Geomecanica Superficial-UNAP
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DISEÑO DE MINA SUPERFICIALCON ASPECTOSFUNDAMENTALES DE LA
GEOLOGIA, GEOMECANICA,GEOTECNIA Y MECANICA DE
ROCAS.
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INDICE
I. Modelo geológico......................................................................................................................
II. Modelo estructural……………………………………………………………………………………………………………..…
III. Modelo del macizo rocoso........................................................................................................
IV. Modelo hidrogeológico.............................................................................................................
V. Modelo geotécnico....................................................................................................................
VI. Análisis de estabilidad................................................................................................................
VII. Métodos de diseño de taludes..................................................................................................
VIII. Bibliografía.................................................................................................................................IX. Talleres de aplicación.................................................................................................................
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Nº
Diap.
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Objetivo Principal:
Proporcionar a los participantes los conceptos a través de fundamentos teóricos yprácticos necesarios para conocer y comprender los modelos que componen laEvaluación de Estabilidad de Taludes como parte importante en la toma dedecisiones estratégicas en las empresas mineras. No se pretende profundizar en
cada tema aquí tratado.
Metas para los participantes:
Comprender los respectivos modelos que componen la estabilidad de taludes para
minería superficial. Mostrar ejemplos en la industria minera aplicativos en la ingeniería práctica.
Ser capaces, posteriormente, a profundizar cada ítem aquí mostrado aplicandomodelos cada mas complejos.
INTRODUCCIÓN
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El Proceso de Diseño del talud (Read &Stacey, 2009)
Modos de
fallo
Angulo inter
rampas
Talud
general (tajo)
Analisis de
estabilidad
Diseños
finales
Configuracionde Banco
Dominio
Geotecnico
ModeloGeotecnico
Diseño de
sectores
Implementacion
Cierre
Equipamiento
Capacidades
planeamiento
de mina
Taludes
parciales(banco)
Talud general
(tajo)
EstructuraFuerza
Evaluacion de
riesgo
Despresurizacion
Monitoreo
voladura
Drenaje
Estructura
Fuerza
Hidrogeologia
Esfuerzo in situ
Modelo de
diseño
Movimiento
Regulaciones
Geología Est ructura Mac izo rocoso Hidrogeología
MODELOS
DOMINIOS
DISEÑOS
ANALISIS
IMPLEMENTACION
P
R O C E S O S
I N T E R A C T I V O S
INTRODUCCIÓN
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I. MODELO GEOLÓGICO
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I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
El propósito es el de relacionar la geología física regional y los eventos que
conducen a la formación de los cuerpos mineralizados efectuando su descripción
de los depósitos atendiendo a su génesis, distribución y la naturaleza de los
suelos de recubrimiento y tipos de rocas en la zona, incluyendo los efectos de
alteración y erosión.
La preparación de modelo es fundamental para el proceso de diseño de los
taludes y requiere un entendimiento básico de los conceptos esenciales de la
geología física.
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Este proceso debe realizarse por profesionales con conocimientos geológicos en
minería a tajo abierto como ingenieros geólogos de exploración o ingenieros
geotécnicos, esperándose de ellos el entendimiento de la formación de los cuerpos
mineralizados,
Principalmente la geometría tridimensional, los diferentes tipos de roca,
descripción del entorno físico del lugar, características básicas del tipo de
yacimiento, aspectos geotécnicos de construcción, causas y efectos de la
sismicidad regional así como los esfuerzos derivados.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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El proceso tradicional que debe seguirse para recoger los datos necesarios y
construir uno de los componentes del Modelo Geológico .
Siendo el propósito vincular la geología física regional y los eventos que
conducen a la formación de un depósito mineral y a la descripción de la mina a
escalas de génesis, distribución, naturaleza de los suelos de cobertura, tipos
de rocas in situ, así como los efectos de alteración y erosión.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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ENTORNO FÍSICO
Una parte muy importante de la creación del Modelo Geológico, es la
necesidad de describir adecuadamente el entorno físico del lugar del un
proyecto, muchas minas situadas en localidades de proceso geomorfológico
complejo y climático asociados a fenómenos de alteración modificando su
evolución.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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SONDEO DIAMANTINO A ROTACION INCLINADOPARA ACOPIO DE DATOS EN EL DISEÑO
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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Ubicación Geográfica
Evolución Tectónica
Factor climático
Geomorfología
Topografía y
Sistemas de drenaje.
I. Modelo Geológico
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AMBIENTES DE LOS CUERPOS MINERALIZADOS.
Existe un gran número de tipos de Yacimientos minerales, cada cual con
diferentes características;
Es de entenderse que un conocimiento detallado de los atributos geotécnicos
de cada tipo, es impracticable, sin embargo un conocimiento práctico de las
clasificaciones, pueden darnos importantes datos.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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DEPÓSITOS PORFIRITICOS.
A nivel mundial, los depósitos de pórfido, tales como los de las minas
de Chuquicamata, Escondida en Chile, y la mina de Bingham Canyon en EE.UU,
son quizá la fuente más conocida de cobre.
Depósitos se producen en dos tipos de configuraciones principales dentro
de los belts orogénicos (zonas plegadas en montañosas que forman: arcos los
márgenes continentales).
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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http://slidepdf.com/reader/full/geomecanica-superficial-unap 14/468I. Modelo Geológico
Los Sistemas de Pórfido se forman cuando las intrusiones magmáticas intruyen
en la roca de caja que rodea al depósito a través de interacciones hidrotermales. Los
magmas asociados a las intrusiones.
Pueden variar ampliamente en su composición, pero en general son félsicas, y
muestran una textura caracterizada por grandes cristales situados en profundidad.
1. MODELO GEOLOGICO
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Se clasifican en tres formas:
DE TIPO PLUTONICO.- depósitos de pórfidos de cobre que se encuentra en
la configuración batolíticas. Un batolito es una gran masa plutónica con una
extensión en área de mas de 100 km2 de génesis compleja. La
mineralización se produce principalmente en una o más fases del
desarrollo de la roca plutónica.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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DEPOSITOS VOLCANICOS.- de pórfido de cobre, que se encuentra en las
bases de volcanes. La mineralización se presenta tanto en
las rocas volcánicas y asociados de intrusiones ígneas profundas, que derivan
del mismo magma madre (plutones magmáticos).
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
•DEPOSITOS DE PORFIDO DE COBRE.- que se producen cuando los niveles
de existencias post orogénicas se dan en rocas no relacionadas.
•La mineralización puede haberse realizado dentro del cuerpo en su totalidad en la
roca o en una combinación de ambos.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
DEPOSITOS EPITERMALES.
Los depósitos epitermales se forman en el medio ambiente cerca de la superficie,
por lo general a menos de 1 km de la superficie de zonas volcánicas, técnicamente
en el cambio de zonas. Son el producto de la baja temperatura (50 ° a 300 ° C) de la
actividad hidrotermal generada a partir de sub intrusiones volcánicas.
Los depósitos epitermales tienden a ocurrir como sistemas de vetas pequeñas del
orden de centímetros de potencia, las menas minerales son de alta ley .
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
LOS SISTEMAS DE ALTA SULFORACION.- se relacionan con las especies de
azufre oxidado y por lo general se encuentran cerca a los
respiraderos volcánicos y están asociados con oro, cobre y plata, y en menor
medida bismuto y teluro.
LOS SISTEMAS DE BAJA SULFORACION.- son distales a los
respiraderos volcánicos, comúnmente asociadas a los tipos de líquidos que están
involucrados en las aguas termales, contienen reducidas especies de azufre y están
asociados con oro y plata, y en menor medida, de arsénico, selenio y mercurio.
1. MODELO GEOLOGICO
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DEPOSITO EPITERMALES.- que tienen más probabilidades de influir en la
estabilidad de los taludes del tajo son el alto grado de fracturación y la alteración
de la roca caja.
CONDICIONES DESFABORABLES.- las condiciones de ruptura a través de la
alteración debilitada de roca con o sin control estructural parcial puede ser igual
de propensos que las fallas de estructura controlada.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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ROCAS ASOCIADAS.- Las rocas del sistema epitermal, sufren fracturas
durante largos periodos de tiempo de actividad hidrotermal.
MIINERALIZACION.- Por lo general la mineralización se produce en los
rellenos de venas silíceas y en fisuras irregulares de ramificación o cerca de
las redes de vetillas que componen los stockworks.
ASPECTO VISICULAR.- Las vesículas formadas a partir de burbujas de gas
atrapadas por enfriamiento de las lavas, así también poros y fisuras pueden
actuar como elementos de recepción.de contorno o la prescencia de agua.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
FRACTURACION E HIDROTERMALIDAD.- Debido al alto grado de fracturación y la
actividad hidrotermal, las rocas de caja pueden ser modificadas (hidromecánica del tipo
de yacimiento).
ROCAS FELSICAS.- las rocas félsicas como la riodacita, latita o riolita, la alteración se
caracteriza por el cambio de minerales félsicos a sericita; la introducción o sustitución
de los minerales félsicos por sílice y la introducción de feldespatoides en el sistema;
los minerales comunes forman parte de las alteraciones, formándose carbonatos y caolín
(montmorillonita).
1. MODELO GEOLOGICO
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ALTERACION DOMINANTE.- El proceso de alteración dominante en rocas
volcánicas maficas e intermedias como el basalto, andesita y dacita, se
denomina propilitización, que proviene de la baja presión y temperatura,
produciendo clorita y epidota como minerales de alteración mas
abundantes.
OTRAS ALTERACIONES.- productos de alteración en la zona propilitica
incluyen sericita, alunita, zeolita, adularia, sílice y pirita.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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CARACTERISTICA DE DEPOSITOS .-Los atributos de los
depósitos epitermales que tienen más probabilidades de influir en la estabilidad
de los taludes del tajo, son el alto grado de fracturación y la alteración
de la roca caja.
. estas condiciones, las posibilidades de ruptura a través
de la alteración debilitada de la roca con o sin control estructural parcial
pueden ser igual de propensos que las fallas de estructura controlada.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
PROSPECCION EN UN AFLORAMIENTO DEMINERALES DE COBRE
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
KIMBERLITAS
Los diamantes fuera de la roca se cristalizan en el manto superior bajo una presión
extrema, el proceso se produce sólo si la litosfera presenta al menos 120 kilómetros de
espesor (Evans, 1993).
Estos son atrapados por el magma ascendente que transporta a la corteza, la
evidencia de su origen externo viene de África del Sur, en la localidad de Kimberley con
una edad de 90 millones de años, pero con incrustaciones de diamantes de más de 2 mil
millones de años (Kramer, 1979. en Misra, 2000).
1. MODELO GEOLOGICO
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Kimberley, que alberga depósitos de diamantes de importancia económica
esta localizado en el escudo estable, (cratón) en grandes áreas con
antigüedad mayor a 2,4 millones de años (Misra, 2000).
Kimberley contiene potasio y el volumen de la roca
ultramáfica híbrida, aumenta desde las profundidades del manto y emplaza en
forma explosiva si llega al medio ambiente muy cerca de la
superficie (Winter 2001).
1. MODELO GEOLOGICO
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Las características de los depósitos de kimberlita que tienen más
probabilidades de influir en la estabilidad de taludes de tajo, son las zonas de
contacto litológico, que por lo general cuenta con zonas muy fracturadas.
Interacción entre ambos materiales
1. MODELO GEOLOGICO
I. Modelo Geológico
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DEPOSITOS VOLCANICOS DE SULFUROS MASIVOS
En elementos volcánicos de sulfuros masivos (VMS) los depósitos están relacionados
con los entornos submarinos volcánicamente activos de las principales zonas
orogénicas.
Los metales se precipitan de soluciones hidrotermales como el cobre, zinc, plomo,
plata y oro. El estaño, el cadmio, antimonio y bismuto también aparecen en segundo
orden como sub-productos.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
LOS DEPOSITOS VMS.-, presentan acomulaciones de sulfuro en forma de
lente cubierto con una zona de alteración en el límite inferior bien desarrollado.
También muestra un patrón distinto de zonificación, que va desde el
hierro al cobre, a continuación cobre, plomo y zinc; finalmente, el zinc y bario que
se mueve hacia arriba y hacia afuera de la fuente hidrotermal (Robb, 2005).
En los casos típicos, los depósitos de sulfuros pueden aparecer en forma plana o en
forma tabular, apilados uno encima del otro formaciones en forma de manto.
1. MODELO GEOLOGICO
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DEPOSITOS VMS también pueden ser clasificados como proximales o
distales.
Una combinación de la temperatura, la salinidad y el grado de mezcla con
agua de mar hará que los fluidos submarinos puedan ser más o menos
densos que el agua del mar. Depósitos proximales al arco se forman
cuando las soluciones minerales densas precipiten cerca de la eyección.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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Fluidos menos densos se dispersarán y precipitaran, formando un
depósito distal a la zona de eyección.
La tendencia hacia el cobre, domina minerales de sulfuro de hierroy disminuye con la distancia del lugar del flujo, como resultado de la
mezcla de agua marina y el mineral proveniente de fluidos hidrotermales.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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La característica de un depósito de VMS que tiene más probabilidades
de influir en la estabilidad de un talud es la zona de contacto inferior con
alteración subyacente, que puede formar taluds
potencialmente inestables de la mina.
Por consiguiente, la geometría del yacimiento debe estar bien establecida al
principio del proceso de planificación de minas.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
LOS DEPOSITOS SKARN.
Un compuesto principalmente de minerales de silicatos asociados a depósitos de
magnetita y calcopirita se encuentran en Suecia (Robb 2005).
La palabra ahora, se refiere a asociaciones minerales de silicato formado por el
reemplazamiento metasomático de rocas carbonatadas a una
temperatura de 400°C a 650°C, durante el contacto regional o los procesos de
metamorfismo asociados con un Plutón intrusivo.
1. MODELO GEOLOGICO
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En cuanto a la posición tectónica, la mayoría de skarns que aparecen, se
encuentran en las márgenes continentales y arcos de islas, formando ya
sea durante o al final, de un período orogénico.
Los Skarns se clasifican como endoskarn o exoskarn, dependiendo de
la ubicación de los minerales, he aquí la relación del plutón
que se sustituyen por los líquidos que fluyen en el plutón.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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Los Skarns se clasifican:
endoskarn , Mineralizacion que se forma dentro del periodo, zona
del proceso de mineralizacion.
exoskarn. , Mineralizacion que se forma dentro del periodo, y fuera
de la zona de mineralizacion.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Masa irregular formada en la zona de contacto entrelas rocas ígneas y las encajantes, su morfología esirregular, aunque se halla condicionada por elcontacto entre ambas rocas y el proceso demineralizacion.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
DEPOSITOS ESTRATOLIGADOS.
El Cinturón de Cobre de Zambia (ZCB) es típico de estos depósitos. El ZCB es uno
de los mayores depósitos de sedimentos alojados en regiones estratiformes de
cobre y uno de los grandes distritos metalogénico en el mundo.
Yacimientos de cobre y cobalto se encuentran en pizarras y areniscas, con la
mayoría de los yacimientos situados en lo que se denomina la pizarra "cinturón". La
mineralización se presenta en forma de sulfuros de hierro y varios metales, cobre,
minerales de cobalto y otros minerales
1. MODELO GEOLOGICO
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La Calcopirita es el mineral de sulfuro principal. Diferentes concentraciones de
minerales se producen a lo largo de los planos de estratificación con las leyes de
mineral de cobre que van desde tres por ciento al seis por ciento y hasta 15 y 20
por ciento entre algunas localidades.
En los márgenes del depósito, los sulfuros de cobre y cobalto dan lugar a
pirrotita y pirita. Una zonificación de sulfuro de distinta naturaleza ocurre con
respecto a la costa. La tierra es estéril, con calcosina que ocurren en el entorno de
aguas poco profundas, seguido de bornita y calcopirita más lejos en la cuenca.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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La pirrotita se produce en regiones muy alejadas de la línea de costa. Una
zonificación distinta de la distribución tanto de metal y la mineralogía se
observa coherente con los cambios de facies regresiva.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
CONSIDERACIONES GEOTECNICOS
Cuando en el marco natural mencionados anteriormente, se ha
establecido cada tipo de roca en el lugar del proyecto, se
subdivide en unidades coherentes o dominios sobre la base de una combinación de
uno o todos los siguientes:
El tipo de roca (litología);
Las estructuras principales (fallas y pliegues);
1. MODELO GEOLOGICO
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Mineralización (minerales y residuos) del macizo rocoso;
Alteración, incluyendo todos los eventos pre
y postmineralización;
Procesos de intemperie, y
Las propiedades geomecánicas.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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El objetivo final del modelo es proporcionar un nivel de diseño de límites
dimensionales y los atributos que caracterizan a las propiedades geomecánicas y tipo
de roca en el sitio.
Al elaborar el modelo, es importante reconocer que en muchos yacimientos minerales
la sobrecarga puede tener una geología totalmente diferente a la del mineral y la roca
huésped.
Ejemplos de ello son las gravas outwash conglomeraticas en la Mina al Sur, de
Chile, y los depósitos coluviales en Olympic Dam, en Australia del Sur. También puede
haber Saprolitos potentes por encima de yacimientos en ambientes tropicales.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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EJEMPLO DE LA MINERALIZACION DE GEOLOGIA BASICA UNIDA POR LASUPERPOSICION DE LA LITOLOGIA (2 TIPOS), LA MINERALIZACION (2 TIPOS), YLA ALTERACION (2 TIPOS).
Ejemplo de la definición básica de las unidades geológicas mediante lasuperposición de la litología (2 tipos), mineralización (2 tipos), y la alteración(2tipos), (Flores y Karzulovic, 2003).
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Para ilustrar el grafico expuesto, se utiliza la mineralización, la
alteración y la erosión de las dos litologías diferentes para definir
siete unidades geológicas básicas:
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
El primer paso en el proceso de construcción de modelos, es recopilar los datos
de campo, toda la cartografía, incluyendo datos básicos de la exploración del
yacimiento y los programas de perforación geotécnica en un proyecto geológico.
Este proyecto se puede incorporar en una de tres dimensiones (3D) modelo sólido
geológico usando uno de los sistemas disponibles de modelado como Vulcan ™,
Data Mine, Surpac o compatibles.
1. MODELO GEOLOGICO
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En este proceso se asignan los datos en Autocad importados como archivos
DXF, para que el geólogo puede conectar la falla, litológicas y otros rastros limite
geológico y construir sobre las huellas en 3D para construir figuras modeladas i
triangulaciones.
Una vez que el arco de triangulaciones hecho es fácil cortarlas para enfrentar a
los depósitos o en secciones. El proceso completo se ilustra en la siguiente serie
de figuras a continuación, con ejemplos de diferentes yacimientos mineros.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Modelo Geológico del Goldstrike Minas Betze pilares a Cielo Abierto
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Corte Geológico del sector Este de la Goldstrike Mines. Tajo a Cielo Abierto, sección transversal através de la pared este de la fosa.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Un problema de modelado sobre el nivel de confianza en la información geológica que
aparece en la sección transversal.
Previa a los gráficos por ordenador se implantó en la elaboración, mapas geológicos
y secciones transversales fueron dibujados a mano.
Con estos mapas dibujados a mano y secciones transversales que era una práctica
habitual para designar sólo confirmadas o reconocidas como los conatctos geológicos
y estructuras.
1. MODELO GEOLOGICO
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Desde la introducción de sistemas de gráficos por ordenador, esta
práctica ha sido postergada, todos los límites del arco se muestran como
líneas continuas, con el resultado de que la falta de certeza en
características tales como las fronteras litológicas y fallas importantes no se
refleja en el dibujo (plan o sección).
1. MODELO GEOLOGICO
I. Modelo Geológico
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De acuerdo con esta escala, es razonable suponer que (los límites geológicos
que se muestra en la parte superior de 200 pies del arco de sección transversal
basada en la exposición de superficie y las intersecciones de perforación del
agujero y puede considerarse como bien establecido.
1. MODELO GEOLOGICO
I. Modelo Geológico
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I. Modelo Geológico
Sección transversal del SI mostrando interpretación delímites estratigráficos y estructurales los taladros y los nivelesestimados de seguridad de datos con la profundidad
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Sección mostrando interpretaciones de límitesestratigráficos y estructurales, los taladros y los niveles estimados deseguridad de datos con la profundidad
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Modelo sólido codificado por color para mostrar la distribución 3D de los tiposde rocas en un entorno de mina.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Diagrama de cerca 3D que muestra las relaciones estratigráficas entre el alféizarde una gabro y una pila sedimentaria que ha sido invadido por un umbralgabro y una chimenea de kimberlita.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Sólido modelo con una columna sedimentaria, mostrando un sill intrusivo
de Gabro y el límite de contacto superior del conducto de Kimberlita
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Se muestra la distribución 3Dde los tipos de rocas en relación con eldepósito a cielo propuesto en el proyecto de níquel en el oestede Australia Occidental (Nickel West, 2007).
1. MODELO GEOLOGICO
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SISMICIDAD REGIONAL
DISTRIBUCIÓN DE LOS TERREMOTOS
Existe una serie de casos donde los terremotos han provocado deslizamientos
de tierra en las laderas naturales, pero no se han identificado efectivamenteterremotos originando fallas de taludes en las grandes minas a cielo abierto.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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Esta situación ha generado un debate considerable sobre la necesidad derealizar análisis sísmico de taludes en minas de tajo abierto.y es la
razón principal porque la carga sísmica es a menudo ignorada e inadvertida enel diseño de taludes.
Si un gran terremoto ocurriera próximo a la talud de un tajo abierto losefectos pueden ser importantes, sobre todo si los materiales incompetentescomo el suelo, están involucrados.
I. Modelo Geológico
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
La carga sísmica es a menudo ignorada e inadvertida en el diseño de
taludes. Si un gran terremoto ocurriera próximo al talud de un tajo abierto los
efectos pueden ser importantes,
Sobre todo si los materiales incompetentes como el suelo, están
involucrados. Además, las infraestructuras de las minas, especialmente las
presas de relaves pueden ser y han sido afectadas por los terremotos. La
documentación de la sismicidad regional y su integración con el
modo geológicas es importante.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
La mayoría de los terremotos son causados por la interacción
entre dos placas de la corteza y se concentran en los cinturones
geográficos definidas por los límites de las placas.
Ahora se describe el planeta y las grandes placas de la corteza. Para el
lector interesado un modelo de actualización digital de los límites
de placas se pueden obtener a partir de las Bird (2003).
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Grandes placas erustal del mundo, con flechas que indican lasdirecciones relativas de movimiento (Waltham, 1994)
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I. Modelo Geológico
Se muestra la distribución mundial de terremotos e ilustra la relación
geográfica entre los terremotos y los límites de las placas.
Hay cuatro tipos básicos límites de las placas:
divergentes,
transformación,
convergente y de
subducción.
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I. Modelo Geológico
Distribución mundial de los terremotos (Waltham,1994)
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I. Modelo Geológico
RIESGO SISMICO
Los terremotos generan cuatro tipos de movimiento de tierra (Wiegel,1970):
1. Movimientos de suelos que logran desencadenar deslizamientos o movimientos
similares en la superficie, que pueden destruir estructuras por la simple
desestabilización de su fundación.
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I. Modelo Geológico
2. Desplazamientos repentinos de fallas que puedan ocurrir en la superficie del
suelo y alteran las estructuras tales como carreteras y puentes.
3.- El movimiento del suelo que resulta de la consolidación del subsuelo por
los asentamientos, que dañan las estructuras a través de la deformación
excesiva de sus cimientos.
4.- Aceleraciones de tierra que pueden inducir a las fuerzas de inercia de una
estructura para dañarlo.
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I. Modelo Geológico
Los dos primeros efectos son efectos estáticos. El tercer efecto puede ser estática
y dinámica, y el cuarto es dinámico.
Para efectos de la evaluación de riesgos, los siguientes datos deben incluirse en el
modelo:
- Los lugares y las magnitudes de todos los terremotos históricos y recientes en la
región de interés.
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I. Modelo Geológico
Localización epicentros
de los terremotosasociados epicentrosasociados a la zona desubducción Peru – Chiley próxima a Antofagasta – Chile (USGS, 2007)
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I. Modelo Geológico
Profundidad de
los sismos
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I. Modelo Geológico
Distribución de sismos pormagnitudes en el área deestudio.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Distribuciónacumulada demagnitudes en elárea de estudio.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
La magnitud, periodo de retorno, valor máximo de aceleración y la distancia del
sitio del proyecto del terremoto máximo creíble y del
terremoto máximo probable que se produzcan durante la vida útil del proyecto.
Esta información debe ser complementada por la probabilidad de cada
uno de estos eventos y sus correspondientes aceleraciones pico en tierra se
supere durante la vida del proyecto.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Conecte a tierra las curvas de aceleración para la máxima credibilidad y los
terremotos del proyecto, de la cual las curvas de velocidad y el desplazamiento se
puede obtener.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Curva de aceleración delterreno para un terremotomáximo creíble asociadas
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
TENSIÓN REGIONAL
El campo de esfuerzos virgen en un macizo rocoso inalterado su origen está
determinado por una serie compleja de eventos controlados por la gravedad y
activa los procesos geológicos en la corteza terrestre.
Como era de esperar hay un amplio cuerpo de literatura sobre el origen y la
medición de la tensión virgen, ningún tratamiento detallado de lo que está más
allá del ámbito de aplicación de minería a cielo abierto.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Para el lector interesado y Amadei. Stephansson (1997) proporciona un
resumen completo sobre el terreno de las tensiones en la corteza terrestre, los
métodos para medir y monitorear los esfuerzos y su importancia en el rock de
ingeniería, geología y geofísica.
Una base de datos global contemporánea de la tensión tectónica de la corteza
terrestre morir también es mantenida por el Mundial de Stress , Mapa del
Proyecto (Reinecker y cois, 2005), emite el estrés en mapas de varias regiones,
incluyendo América, África, Asia, Australia y Europa.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
En minería, la aplicación del principio in situ las mediciones de la tensión
virgen y cualquier seguimiento posterior después de la masa de roca ha sido
alterada es subterránea.
El conocimiento se utiliza para evaluar la estabilidad de excavaciones
subterráneas y su susceptibilidad de esfuerzo inducido por fallos como
rockbust, colapso de los pilares, y slabbing lado de la pared.
1. MODELO GEOLOGICO
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I. Modelo Geológico
Medida In situ las mediciones de
esfuerzos incluyendo: fracturamiento overcoring
hidráulica, perforación de asignación para la emisión acústica (efecto
Kaiser)
1. MODELO GEOLOGICO
Perforación inducida por fracturas
terremoto, medidas de coordinación, y
FRC datos geológicos.
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II. MODELO ESTRUCTURAL
2 MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
2. MODELO ESTRUCTURAL
El segundo componente del modelo Geotécnico es el Modelo Estructural
(Figura3.1).
El propósito del modelo estructural es para describir la orientación y
distribución espacial de los defectos estructurales que probablemente puede
influir la estabilidad de las taluds del tajo.
Esto incluye aquellas fracturas y fallas que presenta. El macizo rocoso
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
FACTOR ESCALA:
Debido a las diferencias en escala entre los bancos, inter-rampas y taluds
globales, el modelo estructural tiene que ser configurado en al menos dos
superposiciones que se muestran:
1. Los atributos de espaciado más estrecho de fallas y fracturas que ocurre
dentro de cada ámbito estructural en ángulo aparente.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
ASPECTO ESTRUCTURAL
Las caracteristicas estructurales importantes como las fallas y pliegues que se puede utilizar en la subdivicionde la mina seleccionando un numero de ambitos estructurales cada uno de los cuales esta caracterizadointernamente por la caracterizacion estructural reconocible y compuesto mas estrechamente por fallas yfracturas . Los limites litologicos y la forma del tajo tambien puede influir en la selección de los limites delambito de caracteristicas estructurales.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
GEOLOGIA REGIONAL.-
Ambos de estas superposiciones tendría que ser sustentado por un
esbozo de la geología regional poniendo concisamente los acontecimientos
tectónicos y fallas importantes y/o pliegues aquello que ha controlado o
influyó el estilo y forma del yacimiento, de evolución a través de la
mineralización.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
ESTRUTURAS IMPORTANTES.-
Las estructuras Importantes incluyen los pliegues y fallas que es continuo a
lo largo de falla y abajo del buzamiento a través del sitio de mina, y
características como la laminación de las estructuras que se asociaron con
rocas metamórficas como pizarras, filita y esquistos. La terminología básica
utilizó para describir estas características está perfilada a continuacion.:
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
PLIEGUES
Es una de las más comunes estructuras que ocurren, se encuentran en
deformaciones de rocas. Ellas se forman con fracturas planares tales como
estratos esquistosos y desviados con formas de onda curvi-planar o estructuras
curvilíneas. Pueden desarrollarse solos o en multi-capas. Pueden ocurrir por
gravedad slumping y puede tener una variedad ancha de geometrías y medidas.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
El flexuramiento es inducido por una compresión que actúa en un ángulo
alto(perpendicular) a las capas, mientras que pandeo es un flexuramiento inducido
por la compresión que actúa en un ángulo bajo a los estratos.
La orientación de la compresión principal para (a) doblando y (b) pandeo de capasplanares (Blyth)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
FLEXURAMIENTO.-
El flexuramiento también puede ocurrir en la forma de un pliegue cubierto
cuándo, por ejemplo, sedimentos de la cobertura es más rígido que el basamento
flexible en respuesta a componentes de movimiento vertical a lo largo de
basamento fallas
Cuando el nombre implica, gravedad slumping implica el corredero de una masa
abajo una talud bajo la influencia de gravedad y es más común en un entorno de
submarino.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
(a) y (b), esquemas de Bloque de hipotéticos cubertura-pliegues, el resultado de fallasnormal en el basamento; (c), Cubierta-geometría de pliegue asociada con bloque falladoen el basamento; y (d) cobertura-pliegues sobre fallas inversas en el basamento (Blyth& deFreitas 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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La terminología básica utilizó para definir los pliegues
Los términos usados describen la geometría de un perfil de pliegue: h = bisagra i =punto de inflexión; c = cresta; t = canal; α= ángulo inter limbo; L longitud de onda;A= amplitud (Blyth & Freitas)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
(a & b), Longitud de onda (L) y amplitud (A) de un pliegue; (c), el esquema que muestra ladependencia del patrón de afloramiento del pliegue en la orientación del Plano de erosión(Blyth & Freitas 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Los diferentes pliegues de formas más comunes
Tipos de pliegues asimétricos con diferir limbo longitudes y posiciones decharnela de superficie (Blyth & deFreitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Pliegues con cierre hacia arriba(a, c & e). Pliegues con cierre hacia Abajo (b, d &f). Las flechas indican dirección de mas jóvenes. Vistas de plan de erosionadosanticlinal (g) Y sinclinal(h) (Blyth & de Freitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Antiforma y Sinforma en plegamiento abierto íntegro, con gradoscorrespondientes de agudeza de pliegues y la charnela de plegamientos (Blyth &deFreitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Formas de Pliegue, (a) paralelos (b) Chevron (c) similar (d) vertical (e)inclinado (f) recumbente (g) torció superficie axial (Blyth & deFreitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Simetría de Pliegue, (a), simétrico y (b), asimétrico
Los esquemas que ilustran plunge, (a & b) sinclinal (c & d) anticlinal (e) Esquema debloque erosionado de anticlinal y sinclinal, con estratos duros (patrón de ladrillo)características de superficie de la conformación superficie erosionada encima (Blyth& deFreitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
PLIEGUE SIMETRICO
Cuando el perfilado por Lisle y Leyshon (2004), nos muestra cómo la simetría
de pliegue puede ser reconocida por las orientaciones del normales a la
superficie plegada tomada en una sucesión de ubicaciones a través del pliegue.
Si el pliegue es simétrico, cuándo dibuja en el stereonet los polos del
normales al pliegue la posición cierra a un solo o más el círculo grande
conocido como el plano de perfil.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
PLIEGUE ASIMETRICO.-
A su vez, el polo del plano de perfil proporciona el usuario con la dirección
del eje de pliegue. Si los polos no pueden ser equipados a un círculo grande,
entonces el pliegue no es simétrico.
El grado de tensión del pliegue se refleja en el circulo grande, con la gama
de orientaciones para un pliegue tensionado siendo más grande que para un
pliegue abierto.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
PLIEGUES Y LIMBOS:_
En la misma manera, planar limbos de un pliegue principal en dos grupos de
polos mientras que pliegues abiertos muestra patrones más difusos. Si el
limbos del pliegue tiene longitudes desiguales un grupo de los polos en el
limbo de perfil probablemente puede ser más pronunciados que el
otro.pliegue.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
POR EL PLUNGE Y BUZAMIENTO.-
Se muestra los diferentes clases de pliegue basados en el plunge y el
buzamiento de la superficie axial, ambos de los cuales son indetalles de la
transparencia o grado de curvatura del pliegue.
Las clasificaciones basados en el plunge puede variar de escaso buzamiento
a vertical. Las clasificaciones basaron en el buzamiento de la superficie axial
puede variar de íntegro a recumbente.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Stereonet representación de estilos diferentes de plegables (Lisle & Leyshon,2004)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Stereonet representación de diferir orientaciones de pliegue (Lisle &Leyshon, 2004
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
FALLAS
La definición de diccionario de una falla es una superficie de fractura o zona alo largo de un apreciable desplazamiento que ha tenido lugar. Para propósitos deingeniería aun así, cualquier movimiento es una falla, reconociendo que incluso
un menor (escala pequeña) la falla puede tener importancia de maneraconsiderable en ingeniería.
La palabra ”apreciable” levanta la cuestión de cuánto es apreciable. Parapropósitos de diseño de talud una escala sugerida.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Escala sugerida de magnitud de falla
Longitud (m) Descripción
<1 Menor (escala pequeña)
1-10 Banco
10 - 100 Banco a inter-rampa
100-1000 Inter-rampa en general
>1000 Escala regional
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Los componentes del desplazamiento de una falla está medido en términos
de desplazamiento vertical, desplazamiento horizontal y desplazamiento
inclinado(total).
Componentes de desplazamiento de falla (Blyth & de Freitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
ACCION DE LA CARGA PETROSTATICA:_
Sistemas de clasificación de la falla reconocen un patron, el estado hidrostático
de tensión en la tierra / corteza tal que la magnitud de las tensiones horizontales
en cualquier profundidad dada en la corteza es igual al vertical geostatica la
tensión inducida en profundidad por carga gravitacional.
La magnitud de las tensiones horizontales (σ2 y σ 3) relativo a la tensión vertical
(σ 1) puede cambiar en uno de tres maneras.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
TENSION DIFERENCIAL
Si la tensión diferencial es suficientemente grande estas variaciones darán
lugar a tres fallas principales, normales, empujadas (inversas), y de rumbo
(transformantes)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Direcciones de tensión para fallas normales, de empuje (inversos) y fallas derumbo (transformantes) (Blyth & deFreitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
FALLA NORMAL
El cual es una extensión lateral donde ambos la disminución de tensiones
horizontal en magnitud, pero no por la misma cantidad ( σ 1 > σ 2 > σ 3). Las
tensiones normales pueden ocurrir en cualquier entorno geológico. Forman
graben, y en afloramiento o perforaciones resultado de exposiciones en una
pérdida aparente de estratos.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Relación de fallas a ejes de tensión principal (a) de empuje (b) normal (c) de rumbo(Blyth & de Freitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
FALLA INVERSA
, el cual es una falla inversa si la inclinación de superficie de falla es mayor
que 45°. Ambos aumento de tensiones horizontal en magnitud, pero no por la
misma cantidad( σ 1 > σ 2 > σ 3).. Fallas inversas son propio de empujes y
entornos de cinturón del pliegue y resultado en la repetición de estratos.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
3. FALLA DE RUMBO.-
(transcurrente, lágrima, llave inglesa o transformante), donde el plano de falla
es aproximadamente vertical y el movimiento es en la dirección de falla
(izquierdo o derecho lateral) Un aumento de tensión horizontal en magnitud
mientras la otra tensión horizontal disminuciones en magnitud ( σ 1 > σ 2 > σ
3)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Desarrollo de (a) empujado y (b) encima-empujado, con repetición de estratos(Blyth & deFreitas, 1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
ESTRUCTURAS METAMORFICAS
Rocas Metamórficas como pizarras, fillitas y esquistos exhiben una fisibilidad
planar que en escala de mina puede tener un efecto importante en la estabilidad
del inter-rampa y de la inclinación de los bancos del tajo. La terminología
utilizada para describir la textura fisil de estas rocas metamórficas puede ser
confundida y está aclarado abajo.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Pizarra.
Una roca de grano fino, roca con perfecta esquistosidad.
Fillita.
Una roca de grano fino esquistosa, a veces con incipiente segregación bandeada
con un brillo lustroso de mica y clorita a lo largo de la superficie de
esquistosidad.
Esquisto.
Fuertemente esquistosa, roca normalmente bien lineada, generalmente con
segregación desarrollada en capas . Contiene abundante minerales micaceos.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
ESQUISTOSIDAD O FOLIACION.-
Una característica de estas descripciones es la distinción hecho entre
esquistosidad (o foliación), segregación bandamiento o estratificación, y
lineación, los cuales pueden ser descritos como sigue.
Esquistocidad. Una fisibilidad planar en la roca es causado por la orientación
de los cristales minerales en la roca con su dimensión más grande sub-paralelo
al plano de esquistosidad. Note aquello -las superficies son sinónimas con
esquistosidad, pero tener una connotación más ancha en aquel el plazo está
aplicada a cualquier conjunto.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Segregación bandeada.
Una estructura laminada que resulta de la segregación de un simple
ensamble mineral de composición contrastada durante metamorfismo a las
capas alternas paralelas a la esquistosidad.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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Segregación bandeada
. Una estructura laminada que resulta de la segregación de un simple
ensamble mineral de composición contrastada durante metamorfismo a las
capas alternas paralelas a la esquistosidad.
Lineación
. Alineación paralela de elementos lineales en alguna dirección dentro de
la esquistosidad, por ejemplo, cristales prismáticos de hornblenda o
epidota, varilla-gusta agregado de cuarzo, o ejes de micropliegues.
II. Modelo Estructural
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
FABRICA
El banco prototipo en escala estructural que se produce dentro de los
dominios principales se incluyen las camas de micro pliegues y fallas de
menor importancia, las articulaciones, esquistocidad y clivaje. Las principales
características de algunas estructuras comunes menores veces y junturas se
detallan a continuación:
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
ESTRUCTURAS PLEGADAS MENORES Y CLIVAJE
Estructuras menores plegadas
son comunes e incluyen crucero de fractura, cortes de tensión, las
estructuras boudinage, y caras de fricción.
Clivaje de fractura
consiste en una serie de fracturas paralelas (o conjugado tijeras) se formó
en un estrato incompetente (por ejemplo, la pizarra) en respuesta a los
pliegues de unos estratos competentes (areniscas)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Cortes de tensión
se puede formar, por extensión, en la envolvente o en otras rocas
cercanas frágiles en respuesta al plegamiento. Si la división es paralela o
sub-paralela al plano de axial asociadas a veces, lo que se conoce como
división axial del plano.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Debido a la cantidad y dirección de las tensiones alrededor de la cubierta
puede variar, el axial - plano de clivaje pueden converger o divergen desde el
arco interior de la tapa. Cuando esto ocurre, los polos de los planos de corte se
muestran una mayor difusión, a raíz de una gran perpendicular al eje del
pliegue.
Como señaló Lisle y Leyshon (2004), las intersecciones de las camas-división,
sin embargo, siguen siendo alineado en paralelo a las bisagras veces.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Crucero de fractura en una roca más débil doblado entre más fuerte estratos,con la relación entre la tensión y tensiones tangenciales (Blyth y de Freitas,1984)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Stereonetrepresentación de lospliegues yescote (Lisley Leyshon,2004)
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Estructuras se forman por extensión durante el flexuramiento de un
material frágil.
Tensión en estratos competentes (b) boudin estructuras con cuarzo (q) entreboudins (c) lineaciones
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Caras de fricción son alineaciones que reflejan el movimiento o la dirección de estratos o
estructuras adyacentes durante el plegamiento o falla.
Juntas
Las articulaciones se desarrollan en respuesta a tres procesos geológicos
principales:
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Deformaciones resultantes de los procesos orogénicos;
Deformación resultante de procesos epirogénicos (levantamiento amplio y por
elevación),
La contracción causada por el enfriamiento o desecación
Juntas en las rocas sedimentarias reflejan el alivio de la tensión que se quedó
en las rocas después de la deformación(epirogenico).
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
SISTEMAS DE REPRESENTACION.-
El sistema operativo de base ortogonal de unión con orientación
perpendicular a la estratificación y normal el uno al otro.
No obstante, otros conjuntos también pueden estar presentes, en función de
eventos de deformación posterior. Las juntas de las rocas ígneas pueden
reflejar tanto la contracción de enfriamiento, la contracción que se pueden
recoger en la extensión (es decir, la apertura de la tensión de las junturas), o
procesos de deformación después del enfriamiento que se ha producido.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
• TIPO DE MINERAL ROCA.-
• Hay diferentes tipos de mineral, cada uno con su propio conjunto de
características estructurales que pueden repercutir en la estabilidad de los
taludes del tajo.o puntos de vista de diseño de tajos.
• Muchas de estas características son comunes entre los tipos de mineral y la
mayoría de los casos puede estar relacionada con la naturaleza intrusiva,
sedimentaria y metamórfica de los ambientes geológicos diferentes.
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II. Modelo Estructural
INTRUSIVO.-
Las rocas intrusivas y la actividad sub volcánica y la mineralización con los
depósitos de pórfido y epitermal y skarn están relacionadas con fallas y zonas
altamente fracturadas que forman las vías de la intrusión y los fluidos
mineralizantes. Estas estructuras forman el esqueleto básico del modelo
estructural y posiblemente tendrá que mayor impacto en los diseños de la
talud.
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II. Modelo Estructural
CUESTIONES?
Otras preguntas que debe plantearse y los elementos que se añaden a la
estructura como el modelo se desarrolla incluyen los siguientes.
1¿El yacimiento representa unas fases únicas o múltiples de la tectónica y la
mineralización?
2¿Las zonas de alteración y las fronteras se extienden ampliamente en las
rocas de caja lateral para el cuerpo de mineral o están confinados a las fallas y
las zonas de fractura? Esta es una cuestión particularmente importante, sobre
todo en depósitos epitermales.
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II. Modelo Estructural
3. ¿Cuál es la relación entre las articulaciones y las estructuras más
importantes? Fueron las articulaciones y defectos formado por los
regímenes misma tensión o por separado en diferentes momentos y bajo
diferentes condiciones de estrés?
SEDIMENTARIO.-
En ambientes sedimentarios, los atributos que pueden influir en la
estabilidad de los taludes del tajo se incluyen las siguientes.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
1. Los contactos
entre diferentes unidades litológicas, incluyendo los planos de estratificación y
discordancias. De particular interés son las posibles zonas débiles que pueden
ocurrir en los límites entre las zonas más fuertes y más débiles (por ejemplo,
fangolitas pizarra o arenisca) y discordancias que presentan horizontes de
edad del suelo.
2. Pliegues,
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II. Modelo Estructural
• 3.-JUNTAS:_
• Tienen perpendicularidad conjunta orientada en la base y la normal en cada alaque se proyecta de manera desfaborable orientada respecto a la base.
• 4.-CLIVAJE:
• De manera similar a las juntas, las diviziones o particiones pueden proporcionarplanos libres de estratificacion orientada de manera desfaborable.
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II. Modelo Estructural
5. Fallas,
incluyendo todas las fallas regionales importantes. Estos pueden
proporcionar superficies de lanzamiento, pero también puede representar
Planos de fallos importantes, por ejemplo, fallas inversas en ambientesorogénicos plegada y corrida. Fallas de empuje, no sólo repetir las camas,
pero geotécnicamente pueden formar Planos principales de la debilidad a
través de distancias que se han medido en términos de kilómetros.
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II. Modelo Estructural
METAMORFICA:_
Los atributos de rocas metamórficas que pueden tener un impacto en la
estabilidad de las taludes son similares a los encontrados en ambientes
sedimentarios, especialmente con respecto a la inmersión, taludes resultantes del
plegado. Por lo tanto, las cuestiones geotécnicas principales tienen que ver con
la integridad de la fisibilidad plana que se asocia con pizarras, filitas y esquistos.
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II. Modelo Estructural
MODELADO DE SOLIDOS
• Modelado sólido tridimensional de uso en geología Estructural uno de los
sistemas de modelización disponibles comercialmente, se ha convertido en un
proceso rutinario en la mayoría de los sitios de minas y estudios de diseño.
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II. Modelo Estructural
3D modelo sólido de un cuerpo son (rojo oscuro) intersectada por una secuenciade fallas normales
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II. Modelo Estructural
Cuerpo de mineral (rojo oscuro) como líneas en contra de un pozo propuestafinal
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II. Modelo Estructural
LA PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA
Lineamientos generales
Modelado estructural es un ejercicio de la geometría tridimensional que
requieran la aplicación de cualquiera de la geometría descriptiva o
trigonometría. Un número de ayudas tabulares y gráficos pueden ayudar a
construir estas soluciones (Badgley, 1958), pero característico que a
menudo son difíciles de manipular en tres dimensiones.
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II. Modelo Estructural
El método de proyección estereográfica
fue utilizado principalmente por cristalógrafos y mineralogistas, pero en la
geología estructural en la década de 1950 fue propuesto por Phillips (1960).
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
La atracción principal de la proyección estereográfica es que es fácil de usar.
Rápidamente se pueden aportar soluciones a los complejos problemas
geométricos en el campo o en la oficina, y es la herramienta ideal para el
trazado y conocmiento conjuntos de datos estructurales.
Debido a su potencia y flexibilidad, es RECOMENDADO como herramienta
básica para todos los análisis a cielo abierto de modelado estructural.
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II. Modelo Estructural
Zonas ciegas
La aparición de las juntas que tienen bajos ángulos de intersección (alfa) con el
agujero de perforación plantea la cuestión de las zonas ciegas. La zona ciega de
un taladro es el lugar geométrico de los polos de las juntas que son paralelos a
los agujeros de lugar y no puede ser visto por el agujero de perforación.
Con demasiada frecuencia la presencia y el efecto de las zonas ciegas son
ignoradas o no se reconocen cuando las estructuras en un tajo abierta se está
modelando.
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II. Modelo Estructural
Terzaghi : corrección para el espaciamiento de juntas
Cuando el espacio de las juntas (fracturas) se miden a partir de perforación de
hoyos (o a lo largo de una línea de exploración afloramiento), el número de
observaciones de las juntas de cualquier conjunto es una función del ángulo de
intersección (inclinación) entre ese conjunto y el eje del taladro.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
En concreto, el número de intersección con un taladro de longitud dada
disminuye a medida que el ángulo de inclinación disminuye de forma que:
FORMULA
Donde:
Α = inclinación de las juntas en el hoyo del taladro D = El espacio entre las juntasL= La longitud del hoyo del taladroNα= El numero de juntas intersecadas por el taladro.
d
Lsen N
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II. Modelo Estructural
TERZAGUI
Por lo tanto, en un hoyo de perforación vertical, las gamas Nα entre L / d para las
juntas horizontales, de los cuales α es de 90 º, y cero para las juntas verticales, de
los que α es igual acero(Terzaghi, 1965).
Sin corrección adecuada se puede hacer para las juntas con ángulos bajos de α.
Si un grupo de diversas perforaciones orientadas está disponible, Terzaghi (1965)
sugiere que:
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MODELADO DE RED DE FRACTURA S DISCRETA
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II. Modelo Estructural
MODELADO DE RED DE FRACTURA S DISCRETA
Fractura de redes discretas (DFN), modelado explícitamente representa
cómo las fallas y las articulaciones reconocido por el modelo estructural
espacial se distribuyen dentro de la masa rocosa.
Otros usos importantes incluyen la estimación de las distribuciones de
tamaño de bloque para el análisis de la fragmentación y la determinación de
las condiciones de flujo en las masas de roca dura.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
El modelado de fracturas netas (DFN) en la literatura comúnmente incluye:
1. - FracMan (Golder Associates, Inc., 2007)
2. - Jointstats (Brown 2007)
3.- 3FLO (Billum et al , 2005), and
4.- SIMBLOC (Hamdi &du Mouza, 2004 )
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II. Modelo Estructural
MODELADO DFN
El juego de herramientas de modelado FracMan DFN fue desarrollado y lanzado por
primera vez por Golder Associates, Inc. en 1986. Fue desarrollado inicialmente para
aplicaciones de ingeniería de minas y civil, y ha sido ampliamente utilizado en petróleo y
gas y proyectos de medio ambiente, incluida la gestión de residuos radiactivos.
Más recientemente se ha aplicado a la estabilidad de las taluds y los problemas de un
túnel, en la predicción de la fragmentación in situ y la gestión de las aguas subterraneas.
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II. Modelo Estructural
SOFTWARE:_
Software JointStats fue desarrollado por Julio Kruttschnitt. Centro de Investigación
(JKMRC), Universidad de Queensland.
El software original acepta estándar de datos estructurales de un mapeo de la cara oscanline pozo,
Ofrecer una estructura y una masa de roca de propiedades de materiales de base de
datos que permite la incertidumbre de los datos para evaluar y determinar los límites de
confianza para los datos especificados y / o los atributos dentro de un dominio único
geotécnicos
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II. Modelo Estructural
Los Hitos en este programa incluyen la ampliación de los existentes
JointStats base de datos para incluir las medidas cuantitativas de los
parámetros del macizo rocoso y los datos estructurales recogidos
usando técnicas digitales.
3FLO fue desarrollado por Itasca Consultores SA (Francia),
principalmente para los análisis hidrogeológicos de los medios
fracturados.
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II. Modelo Estructural
El código es capaz de generar su propia DFN y tiene muchas características
similares al estándar de códigos de Itasca, incluyendo la construcción en
Poisson lenguaje de programación.
Base Fracman, JointStats 3FLO y su modelización en el modelo de disco al
azar, donde se define el tamaño de la discontinuidades circular por el radio
de la discontinuidad y de los lugares están determinados por un proceso
estocástico, por lo general el proceso de Poisson.
En forma indetalud de los demás y los centros de disco se generan en el
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II. Modelo Estructural
En forma indetalud de los demás y los centros de disco se generan en el
espacio usando una ley de distribución uniforme. La orientación de losdiscos se simula después de la media y las desviaciones estándar de la ley
de distribución que se ajusta a las mediciones de campo reales.
El radio del disco se estima a partir de la distribución de la longitud de
seguimiento. La intensidad conjunta se calcula sobre la base de la
frecuencia lineal media y la distribución de radio. Aplicaciones conocidas
de este código han sido principalmente para bloquear la distribución de
tamaños.
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II Modelo Estructural
DEFINICIÓN ESTRUCTURAL DE DOMINIO
Directrices Generales
• La información contenida en el modelo estructural se utiliza para subdividir las
rocas en la mina en un selecto número de dominios estructurales, cada uno
con límites bien definidos y se caracteriza internamente por unos tejidos
reconocibles estructurales que lo diferencian claramente de sus vecinos.
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II Modelo Estructural
Todas las características descritas en los apartados anteriores se deben
utilizar para ayudar a definir cada dominio.
Estos incluyen: Contactos de minas escala de puntuación cambios en la geología,
incluyendo cambios en la litología (por ejemplo, entre las rocas ígneas y
sedimentarias sub-volcánicas y rocas intrusivas intrusión), los cambios en
los perfiles de meteorización, y los cambios en los estilos de alteración;
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II. Modelo Estructural
Fallas de minas escala que podrán dividir las rocas en la mina en diferentes
bloques estructurales;
Estructuras plegadas de remoción de escala, haciendo especial hincapié en
los cambios en la orientación de los pliegues; Estructuras metamórficas de Minas escala, también con énfasis en los
cambios en el orientación de las estructuras;
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II. Modelo Estructural
Desnivel. y fallas entre la rampa de la escala, los pliegues y las
estructuras metamórficas, y
Escala de desniveles juntos división y micro-Construcciones como para
parásitos o segundo pliegues formados en los miembros de cualquier inter-
rampa o pliegues escala de las minas.
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II. Modelo Estructural
Todas estas características se han identificado a partir de la cartografía y
el afloramiento de perforación, y se almacena en la base de datos de tres
dimensiones estructurales.
Ó
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II. Modelo Estructural
EJEMPLO DE APLICACIÓN
Límites primarios de dominio
Ilustra los dominios de la estructura primaria reconocidos en el Codelco
Norté Chuquicamata mina en el norte de Chile. En este ejemplo el dominio
ha estado dando nombres, pero más seguido que no serán identificados por
números.
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2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
MINA CHUQUICAMATA:_
La mina de Chuquicamata ha sido usada como ejemplo, por que muestra la
claridad que puede ser lograda cuando una establecida y validada base de
datos estructurada tridimensionalmente esta disponible con que trabajar.
Obviamente, tal claridad no será posible en la pre-viabilidad y tempranas
etapas de viabilidad del desarrollo del proyecto, pero el ejemplo ilustra el
diseño del objetivo maduro o hecho.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
STEREONETS:_
Stereonets que ilustran la diferencias en la orientación de las fallas que
dividen la Fortuna Granodiorita en el Muro Oeste del hoyo dentro de los
dominios de La Fortuna Norte Y Sur.
Las diferencias en la orientación vistas en los stereonets pueden ser
dichas parcelas trazan en el revestimiento del hoyo en 2005. Las fallas
muestran en azul haber trazado longitudes de mas de 1.0 km. Las fallas
muestran en rojo haber trazado extensiones mejores que 1 km.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Orientación de lasmayoresestructurasen eldominio dela fortunanorteCHUQUICAMATA
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II. Modelo Estructural
Orientaciónde mayorestructuraen eldominio de
Fortuna surde la minadeChuquicamata.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Fabrica dentro de los dominios primarios
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II. Modelo Estructural
p
Una vez que los dominios de los límites han sido seleccionados, las
estructuras de escala del desnivel y de inter-rampa dentro de cada dominio
deben ser asesorado para asegurarse que la estructura interna de la
fábrica de los dominios claramente distinguidos desde su vecino. Este
proceso debería ser exhaustivo y llevado a cabo bien uno de los dos a
cambios en los desniveles primarios o subdivisiones de dominios.
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Orientación de menores fallas en el dominio de Fortuna Norte de la mina deChuquicamata.
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II Modelo Estructural
Orientación de las fallas menores del dominio de la Fortuna Sur de la mina deChuquicamata.
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II. Modelo Estructural
Orientación de las uniones en el dominio de la Fortuna Norte de la mina deChuquicamata
2. MODELO ESTRUCTURAL
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II. Modelo Estructural
Orientación de uniones en el dominio de la Fortuna Sur de la mina de Chuquicamata.
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III. MODELO DEL MACIZO ROCOSO
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
INTRODUCCIÓN
• El propósito de este modelo es la base de datos de las propiedades de
ingeniería de la masa de roca para su uso en los análisis de
estabilidad que se utilizarán para preparar los diseños de taludes en
cada etapa del desarrollo del proyecto.
Esto incluye las propiedades de las partes intactas de roca que
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Esto incluye las propiedades de las partes intactas de roca que
constituyen el macizo rocoso anisótropo, las estructuras que atraviesan el
macizo rocoso y separar las partes individuales de roca intacta entre sí, y
la masa de roca en sí.
Un atributo fundamental de cualquier masa de roca que siempre se debe
tener en cuenta es que para una mayor estructura de las rocas es probable
que sea de control primario, mientras que para la resistencia más débil en
rocas puede ser el factor de control.
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Esto significa que la masa de roca puede fallar en cualquiera de las tres
formas posibles:
1. Falla Estructuralmente controlada, donde la ruptura se produce sólo a lo
largo de las articulaciones de las fallas. Este es el caso de las diapositivas y
planos de cuña, que es más probable que ocurra en el banco y la escala
entre la rampa. En este caso la resistencia de las estructuras es el parámetro
más importante para evaluar la estabilidad de los taludes.
2 F ll t l i l t t l d d l t d t
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III. Modelo de Macizo Rocoso
2. Falla con control parcial estructural, donde la ruptura se produce en parte
por la masa de roca y en parte a través de las estructuras, por lo general a
otras cosas-la rampa y la escala global. En este caso la resistencia de la
masa de roca y las estructuras son importantes para evaluar la estabilidad
de los taludes.
3. Falla de control estructural limitado, donde la ruptura se produce sobre todo
a través del macizo. Esto puede ocurrir en la-rampa o talud
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III. Modelo de Macizo Rocoso
a escala global, ya sea en masas de roca muy fracturada o débil compuesta
predominantemente de materiales blandos o alterados. Eneste caso la fuerza
de la masa de roca es el parámetro más importante para evaluar la
estabilidad de las laderas.
Por lo tanto, al establecer para determinar las propiedades de ingeniería
geotécnica del macizo rocoso, la resistencia de la masa de roca y el
mecanismo potencial de falla debe ser considerado en el programa de
muestreo y pruebas.
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Cuando se muestree y pruebe la roca intacta, también es importante
diferenciar entre "índice", "conductividad" y las propiedades "mecánicas".
1. Indice de propiedades son propiedades que no definen el comportamiento
mecánico de la roca, pero son fáciles de medir y proporcionar una descripción
cualitativa de la roca y, en algunos casos, puede estar relacionado con la
conductividad y / o mecánica de la roca.
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
2. Propiedades de conductividad son propiedades que describen el flujo de
fluido a través de la roca. Un ejemplo es la conductividad hidráulica
3. Las propiedades mecánicas son propiedades que describen
cuantitativamente la resistencia y deformabilidad de la roca. El ejemplo más
común es la resistencia a la compresión uniaxial, que es uno de los
parámetros más utilizados en la ingeniería de rocas.
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
En ingeniería de talud las propiedades de las rocas más comúnmente
utilizados son los siguientes.
1. Indice de propiedades
oLa porosidad, n
oPeso unitario , ɣ
oVelocidad de la onda P, Vp
oVelocidad de las ondas S, Vs
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III. Modelo de Macizo Rocoso
2. Propiedades mecánicas, que se describen
oResistencia a la tracción, TS o σt
oIndice de fuerza de punto de carga, I
oFuerza compresión uniaxial, UCS o σc
oLa fuerza compresión triaxial, TCS
oEl módulo de Young, E, y el coeficiente de Poisso n, v
Índice de propiedades
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Porosidad
La porosidad de la roca, n, se def ine como la proporción del volumen de
vacíos (Vv ) y e l volumen total (Vt) de la muestra. La porosidad es
tradic ionalmente expresada com o un porcentaje.
Goodman (1989) indica que en las rocas sedimentarias varía de cerca
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III. Modelo de Macizo Rocoso
de 0 hasta un 90 por ciento, dependiendo del grado de consolidación de la
cementación, con un 15 por ciento de ser un "típico valor promedio" de
piedra arenisca.
La Tiza es una de las más porosas de todas las rocas, con porosidades
en algunos casos de más del 50 por ciento. Parte del material volcánico,
por ejemplo, piedra pómez y tobas, fueron gasificados así como se
encontraron y también puede presentar porosidades muy altas, pero la
mayoría de magmáticos las rocas volcánicas tienen una baja porosidad.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Las Rocas cristalinas, incluyendo calizas y evaporitas y rocas ígneas y
metamórficas, también tienen porosidades baja, con una gran proporción de
los espacios vacíos a menudo se crean grietas planas o fisuras. En esta
proporción rocas del espacio vacío a menudo se crean por las grietas o
fisuras planas.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
El ISRM recomienda los procedimientos para la medición de la porosidad de
la roca, estos se describen en Brown (1981). Una discusión detallada de la
porosidad se puede encontrar en Lama y Vutukuri (1978
Peso unitario
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III. Modelo de Macizo Rocoso
• La unidad de peso de la roca ɣ, se define como el cociente entre el peso
(W) y el volumen total (Vt) de la muestra:
• La densidad de la roca, p, se define como el cociente entre la masa (M) yel volumen total (Vt) de la roca:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
• El peso específico de la roca, Gs, se define como el cociente entre el
peso de la unidad (ɣ) y el peso unitario del agua (ɣw):
• El ISRM recomienda los procedimientos para la medición de la unidad de
peso de la roca, Estos se describen en la Brown (1981). Una discusión
detallada de la unidad de peso se pueden encontrar en Lama y Vutujuri
(1978).
Porosidad de algunas rocas (Modificado por Goodman, 1989)
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III. Modelo de Macizo Rocoso
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Peso unitario de algunas rocas
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Las velocidades de onda son significativamente más bajos para las rocas
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III. Modelo de Macizo Rocoso
con micro grietas que las rocas porosas, sin grietas, pero con el mismo
espacio vacío total. Por lo tanto Fourmaintraux (1976) propuso un
procedimiento basado en la comparación de los valores teóricos y medidos
de Vp para evaluar el grado de fisuración en las muestras de roca en
términos de un índice de calidad IQ:
Donde Vp es la velocidad medida de la onda P y VP. T es la velocidad teórica
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III. Modelo de Macizo Rocoso
de la onda P, que puede ser calculada a partir de:
Donde VP es la velocidad de la onda P del componente mineral "i", que tiene
una
proporción de volumen Ci en la roca.
Promedio de velocidad de la onda P en minerales formadores de roca
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Promedio de velocidad de la onda P en minerales formadores de roca
Los experimentos de Fourmaintraux en establecer que el coeficiente
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III. Modelo de Macizo Rocoso
intelectual se ve afectada por los poros de la muestra de roca de acuerdo a:
Donde np es la porosidad de la roca no fisurada expresada como un
porcentaje. Sin embargo, si hay incluso una pequeña fracción de las grietas
o fisuras plana, la ecuacion anterior se rompe.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Debido a esta extrema sensibilidad del coeficiente intelectual de fisuras, y se
basan en mediciones de laboratorio y observación microscópicas de fisuras,
Forumaintraux propuso el gráfico como base para describir el grado de
fisuración de una muestra de roca.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Clasificación del régimen de fisuras en las muestras de roca teniendo en cuenta lacalidad de índice de coeficiente intelectual y la porosidad de la roca (Forumaintraux1976).
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Tanto la velocidad de la onda P (Vp) y la velocidad de las ondas S (Vs) se
puede determinar en el laboratorio, con Vp es el más fácil de medir. ASTM
D2845-95 describe la determinación de laboratorio de las velocidades de
pulso ultrasónico y constantes elásticas de la roca, y Brown (1981) describe
los métodos sugeridos por el ISRM para determinar la velocidad del sonido.
Ondas P y las velocidades de ondas S de algunas rocas
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Propiedades mecánicas
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III. Modelo de Macizo Rocoso
p
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción de la roca se mide por la "indirecta" pruebas de
resistencia a la tracción, ya que es muy difícil llevar a cabo una verdadera prueba
de tensión directa
(Lama et al, 1974). Estos "indirectos" tests de resistencia a la tracción aplicar
compresión para generar tensión y compresión combinada en el centro de la
muestra de roca.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Una grieta de partida en esta región se propaga paralela al eje de la carga y
las
causas del fracaso de la muestra (Fairhurst, 1964, Mellor & Hawkes, 1971).
La Brasilian test es el método más utilizado para medir la resistencia a la
tracción de la roca. Las muestras son discos con caras planas y paralelas.
Ellos son cargados diametralmente a lo largo de la línea de contactos (en
contraposición a los contactos punto de la otra manera de prueba
similares diametral punto de carga).
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III. Modelo de Macizo Rocoso
El diámetro del disco debe ser al menos de 50 mm y la relación entre el
diámetro D para el espesor de aproximadamente 2:1. Una tasa de carga
constante de 0.2kN/second se recomienda, como las rupturas que muestra
en 15 segundos a 30 segundos, por lo general a lo largo de una fracturasimple de tracción tipo alineado con el eje de carga. La resistencia a la
tracción está dada por:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Donde P es la carga de compresión, y D y t son el diámetro y el espesor del
disco. La prueba se ha encontrado para dar una resistencia a la tracción
superior a la de un ensayo de tracción directa, probablemente debido al
efecto de las fisuras como fisuras cortas debilitar una muestra de la tensión
directa con más severidad que debilitan una muestra división de tensión
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
. A pesar de la fuerza es una buena aproximación a la resistencia a la
tracción de la roca.
ASTM D3967-95a se describe el método de prueba estándar para resistencia
a la tracción de las muestras de roca y Brown (1981) describe los métodos
sugeridos por el ISRM para determinar la resistencia a la tracción indirecta.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
PLT (Carga Puntual)
Es una estimación indirecta de la resistencia a la compresión uniaxial de la
roca. La prueba de carga punto se puede realizar en las muestras en forma de
base (las pruebas diametrales y axial), bloques de corte (las pruebas de
imprenta) o trozos irregulares (la prueba de masa irregular). Las muestras se
rompió por una carga concentrada aplicada a través de un par de esférica
truncada, platos cónicos.
L b d li l i tátil l
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III. Modelo de Macizo Rocoso
La prueba se puede realizar en el campo con equipo portátil o en el
laboratorio. La carga de punto de índice de fuerza, que viene dado por:
Donde P es la carga que rompe con el modelo y De un diámetro de
base equivalente, dada por:
D d D l diá t d b A l í i d fi i d ió
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Donde D es el diámetro de base y A es el mínimo de superficie de sección
transversal de un plano a través de la muestra y los puntos de contacto del
cristal de exposición. Is varía con De. Por lo tanto, es preferible llevar a cabo
pruebas diametral en especímenes de de 50 a 55 mm de diámetro.
Brady y Brown (2004) indican que el valor de I mide un diámetro D se
puede convertir en un equivalente a un equivalente de 50 mm por la relación
núcleo:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Dónde está la carga de punto de índice de fuerza medido para un núcleo de
diámetro equivalente D diferentes de 50 mm. No se recomienda el uso de
diámetros de núcleo más pequeño de 40 mm para las pruebas de carga
puntual (Bieniawski, 1984).
Varias correlaciones se han desarrollado para estimar la resistencia a la
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III. Modelo de Macizo Rocoso
compresión uniaxial de la roca, forman el índice de carga punto de fuerza
(Zhang 2005), pero el más comúnmente utilizado es el siguiente:
Donde I es la carga de punto de índice de fuerza de De = 50 mm
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Debe tener mucho cuidado ejercido en la realización de pruebas de punto de
carga y la interpretación de los resultados de tales correlaciones con una
ecuación. En primer lugar, existe una considerable evidencia anecdótica y
documentado que sugiere que no hay factor de conversión único y que es
necesario para determinar el factor de conversión en un lugar por lugar y tipo de
roca en roca tipo base.
En segundo lugar, como señala Brady y Brown (2004), la prueba es aquella
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III. Modelo de Macizo Rocoso
en la que la fractura es causada por la tensión inducida y es esencial que un
modo coherente de fallo se produce si los resultados obtenidos a partir de
muestras diferentes sean comparables.
Rocas blandas y rocas altamente anisotrópicas o rocas que contienen los
planos marcados de debilidad, tales como los planos de estratificación
puedan dar resultados falsos.
Un alto grado de dispersión es una característica general de los resultados de
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III. Modelo de Macizo Rocoso
PLT y un gran número de determinaciones individuales a menudo por encima de
100, son necesarios con el fin de obtener índices confiables.
Para rocas anisotrópico, es común para determinar un índice de anisotropía de
la fuerza, que se define como el cociente entre el decir que los valores medidos
perpendicular y paralela a los planos de debilidad.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Resistencia a la compresión uniaxial
Compresión uniaxial de muestras de roca cilíndrica preparada a partir de
perforación es probablemente la prueba más ampliamente realizado en la roca.
Se utiliza para determinar la resistencia a la compresión uniaxial (resistencia a
compresión) el módulo de Young, E, y la relación de Posisson. La resistencia a la
compresión uniaxial está dada por:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Donde P es la carga que provoca el fracaso de la muestra de roca cilíndrica,
D es el diámetro de la probeta, y A es área de la sección transversal.
Correcciones para tener en cuenta el aumento de la superficie de la sección
son comúnmente insignificante si la ruptura se produce antes.
3. MODELO DE MACIZO ROCOSO
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III. Modelo de Macizo Rocoso
ASTM D2938-95 y D3148-96 describe los métodos de prueba estándar para
resistencia a la compresión uniaxial y el módulo elástico de las muestras de roca.
Brown (1981) describe los métodos sugeridos por el ISRM para determinar la
resistencia a la compresión uniaxial y deformabilidad de la roca. Brady y Brown
(2004) resume las características esenciales de este procedimiento
recomendado.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
1. Las muestras deben estar en lo cierto cilindros circular que tiene una altura a
diámetro de 2.5 a 3.0 y un diámetro de preferencia no menor que el tamaño del
núcleo NMLC (51 mm). el diámetro de la muestra debe ser de al menos 10
veces el grano más grande en la roca.
2. Los extremos de la muestra debe ser plana dentro de 0.02mm. 0.001 radianes
o 0,05 mm en 50 mm de ser perpendicular al eje de la muestra.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
3. El uso de materiales de nivelación o tratamientos finales superficie que no sea
a máquina no está permitido.
4. Las muestras se almacenarán durante no más de 30 días y luego y probado
en su contenido de humedad natural. Esto requiere una protección adecuada
de los daños y la pérdida de humedad durante el transporte y
almacenamiento.
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5. La carga uniaxial se debe aplicar a la muestra a una tasa constante de carga
de 0.5MPa/segundo a 1.0MPa/segundo.
6. Carga axial y las deformaciones axiales y radiales o circunferenciales deben
ser registradas durante la prueba.
7. Debe haber por lo menos cinco repeticiones de cada prueba.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Además, todas las muestras deben ser fotografiados y todos los defectos visibles
registrado antes de la prueba. Después de la prueba, la muestra se debe volver a
fotografiar y registrar todos los planos de falla. Sólo los resultados de la prueba
donde se puede demostrar que el hecho se produjo a través de la roca intacta y
no por defectos en la muestra deben ser aceptado.
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Resultados obtenidos de un ensayo de compresión uniaxial sobre laroca.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
La resistencia uniaxial de la roca disminuye con el tamaño de muestra cada vez
mayor. Se da por supuesto que T se refiere a 50 mm de diámetro de la muestra.
Una relación aproximada entre la resistencia a la compresión uniaxial y el diámetro
de la muestra para las muestras entre 10 mm y 200 mm de diámetro, está dada
por Hoek y Brown (1980) como:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Donde σc es la resistencia a la compresión uniaxial de una muestra de 50 mm de
diámetro y σcD es la resistencia a la compresión uniaxial medido en una muestra
con un diámetro D (en mm).
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Influencia del tamaño dela muestra de la fuerza decompresión uniaxial de laroca (Hoek & Brown,1980).
En rocas anisotrópicas, por ejemplo, filita, esquisto, pizarra, y la pizarra,
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III. Modelo de Macizo Rocoso
p p j p q p y p
varios ensayos de compresión uniaxial se realizan en base orientada a los
varios ángulos de foliación o cualquier otro plano de debilidad.
La fuerza es por lo general cuando la foliación o planos débiles hacer y
ángulo de 30 ° con la dirección de la carga más grande y cuando los planos
son paralelas o perpendiculares al eje.
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Esto permite la definición de los límites inferior y superior de T y permite
tomar decisiones, basándose en criterios técnicos, en cuanto a qué valor es
el más adecuado.
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Mohr envolvente de falla definida por Mohr en los circulos de falla
En la compresión triaxial, cuando la muestra de roca no sólo se carga axial,
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sino también radialmente por una presión de confinamiento mantiene constante
durante la prueba, la falla se produce sólo cuando la combinación de esfuerzo
normal y esfuerzo de corte es tal que el círculo de Mohr es tangente a la
envolvente de rotura. Por lo tanto un círculo representa una condición estable.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
La prueba de compresión triaxial se lleva a cabo en una muestra cilíndricapreparada de la misma manera que para la prueba de compresión uniaxial. La
muestra se coloca dentro de un recipiente a presión y una presión del líquido,
S3, se aplica a su superficie. Una chaqueta, por lo general hecha de un
compuesto de caucho, se utiliza para aislar a la muestra de roca del fluido de
confinamiento.
La tensión axial, sn, se aplica a la muestra por un carnero que pasa a través de
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un arbusto en la parte superior de la celda y las tapas de acero templado. La
presión de poros, u, se puede aplicar o medida a través de un conducto que en
general se conecta con el modelo que a través de la base de la célula.
Deformación axial de la muestra de roca puede ser convenientemente
supervisada por transformadores variable diferencial (LVDT) montado en el interior
(de preferencia) o fuera de la célula.
Las cepas locales axial y circunferencial se puede medir por la tensión
resistencia eléctrica indicadores unido a la superficie de la pieza de roca.
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p p
Vista de corte transversal de la célula triaxial rock diseñada por Hoek yFranklin (1968), (de Brady y Brown, 2004).
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La presión de confinamiento se mantiene constante y la presión axial mayor
hasta que la muestra no. Además de la fricción y la cohesión (c) los valores
definidos por la envolvente de rotura de Mohr, la prueba de compresión triaxial
puede proporcionar los siguientes resultados: el mayor (Si) y menores (S3)
principales tensiones efectivas por el hecho, las presiones de poros (u ), una curva
de tensión-deformación axial, una curva de tensión-deformación radial.
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Presiones de poros casi nunca se mide al analizar muestras de roca. Las
mediciones son muy difíciles e imprecisos en las rocas con una porosidad menor
del cinco por ciento.
También están cargados lo suficientemente lento como para evitar el exceso
de presiones de poros que pueden provocar la ruptura prematura y poco realista
de baja resistencia.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Designación ASTM D2664-95a se describe el método de prueba estándar
para resistencia a la compresión triaxial de muestras de roca sin drenaje, sin
mediciones de la presión de poros. Brown (1981) describe los métodos
sugeridos por un ISRM para determinar la resistencia de la roca en la
compresión triaxial, y un procedimiento de revisión se publicó después (ISRM,
1983).
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III. Modelo de Macizo Rocoso
En todos los ensayos de compresión triaxial en roca, los procedimientos se
recomiendan las siguientes.
1. La máxima presión de confinamiento debe variar de cero a la mitad de la
resistencia a la compresión no confinada de la muestra. Por ejemplo, si el valorde P es de 120 MPa, a continuación, la máxima presión de confinamiento no
debe exceder los 60 MPa.
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2. Los resultados deben ser confinada de por lo menos cinco diferentes
presiones de confinamiento. Por ejemplo, 5, 10, 20, 40 y 60Mpa si la máxima
presión de confinamiento es 60Mpa.
3. Al menos dos pruebas se llevarán a cabo para cada presión de confinamiento
Constantes elásticas, módulo de Young y el coeficiente de Poisson
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Como se muestra el módulo de Young de la muestra varía a lo largo del
proceso de carga y no es una única constante. Este módulo se puede definir
de varias formas las más comunes son:
- El módulo de tangente de Young, E, definida como la inclinacion de la curva
de tensión deformación en un porcentaje fijo, por lo general un 50 por ciento
de
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la resistencia a la compresión uniaxial.
- Módulo Promedio de Young, E, definida como la talud media de la más o
menos porción recta de la curva de tensión-deformación.
- Módulo secante de Young, E, definida como la talud de la recta que une el
origen de la curva de tensión-deformación hasta el punto de la curva en un
porcentaje fijo de la resistencia a la compresión uniaxial.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
La primera definición es la más ampliamente utilizada y, en este texto se
considera que E es igual a E. correspondientes a cualquier valor del módulo de
Young, un valor de relación Poisson puede ser calculado como:
Donde σ es la tensión axial, E es la deformación axial y E es la tensión radial.
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Debido a la simetría axial de la muestra, la deformación volumétrica, E, en
cualquier etapa de la prueba se puede calcular como:
La resistencia a la compresión uniaxial, módulo de Young y la proporción de
veneno para algunas rocas.
Resistencia a la compresión uniaxial, módulo de Young y el coeficiente dePoisson
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Utilizando los valores de E y V del módulo de corte (G) y el módulo Bulk (K) de la
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roca se puede calcular como:
De ondas P y las velocidades de ondas S se puede utilizar para calcular las
propiedades elásticas dinámicas:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Donde p es la densidad de la roca, Ed es el módulo de la dinámica de Young, Di-s es el módulo de corte dinámico, y vd es la dinámica de larelación de Poisson. Por lo general Ed es mayor que E y el EDE relaciónvaría de 1 a 3..
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Una serie de clasificaciones con resistencia de rocaa la compresión
uniaxial y el módulo de Young se han propuesto. Probableme nte el más
utilizado es la clasificación de la fuerza de módulo propuesto por Deere y
Miller (1966). Esta clasificación define las clases de roca en términos de
la resistencia a la compresión uniaxial y la relación del módulo.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
- Si E/σc< 200, la roca tiene un bajo ratio (región L)
- Si 200< E/σc< 500, la roca tiene un ratio medio (región M)
- Si 500< E/σc, la roca tiene un alto ratio (región H)
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Tabla de clasificación de la roca en términos de resistencia a la compresión uniaxial ymódulo de Young
Condiciones especiales
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Rocas blandas y suelos residuales
Macizo degradado con alteracion argílica como Saprolitos, puede fallar
de una manera "similar al suelo". En estos casos los procedimientos de
ensayo descritos en las secciones anteriores pueden no ser suficientes,
especialmente si la roca tiene alto contenido de humedad.
Si este es el caso, puede ser necesario realizar pruebas de tipo mecanica
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III. Modelo de Macizo Rocoso
de suelo y tener en cuenta las presiones de poros y tensiones efectivas en
lugar de los ensayos de tipo de roca. Si es así, las decisiones de muestreo y
las pruebas deben ser conscientes de la naturaleza del material y las
condiciones climáticas en el sitio del proyecto. Al planificar la investigación,
los puntos que deben tenerse en cuenta son los siguientes.
1 Por lo general los análisis de suelo son los análisis de estabilidad de
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1. Por lo general, los análisis de suelo son los análisis de estabilidad de
taludes efectiva el estrés. Análisis eficaz el estrés suponer que el material
está plenamente consolidado y en equilibrio con el sistema existente y el
estrés que la falta se produce cuando, por alguna razón, tensiones
adicionales se aplican rápidamente, con poco o ningún drenaje ocurriendo.
Por lo general, el estrés adicional son las presiones de poros generados por
la caída de la lluvia repentina o prolongada.
Para estos análisis la prueba de laboratorio de concentración
apropiada son los consolidados no drenados (CU) Prueba triaxial
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III. Modelo de Macizo Rocoso
apropiada son los consolidados no drenados. (CU) Prueba triaxial,
durante el cual se miden las presiones de poros.
2 . Teoría de la mecánica del suelo y los procedimientos de pruebas de
laboratorio se han desarrollado casi exclusivamente con materiales
transportados que han perdido su forma original. Por el contrario, los
suelos residuales con frecuencia conservan algunas de las
características de la roca madre del que se derivaron.
3 En las situaciones donde el análisis de estabilidad se han
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III. Modelo de Macizo Rocoso
3. En las situaciones donde el análisis de estabilidad se han
realizado sólo sobre la base de los resultados representante CU
prueba triaxial, estructuras persistente
relictos de residuales o altamente degradado y hidrotermal (argílico)
los perfiles alterados pueden y con frecuencia han demostrado ser
fuentes inesperadas de la inestabilidad, especialmente en climas
húmedo y tropical.
4. Alto porcentaje de huecos, materiales plegables como Saprolitos, hierro
li i i d d ó it d fi d bbli d
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III. Modelo de Macizo Rocoso
lixiviado, suave o depósitos y de grano fino, masas de roca rubblised
siempre plantear la cuestión de reblandecimiento del suelo rápidamente, lo
que puede conducir a un colapso repentino, si hay una rápida, positiva o
negativamente los cambios en la tensión . Repentinos aumentos
transitorios en la presión de poros también puede conducir a la falla
rápida, esta condición se conoce como licuefacción estática.
5. Otra peculiaridad de los materiales con relaciones de alto vacío,
como saprolitos que no debe pasarse por alto es el efecto de succión
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como saprolitos, que no debe pasarse por alto, es el efecto de succión
del suelo en el esfuerzo efectivo y resistencia al corte disponible. Con
saporlitos, fuertes presiones de poro negativas (succión del suelo) se
desarrollan cuando el contenido de humedad cae por debajo de 85%, lo
que explica por qué muchos taludes en saprolito mantendrán estable en
los ángulos de inclinación y altura superior a que se espera de un
análisis esfuerzos efectivos.
6. El muestreo de rocas blandas y materiales de alta relación de vacíos
del suelo debe ser planificada y ejecutada con gran cuidado Para estos
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del suelo debe ser planificada y ejecutada con gran cuidado. Para estostipos de materiales, muestras de bloques de alta calidad en lugar de
muestras de tubo de pared delgada se debe considerar con el fin de
reducir los efectos de las cepas de la compresión y la consiguiente
alteración de la muestra.
7. Se debe tener en la preparación de argílico, saprolitico y halloysita
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suelos volcánicos de rodamientos y / o degradado y alterado las rocas
para los límites de Atterburg pruebas.
Horno de secado de estos materiales pueden cambiar la estructura de
los minerales de arcilla, que proporcionará resultados incorrectos. Esto
puede evitarse si las muestras se secan al aire.
Rocas degradables
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Ciertos materiales se degradan cuando se exponen al aire y / o agua. Estos
incluyen la arcilla rica, materiales de baja resistencia, tales como pizarras
esmectítica y gubia de fallas y algunos kimberlitas.
Las pruebas estándar de la degradabilidad como saciar la durabilidad y
resistencia estática puede dar una indicación de la susceptibilidad de estos
materiales a la degradación.
Sin embargo, se ha encontrado que simplemente dejando muestras de
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Sin embargo, se ha encontrado que simplemente dejando muestras de
núcleos expuestos a los elementos es una manera directa y práctica de
evaluar la degradabilidad.
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Prueba de la degradación de la base expuesta
Donde hay alto contenido de yeso anhidrita en la masa rocosa, el
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potencial de la solución de estos minerales y la degradación
consiguiente también debe tenerse en cuenta al evaluar su resistencia
a largo plazo.
El permafrost
Estabilidad de taludes suele mejorar cuando la masa de roca seencuentra en un estado permanentemente congelado.
Sin embargo, en condiciones de deshielo, la capa activa se debilitará.
Por lo tanto, para propósitos de diseño en entornos de permafrost, es
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III. Modelo de Macizo Rocoso
o o ta to, pa a p opós tos de d se o e e to os de pe a ost, es
necesario determinar los parámetros de resistencia al corte (fricción y la
cohesión) y contenido de humedad y suelo, tanto en los estados
congelados y no congelados. Además, es necesario conocer:
- El espesor y profundidad de la zona de congelados, incluidos el grosor y
la profundidad de la congelación de activos y la capa de deshielo;
- El contenido de hielo-ricos o pobres;
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III. Modelo de Macizo Rocoso
p ;- La temperatura del aire anual y mensual. Las diferencias en las
temperaturas del aire anual y mensual de llevar a un comportamiento
diferente del permafrost en las diferentes regiones;
- El flujo de agua cercanos que un daño del permafrost;
- La cubierta de nieve y las precipitaciones.
- El gradiente geotérmico, y
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III. Modelo de Macizo Rocoso
g g , y
-¿Cómo se comporta el hielo en la superficie libre. Hace que se derrita y
el flujo o lo hace permanecer en el lugar?
Pruebas de resistencia de materiales permafrost requiere especializada
en la manipulación, almacenamiento y servicios de laboratorio. Las
muestras deben mantenerse en un estado de congelación de la colección
de la prueba.
• LAS DISCONTINUIDADES
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III. Modelo de Macizo Rocoso
• en la masa de roca esta dada por que tiene cero o baja resistencia a la
tracción. Esto incluye, tales como juntas, fallas, planos de estratificación,
esquistosidad planos, y las zonas erosionadas o alterado. Términos
ecomendados para el espaciamiento de defecto y el diafragma (grosor).
Debe de tener un sistema de clasificación recomendada y diseñado
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III. Modelo de Macizo Rocoso
y
específicamente para permitir a las descripciones de ingeniería
pertinentes y concordantes de defectos.
En la ingeniería de taludes, las propiedades de defecto más comúnmente
utilizados son los parámetros de corte de Mohr-Coulomb de la junta (ángulo
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III. Modelo de Macizo Rocoso
utilizados son los parámetros de corte de Mohr Coulomb de la junta (ángulo
de fricción, y la cohesión, para fines de modelación numérico de la rigidez
de los defectos deben también ser evaluados. La resistencia al cortante se
puede medir por el laboratorio y en ensayos in situ, evaluación desde la
parte posterior-análisis de las fallas estructurales controlados o evaluados
de una serie de métodos empíricos.
Laboratorio y ensayos in situ tienen el problema de los efectos de
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III. Modelo de Macizo Rocoso
y yescala como la superficie a prueba es generalmente mucho menor que la
que podría ocurrir en el campo.
Por otro lado, la inestabilidad estructural talud controlada requieren una
interpretación muy cuidadosa de las condiciones que provocan la junta y
el valor para evaluar el valor más probable de los parámetros de
resistencia al corte.
Los valores evaluados a partir de métodos empíricos también
requieren una evaluación cuidadosa.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Medición de resistencia al corte
La resistencia al corte de las discontinuidades suave puede ser
evaluado utilizando el criterio de rotura de Mohr-Coulomb, en la que se
le da la máxima resistencia al corte por:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Donde Øj y Cj son ángulo de rozamiento y la cohesión de la
discontinuidad de la condición de fuerza máxima, y T es la cohesión
de la discontinuidad de la condición de fuerza máxima, es el valor
medio de la tensión efectiva normal que actúa en el plano de la
estructura . El criterio se ilustra como
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Mohr-Coutomb resistencia al corte de los defectos de los ensayos de cortedirecto.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
En un estado residual, o cuando la fuerza máxima se ha superado y
desplazamientos relevantes han tenido lugar en el plano de la estructura, la
resistencia al corte está dada por:
Donde Øjres y C jres son el ángulo de rozamiento y la cohesión de la
condición residual y T es el valor medio de la tensión efectiva normal
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III. Modelo de Macizo Rocoso
condición residual y T es el valor medio de la tensión efectiva normal
que actúa en el plano de la estructura, hay que señalar que en la
mayoría de los casos C es pequeño o cero, lo que significa que:
ASTM D4554-90 (revisada en 1995) describe el método de prueba
estándar para la determinación in situ de la fuerza cortante directo de
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III. Modelo de Macizo Rocoso
estándar para la determinación in situ de la fuerza cortante directo de
los de la junta y
ASTM D5607-95 escribe el método de prueba estándar para resistencia
al corte directo se apoya la realización de laboratorio de muestras de
roca que contiene la junta . Brown (1981) describe los métodos
sugeridos por el ISRM para determinar la resistencia al corte directo en
laboratorio e in situ.
Idealmente, las pruebas de resistencia al corte debe hacerse a gran
escala por los ensayos in situ en las discontinuidades aisladas, pero
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III. Modelo de Macizo Rocoso
escala por los ensayos in situ en las discontinuidades aisladas, pero
estas pruebas son caras y no se suelen llevar a cabo.
Además del alto costo, los siguientes factores a menudo se opone a los
ensayos in situ de corte directo que se llevarán a cabo:
- Exposición de la discontinuidad de prueba
- proporcionar una adecuada reacción de la aplicación de la carga
normal y cortante y
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III. Modelo de Macizo Rocoso
normal y cortante, y
- garantizar que el esfuerzo normal se mantiene de forma segura
como el desplazamiento de corte se lleva a cabo.
La alternativa es llevar a cabo pruebas de laboratorio de corte
directo. Sin embargo, no es posible poner a prueba las muestras
representativas de las discontinuidades en el laboratorio y un
efecto de escala es inevitable.
El ángulo de fricción de la junta basico se mide mejor en las
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III. Modelo de Macizo Rocoso
discontinuidades naturales mediante pruebas de laboratorio de corte
directo.
A veces el mismo equipo de particular cuadro de corte utilizados para
las muestras del suelo de prueba se utiliza para analizar muestras de
roca que contienen discontinuidades, pero las pruebas con las
máquinas tiene los siguientes inconvenientes:
- Dificultad de montaje muestra de roca discontinuidad en el aparato;
- Dificultad para mantener las distancias necesarias entre las mitades
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III. Modelo de Macizo Rocoso
superior e inferior de la caja durante el corte, y
- La capacidad de carga de la mayoría de máquinas diseñadas para los
suelos de pruebas es probable que sea insuficiente para las pruebas de
roca.
El dispositivo más utilizado para el ensayo de corte directo de las
discontinuidades es la caja de portátil de corte directo
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Aunque es muy versátil, este dispositivo cuenta con los siguientes
problemas:
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III. Modelo de Macizo Rocoso
-La carga normal se aplica a través de un gato hidráulico en la caja
superior y actúa en contra de un bucle de cable de conexión en el
cuadro inferior. Este sistema de carga de resultados en el aumento de
la carga normal en respuesta a la dilatación de las discontinuidades en
bruto durante el corte. Ajuste continuo de la carga normal es necesario
durante toda la prueba;
- Como los desplazamientos de corte aumentan la aplicación "normal" la
carga se aleja de la forma vertical y correcciones para esto pueden ser
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III. Modelo de Macizo Rocoso
g j y p p
necesarias;
- Las restricciones a la circulación horizontal y vertical en el corte son
tales que los desplazamientos deben ser medidos en un número
relativamente grande de lugares si corte preciso y desplazamientos
normales son necesarios.
- La caja de corte es un poco insensible y difícil de utilizar con el
relativamente esfuerzos bajos aplicados en la mayoría de las aplicaciones
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III. Modelo de Macizo Rocoso
de estabilidad de taludes, ya que fue diseñado para operar en un rango de
tensiones normales 0-154 MPa.
El equipo de prueba de corte directo utilizado por Hencher y Richards
(1982) es más adecuado para las pruebas de corte directo de las
discontinuidades. El equipo es portátil y puede utilizarse en el campo si es
necesario.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Directo equipo de corte del tipo de las utilizadas por Hencher y Richards (1982) para
las pruebas de corte directo de juntas.
El típico procedimiento de ensayo de corte directo consiste en el uso de
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III. Modelo de Macizo Rocoso
yeso para fijar las dos mitades de la muestra en un par de cajas de acero.
Especial cuidado es tomar para asegurar que las dos piezas están en su
posición original, adaptado y el paralelo de la discontinuidad en la dirección
de la carga de corte.
Una carga normal constante entonces se aplica mediante el voladizo, y la
carga de corte incrementa gradualmente hasta que la falla produzca el
deslizamiento.
La medición de los desplazamientos verticales y horizontales del
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III. Modelo de Macizo Rocoso
bloque superior con respecto a la inferior se puede hacer con
indicadores de nivel de línea, pero más preciso y mediciones
continuas se puede hacer con transformadores lineales variables
diferenciales.
Una práctica común es probar cada muestra tres o cuatro veces
en cada vez mayores cargas normales.
Cuando el esfuerzo cortante residual se ha establecido para una carga
normal de la muestra se pone a cero, aumento de la carga normal, y
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III. Modelo de Macizo Rocoso
p , g , y
otros ensayos de corte directo se llevó a cabo. No obstante, hay que
señalar que este procedimiento de prueba de varias etapas tiene un
efecto de daño acumulado en la superficie del defecto y pueden no ser
apropiados para los defectos no sin problemas.
Los resultados se expresan normalmente como corte curvas de esfuerzo
cortante de desplazamiento-de la que se determinan el pico y los valores
residuales de esfuerzo cortante.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Cada prueba produce un par de corte (t) y tension normal , que se traza
para definir la intensidad de la falla, por lo general como un criterio de
rotura de Mohr-Coulomb.
Se muestra un resultado típico de un ensayo de corte directo sobre una
discontinuidad, en este caso con una de 4 mm de espesor relleno de limo
arenoso .
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Resultados de un ensayo de corte directo en un defecto (en este casocon una de 4 mm de espesor relleno de limo arenoso).
El esfuerzo de corte, así como una tensión ligeramente inferior al corte
residual. Las curvas de tensión normal esfuerzo de corte sobre la parte
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III. Modelo de Macizo Rocoso
p
superior izquierda muestra el pico y residual sobres resistencia al corte. El
desplazamiento de rotura de desplazamiento a lo normal en la parte inferior
derecha muestra la dilatación causada por la rugosidad de la
discontinuidad.
La fórmula para calcular el área de contacto es el siguiente.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Donde A es el área de contacto, 2a y 2b son los ejes mayor y
menor de la elipse, y b, es el desplazamiento de corte
familiar.
Las pruebas de compresión triaxial (esfuerzo-deformación) de los
defectos que contiene núcleos de perforación se puede utilizar para
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III. Modelo de Macizo Rocoso
determinar la resistencia al corte de las venas y otros defectos rellenos
con el procedimiento de describir, Goodman (1989), si el plano de falla
se define por la junta, entonces la tensión normal y de esfuerzos
cortantes en el plano de falla puede ser calculado utilizando el polo del
círculo de Mohr. Si este procedimiento se aplica los resultados de
varias pruebas de la cohesión y el ángulo de fricción del defecto sepuede determinar.
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III. Modelo de Macizo Rocoso
Ó
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IV. MODELO HIDROGEOLÓGICO
La presencia de las aguas subterráneas puede afectar a las excavaciones de tajo
abierto:
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
1. Puede causar cambios en la tensión efectiva de la masa rocosa donde se ha
excavado, aumentando la posibilidad de fallas de taludes que conducen a otras
medidas correctoras, para compensar la reducción de la fuerza global del macizo
rocoso.
2. Se pueden crear condiciones de saturación:
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IV. Modelo Hidrogeológico
- Perdida de acceso a todas las partes de la mina del área de trabajo;
- El uso mayor de los explosivos, o el uso de explosivos especiales, y el
aumento explosivo
-Fallas debido a los agujeros de chorro húmedo
- Neumáticos para el acarreo
- Aumento de los daños a los neumáticos e ineficiente transporte.
-Condiciones de trabajo inseguros.
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IV. Modelo Hidrogeológico
Aspectos como la presencia de las aguas subterráneas y la presencia de
presión de poros resultante puede afectar al diseño de un tajo abierto.
Las aguas subterráneas por lo general tienen un efecto perjudicial sobre la
estabilidad de taludes.
La presión del líquido en centro de las discontinuidades y espacios de
poros en la masa rocosa reduce la presión efectiva.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
p p
Las aguas subterráneas está contenida dentro de la porosidad primaria
intersticial de la propia formación. Macizo rocoso degradado o alterado pueden
presentar aun mas espacios intersticiales entre los granos, en particular en la
zona de alteración de la arcilla a la intemperie.
Además, altamente fracturadas y rocas pueden presentar similares
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
características hidrogeológicas de los estratos porosos comúnmente
conocidos como medio poroso equivalente.
Dentro de los estratos porosos, la presión de poso se ejerce sobre la roca
intacta
POROSIDAD
• Dentro de la mayoría saturados de las formaciones porosas como la arenisca,
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IV. Modelo Hidrogeológico
limolita, limos o pizarra y dentro de los sedimentos clásticos no consolidados no
consolidados tales como arena, limo y arcilla, prácticamente todos las aguas
subterráneas está contenida de los espacios porosos primaria intersticial de lapropia formación.
Macizo: degradado o alterado, también pueden presentar espacios
intersticiales entre los granos, en particular en la zonas de “alteración de la
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
arcilla a la intemperie además, altamente fracturadas.
Similares características hidrogeológicas de los estratos porosos (comúnmente
conocida como medio poroso equivalente) Dentro de los estratos porosos, la
presión de poro se ejerce sobre la masa de roca intacta.
La porosidad total (n) de la masa rocosa en estos lugares es principalmente
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
controlada por los espacios intersticiales entre los granos, que suele oscilar
entre un 10% a 30% del volumen total de la formación (n=0,1-0,3), pero
puede ser hasta un 50% (n=0,5) en los materiales de grano fino.
Sin embargo, sobre todo para los materiales de arcilla, la porosidad drena
por lo general representa solo una pequeña proporción de porosidad total.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Gran parte de las aguas subterráneas puede ser sostenido por la tensión
superficial y no puede libremente de drenaje por gravedad.
Dentro de la mayoría la roca saturada competentes (roca dura),
formaciones, incluyendo metamórfica ígneas, configuración de cemento
castico y carbonato, prácticamente todas las aguas subterráneas se
encuentra dentro de fracturas.
Como no hay porosidad primaria importante, la presión de poro se ejerce
solo en las superficies de fractura de alto orden, por lo general contiene
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
abundante y la fractura de pequeña abertura y de conjunto = macizo rocoso,
La porosidad total(n) depende de la frecuencia acumulada, de fracturas y
juntas por lo general puede oscilar de macizo a macizo.
- de 0,1% a 3% del total de la formación volumen (n 0,001 a 0,03). Un metro
cubico de la masa rocosa por lo tanto puede contener 1 a 30 litros de agua
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
cubico de la masa rocosa por lo tanto puede contener 1 a 30 litros de agua
subterránea.
La mayoría de taludes de tajo se componen de una combinación de material no
consolidado y macizo rocoso “poroso”.
LA PRESION DE POROS EN LA INGENIERIA A TAJO ABIERTO
La presión de poros, se define como la presión de las aguas subterráneas que
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IV. Modelo Hidrogeológico
ocurre internamente.
La presión de poro se puede producir en los espacios intersticiales entre los
granos (estratos poros), en las fracturas abiertas y conjuntos (roca competente).
La presión de poros es cero en el nivel freático, positiva por debajo del nivel
freático, y negativa por encima de mesa de agua. La presión de poro un parámetro
integral de toda evaluación de macizo rocoso en ingeniería de taludes.
- Cambia la tensión efectiva de la masa rocosa en la ladera.
P d bi l l d l t i l d l t l d
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IV. Modelo Hidrogeológico
- Puede causar un cambio en el volumen de la material del talud.
- Puede causar un cambio en la carga hidrostática.
Estos factores suelen ser menos importantes, sin embargo el cambio
volumétrico puede ser importante cuando las rocas arcillosas.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
La relación entre la resistencia al corte de una masa de roca o suelo y la
presión de poro se expresa en la ley de Mohr-Coulomb en combinación con el
concepto de tensión efectiva desarrollada por Terzaghi en la forma de la
ecuación:
t = (sn-u) c tag f
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
El ángulo de fricción interna y cohesión son propiedades de resistencia del
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IV. Modelo Hidrogeológico
material en cualquier punto de la superficie de falla potencial.
Si la presión de poro se reduce, sin cambios en la tensión total, que dará lugar
a un aumento de la tensión total, que dará lugar a un aumento de la tensión
normal efectiva y un aumento de la resistencia al corte en los aviones fracaso,
con una mejora de la estabilidad de los taludes.
El almacenamiento elástico o almacenamiento confinado se aplica en
nivel freático pero sigue por encima de la parte superior de la roca, el
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
almacenamiento especifico está en función de la expansión elástica de la
masa rocoso y la comprensibilidad del agua, es muy pequeña en
comparación al almacenamiento.
Bajo condiciones de confinamiento, la cantidad de agua liberada por
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IV. Modelo Hidrogeológico
unidad de superficie área de la disminución de la roca unidad en la cabeza se
le conoce como el almacenamiento especifico, almacenamiento
compresibilidad del agua, y es muy pequeño en comparación al
almacenamiento.
Cuando un sistema de aguas subterráneas confinadas se bombea, la masa
rocosa permanece completamente saturada hasta la superficie
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IV. Modelo Hidrogeológico
rocosa permanece completamente saturada hasta la superficie.
El acuífero reacciona ante el aumento de la tensión efectiva y la expansión del
agua de la disminución de la presión.
CONTROL DE PRESION DE PORO
Debajo del nivel freático, la presión de poros se determina midiendo la altura
de una columna de un punto dado profundidad y la ubicación) en el macizo
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
p p y )
rocoso. En general, punto más profundo es la masa de agua, mayor es la
presión de poro.
En cualquier situación dada, la distribución de la presión de poro varía
lateralmente, a raíz de los cambios en elevación del nivel freatico.
Todas las minas que se excavan por debajo del nivel de agua necesitan algún tipo
de despresurización.
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IV. Modelo Hidrogeológico
La escala del esfuerzo de desagüe depende de los siguientes tres factores.
1. Las características hidrogeológicas de la masa rocosa en la que la excavación se
lleva cabo.
2. La profundidad de excavación por debajo de la mesa de agua.
3. La resistencia de los materiales que forman los taludes del tajo.
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IV. Modelo Hidrogeológico
En climas secos donde se localizan minas excavadas debajo del nivel
freático, la evaporación se puede hacer cargo de todo el bombeo.
En otras minas, las principales operaciones de bombeo son necesidades
primarias para la operación.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Este es el caso en el Goldstrike y las minas de Lone Tree en Canadá
Cuenca de Nevada y Rango, EEUU, Rheinbraun de lignito de la cuenca del
Ruhr en Alemania que han bombeo por encima de 2500 L/S.
Desagüe de minas y el control de presión de poros están relacionadas
entre si, categorías son reconocidos por las minas a tajo abierto, basado
en su entorno hidrogeológico:
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IV. Modelo Hidrogeológico
Categoría1: Minas excavado por debajo de la mesa de agua en rocas
permeables que hidráulicamente están interconectadadas. Para esta
categoría, el programa de remisión general de desagüe adecuada puede
reducir la presión neutra en todos los taludes del tajo, que no requiere
medidas adicionales localizadas para disipar la presión de poro.
Avanzada la reducción del nivel freático mediante pozos de drenaje por
gravedad las causas de los espacios poros en el macizo rocoso esta excavando.
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IV. Modelo Hidrogeológico
Si la permeabilidad del macizo rocoso es alta y las discontinuidades están
conectadas hidráulicamente, el NF será drenado permitiendo un análisis en
esfuerzos efectivos.
Categoría2: : Minas excavadas por debajo de la mesa de agua que tienen
una baja permeabilidad en sus paredes.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
El mayor problema es el diseño y operación de pozos verticales
A medida que la excavación de mina se profundiza, las presiones de poros
por la totalidad o parte de talud puede ser necesario controlar el uso de
medidas localizadas.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Un ejemplo de esta categoría es la mina en Sleeper Nevada, donde más de
1300 l/s se bombea de los pozos de desagüe instalados en gravas
permeables y tobas volcánicas. Pero en el drenaje de roca arcillosa alterada
el drenaje es muy localizado.
Categoria3: Minas excavadas por debajo de la mesa de agua que han con
d bl t d f ió i bl
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IV. Modelo Hidrogeológico
paredes permeables atravesada con una formación impermeable.
Estas zonas pueden dar lugar a presiones de poro residuales. Este fue en el
caso en la pared norte de la mina de oro KoriKollo en Bolivia.
Categoria4: Minas excavadas por debajo de la mesa de agua con barreras
verticales forman barreras impermeables oponiéndose al flujo de las aguassubterráneas.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
La presión de poro no se disipa en todos los taludes del tajo, considerando
estas fronteras no drenantes como infinitas.
Categoría5: Las minas excavadas por encima de la mesa de agua donde la
precipitación estacional o recarga conduce a las agua subterráneas delimitado por
los intervalos estratigráficos
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
los intervalos estratigráficos.
Para esta categoría, el control de la presión de poro y la Infiltración localizada de
precipitación puede acumularse con menos capas permeables.
Esto también puede ocurrir cuando hay recarga “artificial” desde las
instalaciones, tales como fugas de tuberías o tizón zonas cercanas encima del
nivel del tajo.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Hay muchos ejemplos de esta categoría en la configuración de las minas a tajo
abierto en material tropical durante el desarrollo temprano, donde la recarga de la
precipitación local pueden dar lugar a poros permanentes o transitorios.
DESPRESURISAR
• De los factores principales que enfrentan el control de estabilidad de taludes, la
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IV. Modelo Hidrogeológico
presión de poro es el parámetro que a menudo puede ser fácilmente modificada.
Otros parámetros tales como litología, la estructura y la fuerza inherente de los
materiales geológicos (resistencia, la fricción y cohesión) normalmente no se puede
cambiar.
PASOS PARA DESARROLLAR UN PROGRAMA DE DESPRESURIZACION TALUD
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Un enfoque típico para la aplicación de un programa despresurización a un talud es
el siguiente.
- Paso 1: Recolectar datos hidrogeológicos y desarrollar un modelo conceptual
general para el lugar de la mina área. Las minas requieren un conocimiento general
de las condiciones hidrogeológicas y la necesidad de recopilar datos para el
sistema de aguas subterráneas.
Si no se exigen las condiciones especificas de despresurización y la evaluación
de impacto. . Un modelo conceptual de las aguas subterráneas se requiere a
d l i l d
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IV. Modelo Hidrogeológico
menudo por las agencias reguladoras.
Paso 2: Determinar la necesidad y el alcance de una programa de
despresurización de taludes. Este paso requiere la integración de la planificación
minera y de la información geotécnica con el modelo hidrogeológico conceptual.
La relación costo-beneficio de un programa despresurización de taludes es
normalmente evaluado de la siguiente manera:
• Los ángulos de inclinación, calcular los factores de seguridad asociados
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IV. Modelo Hidrogeológico
suponiendo que no hay despresurización aparte del drenaje pasivo a la
talud como la minería avanzada;
• Analizar los datos disponibles para determinar la viabilidad y el costo
potencial de la despresurización del talud.
• Calcularlos ángulos de la talud y los factores de seguridad correspondiente en el
supuesto reducido las presiones de poros, como resultado de la despresurización
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IV. Modelo Hidrogeológico
de activos.
• Evaluar diferencia en el diseño del talud y los costos para un drenaje,
parcialmente drenado, y completamente drenado, decantación.
• Preparar una estimación de costos para lograr la despresurización de la
simulación, y comparar.
Paso 3: Llevar a cabo alternativas de ángulos
Paso 4: Elaborar un modelo conceptual hidrogeológico.
P 5 D ll d l hid ló i é i d l t l d ú
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IV. Modelo Hidrogeológico
Paso 5: Desarrollar un modelo hidrológico numérico del talud, según sea
necesario.
Paso 6: Diseñar e implementar las medidas necesarias para la despresurización
de oportunidad el diseño del talud, la seguridad de maximizar los costos de
extracción.
Las medidas típicas utilizadas. Para despresurización.
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IV. Modelo Hidrogeológico
Paso 7: Realizar el seguimiento de las presiones de poro antes y durante la
excavación del tajo.
Principios
LEY DE DARCY
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IV. Modelo Hidrogeológico
La ley de Darcy es la ecuación básica que rige el flujo de agua subterránea a
través del suelo o roca. Estados de Darcy, ley donde la tasa de volumen de
flujo saturado (Q) de las aguas subterráneas es directamente proporcional a la
sección transversal (A) a través del cual flujo se está produciendo, y el
gradiente hidráulico (i)
El gradiente hidráulico es la diferencia en la cabeza entre dos puntos de la
trayectoria del flujo dividida por la distancia (medida a lo largo de la dirección
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IV. Modelo Hidrogeológico
flujo) entre ellos. Por lo tanto, la ley de Darcy se puede escribir:
Q = K i A
La constante de proporcionalidad, K, es la permeabilidad. El gradiente hidráulico
(i) es determinado por ∆h/L
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IV. Modelo Hidrogeológico
Ilustración simple de la ley de Darcy
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IV. Modelo Hidrogeológico
Ilustración de Pozos Piezometricos y perdidas de carga
Ilustración de campo de flujos de
agua subterráneas.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
En la Figura la tasa de flujo a través de la unidad permeable puede
ser calculada usando la ley de Darcy:
Q = KiA = K x b x w x (∆h/L)
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IV. Modelo Hidrogeológico
Ilustración de Transmisividad
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IV. Modelo Hidrogeológico
Ilustración de flujo de agua subterráneo no confinado.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Diagrama que muestra la variación lateral de la presión de poroscomo resultado del flujo de aguas subterráneas.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Ilustración de Anisotropía
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Secuencia de sobrecarga típica de los ajustes del lugar de la mina.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Ejemplos de zonas altas desarrolladas en un talud a través deuna secuencia de capas.
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Simple ilustración de la fractura bajo condiciones de flujouniforme (masa de roca que contiene tres idealizada,conjuntos mutuamente ortogonales fractura).
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Influencia de las fallas de alto ángulo en el flujo de lasaguas subterráneas
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
Ilustración de la despresurización de la talud de una actividad acielo abierto
La relación entre el flujo de agua subterránea, el tiempo y el espacio se puedeexpresar por la relación:
4. MODELO HIDROGEOLÓGICO
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IV. Modelo Hidrogeológico
V MODELO GEOTÉCNICO
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V. MODELO GEOTÉCNICO
La información conservada por cada componente del Modelo Geotécnico
Efecto escala
Sensibilidad de cada modelo
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Sensibilidad de cada modelo
COnfiabilidad
Información deloscompon
entes ysalidadelModelo
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
ModeloGeotécnico
Valores representativos de diseño
Dominio Geotécnico y el Sector de Diseño.
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Macizo rocoso valores de resistencia, incluyendo la carga (Is50), los
valores uniaxial y triaxial para la roca intacta, la información de clasificación
geomecanica
La orientación, la distribución espacial y los valores de la fuerza de la zona de
cizallamiento para las estructuras principales, incluyendo la resistencia al corte
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Los datos de la presión de poro por agua derivados de la hidrogeología
regional,
El ó it d l d l lib d d i l di t ib i d
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
El propósito de los modelos calibrados es predecir las distribuciones de
presión de poro en cada dominio para la entrada en la talud el análisis de
estabilidad
Elaboración del Modelo
La construcción del modelo geotécnico es un proceso paso a paso de
traer capas sucesivas individualmente o combinaciones de conjuntos de
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
traer capas sucesivas individualmente o combinaciones de conjuntos de
datos individuales en un modelo sólido en 3D que usa cualesquiera de los
sistemas de modelado disponibles.
Capa 1Conta
ctos
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Capa2
Alteración
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Las fallas forman los limites a cinco dominios Estructurales, cada uno de
los cuales tienen un genero estructural diferente de manera particular, que
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
es representada por cinco stereonets.
Capa 3,datos
Estructurales
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Capa 4Resistencia
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Frecuencia
de juntas
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Condiciónde
juntas
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Resistencia deMacizoRocoso
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Unidades
hidrogeológicas
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
El modelo geotécnico entonces es terminado trayendo las unidades
individuales juntas. Será observado que los cuadrantes izquierdos correctos y
á b j i ti id d i il d bid l j d l
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
más bajos superiores tienen unidades similares, debido a la semejanza de los
dominios estructurales en estos dos cuadrantes.
ModeloGeotécnicoCompletado
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Aunque sea popular lo importado estadísticamente, la precaución tiene
que ser ejercida. La técnica Kriging y variogramas son importantes para el
modelado de bloque de cuerpo de mineral donde la información de grado
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
modelado de bloque de cuerpo de mineral, donde la información de grado
por lo general es ordenada y situados juntos. Estadísticamente, el proceso
no es apuntado al uso geotécnico, donde la información a menudo es
dispersa.
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Modelo de bloque de parámetros geotécnicos (cortesía BHPBilliton,Nickel West)
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Ejemplo de los valores RMR
Esquemamostrando
como el bloquedel macizorocosodepende del
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
volumenconsiderado
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
(Hoek et al, 2002)
5. MODELO GEOTÉCNICO
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V. Modelo Geotécnico
Efecto de la resistencia del macizo rocoso (Sjoberg, 1999)
5. MODELO GEOTÉCNICO
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Ensayos biaxiales en 2D con muestras de diferente tamaño (cortesía del grupo deconsultaría Itasca, Inc) V . M o d e l o G e o t é c n i c o
5. MODELO GEOTÉCNICO
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Resultados de ensayos realizados en pruebas de muestra biaxial 2D indicadas en lafigura 5.2.5 (Cortesía del grupo de consultaría Itasca, Inc.)
V. Modelo Geotécnico
VI. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
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6. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
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VI. Análisis de Estabilidad
6.1 CONCEPTO DE FACTOR DE SEGURIDAD
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VI. Análisis de Estabilidad
6.2 PRESIONES DE PORO
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VI. Análisis de Estabilidad
6.3 ANÁLISIS DE BLOQUE Y TALUD INFINITO
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VI. Análisis de Estabilidad
6.4 ANÁLISIS DE SUPERFICIE CIRCULAR
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VI. Análisis de Estabilidad
6.5 ANÁLISIS DE CORTES
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VI. Análisis de Estabilidad
6.6 SELECCIÓN Y USO DE MÉTODOS DE EQUILIBRIO LÍMITE
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VI. Análisis de Estabilidad
6.7 ANÁLISIS SÍSMICO
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VI. Análisis de Estabilidad
6.8 ANÁLISIS TRIDIMENSIONAL
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VI. Análisis de Estabilidad
6.9 ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA
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VI. Análisis de Estabilidad
6.10 ANÁLISIS COMPUTACIONAL
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VI. Análisis de Estabilidad
6.11 ANÁLISIS PROBABILÍSTICO DE TALUDES
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VI. Análisis de Estabilidad
VII. MÉTODOS DE DISEÑO DE TALUDES
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7. Método de Diseño de Taludes
• El propósito de este item es delinear los pasos esenciales que se utilizan en la
formulación de criterios de diseño de talud del tajo. Una parte integral de este
proceso consiste en el análisis de estabilidad de taludes en roca en una mina a
tajo abierto con las condiciones geológicas característica de la estructura el
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VII. Método de Diseño de Taludes
tajo abierto con las condiciones geológicas, característica de la estructura, el
material y la información hidrogeológica que se ha reunido en el modelo
geotécnico.
7. Método de Diseño de Taludes
Diseño de taludes a diferentes escalas, implicitamente ya se encuntra considerado
la altura (H) y el ancho de berma (W):
• A nivel de angulo de cara de banco (BFA)
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VII. Método de Diseño de Taludes
• A nivel inter rampa (IRA)
• A nivel global (OA)
El objetivo fundamental del proceso de diseño talud es permitir un diseño
seguro y económico para las paredes del tajo en el banco, entre la rampa y
escala global del talud.
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
La formulación de criterios de diseño del talud fundamentalmente consiste
en el análisis de los modos de falla que podrían afectar el talud del banco,
entre la rampa y escala en general.
El nivel de estabilidad se evalúa y se compara con los criterios de
aceptación designados en los diferentes niveles por los propietarios y/o
reguladores.
El proceso de diseño de talud empieza con la división del modelo
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
p p
geotécnico de la zona de tajo proyectado "Dominio Geotécnico " de
similares características propiedades geológicas, estructurales y materiales.
Para cada uno de estos dominios, los modos potenciales de falla son
evaluados y diseños en las respectivas escalas (banco, entre la rampa, en
general) son a continuación, formulado a base de los niveles de
aceptación requerido (por ejemplo, el factor de seguridad, la probabilidad
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
de falla) contra la inestabilidad.
Una vez que se han definido de dominio, sus respectivas características
se pueden utilizar para formular el enfoque de diseño de base.
Esto, en esencia implica una evaluación de los factores críticos que
determinarán el modo de falla potencial(s) en contra de los elementos de
talud, serán diseñados.
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
talud, serán diseñados.
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
ROCA BLANDA
• Menos susceptible a la orientación de la pared a menos que presente
estructuras principales.
• Comience por evaluar la inclinacion general.
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
• Ajustar la configuración general del banco y / o IRA.
• La altura del banco o el ángulo se puede controlar.
• Banqueos Múltiples (apilamiento) poco probable.
• Las Presiones de agua probablemente desempeñan un papel importante
ROCA MODERADA A DURA
• La sectorización es necesaria.• Control estructural de BFAs.
• El diseño de captación basada en la cantidad fallas anticipadas: mínimas
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VII. Método de Diseño de Taludes
pueden ser reguladas.
• Altura de banco controlado por equipos.
• Banqueo múltiple (apilamiento) puede ser posible, especialmente en la roca
fuerte.
Al evaluar los posibles mecanismos de falla, un atributo fundamental de
cualquier masa de roca que siempre debe tener en cuenta es que para una
mayor estructura de las rocas es probable que sea el control primario, puede
ser el factor de control, incluso a la escala de banco.
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
Cuando se espera que la estructura sea un factor de control, la orientación
de talud puede influir en los criterios de diseño, en este caso una nueva
subdivisión de un dominio en los sectores de diseño se requiere
normalmente, con base en consideraciones cinemáticas relacionadas con el
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VII. Método de Diseño de Taludes
potencial para hacer el corte de estructuras (planos) o combinaciones
(cuñas), o Volcamiento en las funciones de control.
La "sectorización" puede reflejar los controles en todos los niveles,
desde la escala de banco, donde la fabrica proporciona el control
principal para los ángulos de la cara del banco, hasta la escala global de
talud, donde puede ser una estructura particular importante puede ser
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VII. Método de Diseño de Taludes
anticipada por la influencia de una serie de orientaciones en talud con un
dominio.
Sólo para los tajos en las rocas débiles, donde se anticipa la
resistencia del macizo rocoso, como el factor de control en el diseño de
talud, que se inicie el proceso de diseño con los análisis para establecer
el ángulo de talud total y entre la rampa que cumplan los criterios de
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VII. Método de Diseño de Taludes
aceptación para la estabilidad.
Estos ángulos serían traducidos en la escala en las configuraciones de la
cara de banco.
Las combinaciones de bancos ofrecen un talud entre la rampa, que
simplemente puede representar la altura entre las rampas de acceso en el tajo.
Sin embargo, en los tajos más grandes con mayores taludes, el diseñador
puede elegir un talud para proporcionar más flexibilidad o la estabilidad
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VII. Método de Diseño de Taludes
mediante la incorporación de más amplias "bermas geotécnicas" (bermas de
gestión de riesgos) en los intervalos de altura libre en la pared.
Este enfoque es de uso frecuente para las fases de diseño pre-minería,
cuando los datos son limitados. También es frecuentemente para garantizar
el acceso a el un talud para el control de la superficie del agua, la limpieza y
la instalación de pozos de drenaje o de las instalaciones de vigilancia.
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VII. Método de Diseño de Taludes
Normalmente los ángulos entre la rampa que se proporcionan a los
planificadores de la mina, como los criterios básicos de diseño un talud.
Sólo cuando las rampas se han añadido el ángulo de talud global se
convierte en evidente. Por lo tanto, para el diseño inicial de las minas y la
labor de evaluación, un ángulo de talud general, que incluye el ángulo entre
la rampa, aplanado por dos a tres grados en la cuenta de las rampas, se
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VII. Método de Diseño de Taludes
pueden utilizar para el análisis del cono Whittle y otros estudios similares.
Otros factores que deben tenerse en cuenta para los diseños de un talud
podría incluir:
oEquipo de excavación (controles de operación en altura del banco);
oCapacidades de Equipo y operador;
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
oRequisitos de control de la Superficie de agua (ancho banco);
oLimitaciones del planificación de Minas (control de mineral y la altura
resultante de la minería);
Análisis de diseño
La formulación de los criterios de diseño del talud para cada elemento de
la pared del tajo implica la realización de análisis de la estabilidad en el
nivel de aceptación necesario (Factor de Seguridad o Probabilidad de
i li i t ) ú l d fi i ió líti d l tá d d
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VII. Método de Diseño de Taludes
incumplimiento), según la definición política de la empresa, estándares de
la industria o los requisitos reglamentarios.
El tipo (s) de análisis utilizados para los respectivos elementos es en gran
parte por el modo de falla anticipado, la magnitud del talud, los datos
disponibles y el nivel del proyecto, el proceso suele ser iterativo, que implica
la interacción con los planificadores de la mina.
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VII. Método de Diseño de Taludes
Los principales tipos de análisis disponibles para el diseñador y
aplicaciones típicas incluyen:
Análisis cinemático, que se basan en proyecciones estéreo gráfico y
sobre todo se aplican a el diseños de banco;
Aplicación del equilibrio limite aplicado a;
o Control estructural de fallas en el diseño de bancos, y entre
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VII. Método de Diseño de Taludes
rampa, y
o Entre la rampa y taludes en general donde se controla el
estabilidad de masa rocosa, con o sin anisotropía estructural, y
Análisis numéricos utilizando elementos finitos y métodos distintos
elementos para el evaluación y / o el diseño de la entre rampa y taludes
en general.
El análisis de estabilidad puede entonces constituir la base de una
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VII. Método de Diseño de Taludes
evaluación del riesgo posterior que incorpora la mitigación de los
factores para lograr niveles aceptables de riesgo en términos de
seguridad y economía.
Los métodos de diseño utilizados en cada una de estas situaciones se
describen a continuación en los dos secciones: análisis cinemático, que
se ocupan del control estructural del banco y fallas entre la rampa y
análisis del macizo rocoso, que se refieren a la entre rampa y fallas en
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VII. Método de Diseño de Taludes
general un talud controlada por la fuerza del macizo rocoso o una
combinación del macizo rocoso y las estructuras principales.
Bancos
• La función principal de los bancos es proporcionar un ambiente seguro para el
equipo y personal que necesariamente deben trabajar cerca de la cara del
talud. En consecuencia, deben satisfacer las necesidades de:
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
• Acceso a largo plazo a lo largo de los bancos para los operadores que
participan en las actividades como control de un talud.
• Fiabilidad, lo que requiere caras de banco y crestas de banco
estables. Las variables que controlan la estabilidad de las caras
de banco y las crestas son la geometría de la junta y la resistencia al
corte de las juntas;
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VII. Método de Diseño de Taludes
j ;
• Seguridad, que exige anchura de banco suficiente para detener y
mitigar el peligro de caídas de rocas y contener cualquier derrame
que ha bajado por encima de los bancos.
Configuración de losComponentes del Banco
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VII. Método de Diseño de Taludes
Proceso de diseño para elángulo de banco en rocas demoderadas a fuertes
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VII. Método de Diseño de Taludes
Altura de los bancos de entre 10 metros y 18 metros son comunes en los la
mayoría de las grandes minas a tajo abierto. Quince metros es quizás la más
común, pero la decisión final se hace generalmente haciendo coincidir la altura
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VII. Método de Diseño de Taludes
con la capacidad del equipo de excavación (por ejemplo, palas de cable o
hidráulicas y camiones) que se utilizarán en la mina.
Los bancos (bermas) deben ser lo suficientemente amplios como para detener
caida de rocas potencialmente peligrosas y contener cualquier Volcamiento que
se espera de bancos más arriba. También debe permitir el acceso a largo plazo
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
para las características tales como movimiento de un talud y las estaciones de
monitoreo de aguas subterráneas.
Definición y elángulo efectivo delbanco (Ryan y
Pryor, 2000)
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
Volcamiento a escala de banco en las juntas de granodiorita
Ejemplo de fallasde cuña en untalud Inter -Rampa.
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VII. Método de Diseño de Taludes
Falla de cuña en todoel talud.
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
Volcamiento de flexión desarrollado a través de taludes Inter-rampaen rocas de filitas alteradas.
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VII. Método de Diseño de Taludes
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
7. Método de Diseño de Taludes
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VII. Método de Diseño de Taludes
VIII. BIBLIOGRAFÍA
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8. BIBLIOGRAFIA
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VIII. Bibliografía
(*) Dentro de las mas importantes aquí citadas
IX. TALLER DE APLICACIÓN
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9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
Análisis interactivo de la posibilidad de fallas en cuña en taludes rocosos.
Una falla en cuña en un talud puede ser definidapor:
- La intersección de dos planos deslizantes- La superficie del talud- La superficie de la parte alta del terreno
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IX. Taller Aplicativo a Minería
- Una grieta de tensión opcional
- Altura de la cuña, sea determinada por laaltura de un banco, por la persistencia delos planos deslizantes o por el ancho delbanco
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
-Presión de agua-Fuerzas externas y sísmicas
-Refuerzo de pernos pasivos o activos-Aplicación de shotcrete-Análisis Determinístico y Probabilístico
En todos los casos se asume falla del tipo traslacional. Movimientos tipovuelco o rotacionales no son tomados en cuenta
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
CREANDO UN ARCHIVO
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
VISTA 3D
Se puede rotar la vista 3D
Mover el plano hacia
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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Mover el plano hacia
afuera del talud
Maximizar la vista
IX. Taller Aplicativo a Minería
CONFIGURANDO EL PROJECTO
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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Por el momento trabajar con Análisis Determinístico
IX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO DATOS GEOMÉTRICOS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
REMOVIENDO GRIETA DE TENSIÓN
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO UNA NUEVA CUÑA
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO UNA NUEVA CUÑA
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
OPCIÓN DE ANÁLISIS DE BANCOS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO DATOS DE PRESIÓN DE AGUA
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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Caso asumido para tormenta severaIX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO DATOS DE FUERZA EXTERNA
Puedetambién seringresadavíaaplicandorefuerzoactivo encaso lafuerza
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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fuerza
aplicadaayude a laestabilidad
IX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO DATOS DE FUERZA SÍSMICA
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA DE LOS PLANOSESTUDIADOS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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Los planos pueden importarse de un archivo DIPS (*.dwp)IX. Taller Aplicativo a Minería
INFORMACIÓN DE ANÁLISIS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
ANÁLISIS PROBABILÍSTICO
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO GRIETA DE TENSIÓN
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
INGRESANDO DATOS DEL TALUD Y FUERZAS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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Se generarán nuevos resultados salvo que el modopseudo-aleatorio sea seleccionado
PROBABILIDAD DE FALLA:
IX. Taller Aplicativo a Minería
GENERANDO HISTOGRAMAS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
GENERANDO CURVAS ACUMULATIVAS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
GENERANDO GRÁFICAS DE DISPERSIÓN
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
ANALISIS DE REFUERZO - PERNOS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
ANALISIS DE REFUERZO - PERNOS
Se puede optimizar la ubicación del perno respecto a la cuña
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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•También se puede buscar un determinado factor de seguridad•Los pernos activos pueden ser modelados también como fuerzas externas•Se pueden agregar múltiples pernos que se consideran que actúan en el centroidede la cuña
IX. Taller Aplicativo a Minería
ANALISIS DE REFUERZO - SHOTCRETESeleccionar la opción Shotcrete en el menú Support
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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El shotcrete sólo se aplica en la cara del talud
La fuerza máxima se obtiene sumando las longitudes de las trazas de las juntas 1 y 2 en la cara del talud y multiplicándolas por el espesor del shotcretey la resistencia al corte
IX. Taller Aplicativo a Minería
MODIFICANDO EL TAMAÑO DE LAS CUÑAS
Se analizará lo que está por defecto sin considerar grietas
detensión
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
MODIFICANDO EL TAMAÑO DE LAS CUÑAS
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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Se puede verla dimensiónde las cuñas
IX. Taller Aplicativo a Minería
MODIFICANDO EL TAMAÑO DE LAS CUÑAS
Se puede ver la reducción en el tamaño de las cuñas y el incremento en factorde seguridad
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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de seguridad
Desactivar el análisis de bancos
IX. Taller Aplicativo a Minería
MODIFICANDO EL TAMAÑO DE LAS CUÑAS
Escalando lasCuñas
Analysis – Scale Wedge
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
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IX. Taller Aplicativo a Minería
MODIFICANDO EL TAMAÑO DE LAS CUÑAS
Escalando las Cuñas
Suponiendo que lalongitudde la traza de la junta1 es10 m.
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
9.1. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE SWEDGE
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
www.rocscience.com
9.2. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE FLAC
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IX. Taller Aplicativo a Minería
9.2. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE FLAC
8/10/2019 Geomecanica Superficial-UNAP
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IX. Taller Aplicativo a Minería
9.2. TALLER APLICADO: EJEMPLO SOFTWARE FLAC