Tesis (geólogo)--Universidad de Chile,1961

Geólogo / Este trabajo estudia numéricamente el mecanismo de acuñamiento inducido térmicamente, con el fin de reproducir y analizar casos reales. Se pone especial énfasis en el estudio del Monte Masada en Israel, donde se ha medido acumulación de desplazamientos de un sistema compuesto por un bloque acuñado con fragmentos de roca cuando es sometido a ciclos de temperatura. La metodología del estudio contempla la generación de un modelo de elementos finitos, una etapa de validación analítica, comparación con resultados de un modelo físico disponible, análisis de sensibilidad de los parámetros termomecánicos de los materiales y las discontinuidades y finalmente la evaluación del mecanismo considerando tipos de roca más abundantes en la corteza terrestre. Los resultados de los modelos numéricos correlacionan favorablemente con la teoría y los modelos experimentales. Además, las tendencias del comportamiento ante los cambios en las variables constitutivas del sistema y las propiedades de los materiales evidencian que la física del mecanismo se reproduce satisfactoriamente. Se identifica que la acumulación de desplazamientos aumenta con la difusividad térmica de los materiales, disminuye con el coeficiente de roce y la distancia crítica de las discontinuidades y aumenta con el del ciclo térmico (periodo). Adicionalmente, se evidenció la importancia del ciclo estacional sobre el ciclo diario en la activación del mecanismo. Finalmente, se concluye que los resultados del modelo numérico del mecanismo para el Monte Masada aproximan con bastante precisión los desplazamientos medidos por Hatzor (2003). / Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto Fondecyt de Iniciación N° 11130363

Ingeniero Civil de Minas / Los métodos gráficos de estabilidad son una herramienta bastante utilizada en la actualidad para el diseño de caserones al ser de fácil uso y prácticos, al hacer uso de la forma/tamaño del caserón y la calidad del macizo rocoso. El objetivo de esta memoria es extender y analizar las metodologías de Mathews y Laubscher haciendo uso de los caserones ya explotados, contando con un total de 258 mediciones en caserones explotados mediante minería sublevel stoping ubicados en el complejo minero Lundin Mining, en donde se analiza la estabilidad de la pared colgante, pared yacente y techo. En la metodología realizada primero se definieron los sectores de interés requeridos para el estudio, de donde se obtiene la información geológica/geomecánica requerida para realizar el back-análisis. Posteriormente se realizó el preprocesamiento de las triangulaciones (diseños y CMS) para eliminar los problemas que presentan y poder realizar el back análisis definiendo los nuevos lineamientos y finalmente proceder con un análisis de correlaciones entre las variables de los métodos de estabilidad. El primer resultado indica que es posible generar caserones de dimensiones mayores a las permitidas por las metodologías de Mathews y Laubscher, sin comprometer la estabilidad. Por otro lado, no se obtuvo una buena correlación entre los métodos ya que Laubscher no considera: la orientación de las paredes no diferencia rocas con resistencia a la compresión uniaxial mayores a 185 [MPa] y el factor de ajuste por esfuerzos inducidos por minería, perjudica la clasificación del método, al estar los datos concentrados entre 60% a 65%. Finalmente se prefiere el uso de Mathews por sobre Laubscher para el estudio de la estabilidad de caserones ya que considera la orientación de las paredes y presenta mayor variabilidad. / 27/12/2022

Ingeniera Civil de Minas / Los esfuerzos in situ son aquellos que son intrínsecos del macizo rocoso y se dividen en esfuerzo tectónico y gravitacional. Estos son una de las condiciones iniciales más importantes para estimar las solicitaciones que pueden desarrollarse en una obra de ingeniería de rocas. El buen conocimiento permite diseñar adecuadamente las labores mineras, obteniendo así excavaciones estables y más seguras. El objetivo general de este trabajo es desarrollar una metodología que permita ajustar estadísticamente un modelo representativo de una base de datos de mediciones de esfuerzos in situ, junto con relacionarlo con el tectonismo de la región. La metodología propuesta para establecer el modelo de esfuerzos in situ queda dada por cuatro partes: 1. Filtrar la base de datos, usando el criterio de Chauvenet para la carga litostática y la regresión lineal del criterio de Mohr-Coulomb. 2. Formar el modelo sujeto a tres restricciones: intervalo de confianza del criterio de Mohr-Coulomb, primer invariante de esfuerzos y razón de esfuerzos b=(σ_2-σ_3)/(σ_1-σ_3). 3. Plantear una serie de modelos que se diferencian en su cantidad de parámetros. La función objetivo se define a partir de los errores cuadráticos entre los esfuerzos principales del modelo y la base de datos. Para identificar el modelo óptimo se utiliza selección estadística de modelos. 4. Calcular las orientaciones para el modelo seleccionado. Los modelos obtenidos se comparan con modelos propuestos por otros autores y aceptados en la literatura. Esta comparación entrega magnitudes y orientaciones de los esfuerzos consistentes, lo que permite concluir que la metodología presentada estima adecuadamente el comportamiento de la base datos. La siguiente tabla presenta el tensor de esfuerzos obtenidos para Chile y Canadá. Chile Canadá Grad. [MPa/m] Inter. [MPa] Grad. [MPa/m] Inter. [MPa] EN 0,002 0,000 0,002 0,121 EV 0,010 0,309 0,005 0,000 NV 0,007 0,235 0,006 0,000 EW 0,021 9,462 0,020 10,387 NS 0,011 5,648 0,028 18,200 V 0,027 0,000 0,026 0,000 Se evalúa el impacto de los esfuerzos in situ en el diseño de diversas labores mineras subterráneas, tales como pilares, caserones y galerías. Las variables utilizadas para medir el impacto son: la carga promedio sobre el pilar, la magnitud de la sobre-excavación en caserones, la zona fracturada en túneles y el impacto en el diseño de soporte en galerías. Los resultados ilustran que cuando los esfuerzos presentan un comportamiento hidrostático la estabilidad de las excavaciones es mayor. Se aprecia que las tendencias obtenidas en función de la razón de esfuerzos horizontales y verticales (k), son lineales para pilares, caserones y túneles. En el caso del soporte el espaciamiento de los pernos disminuye y el espesor de shotcrete aumenta, a medida que aumenta la razón de esfuerzos k. Parte de este análisis demuestra que existen diversos factores que afectan el diseño de labores mineras, sin embargo, es importante como paso inicial y base conocer el estado preexistente en la roca y sus propiedades geomecánicas.

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Ingeniero Civil de Minas / Existen en la actualidad diversos estudios empíricos que definen los anchos basales mínimos para inducir el hundimiento de la columna según la calidad del macizo rocoso. Sin embargo, muchos de ellos han perdido validez debido a que se realizaron para bajas alturas, bajo régimen de esfuerzos y mala calidad de roca en comparación a los escenarios en los que se encuentra la minería de hoy, siendo la minería por hundimiento la que se posiciona como el método por excelencia para la extracción de yacimientos cada vez más resistentes, más masivos y de menores leyes. En este nuevo escenario, una de las principales necesidades productivas es la necesidad de hundir mayores alturas de columna, objetivo cada vez más complejo de lograr debido a los mayores confinamientos y calidades de roca de los yacimientos modernos. Para entender mejor esta problemática se usa el modelamiento numérico, herramienta computacional que mejora año a año y ayuda a entender fenómenos geomecánicos sin la necesidad de ensayos reales. En particular, el software Abaqus muestra ser una gran herramienta computacional para modelar casos conceptuales y reales de la minería actual. Utilizando estas dos herramientas (empíricas y numéricas), es que se construyen modelos numéricos conceptuales con el fin de entender el impacto que provoca la geometría de la cavidad: el concepto de radio hidráulico basal y la geometría del cave-back, en el régimen de esfuerzos y la altura de columna máxima posible a hundir. La metodología consiste, para determinados radios hidráulicos, geometrías del cave-back y calidades de roca (MRMR), en construir modelos para diferentes razones de ancho y altura de la cavidad con el fin de entender el comportamiento de los esfuerzos principales y las condiciones de hundimiento para cada caso y luego definir las alturas máximas alcanzadas para los distintos escenarios. El mejor criterio encontrado para establecer estas condiciones fue el de la razón de los esfuerzos principales S1/S3 en función de la razón de altura y ancho h/B de la cavidad. Los resultados muestran, como se esperaba, que a mayores radios hidráulicos y menores valores de MRMR las alturas de columna alcanzadas serán mayores. Sumado a esto, se observa que una geometría más plana de la zona del cave-back provoca una disminución de la magnitud de los esfuerzos principales, en particular del esfuerzo principal menor S3 registrando mayores alturas de columna. Es por esto que, para una cavidad de RH y calidad del macizo fija, un cambio en la geometría del cave-back (y valores de los esfuerzos principales en su superficie para tal condición) provocará un aumento importante en las alturas de roca alcanzadas y por ende una mejora en la producción.

Geólogo / El presente trabajo de título tiene por objetivo analizar el comportamiento de la estructura de sostenimiento en túneles construidos en macizos rocosos de distintas calidades de roca afectadas por cargas sísmicas. Para lograr este fin, se crean modelos numéricos en 3D en el software FLAC3D de Itasca S.A., elaborados según una secuencia de modelamiento, la que representa la etapa estática, y afectados por la aplicación de un registro sísmico, la cual corresponde a la etapa dinámica. Se escoge este software y este tipo de modelos en 3 dimensiones, en vez de los métodos cinemáticos tradicionalmente utilizados en 2 dimensiones, ya que permiten obtener un historial de resultados durante cada etapa resolutiva en cualquier punto de control del modelo, en vez de solo una sección de la estructura en un momento determinado. Los análisis se realizan para tres distintas calidades de roca, en las que principalmente varía su GSI, factor D de perturbación, Módulo de elasticidad E y los parámetros geotécnicos necesarios según el criterio generalizado de Hoek & Brown. El registro sísmico utilizado en la etapa dinámica es el medido en roca en la estación sísmica del Centro Sismológico Nacional de la Universidad de Chile, ubicado en el cerro Santa Lucía, el 27 de Febrero del 2010. Se analizan principalmente las deformaciones y los esfuerzos axiales, de corte y momento longitudinales y perpendiculares al eje de los túneles en la estructura de soporte, los cuales se estudian en cada etapa de la secuencia de modelamiento y durante el tiempo que se aplica el registro sísmico. Se concluye, que el efecto dinámico sí debe ser considerado, dependiendo de la calidad de la roca y la profundidad de emplazamiento del túnel. Como comportamiento general en los modelos elaborados, el efecto dinámico afecta en mayor medida a las rocas de calidad mala y en menor medida a las rocas de calidad buena. Además, el efecto dinámico disminuye en la medida que el punto de control en la estructura de sostenimiento se encuentra a mayor profundidad.

Magíster en Minería / Los bombeos de barro son un ingreso repentino de mineral barro dentro de instalaciones mineras subterráneas. Pueden causar daños a personas y equipos, retrasos de producción, dilución, y cierre de minas. El objetivo de este trabajo es caracterizar a través de ensayos geotécnicos de laboratorio el barro de una mina de block/panel caving para proporcionar razones mecánicas para la falla fluida de este material mientras es extraído. Además se busca desarrollar un método para establecer pautas de decisión y aplicarlas a muestras de barro. Se ha utilizado muestras de mineral proveniente de puntos de extracción cerrados por potencial riesgo de bombeos de barro en la mina Diablo Regimiento, El Teniente, las muestras representan tres tipos de mineral barro presentes en la mina. De la caracterización se obtiene que las muestras tienen tamaños de partícula correspondientes a grava, arena, limo y arcilla, en donde las partículas finas se clasifican como limo y arcilla de baja plasticidad. Las muestras presentan leves diferencias una de otra en cuanto a contenido de finos, densidad y empaquetamiento. La resistencia del mineral a condiciones no confinadas es evaluada variando la densidad y el grado de saturación, esto permite observar que la densidad relativa es la variable más importante que gobierna la resistencia no confinada. Ensayos triaxiales consolidados saturados muestran una relación lineal entre la resistencia deviatórica y el esfuerzo confinante efectivo, esta relación es encontrada para las muestras evaluadas. La resistencia deviatórica se relaciona con la capacidad de fluir ante condiciones triaxiales, en consecuencia podría estar relacionado con los bombeos de barro. Ensayos triaxiales no consolidados saturados muestran una baja resistencia deviatórica máxima muy baja, seguida de licuación estática, lo que resulta en valores de resistencia residual cercanos a cero. Llevados a la minería estos resultados se relacionan con la tasa de extracción y las condiciones de saturación: Una alta tasa de extracción puede generar condiciones no consolidadas, haciendo que la resistencia del mineral tenga valores cercanos a cero, mientras que una baja tasa de extracción generaría condiciones consolidadas, en donde el mineral puede expulsar la presión de poros y tener mayor resistencia. Si el mineral se encuentra en condiciones no saturadas presenta un riesgo menor, ya que desarrolla incluso resistencia uniaxial. El cono de Abrams se utiliza para desarrollar ensayos de asentamiento a muestras de barro y caracterizar la consistencia del mineral ante distintas condiciones de saturación y densidad. La resistencia no confinada también se evalúa para distintas condiciones de saturación y densidad. Estos resultados permiten establecer una relación entre la consistencia y la resistencia no confinada: las condiciones para una consistencia fluida en el cono de Abrams son las mismas que generan una baja resistencia no confinada. También se encontró el contenido de humedad al cual cada muestra cambia su consistencia de plástica a suave de acuerdo a los ensayos de asentamiento. Estos valores fluctúan de 12.2% a 16.9% de humedad dependiendo de la muestra. Finalmente se define un factor de seguridad a la fluidez para diseñar una pauta de extracción basada en humedad a las muestras evaluadas. Se concluye que un mineral altamente compactado no tiende a fluir, además las propiedades fluidas del mineral dependen fuertemente de las propiedades específicas de cada tipo de mineral, en consecuencia un criterio específico debe ser desarrollado para cada tipo de mineral en una misma mina.

Se propone restablecer los taludes de la zona de la Costa Verde en el tramo Barranco, ciudad de Lima, mediante la técnica de la hidrosiembra, con la finalidad de proteger de los efectos climatológicos y de la meteorización, así como embellecer el entorno paisajístico. Para ello se realizará por una parte, la mejora de la calidad visual del paisaje y por otra, la reducción del impacto ecológico y la estabilidad del talud del acantilado adyacente a la vía costera. Esta tesis plantea que el tramo en estudio fallaría en condiciones sísmicas importantes, poniendo en grave peligro vidas humanas y propiedades privadas en proyectos para un futuro no muy lejano, por lo que es necesario proponer soluciones para evitar la meteorización, mejorar la estabilidad, y recuperación del paisaje del talud de la Costa Verde en las zonas en estudio. / Tesis

Ingeniero Civil en Minas / El trabajo realizado consistió en evaluar el desempeño de los "conos activadores de tacos" (CATs), dispositivo desarrollado por el autor, para mejorar la capacidad de soporte de los "tacos" en una tronadura. Con este propósito, a partir de la información obtenida de pruebas realizadas por Minera Escondida, se compararon estos resultados utilizando como caso base el correspondiente a una tronadura convencional. En el actual estado de la técnica, la evaluación del desempeño de las tronaduras se realiza comparando las distribuciones granulométricas obtenidas en la operación de fragmentación. Ello resulta insuficiente, ya que sólo considera la información de entrada y de salida, sin tomar en cuenta sus procesos. En el presente trabajo, para superar esta limitación, se desarrolló y aplicó un modelo del comportamiento de las tronaduras basado en el desplazamiento de los tacos durante el tiempo de proceso. Su aplicación permitió correlacionar las distribuciones de fragmentación medidas en terreno con los niveles de "energía efectiva" disponible, en función del comportamiento de los "tacos". El modelo desarrollado requirió para su conceptualización de algunos supuestos, siendo los más relevantes los que se indican a continuación: Los sistemas explosivo-roca pierden energía al exterior debido, solamente, a la expansión de la cámara que contiene los gases generados por de la detonación del explosivo. El trabajo de fragmentación de la roca es proporcional a la "energía efectiva total" disponible. Las pérdidas de energía se van dan dando a medida que avanza el frente de quiebre. Los resultados teóricos, en cuanto a la energía efectiva total entregada por el modelo, indicaron una buena correlación con los tamaños característicos de las distribuciones de fragmentación medidas en terreno. Esto avala al modelo como una herramienta promisoria para evaluar el desempeño de las tronaduras, pero se requiere contar con mediciones reales del desplazamiento de los tacos, en cada caso, para definir totalmente la situación modelada. Con las reservas debidas a la calidad, cantidad y confiabilidad de la información disponible para este trabajo, se pudo concluir, a partir de un ejercicio teórico realizado con una de las tronaduras de prueba suponiendo condiciones de entrada similares que la "energía efectiva total" disponible en las tronaduras con activadores "CATs" supera en una cifra del orden de un 35 % a la del caso base. Asimismo, se puede inferir un 25 % de menor consumo de explosivo, disponiendo de la misma "energía efectiva total". Las ventajas técnicas y económicas detectadas en las pruebas con "conos activadores de tacos" (CATs), los convierte en una herramienta eficaz para mejorar el desempeño de las operaciones de tronadura.