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  • DISEO SSMICO DE PRESAS DE RELAVE

    DISEDISEO SO SSMICO DE PRESAS DE SMICO DE PRESAS DE RELAVERELAVE

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAAFACULTAD DE INGENIERFACULTAD DE INGENIERA CIVILA CIVIL

    SECCISECCIN DE POSTGRADON DE POSTGRADO

    Dr. Jorge E. Alva Hurtado Dr. Jorge E. Alva Hurtado

  • REFERENCIASREFERENCIAS- Tailings Dams and Seismicity Bulletin 98, ICOLD, 1995

    - Seismic Design and Evaluation of Tailing Dams: Stateof the Art W.D. Liam Finn International Symposium on Seismic EnvironmentalAspects of Dams Design Santiago de Chile, 1996

    - Gua Ambiental para el Manejo de Relaves MinerosVol VII, Direccin General de Asuntos Ambientales, 1995Ministerio de Energa y Minas

    - Gua Ambiental para la Estabilidad de Taludes de Depsitosde Residuos Slidos Provenientes de Actividades MinerasVol XVI, Direccin General de Asuntos Ambientales, 1998Ministerio de Energa y Minas

    - Slopes and EmbankmentsP. Seco e PintoEarthquake Geotechnical EngineeringLisboa, 1999

  • - INTRODUCCIN

    - SEGURIDAD SSMICA DE PRESAS DE RELAVE

    - CONSIDERACIONES SSMICAS

    - LICUACIN DE SUELOS

    - RESISTENCIA RESIDUAL

    - ANLISIS SSMICO

    - MEDIDAS DE REMEDIACIN

    - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

    DISEDISEO SO SSMICO DE PRESAS DE RELAVESMICO DE PRESAS DE RELAVE

  • INTRODUCCIINTRODUCCINN

    - Fallas en depsitos de relave por eventos ssmicostienen severas consecuencias: Prdidas de vidas

    Prdidas econmicasDao al medio ambiente

    - Filosofa de diseo: evitar fallas y accidentes

    - Se necesita adecuada caracterizacin fsica, mecnicay dinmica de los materiales de relave

    - Evaluacin de la estabilidad dinmica del depsito

  • FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDADSSSMICA DE LAS PRESAS DE RELAVESMICA DE LAS PRESAS DE RELAVE

    - Caractersticas de sismos potenciales

    - Propiedades estticas y dinmicas de los materiales

    - Potencial de licuacin de suelos

    - Mtodo de diseo y construccin

    - Mtodos de anlisis ssmico

    - Resistencia residual de materiales licuados

    - Potencial de flujo por deformacin

    - Medidas de remediacin

  • SEGURIDAD SSEGURIDAD SSMICA DE PRESASSMICA DE PRESASDE RELAVEDE RELAVE

    - Mtodo aguas - arriba- Mtodo aguas - abajo- Mtodo lnea central

    La presa de relave ms segura es la construida con el mtodo aguas -abajo, con arena compactada y ciclonaje

    Las presas construidas con el mtodo de lnea central apropiadamenteconstruida y la de aguas - abajo son estables ante la accin ssmica

    Las presas de relave aguas-arriba son muy vulnerables a la licuacin y falla bajo sismos moderados a severos

    Las presas de relave en operacin son ms susceptibles a la falla por sismo

    En China los taludes son de 1:4 a 1:5 (V:H), y tienen concentraciones de 20%, siendo ms estables

  • SUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUASSUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUAS--ARRIBAARRIBAAL DAAL DAO SO SSMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)SMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)

    DISTANCIA EPICENTRAL(km)

    1 2

    8.5

    8.0

    7.5

    7.0

    6.5

    6.0

    5.5

    5.0

    MA

    GN

    ITU

    D S

    ISM

    ICA

    Presa A

    PROBLEMA

    POTENCIAL

    COMPORTAMIENTO

    SATISFACTORIO

    LEYENDA (Lo et al)Sin DaoDao Menor

    DashiheXinshui

    XinshuiDashihe

    Falla

    Relav

    e no-o

    perati

    vo

    (Con

    lin19

    87)

    Relav

    e en o

    peraci

    n

    (Conlin

    1987)

    Cerro Negro N 4Veta de Agua N 1

    5 10 20 50 100 200 500 1000

  • COMPORTAMIENTO SCOMPORTAMIENTO SSMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINASSMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINAS((XinXin et al, 1992)et al, 1992)

    1. Fenshui2. Donganshan3. Dagushan4. Qidashan5. Gongchangling6. Nanfen7. Zhangzhuang8. Zhangzhuang9. Lime Dike10. Dashihe11. Dashihe12. Xinshui13. Xinshui14. Shirenguo15. Shirenguo16. Shuangtashan17. Shuangtashan

    1

    7 10 1214 9

    1323 4 5 6

    1715

    (Con

    lin19

    87)

    LEYENDA

    Sin DaoDao MenorFalla

    8.0

    7.5

    7.0

    6.5

    6.0

    5.5

    1

    8.5

    5.0

    100010 100

    MA

    GN

    ITU

    D

    DISTANCIA EPICENTRAL (km)

  • CONSIDERACIONES SCONSIDERACIONES SSMICASSMICAS

    - Estudio de Peligro Ssmico* Mtodo Determinstico* Mtodo Probabilstico

    - Mximas Intensidades Ssmicas Observadas

    - Catlogo de Hipocentros

    - Determinacin de Aceleraciones Mximas yEspectros de Respuesta

    - Magnitud del Sismo

    - Registro Tiempo - Historia de Aceleraciones

  • MADRE DE DIOS

    MOQUEGUA

    71

    OCEANO

    PACIFICO

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

    21

    19

    13

    15

    17

    ICA

    HUANCAVELICA

    AYACUCHOAPURIMAC

    CUZCO

    AREQUIPAXI

    XI

    X

    XI

    0 50 10001020304050

    ESCALA 1:2'000,000

    LEYENDA

    Ref. JORGE ALVA HURTADO et al (1974)

    INTENSIDADES SISMICAS OBSERVADASMAPA DE DISTRIBUCION DE MAXIMAS

    MAPA N1

    X

    IX

    VIII

    VII

    V

    IV

    XI VALOR EXTREMO DECARACTER LOCAL

    CISMIDFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

    81 79 7577 73

    81

    1

    3

    5

    7

    9

    11

    TUMBES

    PIURA

    CAJAMARCAAMAZONAS

    LORETO

    LAMBAYEQUE

    SAN MARTIN

    LA LIBERTAD

    ANCASHHUANUCO

    PASCO

    UCAYALI

    JUNIN

    LIMA

    ECUADOR

    COLOMBIA

    BRASIL

    X

    IX

    XI

    VIII

    IX

    XI

    XI

    XI

    X

    IX

    79 7577 73

    PUNO

    TACNA

    BO

    LIV

    IA

    CHILE

    69 67

    21

    19

    13

    15

    17

    71 69 67

    1

    3

    5

    7

    9

    11

    (Alva et al,1984)

  • (Castillo y Alva, 1992)

  • (Castillo y Alva,1992)

  • Esquema de un paquete de granos de arena saturada. La deformacin por corte est indicada por las flechas horizontales. Ella ocasiona el colapso de la partcula sealada por la flecha inclinada.

    (Youd, 1992)

    LicuaciLicuacin de Suelosn de Suelos

  • Diagrama de oscilacin causada por licuacin en la zona achurada. Ella ocasiona el desacople de las capas de suelo. La capa desacoplada oscila de modo diferente al suelo vecino, causando agrietamientos

    (Youd, 1992)

    LicuaciLicuacin de Suelosn de Suelos

    Nivel fretico

    Estado final

    Licuacin

    Estado inicial

  • Esquema de lo que ocurre con un desplazamiento o corrimiento lateral

    (Youd, 1992)

    Nivel Fretico

    Seccin Deformada

    Seccin Inicial

    LicuaciLicuacin de Suelosn de Suelos

    Nivel Fretico

    Seccin deformada

    Seccin Inicial

  • Estado final

    Estado inicial

    Diagrama de un deslizamiento causado por licuacin y prdida de resistencia cortante de suelos en una pendiente pronunciada. La prdida de resistencia ocasiona inestabilidad y el deslizamiento por la ladera

    LicuaciLicuacin de Suelosn de Suelos

    (Youd, 1992)

  • Nivel fretico

    Flujo de agua hacia arriba

    Estado inicial

    Estado final

    Diagrama de una estructura inclinada como consecuencia de la prdida decapacidad portante. La licuacin debilita al suelo, reduce su capacidad desoporte y permite que las estructuras se asienten e inclinen

    (Youd, 1992)

    LicuaciLicuacin de Suelosn de Suelos

  • EVALUACIEVALUACIN DEL POTENCIAL DEN DEL POTENCIAL DELICUACILICUACINN

    - Mtodo Simplificado de Seed e Idriss, en base a ensayosSPT, CPT y Vs

    - Correcciones para tomar en consideraciones efectos desobrecarga, nivel del terreno y magnitud ssmica K , Ky Km

  • Factor de Seguridad a la LicuaciFactor de Seguridad a la Licuacinn

    Si FRL < 1 se producir licuacin

    Si FRL > 1 no se producir licuacin

    )/()/(FRL

    o

    1 o

    d

    =

  • d = esfuerzo cortante promedio inducidoamax = aceleracin mximag = aceleracin de la gravedad

    o = esfuerzo total vertical

    o = esfuerzo efectivo verticalrd = factor de reduccin

    Relacin de esfuerzos cclicos inducidos por el terremoto

    MMtodo Simplificado de todo Simplificado de SeedSeed--IdrissIdriss

    dd r

    ga65.0

    o

    omax

    o

    =

  • MMtodo Simplificado de Seedtodo Simplificado de Seed--IdrissIdriss

    Relacin de esfuerzos cclicos resistentes

    o

    l

    Del grfico para Ms= 7.5y distinto contenido de finos

    = CN ( Factor de correccin ) < 2.0

    (N1)60 = Valor de N corregido a una sobrecargade 1 kg/cm2 y 60% de eficiencia

    (N1)60 = CN (N)60

    o

    1

  • Relacin entre valores de esfuerzo cclico que causa licuacin y valores de N1para sismos de M = 7.5(Ref, Seed et al., 1984)

    3 1

    20

    20

    20

    12

    20

    1 0

    17

    20

    2010

    20

    2 0

    2 7

    3 1

    7 5

    7 5

    2 648

    1 2

    11

    2 5

    1 2

    12

    1 2

    30

    30

    22

    30

    20100

    0 30 40 50

    101 0

    10

    37

    25

    0.6

    0.5

    0.4

    0.3

    0.2

    0.1

    Porcentaje de finos 35 15 5

    PROPUESTOS DEL CODIGO CHINO MODIFICADO(Contenido de arcilla 5%)

    Nota: DATOS MODERADOS PARA SITIOS CON > 5% FINOS SE HA OMITIDO POR CLARIDAD DE DATOS CON < 5%

    DATOS PANAMERICANOSDATOS JAPONESESDATOS CHINOS

    (N1)60

    lo

  • RelaciRelacin Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (n Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (00) y K) y K

    1.2

    L