Ingeniero Civil / El aumento en la producción minera ha radicado en un aumento considerable en el material de relaves. Material que es depositado para ser tratado posteriormente como pila de lixiviación. Estas pilas al alcanzar grandes alturas producen esfuerzos de gran magnitud en su extensión, los cuales, sumado a la saturación de la misma por medio de ácidos, producen condiciones para una eventual rotura de partículas y un posible colapso. Debido a esto se hace necesario evaluar el comportamiento de suelos granulares sometidos a ensayos de consolidación en vista de la importancia en la minería y la construcción. En el estudio a continuación se detalla la construcción y utilización de un equipo de consolidación de grandes dimensiones, dónde se ensayaron 6 muestras hasta un estado de esfuerzo de 14 [kgfcm2]. Se evidenció que para las muestras ensayadas existe una notoria importancia en la densidad de compactación inicial al momento de evaluar los parámetros de consolidación, además que para el nivel de esfuerzos mencionados la rotura de partículas se debe principalmente a la densidad de montaje y desgaste de los cantos angulosos de las partículas del espécimen. Este equipo permite estudiar el comportamiento de las muestras granulares a consolidación, y su semejanza, en términos generales, a los evidenciados en muestras de menor tamaño máximo nominal.

La presente investigación tiene como propósito realizar la evaluación del potencial de licuefacción de suelos en las zonas costeras de Lambayeque y Mórrope, Lambayeque, teniendo en cuenta los suelos granulares que presentan al ser sometidas a un sismo. Habiendo encontrado en diversas partes del mundo la presencia de este fenómeno, respalda la importancia del presente proyecto. Para determinar cuan potencial es nuestra zona de estudio a ser licuable, se realizaron Sondajes Eléctricos Verticales (SEV’s), para establecer una zonificación adecuada. Así mismo, se realizaron Ensayos de Penetración Estándar (SPT), Granulometría, Contenido de humedad, Límites de Atterberg, Peso volumétrico, Peso específico, etc, determinando las propiedades físicas del suelo. Tomando como base de análisis las normas contenidas en el R.N.E (E-030 Diseño Sismorresistente y E-050 Suelos y Cimentaciones), la presente investigación brinda una metodología para evaluar el potencial de licuefacción, permitiéndonos identificar y delimitar las zonas potencialmente altas a ser licuables. De igual manera, brinda Métodos de mitigación a la licuefacción de suelos, para prevenir posibles daños que una obra civil pueda llegar a sufrir a causa de este fenómeno. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Geotécnica / Ingeniera Civil / En el terremoto del Maule del 27 de Febrero del 2010 (27-F) se produjo el fenómeno de licuación de los suelos en una gran cantidad de zonas. En el presente estudio, se efectuó un extenso catastro de los sitios que presentaron este fenómeno, encontrándose más de 180 sitios distribuidos desde La Calera hasta el Lago Llanquihue, abarcando una distancia aproximada de 950 km. De este catastro fue posible constatar fallas en terrenos planos, desplazamiento lateral (lateral spreading), daños a puentes y pasos a desnivel, puertos y muelles, terraplenes de acceso, fallas de taludes, terrenos ganados al mar, tranques de relaves y flotación de estructuras enterradas. En particular, las áreas más afectadas por licuación fueron al sur de la Región Metropolitana, Retiro-Parral y Concepción-Arauco. El lago Llanquihue se ubica a más de 150 km de Valdivia, donde se encontraba el acelerógrafo más austral y que midió un PGA igual a 0.14g, con una ventana de movimiento fuerte de unos 30 s. Esto deja en evidencia que en terremotos de gran magnitud, a grandes distancias de la zona epicentral, donde se producen movimientos de baja aceleración y duración, también pueden desarrollar licuación de suelos. Se realizó una revisión de los principales sismos de la historia reciente de Chile, encontrándose evidencia que permite identificar características propias del fenómeno de licuación en los terremotos de 1646, 1906, 1960 y 1985, entre otros. De estos sitios se constató la ocurrencia de licuación reiterada en varios sectores, corroborándose que terrenos que han licuado en el pasado pueden volver a licuar. Dentro de este estudio se identificaron tres sitios de especial interés, por las características y magnitud de los daños: Nancagua, Retiro y el Puerto de Coronel. En los casos de Nancagua y Retiro, los ensayos de laboratorio indican que los materiales se caracterizan por una elevada cantidad de material fino (35 y 55%) de baja plasticidad, clasificando según la USCS como SC y ML, respectivamente. Ambos materiales poseen un comportamiento contractivo con Su/σv' = 0.39 y 0.23, respectivamente. Utilizando el método simplificado de análisis de licuación, se obtiene que en ambos sectores, para aceleraciones superiores a 0.3g, el material es potencialmente licuable, condición compatible con lo observado en el terreno. En el Puerto de Coronel la estratigrafía del terreno consiste principalmente en arenas de compacidad variable y un estrato de fango. Se realizó un retroanálisis con el software FLAC 2D reproduciéndose el nivel de deformaciones observado, del cual se obtuvo una resistencia residual normalizada para el fango igual a Su/σv' = 0.07, valor compatible con este tipo de suelos. En este caso, el análisis realizado permitió concluir una falla doble: licuación de los estratos de arena suelta y deslizamiento a través del fango.

Hace aproximadamente 40 años Eli Robinsky propuso un método de depositación de relaves denominado “Disposición de Relaves Espesados” el que consta de la depositación en forma de cono debido a la reducción del contenido de agua. Los defensores del método argumentan la reutilización del agua recuperada de los relaves, la impermeabilización del depósito debido al gran contenido de partículas finas y el nulo potencial de presentar licuación debido a la consolidación por secamiento del material. Sin embargo, no se ha estudiado la respuesta tanto estática como cíclica del material en el caso que estos depósitos se sitúen en zonas lluviosas como por ejemplo la zona central de Chile, en que es posible que se generen zonas saturadas dentro del depósito. Por lo tanto, el principal objetivo y motivación es determinar las resistencias tanto estática como cíclica del relave en estado saturado. Se realizaron ensayos de caracterización geotécnica del material, clasificando como un limo de nula a muy baja plasticidad con un contenido de finos de 52%. Para determinar la resistencia estática en condiciones no drenadas, se realizaron ensayos triaxiales para tensiones de confinamiento efectivas de 1, 2, 3, 4, 5 y 6 kg/cm2. Para determinar la resistencia cíclica se realizaron ensayos triaxiales cíclicos en condiciones no drenadas paras tensiones efectivas de 1, 2, 3, 4 y 5 kg/cm2. Adicionalmente, se realizaron ensayos triaxiales cíclicos no drenados en probetas remoldeadas. En términos de resistencia estática, los resultados arrojaron una relación lineal entre la resistencia última y la presión de confinamiento de Su/0’ = 0,13, presentando un comportamiento contractivo. En términos de resistencia cíclica, se determinó un intervalo de 0,165 – 0,215 para un criterio de falla de un 100% de aumento de presión de poros, con niveles de solicitación cíclica para un sismo de aceleración máxima de 0,4g de aproximadamente 0,5, considerando el depósito totalmente saturado, y de 0,21 con sólo una capa de espesor un metro saturada en el fondo del depósito. A partir de los resultados, se concluye que el depósito es susceptible de presentar falla de flujo debido a la respuesta contractiva del material, pudiéndose evaluar con los resultados presentados en este trabajo de título. En términos de movilidad cíclica, para ambos casos analizados, el material es licuable.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Geotécnica / Ingeniero Civil / Un significativo número de obras de ingeniería fue afectado por la ocurrencia del fenómeno de licuefacción durante el terremoto ocurrido en Chile el 27 de febrero del 2010, entre ellas, obras portuarias localizadas en la VIII Región del Biobío. En el sector de la Bahía de San Vicente, en la Provincia de Concepción, se observó una falla por licuefacción que afectó a la totalidad de las estructuras marinas e infraestructura de una planta de alimentos marinos emplazada en un terreno ganado al mar. En base a los antecedentes recopilados y a las características de los daños observados en terreno, se realizó un retro-análisis de la falla ocurrida al tablestacado que contenía la explanada de la planta, con el objetivo de determinar la resistencia residual (Su) y el valor normalizado respecto a la tensión vertical efectiva inicial (Su/σv0 ) de las arenas limosas que experimentaron licuefacción durante el sismo. Se desarrollaron modelos numéricos utilizando el código computacional FLAC2D, para analizar el comportamiento del tablestacado en distintas condiciones dinámicas, para esto se utilizaron diferentes registros sísmicos y valores de la resistencia residual normalizada. De este modo fue posible identificar los valores críticos de Su y Su/σv0 , que producían mayores cambios en las tasas de desplazamiento del tablestacado. De acuerdo a los resultados numéricos y a los ensayos de penetración estándar (SPT) disponibles del sector, se verificaron las correlaciones internacionales existentes para Su y Su/σv0 respecto al N1-SPT.

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.

Geólogo / El 27 de Febrero de 2010, a las 3:34 am hora local, ocurrió un sismo de magnitud 8,8 Mw en la zona central de Chile. El movimiento gatilló licuefacción en más de 120 sitios, en un radio máximo de 450 km desde el epicentro. Uno de los sitios afectados por el fenómeno fue la comuna de Doñihue, ubicada en la provincia del Cachapoal, región del Libertador Bernardo O Higgins. En el sitio se observaron evidencias de licuefacción como grietas y asentamientos diferenciales de estructuras, dañando seriamente algunas de las viviendas del sector. Con el objetivo de conocer las zonas más propensas a la licuefacción en la comuna, y al mismo tiempo aportar al plan de desarrollo comunal, se elaboró una metodología semicuantitativa de estimación de la susceptibilidad. En ella se evalúan y ponderan los factores que influyen en el desarrollo del fenómeno: granulometría, origen y edad de los depósitos, profundidad del nivel freático y amplitud de la vibración del terreno durante un sismo. A continuación se procedió a confeccionar una tabla evaluativa del potencial de licuefacción para cada uno, asociando las características de sitio a un valor o clasificación que resuma que tan favorable es esa característica para el desarrollo del fenómeno. Cada tabla está vinculada a un mapa temático elaborado en la plataforma ArcMap del software Arcgis, que muestra la distribución geográfica de las clasificaciones asignadas. Luego se procedió a estimar el peso o influencia de los factores en la evaluación de la susceptibilidad mediante un proceso iterativo de superposición de mapas temáticos. Una vez conseguida la combinación óptima se obtuvo un mapa preliminar. Cada zona de este mapa presenta un valor entero de 1 a 9 denominado Índice de Susceptibilidad (IS), catalogado cualitativamente como: 1-3, muy bajo; 4, bajo; 5, medio; 6, alto; 7-9 muy alto. Posteriormente se procedió a elaborar una matriz de decisión, en la cual se muestran las combinaciones de los factores que dieron origen a las susceptibilidades obtenidas. Finalmente el mapa preliminar fue sometido a interpretación y revisión, en donde se corrigieron los errores propios de la metodología, obteniéndose el mapa final de susceptibilidad de licuefacción. Las mayores susceptibilidades se obtuvieron sobre los depósitos aluviales arenosos limosos ubicados a los pies del cordón montañoso que rodea la comuna, a la salida de las quebradas mayores Chicahue y Las Vegas, y sobre depósitos fluviales con un nivel freático inferior a 15 metros y lentes de arena en profundidad. En términos geográficos las área identificadas con una susceptibilidad alta a muy alta son las zonas rurales dedicadas al sector agrícola, las zonas urbanas de Doñihue (Camarico, Cerrillos, California, Rinconada y Doñihue), la localidad de Plazuela y el sector centro norte de Lo Miranda. Las menos susceptibles son las áreas forestales ubicadas sobre el cordón montañoso y la zona sur/sureste de Lo Miranda, en donde se encuentra el sector residencial e industrial del valle.

Ingeniera Civil / El presente trabajo de tesis se enmarca en el contexto del terremoto ocurrido en Chile el 27 de Febrero del 2010 (27F), específicamente se concentra en el estudio del fenómeno de licuefacción del suelo de fundación ocurrido en diferentes puentes y pasos a desnivel a lo largo del país. Como parte de este trabajo se desarrolló un catastro de los principales puentes y pasos a desnivel dañados en el terremoto del 27F, el cual consideró la descripción de los suelos de fundación, fotografías de los daños y una reseña de la estructura. En particular se estudiaron dos casos de importancia para la conectividad del país: el Paso Superior Hospital y el Puente Juan Pablo II. Para estas estructuras se contó con una serie de prospecciones, las cuales permitieron interpretar la estratigrafía del subsuelo y estimar sus características geotécnicas. Adicionalmente, se obtuvo información de los asentamientos ocurridos y daños producidos por este sismo. Ambos casos fueron numéricamente modelados reproduciendo los asentamientos y daños observados. El estudio del Paso Superior Hospital consistió en realizar un retroanálisis con el fin de estimar la resistencia residual no drenada (Su) de los lentes de arenas potencialmente licuables inmersos en suelos finos impermeables. A partir de este análisis se pudo concluir que una resistencia Su igual a 10 kPa es capaz generar desplazamientos similares a los observados post-terremoto, valor que resultó compatible con estudios internacionales de Su. Adicionalmente, este análisis permitió concluir que en el caso de un sismo de gran magnitud es posible que la resistencia Su se alcance durante el sismo y no al final de éste. En el caso del Puente Juan Pablo II se estudiaron los asentamientos producidos por el sismo a través de un análisis numérico, con el fin de identificar los estratos licuables del subsuelo de fundación. A partir de los resultados obtenidos se propusieron dos métodos de estimación de asentamientos post-sismo. Además, este análisis permitió concluir que el suelo licuable que contribuye al desarrollo de los asentamientos abarca una profundidad de hasta cuatro veces el ancho de las pilas de fundación.

Ingeniero Civil / El día 27 de febrero del 2010, la zona centro-sur del país fue afectada por un gran terremoto de magnitud de 8,8 Mw. El inicio del sismo se ubicó a unos 80 kilómetros al noroeste de la ciudad de Concepción, frente a las localidades de Curanipe y Cobquecura, a una profundidad de 30,1 kilómetros, propagándose hacia el sur y norte, abarcando una zona de ruptura de aproximadamente 450 km de longitud y de 150 km de ancho. Posterior al evento sísmico se produjo un maremoto que afectó gran parte de la costa central de Chile, el que causó pérdidas de vidas humanas y daños materiales, adicionales a las propias del sismo. En obras de infraestructura portuaria fundadas principalmente en pilotes, el Terremoto del Maule causó daños menores sobre pilotes de los Puentes de Acceso de algunos de los muelles de la Región, como ocurrió en los Muelles de Puerto Coronel, Muelle Chollin de Portuaria Cabo Froward y Terminal Marítimo San Vicente de Enap, entre otros. Otras obras portuarias como San Vicente Terminal Internacional y las instalaciones de la Base Naval de Talcahuano, entre otros, experimentaron severos daños. La causa de los daños observados en los pilotes de los Puentes de Acceso puede ser atribuida en gran parte a la licuación de suelos, específicamente al corrimiento lateral. En este trabajo se realiza una recopilación y estudio del estado del arte del tema de corrimiento lateral de suelos por licuación. Se describe las condiciones necesarias para el desarrollo del fenómeno en cuestión para lo cual se detalla las metodologías más importantes para la medición del potencial de licuación. En base a los antecedentes disponibles en la literatura especializada, los que se basan en observaciones experimentales, se propone un modelo solicitaciones para evaluar los efectos del corrimiento lateral de suelos sobre pilotes de fundación. El modelo propuesto es revisado para cuatro casos de estudio ubicados en la Región del Bio-Bio. Finalmente, se describe los principales métodos disponibles para reducir el potencial de licuación de los suelos susceptibles de alcanzar tal condición. El modelo de solicitaciones cinemáticas propuesto considera una presión uniforme a lo largo del tramo de pilote inserto en el estrato licuable. Para suelos no licuables existentes sobre el suelo licuable, se considera como solicitación cinemática los empujes deducidos de la teoría de empujes pasivos de Rankine. Considerando la naturaleza sísmica de Chile, es necesario que la comunidad geotécnica nacional haga sus mejores esfuerzos en velar por la calidad técnica de los ensayos de terreno que permiten la caracterización de los suelos, especialmente aquellos ensayos que son utilizados para estimar el potencial de licuación. Para el caso de pilotes de fundación, los que usualmente comprometen profundidades muy importantes, es recomendable considerar la ejecución de ensayos de cono estático (CPT-u) y/o la medición de velocidades de ondas de corte. En relación con los ensayos SPT ejecutados a grandes profundidades, los que tienen la cualidad de recuperar muestras de suelo, sus resultados siempre presentarán la duda de su validez, a menos que ellos sean ejecutados con equipos automáticos y de energía calibrada a la profundidad de ensayo. Dado el comportamiento de los puentes de acceso estudiados, y toda vez que en un proyecto se prevea la ocurrencia del fenómeno de corrimiento lateral, es muy recomendable la utilización de pilotes verticales. El costo de las fundaciones en base a pilotes verticales en suelos susceptibles de experimentar corrimiento lateral, debería ser comparado con el costo final de la alternativa basada en pilotes inclinados hincados en suelos previamente tratados para prevenir el fenómeno de licuación. Por otra parte, el proyecto estructural debe considerar el fortalecimiento de la conexión entre el pilote y las vigas, la cual debe corresponder a la condición de empotramiento.

Ingeniero Civil / Este trabajo es un estudio experimental sobre el comportamiento triaxial cíclico isotrópico y anisótropo de arenas. Su finalidad es evaluar la respuesta mecánica que tienen los suelos ante solicitaciones cíclicas, similar a aquellas inducidas por un evento sísmico El trabajo experimental considera una etapa inicial de ensayos que incluye granulometrías, índice de vacíos máximos y mínimos, microscopia, gravedad específica, entre otros. La segunda etapa considera ensayos triaxiales cíclicos ante condiciones iniciales isótropas y anisótropas. Con base en los resultados obtenidos en la etapa experimental, se analizó en particular el desarrollo de exceso presión de poros y la deformación axial que se producen al someter una muestra de suelo a una solicitación cíclica. Los resultados de este análisis, se compararon con modelos empíricos expuestos en la literatura como el de Lee & Albaisa (1974), DeAlba et al. (1975), y el Modelo GMP de Green et al. (2000). En cuanto al desarrollo de la deformación axial, se analizó su comportamiento ante diferentes niveles de corte estático, cargas cíclicas y confinamientos efectivos, buscando una relación entre estas variables. El análisis de estos modelos evidencio una diferencia entre la generación del exceso de presiones de poros de las arenas naturales y las de relaves, la cual no es considerada por ellos. Es por esto que se propone un modelo empírico analítico el cual predice el exceso de presión de poros ante un evento sísmico de magnitud específica, utilizando el método propuesto por Seed et al. (1983), aportando información útil para modelos numéricos a la hora de evaluar el potencial de licuefacción de un sitio. Con respecto a la deformación, se concluye que son muchas las variables que influyen en su comportamiento, por lo que es necesario de más estudios para poder relacionarlas.