El presente trabajo se enmarca en el estudio del fenómeno de Licuefacción de suelos, en particular, se estudia la influencia del corte estático en la resistencia cíclica de una arena de relaves, para distintos estados iniciales de consolidación anisótropa. Los tranques de relaves son un tipo de presa en que el muro resistente es construido con material granular (arenas limosas principalmente) proveniente de los desechos de los procesos mineros y la cubeta es llenada con la fracción fina del material granular y agua. La literatura registra numerosas fallas de tranques de relaves consecuencia de licuefacción en las arenas del muro, ocasionada principalmente por eventos sísmicos. Estas fallas han causado la pérdida de vidas humanas, sumando grandes costos económicos y ambientales. El estudio de la licuefacción en tranques de relaves, se realiza básicamente mediante ensayes de laboratorio y de terreno en el material arenoso que conforma el muro del tranque. El comportamiento de las arenas de relaves ante cargas cíclicas, es la base del estudio de estabilidad física de los depósitos de relaves ante eventos sísmicos. La práctica usual utiliza ensayes triaxiales cíclicos para estudiar la licuefacción de suelos, y las muestras de suelo suelen ser consolidadas isótropamente, sin embargo, en terreno los suelos generalmente se encuentran bajo estados de consolidación con algún grado de anisotropía. En el presente trabajo se estudia el comportamiento cíclico no-drenado de una arena de relaves, bajo estados de consolidación inicial isótropo y anisótropo. De esta manera se pretende reconocer las diferencias y las consecuencias de considerar los efectos de la anisotropía en la consolidación, considerando datos y estudios generales disponibles en la literatura. El material utilizado en este trabajo es arena de relaves proveniente del muro de confinamiento del tranque de relaves El Torito, de la División El Soldado de Anglo American Chile. Las muestras son compactadas a una densidad relativa de 70%. Los resultados obtenidos bajo las condiciones ensayadas, muestran que para un estado de consolidación general, el aumento de corte estático inicial en la consolidación, induce un aumento en la resistencia cíclica de la arena. Por otra parte, el aumento en la presión media de consolidación inicial, produce una disminución en la resistencia cíclica del suelo.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Uno de los grandes desafíos en Chile y en el mundo es la gestión de desechos generados en la industria minera (relave y material estéril). Problema que se espera que aumente con los años debido a la baja de la ley y al aumento en la profundidad de los yacimientos. De allí nace la necesidad de proveer nuevos métodos para caracterizar y así poder gestionar de manera más sustentable estos residuos. En este contexto, la presente investigación posee como objetivo principal generar una nueva metodología de bajo costo y rápida respuesta para caracterizar y gestionar los desechos en la industria cuprífera. La propuesta se desarrolla mediante la adaptación de pruebas simples, como son: el Sobek para la determinación del Potencial de Neutralización (PN), la Generación Neta de Ácido (NAG) y la Curva Característica de Tamponamiento Ácido (ABCC). El estudio se apoya en un análisis geológico de la química y mineralogía. Además, está basado en la utilización de muestras de diferentes países: Chile, España y Sudáfrica, lo que entrega un carácter internacional a este reporte. El procedimiento consiste en una caracterización de muestras basado en dos pruebas: el ABCC y el NAG, y adicionalmente el método SOBEK y el análisis por florescencia de rayos X (XRF) portátil en algunos casos. Los resultados de esta metodología podrían considerarse como de corto alcance limitados a un rango de predictibilidad rápida. En resumen, esta predice el potencial neto de generación ácido de la muestra. Se concluye, que esta metodología permite la reducción de los tiempos de espera de los resultados a un día y posibilita la correcta gestión de los residuos mineros. Además, se logra una reducción considerable de los costos, aproximadamente 98%, en comparación con la realización de las pruebas en laboratorio, así como la posibilidad de reducir costos futuros de la empresa minera por una mala gestión de estos desechos.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Debido a la creciente tasa de producción de cobre en Chile junto a una tendencia a la baja de ley del mineral, la producción se traduce en mayores toneladas de material procesado implicando mayores consumos de agua en la industria. Por otra parte, las faenas mineras, que habitualmente se emplazan en zonas áridas del país, se enfrentan a estrictos estándares medioambientales que buscan un mayor control y regulación del uso de agua fresca para propósitos industriales; lo que fomenta el uso de nuevas estrategias y/o tecnologías orientadas a reducir el consumo de agua fresca. El presente trabajo tiene como principal objetivo evaluar posibles mejoras en la recuperación de agua para la gran minería chilena del cobre asociadas a la elección de distintas secuencias de operación de un tranque de relaves convencional dividido en celdas interiores. Este trabajo explora estrategias para la reducción de las pérdidas de agua en la cubeta de los tranques de relaves, de forma de incrementar la recuperación de agua desde la misma. Las pérdidas en la cubeta, que disminuyen la recirculación de aguas, se asocian principalmente al atrapamiento de agua en los poros del relave depositado y la evaporación; fenómenos asociados a la sedimentación, consolidación, secado y resaturación de relaves, y que en este trabajo se evalúan a partir de datos de ensayo de laboratorio de un relave de cobre típico de gran minería Chilena, la modelación en diferencias finitas mediante CONDES0 del fenómeno de consolidación y la modelación en elementos finitos mediante SEEP/W de la etapa de secado y resaturación. La evaluación del caudal potencial a ser recuperado desde la laguna de aguas claras se estudia para un tranque de relaves de 10 km2 dividido en seis celdas de 1.66 km2 para tres secuencias operacionales de depositación que corresponden a una depositación de siete días por celda, 14 días por celda y 28 días por celda para una producción de 100.000 ktpd de relaves durante un periodo de un año. Los resultados obtenidos indican que una operación de depositación con mayor cantidad de días por celda se transforma en una alternativa que permite generar un mayor caudal de recuperación mientras que el agua atrapada se mantiene alrededor del 50% para todos los planes operacionales. Sin embargo, una mayor cantidad de días de depositación por celda requiere una celda más alta y con mayor volumen de obras de contención lo que puede estar asociado a mayores problemas de estabilidad.

Ciclo Conferencias Internacionales 2020-02 de la Carrera de Ingeniería Civil / Ponentes: Dr. Ulises Bobadilla y Dr. Julio Bizarreta. La conferencia abarca temas de diseño de Presas, caso Presa ITAIPU, resaltando los aspectos geotécnicos y sísmicos.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Analiza las posibles causas de la falla de la presa Pampaccocha, utilizando los aspectos teóricos del diseño de una presa de concreto de tipo gravedad, desde la selección del tipo de presa según diferentes parámetros, siguiendo con el cálculo de fuerzas que actúan sobre una presa de concreto de tipo gravedad, hasta la determinación de si esta presa pudo haber sufrido o no tubificación en su cimiento. El desarrollo de la monografía comprende 3 capitulos, dentro de estos el capítulo I abarca el problema por el cual es necesaria la realización del estudio, definiendo los objetivos y la justificación del trabajo a realizar. El capítulo II esta referido a los aspectos generales, donde se describen los antecedentes del proyecto (cómo se inicio y porqué recién se le da continuidad), su ubicación, la descripción física de la presa colapsada, la metodología empleada para la realización del trabajo dividida en trabajo de campo y trabajo de gabinete, una apoyada en la otra, ya que el trabajo de gabinete plantea realizar el análisis de la selección del tipo de presa y cómo debió haber sido diseñada la presa Pampaccocha y cuáles fueron las fuerzas actuantes sobre ella para verificar su estabilidad y seguridad, pero todo esto basado en la información recopilada de los estudios de ingeniería de campo, como por ejemplo el tipo de suelo según la geotecnia, la permeabilidad del suelo de la cimentación y la geología adecuada para la selección de una presa de concreto o de tierra. Dentro del trabajo de gabinete se define toda la teoría y herramientas necesarias para el diseño de una presa de concreto de tipo gravedad, el tipo de cimentación adecuada para este tipo de presa, el perfil geométrico más adecuado para soportar las fuerzas actuantes sobre ella, el cálculo de todas las fuerzas actuantes sobre una presa de concreto de tipo gravedad, partiendo de la presa elemental triangular (P.E.T.), la manera cómo se debe analizar la estabilidad de la presa al deslizamiento y al vuelco, el cálculo de la subpresión y la reacción del cimiento de la presa y finalmente el cálculo de la tubificación a través de la cimentación de una presa de concreto de tipo gravedad. Utilizando la información de los estudios previos del trabajo de campo y las fórmulas del marco teórico, se realizan los cálculos de verificación de estabilidad con las dimensiones reales de la presa colapsada, tomadas en campo, de esta manera se infirió el comportamiento de dicha presa ante las fuerzas que actúan sobre ella incluyendo la subpresión y tubificación. Finalmente en el capítulo III, se presentan las conclusiones y recomendaciones como resultado del análisis de la presa Pampaccocha, señalando los trabajos de campo y de gabinete, identificando el mecanismo de falla. / Trabajo de suficiencia profesional

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Ingeniero Civil / Los tranques de relaves son una de las formas más utilizadas para el almacenamiento de los residuos provenientes de las faenas mineras, existiendo tres métodos de construcción del muro perimetral denominados: aguas arriba, aguas abajo y eje central. El método usualmente utilizado, y que ha entregado mejores resultados en términos de estabilidad es el de aguas abajo, sin embargo, el volumen de arenas es mayor en comparación con el de eje central, además si las coordenadas del pie del muro están fijas, se obtiene mayor altura de muro con crecimiento de eje central, lo cual implica mayor capacidad de embalse. Teniendo el método de eje central ventajas de almacenamiento, su utilización requiere evaluar la estabilidad sísmica y de esta manera ver la factibilidad del desarrollo de dicho proceso constructivo. En este estudio, el relave utilizado corresponde a relave integral del Tranque Ovejería, sobre el cual se realizaron ensayos Próctor Estándar y triaxiales CIU, a diferentes densidades para un confinamiento de 5 kg/cm2. Se consideraron tres formas de preparación de probetas: apisonamiento húmedo, depositación en seco y slurry . Finalmente el programa de ensayos permitió obtener la resistencia no drenada normalizada (Su/σv ) en función del grado de compactación. Los análisis pseudo-estáticos desarrollados consideran un coeficiente sísmico horizontal de 0,2 y un coeficiente sísmico vertical de 0,1; de tal manera de obtener un factor de seguridad mayor o igual a 1,2. Basado en los parámetros geotécnicos obtenidos, los resultados de los análisis pseudo-estáticos indican que es factible el desarrollo de la construcción del tranque de relaves con el método de peralte de eje central, siempre que se compacte la cubeta de depositación a un 95 % del Próctor Estándar, por una extensión mínima de 23 m. Para esto, se requiere controlar la laguna de aguas clara, evitando que el material cercano al muro se sature.

Actualmente el Perú es uno de los países que busca planificar y mitigar los desastres que puedan ocurrir debido a los fenómenos sísmicos ocasionados por la alta sismicidad de la zona en donde se encuentra. Por consiguiente, se elaboran normas de diseño sismo resistente en donde se detallan las cargas sísmicas a usar en los diseños de edificios; si bien en la norma se detalla para edificaciones comunes, cuando se trata de estructuras esenciales como presas, túneles o centrales nucleares, estas no están especificadas. Por esta razón se realizan estudios de peligro sísmico que permitan obtener valores de demanda sísmica que puedan ser usados en el diseño de este tipo de infraestructuras. En esta tesis se busca determinar los valores de la demanda sísmica mediante un análisis probabilístico de peligro sísmico para una presa de enrocado ubicada en la provincia de Tayacaja, Huancavelica. El desarrollo del análisis probabilístico se realizó con la metodología de Cornell 1968 teniendo como herramienta el programa CRISIS 2015, la elaboración del espectro de diseño bajo la metodología FEMA 356, el cálculo de los valores de los coeficientes de diseño sísmico bajo el enfoque de los artículos RUIZ et al 2011 y MARTINEZ et al 2011 y, por último, los acelerogramas sintéticos se generaron con la herramienta SEISMOSOFT. Los resultados obtenidos demostraron que el análisis probabilístico de peligro sísmico se pudo realizar de manera satisfactoria a pesar que la presa se ubicaba en un sitio distante a una falla sísmica importante y además de carecer de registros sísmicos relevantes; permitiendo obtener demandas sísmicas para la presa de enrocado en forma de espectros de diseño, coeficientes sísmicos y acelerogramas artificiales para tiempos de retorno de 475 y 2475 años muy similares.

[EN] In Spain the safety of dams is currently regulated by classical deterministic methods based on the verification of safety factors, or at most, pseudo-probabilistic methods when loads have some random component. For the application of the classic methodology dam information is obtained from various sources and collected throughout the life of the dam, from conception to the time when the security is evaluated. However much of this information may be subject to uncertainty that may have epistemic or random character. The first is associated with lack of knowledge (lack of information, insufficient reliability, unrepresentative mathematical models of reality, etc.) and, the second, to the inherent variabiliity of information (flows, precipitation, etc.) The deterministic method has emerged as primary and essential in the verification of any structure but, nevertheless, it could be considered incomplete for not taking into account the uncertainty of the information since it is not involved in the final result, at least, in an explicit and / or traceable way. An attempt to improve the deterministic method is proposed in this thesis by systematizing the evaluation of the quality and quantity of the information used so that the uncertainty is incorporated into dam safety verifications, providing that the quantity and quality information is directly linked to its uncertainty. The approach assumes that there must be some parity or equivalence between the deterministic and the probabilistic method used by the discipline of Risk Analysis, by which the results obtained by both methods applied to the same dam should be similar qualitatively speaking, that is, to high safety coefficients correspond very small probabilities of failure and vice versa. The proposed model has as a reference the safety factor against sliding required by good practices or recommendations on the application of Technical Regulation of Dams and Reservoirs, which is based on the percentage of contribution between strength parameters of cohesion and friction. From this factor and depending on the quality and quantity of information available, so that the more accurate and abundant is, the required coefficient is reduced and vice versa, the more vague and little the required safety of factor increases. The increase or decrease is also linked to the strength parameters adopted, so that the higher these are (less conservative position of the evaluator) greater increase and vice versa. The procedure is qualitative because on one hand, while it is based on certain probabilistic basis much of the methodology is supported on intuition and engineering judgment, and partly because most of the information used is subjective, does not allow statistical analysis and comes from the critical judgment of the evaluator. However the procedure concludes with a quantitative result. / [ES] En España la seguridad de presas se regula, hoy por hoy, por métodos determinísticos clásicos basados en la verificación de coeficientes de seguridad o a lo sumo por métodos pseudo-probabilísticos cuando las solicitaciones presentan cierta componente aleatoria. Para la aplicación de esta metodología clásica se utiliza información sobre la presa extraída de diversas fuentes y recopilada a lo largo de toda la vida de la presa, desde su concepción hasta el momento en que se evalúe la seguridad. Sin embargo mucha de esta información puede estar sujeta a incertidumbre que puede tener carácter epistémico o aleatorio. El primero está asociado a la falta de conocimiento (carencia de información, insuficiente fiabilidad, modelos matemáticos poco representativos de la realidad, etc.) y, el segundo, a la variabilidad inherente de la información (caudales, precipitaciones, etc.) El procedimiento determinista se ha erigido como primordial e imprescindible en la comprobación de toda estructura pero, sin embargo, puede considerarse incompleto por no tener en cuenta la incertidumbre de la información, pues ésta no interviene en el resultado final al menos de forma explícita y/o trazable. Se propone en este trabajo un intento de perfeccionar el procedimiento determinista sistematizando la evaluación de la calidad y cantidad de la información utilizada de manera que se incorpore la incertidumbre en las comprobaciones de seguridad de presas, dando por buena la premisa de que la cantidad y calidad de la información está directamente vinculada a su incertidumbre. El planteamiento presume que debe existir cierta paridad o equivalencia entre el procedimiento determinista y el probabilista utilizado por la disciplina del Análisis de Riesgos, por la cual los resultados obtenidos por ambas metodologías en una misma presa deben ser parejos cualitativamente hablando, es decir, a coeficientes de seguridad elevados le corresponden probabilidades de rotura muy reducidas y viceversa. El modelo propuesto tiene como referente el coeficiente de seguridad contra al deslizamiento exigible por las buenas prácticas o recomendaciones en la aplicación del Reglamento Técnico de Presas y Embalses, que es función del porcentaje de contribución entre los parámetros resistentes de la cohesión y el rozamiento. A partir de éste y en función de la calidad y cantidad de la información disponible se modifica el coeficiente de seguridad exigible, de manera que a mayor precisión y abundancia experimenta una reducción y viceversa, según sea más vaga y escasa se incrementa.. El aumento o disminución también se vincula a los parámetros resistentes adoptados, de forma que cuanto más altos sean éstos (posición menos conservadora del evaluador) mayor aumento y viceversa. El procedimiento planteado tiene carácter cualitativo porque por un lado, si bien se fundamenta en cierta base probabilista buena parte de la metodología se apoya en la intuición y juicio ingenieril, y por otro porque la mayor parte de la información que utiliza es subjetiva, no permite un análisis estadístico y proviene del juicio crítico del evaluador. No obstante el procedimiento concluye en una estimación cuantitativa. / [CA] En l'estat espanyol, la seguretat de preses es regula, ara com ara, per mètodes deterministes clàssics basats en la verificació de coeficients de seguretat o, a tot estirar, per mètodes pseudoprobabilístics quan les sol¿licitacions presenten un cert component aleatori. Per a l'aplicació d'aquesta metodologia clàssica, s'empra informació sobre la presa extreta de diverses fonts, i recopilada al llarg de tota la vida de la presa, des de la seua concepció fins al moment en què se n'avalue la seguretat. Tanmateix, molta d'aquesta informació pot estar subjecta a incertesa, que pot tenir caràcter epistèmic o aleatori. El primer està associat a la manca de coneixement (mancança d'informació, fiabilitat insuficient, models matemàtics poc representatius de la realitat, etc.) i, el segon, a la variabilitat inherent de la informació (cabals, precipitacions, etc.). El procediment determinista s'ha erigit com a primordial i imprescindible en la comprovació de tota estructura; això no obstant, pot considerar-se incomplet per no tenir en compte la incertesa de la informació, ja que aquesta no n'intervé en el resultat final, si més no de manera explícita i/o traçable. Es proposa, en aquest treball, un intent de perfeccionar el procediment determinista sistematitzant l'avaluació de la qualitat i quantitat de la informació utilitzada, de manera que s'incorpore la incertesa en les comprovacions de seguretat de preses, tot donant per bona la premissa que la quantitat i qualitat de la informació estan directament vinculades a la seua incertesa. El plantejament pressuposa que ha d'existir una certa paritat o equivalència entre el procediment determinista i el probabilista emprat per la disciplina de l'Anàlisi de Riscos, per la qual els resultats obtinguts per ambdues metodologies en una mateixa presa han de ser semblants qualitativament parlant; això és, a coeficients de seguretat elevats, els corresponen probabilitats de ruptura molt reduïdes, i viceversa. El model proposat té com a referent el coeficient de seguretat contra l'esmunyiment exigible per les bones pràctiques o recomanacions en l'aplicació del Reglament Tècnic de Preses i Embassaments, que és funció del percentatge de contribució entre els paràmetres resistents de la cohesió i el fregament. A partir d'aquest i en funció de la qualitat i quantitat de la informació disponible, se'n modifica el coeficient de seguretat exigible, de manera que, com més precisió i abundància, n'experimenta una reducció, i viceversa, segons siga més vague i escassa, se n'incrementa. L'augment o disminució també es vincula als paràmetres resistents adoptats, de manera que com més alts en siguen (posició menys conservadora de la persona avaluadora) més augment, i viceversa. El procediment plantejat té caràcter qualitatiu perquè, d'una banda, si bé es fonamenta en una certa base probabilista, bona part de la metodologia recolza en la intuïció i seny enginyer, i d'altra, perquè la major part de la informació que utilitza és subjectiva, no permet una anàlisi estadística i prové del judici crític de la persona avaluadora. Tanmateix, el procediment conclou amb una estimació quantitativa. / Fullana Montoro, J. (2016). Una contrtibución al establecimiento del margen de seguridad contra el deslizamiento de presas de gravedad en explotación en funcion de la información disponible [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/66968