Ingeniero Civil de Minas / El aumento de talud global en las excavaciones a cielo abierto es un ejercicio que ha cobrado importancia las últimas décadas y hoy en día, con los adelantos en equipamiento de monitoreo y fortificaciones, surge como una alternativa viable. Las principales causas que impiden incrementar los ángulos de taludes son el daño que produce la tronadura en el macizo rocoso y la relajación de tensiones provocada por la excavación. Ambos fenómenos disminuyen la resistencia del macizo rocoso. Según H&B (Hoek et al, 2002) la extensión de este daño alcanza hasta dos veces la altura de banco, lo que representa una distancia importante para la estabilidad de taludes. Uno de los objetivos de esta memoria es buscar alternativas de tronadura que disminuyan la extensión de este daño. Sin embargo, la tronadura no es el único aspecto que afecta la estabilidad de un talud. Las estructuras presentes en el macizo rocoso intersectadas por el talud pueden formar cuñas las cuales pueden deslizar y esto puede ser una limitación para empinar el talud. Al estudiar estas diferentes causas, conjuntamente se revisa el amplio espectro de fortificaciones y equipos de monitoreo que permiten controlar y asegurar los taludes. Una vez logrado el objetivo de levantar los taludes, es necesario conocer las implicancias del ejercicio. Se realiza una revisión a los cambios de inversiones, de costos de operación, posibles interferencias operacionales, etc.; lo que permite dar una visión completa de lo que significa realiza un cambio de esta envergadura en una de las operaciones unitarias de la mina. Finalmente, el aumento de ángulos de talud nos entrega un 4,6% menos de costos de carguío y transporte en los primeros 3 años. A lo largo de la vida de mina la reducción de movimiento de lastre nos permite obtener ahorro de 4,47 [MUS$] en costos de transporte y 0,32 [MUS$] en carguío, con un aumento de 0,85 [MUS$] para los costos de perforación y 0,5 [MUS$] en costos de tronadura, obteniendo un ahorro total para el primer diseño de 4,78 [MUS$] al considerar el resto de los ítems mencionados en capítulos anteriores. Para el diseño optimizado en 5°, el ahorro conseguido en los primeros 3 años de costos de carguío y transporte llegan a un 7,4%. Esto se traduce en un ahorro a lo largo de la vida de la mina de 8,16 [MUS$] en costos de carguío y 0,58 [MUS$] en carguío, con un aumento de 0,75 [MUS$] en costos de perforación y 0,2 [MUS$] en costos de tronadura. El ahorro total para este diseño asciende a 10,24 [MUS$].

Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo de titulación plantea un sistema alternativo para realizar mediciones geodésicas puntuales en zonas inaccesibles de los rajos de minería utilizando un UAV para instalar marcadores de posición en las crestas de los taludes para luego controlar su posición y desplazamientos utilizando un conjunto de estaciones totales. La principal motivación de este trabajo proviene del hecho que el desprendimiento de rocas es la principal causa de muerte en la minería en Chile, y que cuando aparecen zonas de peligro de derrumbe en zonas inaccesibles de los rajos no siempre se cuenta con instrumentación para monitorear el posible desprendimiento, por lo que se hace necesario generar nuevas alternativas de monitoreo. Para cumplir con este objetivo se realiza, en primer lugar, un estudio del estado de la técnica y de las tecnologías disponibles en la actualidad. A continuación se procede a determinar los parámetros de diseño del sistema. Luego se continua seleccionando los componentes comerciales esenciales para el monitoreo. Una vez seleccionados los componentes para el monitoreo se procede a diseñar marcadores de posición capaces de ser instalados remotamente y que puedan ser detectados desde todas las direcciones. Luego se sigue con el diseño de un sistema de anclaje para la fijación de los marcadores. Finalmente se diseña un sistema acoplable a un UAV capaz de transportar y descargar los marcadores de posición, y se selecciona un UAV comercial. A continuación se realizan pruebas de concepto para el sistema de fijación diseñado para los marcadores de posición. El trabajo se concluye con la elaboración de una maqueta digital del sistema diseñado, así como con los planos para la fabricación del mismo. El sistema planteado permite realizar mediciones geodésicas puntuales en crestas inaccesibles de los taludes de minería, siendo teóricamente capaz de detectar los desplazamientos del orden de un milímetro que preceden al desprendimiento de rocas. / 27/12/2019

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.

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

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

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Inicia con la identificación y diagnóstico de los deslizamientos ocurridos en el tramo crítico en mención, la realización de ensayos de laboratorio para muestras representativas de cada sector y posteriormente, el análisis de sus estados de inestabilidad en condiciones estáticas y pseudo-estáticas. Se propone un sistema de estabilización definitivo mediante sistema de anclajes; así como también, la posterior protección de filtraciones y erosión del talud, lo cual se traduce en una medida de solución alternativa que permitirá restablecer la normalidad de transitabilidad de la Carretera Canta - Huayllay entre los Km 103+280 al Km 103+500. / Tesis

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / El diseño de taludes es una tarea crítica en proyectos de minería a cielo abierto. Generalmente, planificadores y diseñadores buscan operar en paredes tan empinadas como sea posible para optimizar la cantidad de mineral extraído y reducir el lastre. Sin embargo, esto conlleva una disminución en la estabilidad del talud. De este modo, se requiere una gestión adecuada del talud para permitir a los planificadores y operadores realizar su trabajo con seguridad. Una de las principales variables que debe ser manejada adecuadamente en minas a cielo abierto es la presión de poros que se genera detrás de los taludes ya que esta presión disminuye la resistencia al corte del suelo. Para controlar la influencia de la presión de poros se han desarrollado distintos tipos de instrumentos para monitorear presión de agua en minas y usar los datos obtenidos como input en la toma de decisiones. Entre los instrumentos desarrollados para monitorear presión de agua subterránea están los piezómetros, que se han convertido en tecnologías establecidas en proyectos civiles y mineros. Existen distintos tipos de piezómetros y entre ellos la tecnología más aceptada para realizar monitoreo de agua en minas es la de Vibrating Wire Piezometer (VWP). En esta tesis se desarrollaron lineamientos para seleccionar instrumentación basada en las características de una mina. Utilizando estos lineamientos se seleccionaros dos tecnologías para ser comparadas, los VWP y los Networked Smart Markers (NSM). Esta comparación involucra el desarrollo de un proyecto minero teórico que incluye empinar una pared potencialmente inestable de la mina como contexto para el uso de los instrumentos. Posteriormente, se desarrollaron lineamientos para integrar un programa de monitoreo al plan minero. Para comparar dichas tecnologías, se proponen dos programas de monitoreo equivalentes y se consideran los costos de los equipos para ser instalados en los años 3 y 13 del plan minero. Un análisis de pits anidados reveló que el VAN del proyecto aumenta a medida que la pared se empina, de este modo, el parámetro de control en la comparación es cuál programa es más barato al tomar en cuenta el ingreso extra y una tasa de descuento del 8% para calcular el VAN. Los resultados de esta comparación mostraron que el uso de VWP es más barato que el uso de NSM (600,015.5[US$] versus 766,142.5[US$]). Sin embargo, esta diferencia en costo es pequeña considerando la escala del proyecto (0.39% de la inversión), además empinar la pared generó 42,420,000[US$] extra al VAN original del proyecto, lo que hace que ambas alternativas sean factibles para llevar a cabo el monitoreo propuesto. Los NSM sin embargo poseen una ventaja para realizar mediciones multipunto ya que permiten un mayor número de puntos de muestreo en un mismo pozo. / Slope design is one of the most critical tasks in open pit mine projects. Generally, mine planners and slope designers aim to operate on walls as steep as possible to optimize the amount of ore retrieved from the mine while reducing the extracted waste. However, this approach also involves a reduction in overall slope stability. Consequently, a proper management of slope stability is required to assist mine planners and operators to perform their work safely. One of the main variables that need to be properly managed in open pit mines is the pore water pressure generated behind the slopes, as this pressure decreases the ground s shear strength. To manage the influence of pore water pressure, several geotechnical instruments have been developed over the years to monitor pore water pressure and to use the data to make proper decisions. Piezometers are devices developed to monitor groundwater pressure that have become established technologies to measure pore water pressure in civil and mining projects. There are different types of piezometers with varying characteristics. The most accepted sensing technology for pore pressure monitoring in mines is the Vibrating Wire Piezometers (VWP). This thesis developed guidelines for the selection of instrumentation given the characteristics of a mine site. Using those guidelines, Vibrating Wire Piezometers and the emergent technology of Networked Smart Markers (NSM) were selected to be compared. For this comparison, a theoretical mine project, that included the steepening of a potentially unstable wall, was developed as context for instrumentation use. Subsequently, guidelines for the integration of a pore water pressure monitoring program into the mine plan were developed. To compare the selected technologies, two equivalent monitoring programs were proposed considering the current installation costs of the devices and installations in years 3 and 13 of the mine life. A nested pit analysis revealed that the NPV of the project increases when the wall gets steeper, therefore, the parameter of interest is which program is less expensive compared to the extra income, considering a discount rate of 8% to calculate the NPV of the project. The results of this comparison showed that the use of Vibrating Wire Piezometers was less expensive than the NSMs (600,015.5[US$] against 766,142.5[US$]). However, this difference in cost is small in terms of the scale of this project (0.39% of the investment) and the steepening of the wall generated 42,420,000[US$] extra to the NPV of the original project, thus, making both alternatives feasible to perform the proposed monitoring. NSMs are, however, more suitable to perform multi-point readings as they allow a higher number of measurement points in a single borehole.

Manifiesta que los factores que influyen en la interacción roca-suelo en los taludes de la carretera Longitudinal de la sierra tramo Cochabamba-Cutervo-Chiple, Cajamarca, Perú son; meteorización, humedad, y parámetros geotécnicos (peso unitario, cohesión, ángulo de fricción interna, límites de Atterberg). La investigación es en base a Geología, Geotecnia, Geomecánica rocasuelo, agua y Geofísica, que aplicados buscó conseguir la estabilidad de los taludes. La carretera evaluada por su clima, presenta dos sectores; (1) Clima seco Cochabamba-Cutervo a progresiva 61; (2) Clima caluroso húmedo Progresiva Chiple a progresiva 61. La cohesión del suelo a lo largo del sector de la carretera es diferente, que favorece que repten y colapsen proceso que interrumpe el normal del transporte de insumos y personas. El procesamiento de datos se hizo en tiempo real, información o datos que se acopio para determinas los parámetros geotécnicos insitu como; factor de seguridad estático, factor de seguridad pseudoestáticos, cálculos de carga admisible, carga única e hidrogeología. Las obras de arte se hicieron para canalizar las aguas y evitar que se filtren y proporciona los factores de corrección en diferentes ambientes para conseguir la estabilidad de los taludes. / Tesis

En la construcción de la carretera Kimbiri-Kepashiato, tramo Cielo Punku-Quebrada Honda (km 1+000 al km 5+000), se encuentran zonas totalmente inestables con presencia de rocas sedimentarias (Arenisca y Limolita), ubicadas en las progresivas km 1+380 y km 3+280 respectivamente. Para lo cual se tuvo que realizar un estudio geotécnico detallado, trabajos de campo (calicatas) y los respectivos ensayos de laboratorio, con aplicación de los softwares RocData v 4.0 y Slide en su versión 6.0, fijando condiciones geotécnicas estables, y los principales resultados son: valores del ensayo de corte directo para la arenisca su cohesión = 0.93 kg/cm2, fricción= 23.4º y para la limolita, su cohesión = 0.61 kg/cm2, fricción = 21.2º .Cabe resaltar que, estos valores de Cohesión y fricción, corresponden a una superficie de discontinuidad. Con la aplicación del Software RocData v 4.0, se obtuvieron los valores de Resistencia equivalentes de cohesión y fricción, arenisca disturbado 299.5 kpa ,57.3° y limolita 47.5 kpa, 34.5° y arenisca no disturbado 416.3 KPa, 63.7º y limolita 59.7 KPa, 45.9º respectivamente, utilizados en los cálculos de Factor de Seguridad (modelamiento numérico). Para los trabajos de voladura de rocas se tomaron en cuenta el Índice RMR (Bienawski, 1989). Arenisca = 50 y limolita = 40, los cuales se encuentran dentro de la clase de roca III, macizo de regular calidad. Se ha realizado el análisis de estabilidad y el cálculo de factor de seguridad, como se muestra en la tabla n° 7, donde los resultados del factor de seguridad (FS) con valores altos cumplen con los criterios de estabilidad FS mín. Estático ≥ 1.40 y FS mín. (Pseudo) ≥ 1.10 que es la condición actual en la que se encuentra el talud, sin perturbaciones de voladura. Las dos unidades litológicas (arenisca y limolita), junto con las propiedades asignadas a cada una de ellas, conforman el modelo geológico-geotécnico, resulta fundamental y ser aplicado para la planificación y diseño de campañas de investigación, previa a la ejecución de obras viales. / Tesis

Se ha observado una cantidad considerable de análisis de estabilidad de taludes en macizos rocosos en los que se considera el Índice de Resistencia Geológica GSI obtenido a nivel de afloramientos como dato de entrada para definir la resistencia del macizo rocoso. Este procedimiento no se considera adecuado cuando la escala del afloramiento rocoso y la escala del talud analizado es significativamente diferente, tal como ocurre por ejemplo en los taludes de un tajo abierto, dando como resultado una sobrestimación de la resistencia del macizo rocoso en los análisis mencionados. Por este motivo, y ante una ausencia de criterios para reducir el valor del GSI en función de la escala de análisis, en la presente tesis se propone una versión modificada del Índice GSI, denominado GSIe o “GSI escalado”. Para definir una expresión que permita obtener directamente el valor del GSIe en función de las características del macizo rocoso, se han realizado análisis de estabilidad en una serie de taludes hipotéticos mediante dos enfoques: el primero considera que el macizo rocoso es un medio discontinuo conformado por bloques de roca intacta independizados por las discontinuidades; y el segundo considera que el macizo rocoso es un medio continuo equivalente caracterizado por el índice GSI escalado, el cual permite obtener un factor de seguridad y una superficie de rotura similares a lo obtenido con el primer enfoque. Con los resultados obtenidos, se ha propuesto una formulación para obtener el valor de GSIe, definida en función de la altura del talud, el espaciamiento entre fracturas, la resistencia de la roca, la persistencia y la condición de las discontinuidades. Finalmente, se ha validado la formulación propuesta aplicándola en cinco casos de taludes mineros en los cuales se ha producido la rotura. / A considerable amount of slope stability analysis has been observed in jointed rock masses in which the GSI (Geological Strength Index) estimated at the outcropping level is considered input data to define the rock mass strength. However, this procedure is unsuitable when the rock outcrop scale and the slope scale are significantly different (e.g., open pit slopes), resulting in an overestimated rock mass strength. For this reason, and in the absence of criteria to modify the GSI based on the scale effects, in this research, a new GSI version is proposed, called GSIe or "scaled GSI". To define an expression for obtaining the GSIe in terms of the rock mass properties, comparative stability analyzes were conducted in a series of hypothetical slopes using two approaches: the first considers the rock mass as a discontinuous medium of rock blocks separated by discontinuities; the second considers the rock mass as an equivalent continuous medium characterized by a scaled GSI. For the adequate scaled GSI value, evaluated in each analyzed slope, a safety factor and a failure surface are similar in both approaches. In conformity with the results, a GSIe formulation in terms of the slope height, the spacing, the intact rock strength, the persistence, and the joint conditions has been proposed. Finally, the formulation was validated by applying it in five cases of mining slopes where the failure occurred.