Análisis numérico y experimental del método de consolidación por vacío para relaves integrales

Abstract

El presente trabajo de título analiza el método de consolidación por vacío y su aplicabilidad para el mejoramiento de un relave integral. El estudio se basa en la comparación de resultados obtenidos a partir de un modelo experimental, modelaciones numéricas de elementos finitos y soluciones analíticas recopiladas de la literatura técnica. El modelo experimental aplica succión generada por una bomba de vacío sobre una columna de relave integral saturado y monitorea la evolución temporal de la deformación vertical, simulando la aplicación de esta técnica en suelos depositados en la cubeta de un tranque de relaves. Además, se realizan simulaciones numéricas de elementos finitos con el software Abaqus para reproducir las condiciones del modelo experimental y poder capturar las mediciones de laboratorio. El comportamiento elasto-plástico del material se simula con el modelo constitutivo Cam-Clay Modificado (MCCM). La calibración de los parámetros de compresibilidad y de conductividad hidráulica del material se realiza con ensayos de laboratorio considerando dos estados de depositación y otros parámetros se adoptan de los trabajos de Cifuentes y Verdugo (2007) y Conejera (2016). La aplicación de -80 kPa de vacío induce deformaciones verticales en la columna de relave integral que son equivalentes a las inducidas por la aplicación de 3,5 - 4 metros de material de relleno. El fenómeno de consolidación de vacíos se puede simular numéricamente con un software de elementos finitos y el uso de un modelo constitutivo elasto-plástico, como Cam-Clay Modificado (MCCM). Los parámetros críticos para modelar apropiadamente el fenómeno son los parámetros de compresibilidad y la conductividad hidráulica del material. Si bien estos parámetros se pueden estimar con ensayos estándares de laboratorio, se requieren algunos ajustes para estimar el asentamiento máximo y el tiempo de consolidación.