realizaron principalmente ensayos de MASW y refracción sísmica. También se realizaron ensayos de SCPTu como una técnica de comparación de los resultados de velocidad de onda de corte (Vs). Adicionalmente se realizaron algunos ensayos geotécnicos tradicionales complementados con una breve revisión de la geología del lugar para comprobar la eficacia de los resultados y así tener una mejor estimación del perfil estratigráfico del sitio. Este primer estudio permitió confirmar que las técnicas empleadas y los equipos utilizados permitían brindar buenas aproximaciones de los parámetros del suelo. Los resultados geofísicos y el SCPTu brindaron resultados comparables de Vs, y permitieron estimar el perfil que sigue el estrato duro en el fondo que corresponde con la geología del lugar. Los otros dos casos de estudio fueron la Iglesia San Juan Bautista de Huaro y la Iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, ambas ubicadas en la Ciudad de Cusco. Aquí se realizaron ensayos de MASW y H/V, y los resultados permitieron realizar una estimación del perfil del suelo en función de los resultados de Vs y la información geológica de la zona. Adicionalmente se estimó la frecuencia de vibración del modo fundamental del suelo en ambas zonas. Los resultados obtenidos en los casos de estudio confirmaron la eficacia de los métodos geofísicos para la exploración de suelos cuando se necesita estimar el perfil estratigráfico del suelo o estimar parámetros como el Vs, que posteriormente se puede emplear para determinar la rigidez del suelo. Otro de los objetivos logrados fue comprobar la utilidad de emplear los equipos de la PUCP sin necesidad de recurrir a equipos convencionales que se emplean en la industria, esto gracias a que se logró un buen conocimiento de los ensayos. / Tesis

Se presenta a la erosión de suelos como un problema latente alrededor del mundo, esta situación se agrava en los países en desarrollo por la falta de información actualizada, como es el caso del Perú. Por ello esta investigación tiene como objetivo plantear una metodología para cuantificar la tasa de erosión actual y futura a nivel nacional y escala de cuenca para así poder plantear lineamientos de regulación ante las pérdidas económicas que esta genera. El Capítulo 1 presenta la problemática, los objetivos y alcances de investigación. Además se detalla la metodología para llevar a cabo los fines propuestos, mostrando el producto del proceso de investigación (3 papers científicos). El Capítulo 2 presenta el primer paper titulado: On a RUSLE-based methodology to estimate hydraulic erosion rates at country scale in developing countries, que plantea una metodología para estimar la erosión de suelos a escala nacional ante un contexto de escases de información básica como ocurre en los países en desarrollo. Tiene como producto mapas de la tasa de erosión de suelos en el Perú para los años 1990, 2000 y 2010 a una resolución de 5km. El Capítulo 3 muestra el segundo paper cuyo título es: Sediment yield changes in the Peruvian Andes for the year 2030, cuyo objetivo es mostrar la significancia de la cantidad de sedimentos producidas en los Andes peruanos con una proyección al año 2030. Se evaluaron 2 escenarios adicionales, el primero que incluye el desarrollo de la actividad minera en el país y el segundo donde se presentan las áreas de protección ambiental. El Capítulo 4 está conformado por el tercer paper: On the need of erosion control regulatory framework in Peru, en el cual se detalla la importancia de una regulación en términos de erosión, basando esta afirmación en la pérdida económica inducida como fuente de contaminación no puntual. Tiene como casos de estudio la cuenca del río Santa y del río Jequetepeque. Esta estimación económica envuelve la pérdida de nutrientes y el costo por la eliminación de sedimentos en la cuenca. / Tesis

Documenta la aplicación del estudio geotécnico para el desarrollo del tajo en el proyecto minero Coroccohuayco perteneciente a la Compañía Minera Antapaccay S.A., enfocando su estudio en la mecánica de suelos y rocas en el macizo rocoso, mediante perforaciones, ensayos de laboratorio, para determinar parámetros de resistencia para cada unidad litológica e identificación de estructuras, información útil para la clasificación geomecánica de un macizo rocoso. / Tesis

Realiza un estudio de los taludes inestables de riesgo moderado a elevado observados durante la supervisión del mejoramiento y rehabilitación del Corredor Vial Lima – Canta – Huayllay – Dv. Cochamarca - Empalme PE 3N, Tramo: Canta – Huayllay desde el Km 102 hasta el Km 110, ubicado en la provincia de Canta, departamento de Lima. La hipótesis plantea que la reconformación de los taludes y el control de las filtraciones de agua son las soluciones que garantizarán la estabilidad de los taludes de la carretera Canta – Huayllay en los sectores con problemas de ocurrencia de fenómenos de geodinámica externa de riesgo medio a elevado entre las progresivas del km 102 al km 110. Es una investigación de diseño experimental, recopila información de antecedentes técnicos, realiza observaciones geológico – geotécnicas, ensayos in situ para suelos y rocas (DPL, Densidad Natural, RMR, SMR, GSI) y ensayos de laboratorio (Análisis Granulométrico, Límites de Atterberg, etc.). Utiliza el método de Bishop simplificado mediante el software Slide 6.0 de Rocscience, programa con el que se efectuaron también los cálculos del factor de seguridad de los taludes, siguiendo el método de Spencer, en base a las medidas correctivas recomendadas para cada caso. Los cálculos han sido ejecutados teniendo en cuenta los criterios de rotura de Mohr-Coulomb (para suelos) y Hoek & Brown generalizado (para rocas). Concluye que los problemas de inestabilidad de taludes en los sectores del km 112 al km 110 son generados por la ejecución de excavaciones inadecuadas para los materiales que conforman el terreno, las condiciones desfavorables de las discontinuidades, y la influencia de las filtraciones de agua hacia las laderas y taludes, teniendo en cuenta que en muchos casos se trata de antiguos deslizamientos que se encontraban temporalmente estabilizados. Las soluciones propuestas para contrarrestar los problemas de inestabilidad, tales como la reconformación de taludes (inclinación de taludes, construcción de banquetas) y el control de las filtraciones de agua a través de obras de drenaje y subdrenaje (cunetas de coronación, subdrenes horizontales) son adecuadas, ya que de acuerdo con los análisis geológico-geotécnicos efectuados, presentan un factor de seguridad apropiado. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Geotécnica / Ingeniera Civil / El terremoto del 27F de magnitud 8.8 tuvo un área de ruptura de aproximadamente 450 km de largo desde el norte de Pichilemu hasta la Península de Arauco. En la Región Metropolitana, se registraron intensidades sísmicas de hasta 8.5, cuyos daños se concentraron en viviendas antiguas, con número limitado de estructuras modernas afectadas. Este estudio se ha centrado en analizar información geológica-geotécnica y geomorfológica que incide en el comportamiento sísmico de las estructuras, entre ellas la topografía superficial, la napa freática, profundidad y elevación del basamento rocoso, la geología superficial y la caracterización sísmica de la cuenca, de acuerdo al método de las razones espectrales H/V. Conjuntamente, se analizó la influencia de materiales sueltos y/o blandos ubicados próximos a antiguos cursos de agua, producto del transporte y depositación paulatina de sedimentos. De manera de confrontar las variables mencionadas con los daños, se realizó la recopilación y georeferenciación de las obras que resultaron con daño estructural en la Provincia de Santiago, contabilizándose un total de 10705 viviendas dañadas (categoría A) y 560 estructuras de dimensión mayor (categoría B). Las comunas que resultaron con el mayor porcentaje de daños en estructuras de categoría A fueron Quinta Normal, seguido por Pedro Aguirre Cerda y Cerro Navia. Respecto a las estructuras de categoría B, las con mayor daño fueron Pedro Aguirre Cerda, seguida por Providencia y Ñuñoa. Por el contrario, las comunas que registraron los menores daños, tanto en categoría A y B, fueron La Pintana, Vitacura y La Granja. Se confirma la influencia de la rigidez de los suelos en los daños reportados. Adicionalmente, los resultados indican que los daños más importantes se pueden asociar a una condición geológica singular correspondiente al final de una lengüeta de material aluvional (unidad geológica IIIa) que se introduce en la grava de Santiago, desde la comuna de Macul hasta Pedro Aguirre Cerda. La lengüeta está caracterizada por la gradación a lo largo del eje desde depósitos de material grueso hasta sedimentos finos con alto contenido arcilloso, lugar donde se concentraron los daños. Al comparar los mapas de intensidades sísmicas del terremoto del 27F y del 3 de Marzo de 1985, se advierte que el terremoto de 1985 provocó mayores daños. Esto podría deberse a que después del terremoto del 85 muchas de las viviendas de adobe colapsaron y las que no, fueron mejoradas estructuralmente por los dueños, por lo tanto tendrían una mejora en su respuesta sísmica. A su vez, se identificó una importante diferencia de daños al este y oeste de la falla Infiernillo-Cerro Renca Portezuelo de Chada, que podría explicarse en una diferencia de rigidez entre las formaciones de la roca ubicada al este y oeste de la mencionada falla.

En el presente trabajo se realizó el estudio de dos suelos chilenos de origen volcánico de comportamiento geomecánico complejo, el primero corresponde a un material derivado de cenizas volcánicas denominado trumao (Clasificación USCS MH), ubicado en las cercanías de Chillán, VIII Región. El segundo suelo está asociado a depósitos de pómez plinianas expulsadas por el volcán Mocho-Choshuenco (Clasificación USCS GM a MH), ubicado en zonas cordilleranas de la Región de los Ríos. Para el desarrollo de este estudio se realizaron ensayos de consolidación edométrica hasta presiones de 32 kg/cm2, triaxiales CIU y CID para un rango de presiones de confinamiento (σo’) de 0,3 a 6 kg/cm2, triaxiales cíclicos para σo’ de 0,5 a 4 kg/cm2, compresiones no confinadas, ensayos de permeabilidad, clasificación completa, ensayos químicos y microscópicos. Los resultados confirman la existencia de una presión de preconsolidación (Pp’trumao=1.8 kg/cm2 y Pp’pomez=0,6 kg/cm2), la que en ambos suelos no estaría asociada al fenómeno de precarga, sino a una estructura de origen físico-químico. Además se observó el desarrollo de gran compresibilidad para presiones mayores a Pp’. En condición drenada el trumao presentan elevados ángulos de fricción interna (Φtrumao≈37°-39°) y cohesiones bajas o nulas, no así las pómez plinianas (Φpomez≈25°). En condición no drenada para presiones mayores a Pp’ la resistencia última es de Su-trumao≈0,27σ0’ y Su-pomez≈0,13σ0’. Se comprobó que estos suelos presentan una importante sensitividad, la cual genera variación en su comportamiento a medida que se altera su estructura natural. La resistencia cíclica del trumao en probetas inalteradas para presiones de confinamiento mayores a Pp’, es comparable a la desarrollada por arenas naturales, bajo dicha presión la resistencia cíclica aumenta considerablemente. Probetas remoldeadas de trumao ensayadas a presiones de confinamiento mayores a Pp’, mostraron valores de resistencia cíclica comparables con las obtenidas en probetas inalteradas. En probetas inalteradas de pómez plinianas se observaron elevadas permeabilidades, mayores o iguales a 10-3cm/s. Producto de ésta permeabilidad, es posible que controle la resistencia drenada por sobre la no drenada en este suelo. Es importante destacar que los resultados de los ensayos en pómez plinianas, fueron facilitados por la empresa Ingendesa S.A. para la elaboración de esta tesis.

Ilustra el diseño de enrocados de protección en el talud de la Relavera “La Esperanza” que está ubicada en la margen derecha de un tramo del río Tulumayo. Detalla los criterios de diseño y procedimiento a seguir para determinar el dimensionamiento de enrocados de protección en taludes pertenecientes a cauces naturales o artificiales. / Trabajo de suficiencia profesional