Estudio del comportamiento y rotura de arena de tronadura de túnel minero sometida a esfuerzo de corte simple monótono

Abstract

La resistencia y el comportamiento tensión-deformación de arenas provenientes de procesos de tronadura de roca o minería de hundimiento masiva (block caving) podrían diferir significativamente de las arenas transportadas y que han sufrido procesos de meteorización geológica. Investigaciones relacionadas al comportamiento de arenas de tronadura son muy escasas pero de gran interés en la industria minera. Estas arenas, al provenir directamente de la desintegración de rocas, poseen una mayor probabilidad de rotura que las arenas transportadas, debido a las microfisuras generadas en el proceso de formación. Esto se traduce en la necesidad de ejecutar una investigación que estudie el comportamiento de este material considerando la rotura de partículas. En este trabajo se estudiaron 5 muestras de tronadura de túnel provenientes del Proyecto Minero Chuquicamata Subterráneo (PMCHS). Estos materiales difieren entre sí por su procedencia geológica y la dureza de sus partículas. Se realizaron 6 ensayos de corte simple monótono en estado seco junto con granulometrías post ensayo para cada material. El tamaño de partículas utilizado es de 2,00 a 4,76 mm, clasificando al suelo como arena pobremente graduada con partículas angulosas. Los ensayos se realizaron a densidades relativas de 0 y 100% y cargas verticales de 1, 3 y 7 kg/cm2. A pesar de utilizar esfuerzos verticales de baja magnitud se observó una cantidad importante de rotura de partículas. Esto se produjo debido a que el material está conformado por partículas angulares no meteorizadas, con una granulometría uniforme, además de la gran deformación alcanzada durante el ensayo de corte simple. En general, el material posee un comportamiento elasto-plástico con endurecimiento sin un ángulo de fricción peak notorio junto con una disminución del ángulo de fricción asociada al aumento del confinamiento. Además, se observa una dependencia del comportamiento volumétrico con respecto a la densidad relativa; la cual no generó mayor influencia en la resistencia del material. El comportamiento de una arena de tronadura de túnel difiere del observado en una arena natural cuyas partículas sí sufrieron un proceso de transporte y desgaste. Al momento de caracterizar geotécnicamente estos suelos se deben tratar como materiales diferentes.