ensayos de penetracion -...

1

E X P O M I N 2 0 0 4

“INNOVACION EN EL CONTROL DE OPERACION YABANDONO DE TRANQUES DE RELAVE”

METODOLOGIA INTEGRADA PARA REHABILITAR

RELLENOS SANITARIOS Y TRANQUES DE RELAVE

PROYECTO FONDEF D 00I1101

Abril de 2004

TELEFONOS (32) 27 36 13 - 27 36 22PAGINA WEB http://icc.ucv.cl/fondef/intermedia.htm

GRUPO DE GEOTECNIA http://icc.ucv.cl/geotecnia/index.htmCORREO ELECTRONICO [email protected]

P R O Y E C T O

F O N D E F D 0 0 I 1 1 0 1

F O N D O D E F O M E N T O A L D E S A R R O L L O

C I E N T I F I C O T E C N O L O G I C O

Metodología Integrada

para Rehabilitar

Rellenos Sanitarios

y Tranques de Relave

Metodología Integrada

para Rehabilitar

Rellenos Sanitarios

y Tranques de Relave

P O N T I F I C I A U N I V E R S I D A D

C A T O L I C A D E V A L P A R A I S O

2

SEMINARIO“INNOVACIÓN TECNOLÓGICA EN EL CONTROL DE OPERACIÓN

Y ABANDONO DE TRANQUES DE RELAVE”

ENSAYOS DE PENETRACIÓN PARA EL CONTROL DE OPERACIÓN DE TRANQUES DE RELAVE. EL PENETRÓMETRO PANDA.

Dr. Raúl Espinace A.Ing. Gabriel Villavicencio A.

IMPORTANCIA DEL CONTROL GEOTECNICO EN LA OPERACIÓN DE TRANQUES DE RELAVES.

RIESGOS ASOCIADOS:

■ Licuación del prisma resistente.

■ Inestabilidad de taludes (bajo condiciones estáticas y sísmicas).

■ Deformaciones excesivos.

■ Rebose y vaciamiento.

3

Emplazamiento de los tranques de Sewell. CODELCO Chile. División El Teniente.

CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.

Vista hacia el poniente del tranque “Agua Dulce”, 5 de Enero de 1914. Sewell. CODELCO.

Restos del Tranque

Agua Dulce

Restos del Tranque

Agua Dulce

Restos de tranque “Agua Dulce”. 1916. Sewell. CODELCO.


4

Tranque Barahona, 1928. Cuenca Barahona, Sewell. VI RegiónFalla por licuación. Terremoto 1 de diciembre 1928.


Erosión por rebalse del talud. Tranque Marga luego del rebalse del pretil, 1980.

Tranque Marga, Sewell. 1927.


5

Falla por rebalse, socavaciones retrógradas y formación de enormes cárcavas por el “Aluvión de Sewell”. Tranque Marga,1993


Tranque de relaves “Veta de agua” Nº 1 y 2.

Fallas por licuación. 1985

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


6

Antiguo tranque de relaves La Cocinera de Panulcillo.Falla por licuación. Terremoto 14 octubre 1997.


Antiguo tranque La Cocinera de Panulcillo. Licuación y deslizamientos por efectos sismo 14 octubre 1997.


7

Tranque El Palomar, Copiapó, 2003.

Falla por vaciamiento.


LQ+FFOP1.7:130US/CL807.014/10/97LA COCINERA

LQ+FFOP/AB1.5:115US1207.014/10/97MAITEN

LQ+FFOP1.5:120US807.014/10/97ALGARROBO

LQ+FFOP1.5:118US1007.014/10/97ALMENDRO

LQ+FF (100.000)OP1.7:130US/CL1057.003/03/85CERRO NEGRO 4

LQ+FFOP1.5:124US807.803/03/85VETA DEL AGUA 1

LQ+FFOP1.2:120US856.507/11/81VETA DEL AGUA 2

LQ+FF (156)OP/AB1.5:1¿?N/A857.528/03/65RAMAYAMA

LQ+FFOP1.7:16N/A667.528/03/65EL SAUCE

LQ+FFOP1.7:120N/A557.528/03/65BELLAVISTA

LQ+FF (38.500)OPN/AN/AN/A257.528/03/65LA PATAGUA

LQ+FF (23.000)OP1.7:115US157.528/03/65LOS MAQUIS

LQ+FF (1.000)OP1:112.5US187.528/03/65HIERRO NEGRO

LQ+FFOP1.2:145US387.528/03/65CERRO NEGRO 3

LQ+FF (500.000)OP3.7:119US707.528/03/65EL COBRE 2

LQ+FF (1.900.000)OP/AB1.5:135US707.528/03/65EL COBRE 1

LQ+FF (3.000.000)OP2:165US958.201/12/28BARAHONA 1

MECANISMO DE FALLA (VOLUMEN, mt3)ESTADOTALUDH (MT)TIPOR (KM)MSFECHA DE FALLATRANQUE

Fuente. Seminario relaves en pasta y espesados. Troncoso J, 2002.


8

LICUACIÓN DE LAS ARENAS DE RELAVES.

FACTORES CLAVES PARA REDUCIR EL RIESGO:FACTORES CLAVES PARA REDUCIR EL RIESGO:

■ Densidad in-situ.

■ Granulometría.

■ Permeabilidad.

■ Nivel de la napa al interior del muro de arenas.

Rango actual de especificaciones en proyectos recientes

Permeabilidad superior a 10 -4 cm/s

(% finos < 20%).Proposición nuevo “Reglamento para la

aprobación de proyectos de diseño, construcción y operación de depósitos de

relaves”

Granulometría de las arenas:

Banda granulométrica arenas de relaves

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10Tamaño (mm)

% Q

ue p

asa

Límite inferior Límite superior

Tranque Nº 3 Planta M.A Matta.ENAMI. III Región. Copiapó.


9

Adecuada compactación de las arenas:

• Capas: 20 –30 cms.• Densidad ≥ 95 % OPN o 75% de D.R.?

Tranque Nº 3. Planta M.A. Matta. EMANI. III Región Copiapó.


CONTROL DE CALIDAD DE LA COMPACTACIÓNDURANTE LA OPERACIÓN.

Ensayos de densidad in-situ

ENSAYO DEL CONO DE ARENA ENSAYO DEL CONO DE ARENA (LNV 62 o NCH 1516).

Desventajas:■ Ensayo manual lento.■ En arenas húmedas se modifica la densidad de la

arena normalizada.■ Manipulación de resultados.■ Influenciado por vibraciones cercanas

DENSÍMETRO NUCLEAR.DENSÍMETRO NUCLEAR.

Desventajas:■ Gran dispersión, ya que los elementos químicos

constitutivos o dispersos distorsionan el conteo radiactivo de los sensores.

■ No sustentable ambientalmente.■ Resultados dependen de muchos factores de error.

10

Envejecimiento Poste 40 A. AR

0,0

1,2

2,4

3,6

4,8

6,0

7,2

8,4

9,6

10,8

12,0

13,2

14,4

15,6

16,8

18,0

19,2

20,4

0 15 30 45 60 75 90 105

120

135

150

165

180

195

Nº de Golpes

Prof

undi

dad

(mt)

1992 1997 2000 2002

Seguimiento de efectoenvejecimiento.

Ensayo de penetración:CPT dinámico.

CONTROL DE CALIDAD DE LA COMPACTACIÓNDURANTE LA OPERACIÓN.

ALGUNAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CPT

Ventajas:

■ Permite estimación de compacidad en profundidad.

■ Permite estimación de parámetros resistentes.

■ Es posible la instalación de piezómetros.

■ Existen una serie de experiencias en tranques de relaves.

Desventajas:

■ Resultados depende de varios factores de corrección.

■ Entrega parámetros de resistencia discontinuos.

■ Es lento y de mayores costos.

11

Ventajas:

■ Permiten obtener un estado de compacidad más representativo en profundidad.

■ Permiten el control de compactación hasta 8 m. aproximadamente.

■ Los resultados dependen de menos factores externos.

■ Permiten la estimación de parámetros resistentes.

■ Requieren menor tiempo de ejecución.

■ Menores costos.

UNA NUEVA ALTERNATIVA PARA EL CONTROL DE COMPACTACIÓN DE TRANQUES DE RELAVES.LOS ENSAYOS DE PENETRACIÓN PORTÁTIL.

CPT portátil

ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA

ENSAYOS DE PENETRACION DINAMICA CON CONO PORTATIL

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30

Número de Golpes (N)

Prof

undi

dad

(mt)

Cp1 Cp4 Cp2 Cp3

Tranque “El Buitre”.Planta San José.

Sociedad Minera Punta del Cobre.

12

PANDA (Pénétromètre Automatique Numérique Dynamique Assisté)

ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA

EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES

Campos experimentales:

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

■ Antiguos Tranques de Relaves de Sewell. CODELCO Chile - División El Teniente.

■ Tranque Nuevo de la Planta “La Cocinera”. Compañía Minera Panulcillo. ENAMI, Ovalle,IV Región.

■ Tranque Nº 1 de la Planta José Antonio Moreno. ENAMI, Tal – Tal. II Región.

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

13

Tranque Nº 3. Planta M.A Matta. ENAMI. III región.

EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES.

Tranque Nuevo.Planta La Cocinera

Compañía Minera PanulcilloENAMI


14

Tranque Nº 1. Planta José Antonio Moreno.

ENAMI



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

15

Tranques Arena y Margas. Sewell, Codelco. Chile.


METODOLOGÍA EXPERIMENTAL PARA LA VALIDACIÓN DE LAS NUEVAS ALTERNATIVAS DE CONTROL.

Ensayos de caracterización.

Prospección y estimación de parámetros resistentes.Prospección y estimación de parámetros resistentes.Cono penetración portátil (Cono penetración portátil (CPTportCPTport).).

Densidad in Densidad in -- situsituCono de ArenaCono de Arena

Control de compactación y reconocimiento del terreno.Control de compactación y reconocimiento del terreno.Ensayo PANDA.Ensayo PANDA.

Prospección y estimación de parámetros resistentes.Prospección y estimación de parámetros resistentes.Cono de penetración dinámica (CPT).Cono de penetración dinámica (CPT).

ObjetivoEnsayoEnsayo

Ensayos in –situ.

CaracterizaciónCaracterizaciónGravedad específicaGravedad específica

Caracterización y control de compactación.Caracterización y control de compactación.DensidadesDensidades

Caracterización químicaCaracterización químicaAnálisis químicoAnálisis químico

Caracterización y permeabilidadCaracterización y permeabilidadGranulometríaGranulometría

ObjetivoEnsayoEnsayo

16

Principio.

Fórmula Holandesa.

mPe

mv

Aqd

+××=

1

121

12

PANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).

VentajasVentajas• Mediciones continuas.• Mayor rapidez y simplificación en el proceso de

control.• Resultados más independientes del operador.• Más información en menos tiempo.• Economía.• Actual aplicación en distintos países.

Funciones en tranques de relavesFunciones en tranques de relaves• Control de la Compactación.• Reconocimiento de terreno:

- potencial de licuación.- estimación de parámetros resistentes.- estabilidad de taludes.


17

Penetrograma (Software PANDA).

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

0.1 1 10 100

Resistencia punta (MPa)

Prof

undi

dad

(m)

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

Penetrograma control de compactación y

curva alisada


LímitesLímites: : - 7 m de profundidad- Granulometría: 0/50 mm- Resistencia < 50 MPa

Entrega inmediatamente la resistencia dinámica (qd) del suelo en función de la profundidad.

Tranque Nº 3. Planta M.A Matta. ENAMI. III Región. Copiapó.

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

Tierra Amarila


Aplicaciones paraAplicaciones paraTerraplenes Terraplenes ruterosruteros::- Reconocimiento del

terreno.- Control de compactación.

18

Metodología

Obtención de las curvas de Calibración (ECP)

Penetrogramas de calibración Determinación de qd0, qd1 y Zc

00.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.1 1 10

Resistencia (MPa)

Prof

undi

dad

(m)

Ensayo 01 Ensayo 02 Ensayo 03 Promedio

qd0 qd1

Zc

PANDAEn el Control de la Compactación

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,1 1 10

Resitencia de punta qd (MPa)

Prof

undi

dad

(m)


Ensayo in-situ

Realización del ensayo y obtención de los penetrogramas

19

C 1

C 2

PANDA

25 cm

10 cm

qd(10-25)

qd(25-40)

Comparación Panda (qd) v/s Cono de arena (LNV-62 ó NCh 1516).


Factor de correlación Cpromedio = 1,07

Ubicación Punto 1 Punto 2

Prof [cm] 10 a 25 (C1)

25 a 40 (C2)

10 a 25 (C1)

25 a 40 (C2)

qdPANDA[Mpa] 9,52 10,52 9,53 12,92

γdPANDA[t/m3] 1,864 1,869 1,867 1,899

γdCONO[t/m3] 1,781 1,741 1,756 1,756

Factor correlación

C1,05 1,07 1,06 1,08

Punto 3 Punto 4

10 a 25 (C1) 25 a 40 (C2) 10 a 25 (C1) 25 a 40 (C2)

9,37 11,96 12,60 16,34

1,865 1,897 1,910 1,945

1,755 1,757 1,753 1,767

1,06 1,08 1,09 1,10

Transferencia Tecnológica: Planta M. A. Matta, Campaña 2002.


20

Transferencia Tecnológica

- RESULTADOS, Planta M. A. Matta, Campaña 2002.


00,10,20,30,40,50,60,70,8

0,1 1 10

Resitencia de Punta, qd (MPa)

Prof

undi

dad

(m)

Cono de arena = 99 % OPN

00,10,20,30,40,50,60,70,8

0,1 1 10

Resistencia de Punta, qd (MPa)

Prof

undi

dad

(m)

Cono de arena = 96 % OPN

CONCLUSIONES

Usando bandas de aceptación obtenidas en laboratorio, los resultados con el método PANDA para el control de la compactaciónen tranques de relaves, son muy aproximados a los resultados del ensayo de referencia (cono de arena).

Los resultados del Método LERMES realizados para la evaluación del potencial de licuefacción, concuerdan con los resultados obtenidos aplicando métodos tradicionales como el de Seed.

Las experiencias nacionales e internacionales abren nuevas perspectivas para utilizar el ensayo de penetración PANDA en el control de compactación de otras obras civiles en Chile.

21

SEMINARIO“INNOVACIÓN TECNOLÓGICA EN EL CONTROL DE OPERACIÓN

Y ABANDONO DE TRANQUES DE RELAVE”

ENSAYOS DE PENETRACIÓN PARA EL CONTROL DE OPERACIÓN DE TRANQUES DE RELAVE. EL PENETRÓMETRO PANDA.

Dr. Raúl Espinace A.Ing. Gabriel Villavicencio A.

TELEFONOS (32) 27 36 13 - 27 36 22PAGINA WEB http://icc.ucv.cl/fondef/intermedia.htmPAGINA WEB http://icc.ucv.cl/geotecnia

CORREO ELECTRONICO [email protected]

ensayos de penetracion -...

Documents

Transcript of ensayos de penetracion -...