Memoria para optar al título de Geólogo / La zona de estudio se ubica en la Provincia de Última Esperanza, Región de Magallanes al NE de Torres Del Paine, en una zona geodinámica y estructuralmente muy compleja, se sitúa a tan solo 250 Km al NE del punto triple donde limitan las tres placas que modelan el extremo austral de la Patagonia, la Placa Antártica por el oeste, la Placa Sudamericana por el NE y Placa Scotia por el SE. Además se encuentra en la Faja Plegada y Corrida de Magallanes, la que habría tenido al menos tres eventos compresivos entre el Aptiano y el Oligoceno, y otro evento transpresivo durante el Mioceno. Generando un nivel de plegamiento intenso, complejizando su entendimiento estructural. Por otro lado, la neotectónica en esta zona del país está escasamente estudiada, destacan algunos trabajos, los que se focalizan principalmente en Tierra del Fuego y alrededores. Únicamente se ha descrito actividad neotectónica en las inmediaciones de la zona de Falla Magallanes-Fagnano, la que ha generado sismos recientes de magnitud incluso superiores a 7 Mw, mientras que a la latitud de este estudio la zona ha sido descrita como carente de actividad. Los objetivos generales del estudio son entender de mejor manera el intenso fallamiento de la zona, mejorar los mapeos geológicos existentes, determinar evidencia de actividad neotectónica, encontrar tasas de deformación y entender su relación con los contactos interplaca previamente señalados, lo que podría llegar a expandir el área conocida susceptible a ser afectada por sismos corticales. Para lograr estos se confecciona un mapa geológico a escala 1:50000, que se verifica y mejora en una campaña de terreno en la cual, entre otras cosas, se estudian las numerosas fallas, se buscan indicadores cinemáticos para comprender la dinámica de estas y con imágenes aéreas tomadas in situ se elaboran modelos de elevación digital (DEMs) de alta definición, los que son utilizados en la búsqueda de indicadores de actividad tectónica reciente, que en combinación con las numerosas dataciones de depósitos cuaternarios existentes en el área, permite obtener tasas de desplazamiento. Los resultados obtenidos demuestran la presencia de fallas activas, en una zona que se entendía carecía de actividad neotectónica, con tasas de desplazamiento de al menos 0,35 mm/año y la capacidad de generar sismos con una magnitud de hasta 6,8 Mw, con aceleraciones del suelo que superarían ampliamente la normativa sísmica. Lo que lleva una vez más a replantearse la necesidad de incluir en la normativa los sismos corticales.

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / La evolución de la minería subterránea a yacimientos de mayor profundidad ha conllevado a un aumento significativo de la ocurrencia de interferencias operacionales asociadas a la sismicidad inducida producto de la actividad minera. Estos eventos sísmicos pueden causar estallidos de rocas, los cuales pueden generar consecuencias para los trabajadores, equipos y la sustentabilidad del negocio minero. El presente trabajo propone utilizar modelos estadísticos para estimar el peligro sísmico asociado a la minería de Panel Caving. Se emplean dos modelos; el primer modelo corresponde a una regresión logística en función de variables geo-mineras, y el segundo corresponde a un índice que es una combinación lineal de parámetros geotécnicos pre-minería. Como caso de estudio se utiliza la minería de panel caving realizada en el sector Reservas Nortes (RENO) de la Mina El Teniente, CODELCO-CHILE, considerando el periodo 2000-2010. En base a una zonificación que considera aspectos geotécnicos y mineros, se definen cinco zonas de análisis en la mina y utilizando una escala temporal mensual, se genera una base de datos estandarizada de 660 casos con variables geo-mineras que incluyen: área socavada, área incorporada, ancho del frente, velocidad de extracción, ángulo de extracción, presencia de fracturamiento hidráulico, Fallas geológicas, condición de esfuerzos, unidades litológicas y geotécnicas. De estos 660 casos, 52 casos presentan eventos sísmicos con magnitud de momento mayor, Mw ≥1.0. Los modelos son calibrados utilizando la base de datos generada. El modelo de regresión logística permite estimar la probabilidad de ocurrencia de eventos Mw ≥1.0 utilizando como input las variables geo-mineras, mientras que, el índice ambiental permite categorizar de manera relativa, zonas de mayor peligro sísmico. El mejor ajuste del modelo de Regresión Logística alcanza una tasa de aciertos (TPR) de 74%, y una precisión de 67%. La categorización de zonas sísmicas obtenida del índice ambiental se realiza mediante curvas de distribución acumulada de la magnitud de momento, mostrando consistencia entre las clases definidas. Se concluye, que este tipo de modelos podrían ser parte de un set de herramientas de manera de integrar el peligro sísmico en el proceso de planificación y diseño minero. Como resultado y aporte del estudio se conceptualizan, implementan y testean algoritmos matemáticos en herramientas computacionales que permiten replicar y estandarizar el uso de la metodología desarrollada en otras operaciones mineras. Se recomienda incluir modelos tridimensionales de las unidades litológicas, zonas geotécnicas, fallas estructurales y modelamiento numérico, de modo de mejorar el análisis e interpretación de la sismicidad inducida, las bases de datos y los modelos estadísticos calibrados.

Ingeniera Civil / Producto de la alta sismicidad que caracteriza al país se hace necesario desarrollar herramientas para el estudio de peligro sísmico. Éstas proveen información significativa en lo que respecta a la estimación de demanda sísmica sobre las estructuras y del movimiento del suelo. Así, en el presente trabajo de título se tiene como objetivo desarrollar curvas de atenuación para dos parámetros sísmicos de registros de movimiento fuerte en Chile, la Intensidad de Arias y la duración del movimiento fuerte, utilizando el método de ajuste Bayesiano. Se lleva a cabo una revisión bibliográfica donde se escogen algunos funcionales aplicables para la curva de atenuación de los parámetros en estudio. Se desarrolla una base de datos de sismos chilenos con la información necesaria de todos los eventos y estaciones utilizadas, sumando un total de 1117 registros correspondientes a 311 eventos con magnitudes desde 4,5 Mw hasta 8,8 Mw y distancias a la ruptura que varían de 22,1 [km] hasta 1026,01 [km]. El ajuste de las constantes se realiza utilizando un método de actualización Bayesiano, el cual permite actualizar la estimación de parámetros con incertidumbre. Para escoger el funcional que mejor se ajusta a cada parámetro se verifican los residuos, se comparan las desviaciones estándar, se comprueba que los resultados tengan sentido físico, entre otros. Es así como se obtienen los modelos predictivos de movimiento del suelo para la Intensidad de Arias, la duración significativa y la duración entre intervalos, en función de la magnitud de momento (Mw ), la fuente sismogénica, la profundidad del sismo (h), la distancia más cercana a la falla (R) y la velocidad de onda de corte promedio en los primeros 30 metros (Vs30 ). La curva obtenida para la Intensidad de Arias presenta una desviación estándar del error de 1,19, la cual se justifica por la variabilidad natural que presenta el parámetro. En cuanto a la duración significativa se utiliza un intervalo de 5%-95% de energía liberada, obteniendo una curva con una desviación estándar de 0,47. Para la duración entre intervalos se utiliza un límite de 0,05g, donde se obtiene una desviación estándar del error de 1,09, que se justifica en parte por la cantidad más limitada de registros utilizados, esto debido a que el ajuste se realiza únicamente con registros con duraciones entre intervalos mayores a cero, incorporando el resto por medio de un método de clasificación basado en Support Vector Machine. Los residuos obtenidos para las tres curvas no presentan ninguna tendencia en relación a Mw, Vs30 y R, además para la Intensidad de Arias los residuos presentan una distribución normal. Para la duración significativa los residuos muestran una distribución cercana a la normal y para la duración entre intervalos no presentan una distribución normal.

Este trabajo de título, en el marco del Proyecto Fondecyt No 1050758, tiene como objetivo la estimación del peligro sísmico en la zona cordillerana de Chile Central, comprendida entre las latitudes 34.5ºS y 33ºS y las longitudes 71ºW y 69.5 ºW, para así obtener una herramienta útil para el diseño de estructuras en el lugar. Para cumplir este objetivo se ha probado con dos métodos: uno determinístico consistente en estudiar la sismicidad cortical de la zona estimando fallas máximas en base a las fallas reportadas y la sismicidad asociada a ellas y otro probabilístico en base a catálogos telesísmicos que son analizados en el tiempo para esa zona, suponiendo que estos sismos siguen una distribución estadística en particular. Para la primera parte, se utilizó un programa GIS con el mapa geológico de la zona. Se incluyeron las fallas geológicas reportadas en la región y se superpuso la sismicidad cortical registrada por diversas redes locales instaladas por proyectos de investigación en la región y por el Servicio Sismológico de la Universidad de Chile. Por medio de perfiles de la sismicidad en función de la profundidad se estimó el área de las máximas fallas posibles. Utilizando ecuaciones de escalamiento entre las dimensiones de estas fallas y su desplazamiento promedio, se obtuvo las máximas magnitudes de momento asociadas a cada unas de ellas. Para la segunda parte, se generó un catálogo de sismos en la región en base a datos de las redes locales y mundiales. Se aplicaron métodos estadísticos con el objeto de estimar las ventanas temporales disponibles, para cada magnitud, en las cuales es posible suponer que la sismicidad registrada sigue un proceso de Poisson. Luego, se usó el método de bondad de ajuste para verificar que los datos se ajustan a las distribuciones de Poisson y las distribuciones de valores extremos de Gumbel y Weibull biparamétrica. Se utilizaron estas distribuciones para determinar los distintos períodos de retorno para sismos mayores o iguales a una serie de magnitudes. Mediante un programa computacional desarrollado en este trabajo, en base a los parámetros estimados de las distribuciones ajustadas a la serie de tiempos intereventos del catálogo, se determinó el mapa de intensidades asociadas a las fuentes sísmicas corticales e intraplaca de profundidad intermedia presentes en la zona, y a la combinación de ambas. Adicionalmente con el objeto de analizar la sismicidad espacialmente en esta zona se desarrolló un mapa de los parámetros de la relación de Gutenberg - Richter para determinar las diferentes productividades sísmicas dentro de ella, con esto se pudo obtener un mapa de magnitudes probables con un 10% de excedencia para diferentes períodos de diseño. De esta forma, tanto el mapa de intensidades, el mapa determinístico de magnitudes máximas, el mapa de distribuciones probables, y la determinación de los períodos de retorno de las diferentes magnitudes en la zona, constituyen el resultado final de este trabajo.

Magíster en Minería / Existe suficiente evidencia que asegura que las tronaduras de incorporación de área en roca primaria generan sismicidad inducida, éstas elevan los niveles de peligro sísmico en sistemas de caving, como es el caso de la mina El Teniente, Codelco. El control integral del peligro sísmico resulta fundamental no sólo desde el punto de vista económico, sino también de la amenaza que representa sobre la integridad física de los trabajadores e instalaciones. Es importante analizar la sismicidad e incluso configurar modelos causa-efecto que permitan estimar confiablemente la probabilidad de generar sismos de magnitud relevante (momento magnitud mayor igual a 0,7) luego de una tronadura en la mina Reservas Norte (RENO). Con el uso de modelos analíticos, es posible conocer el periodo de reingreso necesario cuando el sistema se encuentra en alerta sísmica. Por otra parte, mediante la utilización de regresión logística, es factible conocer qué variables geológicas y mineras son las más relevantes en la caracterización del sistema e influencian el aumento del peligro sísmico. Los resultados del presente estudio indican que la aplicación de estos modelos analíticos, entregan una alternativa adecuada para estimar periodos de aislación y proponer un espacio-tiempo óptimo de análisis de secuencias sísmicas. Con esto, es posible ajustar modelos causa-efecto, cuya utilización genera una utilidad económica considerable, cuando el tiempo real de aislación es cercano a 8 horas (utilizado comúnmente en RENO). Por otro lado, las variables geológicas y mineras más importantes en la estimación del peligro sísmico, son las estructuras geológicas principales y el área incorporada o tamaño de la tronadura. En definitiva, este trabajo permitió ajustar distintos modelos con un alto desempeño, cada uno con diferentes características y aplicabilidad dependiendo del usuario.

Magíster en Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Ingeniero Civil / La zona de subducción en Chile se caracteriza por poseer una actividad sísmica mayor en comparación con otras partes del mundo, con terremotos de gran magnitud cuyas zonas afectadas varían en función del contacto sismogénico y la profundidad a la que ocurren. El peligro sísmico es una potencial herramienta para proyectar las distribuciones espaciales y temporales de dichas zonas. Éste se basa principalmente en conocer estimaciones o modelos que predigan los posibles movimientos superficiales máximos según una serie de parámetros indicadores de las características sísmicas de la zona y de los suelos en cuestión. La necesidad de estas estimaciones se ha traducido en el desarrollo de modelos empíricos de atenuación para diferentes tipos de terremotos y regiones. En la zona de subducción chilena han ocurrido tres terremotos importantes en los últimos años, Maule 2010, Iquique 2014 y Illapel 2015, que han aportado nuevos y mejores datos a través de modernos instrumentos que permiten obtener aceleraciones espectrales para un rango de periodos más amplio que estudios anteriores. Esto permite mejorar y proponer fórmulas de atenuación que consideren los efectos de sismos sobre estructuras de periodo largo, como edificios equipados con aislación sísmica, y estructuras rígidas de periodo corto, como instalaciones de equipos a nivel del suelo y elementos masivos de hormigón. Utilizando una base de datos de registros de aceleraciones de terremotos de la zona de subducción chilena, se generan curvas de atenuación horizontales para PGA, PGD y aceleraciones y pseudodesplazamientos espectrales para osciladores de periodos entre 0.01 [s] y 10 [s] con un 5\% de amortiguamiento crítico. Las variables del modelo corresponden a la magnitud momento (Mw), la profundidad de foco (H), la distancia más cercana al área de ruptura (Rrup) en el caso de terremotos interplaca y la distancia hipocentral (Rhip) para intraplaca. La amplificación dinámica de suelos se evalúa a partir de la determinación de un nuevo modelo empírico para el factor de amplificación, en función del periodo predominante del suelo (T*) y la velocidad de onda de corte de los 30 [m] más superficiales (VS30). Los resultados de esta tesis son válidos para distancias máximas de 400 [km], donde para un mismo tipo de suelo, es posible identificar aceleraciones máximas diferentes en cada tipo de terremoto. Los mecanismos intraplaca poseen valores más altos para periodos cortos y PGA en distancias cercanas a la fuente, mientras que los interplaca son mayores en periodos intermedios-largos y distancias medias-lejanas. Al utilizar un modelo de amplificación de suelos más detallado que estudios anteriores, es posible reproducir espectros de sitios de diferentes formas y amplitudes, incluso el caso específico del de dos puntas visto en registros reales para ciertos tipos de suelos durante el terremoto de Maule 2010.

Magíster en Minería / Ingeniero Civil de Minas / El proceso de planificación minera es un etapa clave con miras a la obtención del mejor valor del negocio, no obstante, existen ciertas incertezas en el proceso asociadas a interferencias de distinta naturaleza. En este trabajo se busca desarrollar una metodología que permita incorporar en forma dinámica interferencias del tipo operacional con origen geotécnico. Es común observar en etapas previas de ingeniería que dichas interferencias sean consideradas y cuantificadas con el objetivo de establecer su impacto en el proyecto. La Mina El Teniente de CODELCO, cuya producción representa aproximadamente el 8% del cobre fino a nivel nacional, se encuentra constantemente en crecimiento desarrollando la ingeniería de cada uno de los nuevos sectores productivos e identificando los riesgos críticos a la materialización del proyecto como lo es la existencia de estallidos de rocas producto de la geotecnia y profundidad donde se desarrolle el nuevo proyecto. El siguiente trabajo propone una metodología para incorporar la probabilidad de ocurrencia de un evento sísmico de magnitud determinada en base a variables geotécnicas, minerías y operacionales .La metodología se compone principalmente por dos modelos; El primero busca estimar el peligro sísmico en base a características geotécnicas y operacionales, el cual fue definido en el informe Peligro Sísmico para el Plan Exploratorio (PSPEX). El segundo es un modelo de optimización que alimenta el software de planificación minera Universal Delphos Sequencer and Scheduler (UDESS). Integrando ambos modelos mediante bloques de iteración y evaluación secuencial de los resultados, se genera un plan de producción e incorporación de área que permita establecer la mínima probabilidad de peligro sísmico inherente al cumplimiento del plan definido para las zonas de análisis. Se definen tres casos en los cuales se busca controlar el peligro sísmico en un caso pasado o PSPEX; replicando la extracción e incorporación por periodos, uno presente o PND; el cual permite producir o incorporar sin replicar temporalidad y finalmente uno futuro ; que permita estudiar el impacto de cada una de las variables geotécnicas involucradas. Se generaron planes de producción acordes a lineamiento de planificación entregados por la División El Teniente. En todos y cada uno de estos casos, se logró disminuir la probabilidad de peligro sísmico por zona, en algunos de ellos cumpliendo el Peligro Sísmico Límite (PS_Límite) establecido y en otros casos su disminución considerable debido a las restricciones exigidas para el cumplimiento del plan no lo permitían. Se desprende una evaluación del valor presente neto por iteración asociada a la variación de la probabilidad, lo cual puede definir criterios evaluación al momento determinar el valor del proyecto afecto a riesgo. La metodología logra incorporar el peligro sísmico para una zona de análisis dados sus parámetros geotécnicos y operacionales en forma dinámica. Dada su flexibilidad, es posible que fueran incorporadas otras interferencias operacionales definidas por modelos cuyas variables puedan ser controladas en el modelo de optimización, como el propuesto en este trabajo de tesis. Se recomienda continuar con la profundización del modelo de Peligro Sísmico, el cual permita una calibración automática y/o extrapolación de este, para su aplicación en otros sectores o minas. De este modo podría ser considerado el Peligro Sísmico en forma dinámica en el desarrollo de la Planificación Minera de nuevos sectores productivos.