Grupo de Geotecnia. PUCV. ChileDepartamento de Ingeniería Civil. CUST. Francia

Ing. Gabriel Villavicencio A.Abril 2005

APLICACIONES DEL PENETROMETRO PANDAAPLICACIONES DEL PENETROMETRO PANDAEN TRANQUES DE RELAVESEN TRANQUES DE RELAVES

Tranque Barahona, 1928.Río Barahona, Sewell. VI Región.

Falla por licuación. Sismo 1 dicienbre 1928.

Depués de la falla

Bloque de desplazamiento

CASOS HISTÓRICOSCASOS HISTÓRICOS

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

Tranques de Relaves “Veta de agua” Nº 1 y 2.Falla por licuación. Sismo 3 de marzo 1985

Fuente: 5ª Jornadas Chilenas de Sismología e ingeniería Antisísmica, 1989.

CASOS HISTÓRICOSCASOS HISTÓRICOS

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Evaluación de la estabilidad global de un tranque de relaves.

- Potencial de licuación.- Estabilidad sísmica. (Estática y Sísmica)- Estimación de desplazamientos y asentamientos asociados.

Generación de información:Ensayos de penetración dinámica CPTdín y/o CP

METODOLOGÍA DE ANÁLISISMETODOLOGÍA DE ANÁLISIS(Grupo de Geotecnia (Grupo de Geotecnia -- PUCV)PUCV)

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Envejecimiento Poste 40 A. AR

0,0

1,2

2,4

3,6

4,8

6,0

7,2

8,4

9,6

10,8

12,0

13,2

14,4

15,6

16,8

18,0

19,2

20,4

0 15 30 45 60 75 90 105

120

135

150

165

180

195

Nº de Golpes

Prof

undi

dad

(mt)

1992 1997 2000 2002

Ensayo de penetración:CPT dinámico.

Tranque Nº 3 Planta M.A Matta R. ENAMI. Copiapó.

SEGUIMIENTO GEOTECNICO. (1991SEGUIMIENTO GEOTECNICO. (1991-- 2002)2002)

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Los resultados obtenidos:

Problemas de construcción y operación.

Tranques de relaves potencialmente licuables(compactación inadecuada, granulometría inadecuada, flujos internos de agua).

Inestabilidad bajo condiciones sísmicas.

METODOLOGÍA DE ANÁLISISMETODOLOGÍA DE ANÁLISIS(Grupo de Geotecnia (Grupo de Geotecnia -- PUCV)PUCV)

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Ventajas:Permite estimación de compacidad en profundidad.Permite estimación de parámetros resistentes y de estado.Instalación de piezómetros.Existen una serie de experiencias en tranques de relaves.

Desventajas:Resultados depende de varios factores de corrección.Obtención de parámetros de resistencia discontinuos.Es lento y de mayores costos.

Tranque N º 3. Planta M.A Matta. ENAMI. III Región. Copiapó

ALGUNAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ENSAYOALGUNAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ENSAYODE PENETRACION DINAMICA TRADICIONALDE PENETRACION DINAMICA TRADICIONAL

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I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

PANDAPANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).

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Principio Básico.

Fórmula Holandesa.

mPe

mv

Aqd

+××=

1

121

12

Respuesta de suelo (qd)

Penetración 1- 20 mm

qd < 50 Mpa

PANDAPANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).

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Límites de aplicaciónLímites de aplicación: :

- 8 m de profundidad- Granulometría: 0/50 mm

Tranque 1. Planta 2. Compañía Minera San Esteban Primera S.A. III Región. Copiapó.

Tranque “El Buitre”. Sociedad Minera Punta de Cobre. ENAMI.

III Región. Tierra Amarila

Aplicaciones paraAplicaciones paraTerraplenes Terraplenes ruterosruteros::

- Reconocimiento del terreno.- Control de compactación.

PANDAPANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).

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VENTAJASVENTAJAS

Mediciones continuas.

Mayor rapidez y simplificación en el proceso de control.

Resultados más independientes del operador.

Más información en menos tiempo.

Economía.

Actual aplicación en distintos países.

PANDAPANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

Funciones en tranques de relavesFunciones en tranques de relaves

• Control de la Compactación.

• Reconocimiento de terreno:

- Potencial de licuación.- Estimación de parámetros resistentes y de estado.- Estabilidad de taludes.

• Estudio de la variabilidad espacial (Geoestadística)

- Detección de zonas de débil resistencia.

PANDAPANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).

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I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

00.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.1 1 10

Resistencia (MPa)

Prof

undi

dad

(m)

Ensayo 01 Ensayo 02 Ensayo 03 Promedio

qd0

qd1

Zc

METODOLOGÍA

Determinación de la naturaleza de arenas de relaves.

Obtención de curvas de calibración en laboratorio

Control de la compactación in –situ.

Penetrogramas de calibración. determinación de qd0, qd1 y Zc

PANDAPANDAEn el Control de la CompactaciónEn el Control de la Compactación

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I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

Identificación de zonas con diferentes estados de compactación.

Control de CompactacionJunio 2004

0

0 . 1

0 . 2

0 . 3

0 . 4

0 . 5

0 . 6

0 . 7

0 . 8

0 . 9

1

0 . 1 1 10

Resistencia de punta, qd (MPa)

Prof

undi

dad

(mts

)

ACEPTACION: > 95 % OPN

TOLERABLE: 90 – 95 % OPN

RECHAZO: < 90 % OPN

PANDAPANDAEn el Control de la CompactaciónEn el Control de la Compactación

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I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

0.1 1 10 100

Resistencia punta (MPa)

Prof

undi

dad

(m)

Penetrograma PANDA Alisada (15 cm) Alisada (30 cm)

PANDAPANDAReconocimiento del TerrenoReconocimiento del Terreno

Penetrograma

(Software PANDA).

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

Identificación de diferentes capas

Estimación de la Densidad Relativa (DR).

Estimación del ángulo de frotamiento (Φ).

qd/ensayos de penetración dinámica (CPTdin, SPT, CP)

Estabilidad de taludes y Potencial de licuación. (Tranques de la mediana y pequeña minería)

PANDAPANDAReconocimiento del TerrenoReconocimiento del Terreno

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

3.44 – 6.861.99 – 3.510.19 – 0.35Planta Matta, 2004

4.26 – 5.842.32 – 3.120.24 – 0.32Planta Matta, 2003

6.32 – 6.923.16 – 3.460.29 – 0.31El Buitre

4.77 – 6.012.25 – 2.970,22 – 0.30Tal – Tal

(qd/pa)/NSPT60(qd/pa)/NCPT60qd/NCPT60Tranque

pa: presión atmosférica

NCTP60 et NSPT60: indice de resistencia a la penetración considerando el 60% de la energía total de ensayo

POSTE SOPORTE 104

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 10 20 30 40 50 60

N SPT

Prof

undi

dad

(m)

Cono portátil Panda (A)

CORRELACIONES OBTENIDASCORRELACIONES OBTENIDASPARA ARENAS DE RELAVESPARA ARENAS DE RELAVES

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I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

Campos experimentales:

■ Tranque “El Buitre”. Planta San José. Sociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla, III Región.

■ Tranque N° 3. Planta M.A Matta Ruíz. ENAMI. Copiapó. III región.

■ Tranque Las Cruces. Sociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla, III Región.

■ Tranque 1. Compañía Minera San Esteban Primera S.A. Tierra Amarilla, III Región.

EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICOEXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES. (Grupo de Geotecnia. PUCV)DE TRANQUES DE RELAVES. (Grupo de Geotecnia. PUCV)

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

ESTABILIDAD DE TALUDESESTABILIDAD DE TALUDES

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

Método de construcción: Aguas Abajo Compactación mecánica

Porcentaje de finos: 20 -30%

Tranque Tranque N°N° 3. Planta 3. Planta M.AM.A. . MattaMatta RuízRuíz. ENAMI. . ENAMI. Copiapó. III Región. Copiapó. III Región.

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

36343635Cámara 2 – 3

36333635Cámara 5 – 6

36343635Poste 120

36343636Poste 40

37343736Poste 16

Vía qd - qcVía qd – qc – CPT – SPTVía CP – CPT - SPTVía CPT –SPT

Estimación del ángulo de fricción de las arenas de relavesZona

Estimación de Φ Tranque Nº3. Poste 16

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

28 30 32 34 36 38 40 42 44

Angulo de Fricción

Prof

undi

dad

(m)

Señal PANDA II Límite inferior Límite superior

• Estimación del Angulo de Fricción (Φ).

Tranque Tranque N°N° 3. Planta 3. Planta M.AM.A. . MattaMatta RuízRuíz. ENAMI. . ENAMI. Copiapó. III Región. Copiapó. III Región.

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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Tranque Nº3. Campaña 2004

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100

DR (%)

Prof

undi

dad

(m)

Poste 16 Poste 40 Poste 120

Cámara 5-6 Cámara 2-3

Muy Densa85 – 10042 – 58

Densa65 – 8525 – 42

Medianamente densa35 – 658 – 25

Suelta15 – 353 – 8

Muy suelta0 – 150 – 3

Estado de Compacidad

DR %(N1)60

Estimación del estado de compacidad para suelos granulares. Terzaghi & Peck (1967) modificado por Skempton (1986).

Tranque Tranque N°N° 3. Planta 3. Planta M.AM.A. . MattaMatta RuízRuíz. ENAMI. . ENAMI. Copiapó. III Región. Copiapó. III Región.

• Densidad Relativa (DR)

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Estratigrafía física y mecánica

Estabilidad Global

qd

Modelización geoestadística

VARIABILIDAD ESPACIAL DE LAS ARENAS DE RELAVESVARIABILIDAD ESPACIAL DE LAS ARENAS DE RELAVES

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DepDepóósitos de relaves espesadossitos de relaves espesados

VII International Seminar en Paste and Thickened Tailings. Paste 2005. Santiago - Chile

ESTUDIO DE LA VARIABILIDAD ESPACIALESTUDIO DE LA VARIABILIDAD ESPACIALDE LAS ARENAS DEPOSITADASDE LAS ARENAS DEPOSITADAS

A NIVEL INDIVIDUAL

(Tipos de arenas de relaves)

A NIVEL GLOBAL

(Tranque de relaves)

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A NIVEL INDIVIDUAL

(Tipos de arenas de relaves)

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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Variabilidad de arenas de relaves.

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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CLASIFICACIÓN PARAMÉTRICA

Parámetros del conjuntoγd

e

Parámetros de interacciónHumedad

Límites de Atterberg

Parámetros de naturaleza

Mineralogía

Forma

Granulometría

Respuesta del suelo : qd

COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE UN TIPO DE RELAVESCOMPORTAMIENTO MECÁNICO DE UN TIPO DE RELAVES

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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A NIVEL GLOBAL

(Tranque de relaves)

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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I. Sector de la minería.

II. Tipo del mineral + ley del yacimiento.

III. Método de construcción.

IV. Compactación

V. Método de depositación

VI. Sistema de drenaje

VII. Historial del tranque.

ESTUDIO DE LA VARIABILIDAD ESPACIALESTUDIO DE LA VARIABILIDAD ESPACIALDE LAS ARENAS DEPOSITADASDE LAS ARENAS DEPOSITADAS

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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Caracterización del residuo y del tranque de relaves

Variabilidad espacial (geoestadística)

Programa de Ensayos PANDA in - situ

Evaluación de la estabilidad global de la estructura

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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Estudio de la variabilidad de las arenas depositadas

II. Estimación de un modelo de continuidad espacial- Información disponible de los residuos y de la estructura

I. Rango de valores (qd)- Banco de información

III. Análsis estructural o variograma- Cálculo del semi-variograma experimental

- Ajuste de un modelo teórico conocido

IV. Modelo de distribución espacial

APLICACIÓN DE LA GEOESTADÍSTICAAPLICACIÓN DE LA GEOESTADÍSTICA

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Potencial de licuación

Analisis de estabilidad (estático y pseudo- estático)

Estimación de deformación en estado límite

Otros……..

Estimación de la estabilidad global de la estructura:

APLICACIÓN DEL MODELO DE VARIABILIDAD ESPACIALAPLICACIÓN DEL MODELO DE VARIABILIDAD ESPACIAL

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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Método de construcción: Eje central Compactación HidráulicaPorcentaje de finos: 20%Geomembrana talud aguas arriba

TRANQUE “EL BUITRE”. PLANTA SAN JOSÉTRANQUE “EL BUITRE”. PLANTA SAN JOSÉSociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla, III Región.Sociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla, III Región.

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

I I E N C U E N T R O D E E S T U D I A N T E S D E I N G E N I E R I A G E O T E C N I C A

• Control de Compactación

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

0,1 1 10 100

Resistencia (Mpa)

Prof

undida

d (m

t)

qd PANDA N°1 Curva de rechazoCurva de aceptación qd PANDA N°2qd PANDA N°3 qd PANDA N°4curvas de rechazo curvas de aceptación francesas

•Ensayo C.P.T.

•Ensayo con Cono Portátil

•Ensayo Panda (reconocimiento)

•Ensayo Panda (compactación)

•Ensayo DIS a -0,15 y -0,30 m

1,00 m

1,00 m

1,00 m 1,00 m

Metodología in-situ

TRANQUE “EL BUITRE”. PLANTA SAN JOSÉTRANQUE “EL BUITRE”. PLANTA SAN JOSÉSociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla, III Región.Sociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla, III Región.

“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C NI A C O N I N S T I T U C I O N E S E X T R A N J E R A S “

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