Propiedades geotécnicas de medios granulares gruesos con triaxial gigante

Abstract

En Chile existen materiales granulares gruesos (MGG), clasificándose por su constitución y origen, como apilamiento de rocas sin erosión geológica o suelos gruesos sedimentarios. Los MGG son comúnmente utilizados, por ejemplo, en faenas mineras por considerarse altamente resistentes al corte. Antes de la implementación de equipos de triaxial (Tx) gigante en Chile, se utilizaban ensayos Tx a gran escala in situ. En México, Marsal (1963) fue pionero en el uso de equipo de grandes dimensiones con capacidad para probetas de 1,13 [m] de diámetro y 2,5 [m] de alto. En Chile el equipo de IDIEM se desarrolló en el año 2002. En este contexto, este trabajo estudia los parámetros de resistencia al corte y el comportamiento de estos materiales en ensayos Tx gigantes. Se procesan y analizan datos experimentales de 74 ensayos de probetas de 100 [cm] de diámetro y 180 [cm] de alto, realizados en el equipo de IDIEM en el período 2003 - 2014, para caracterizar los MGG. Se presentan resultados de comportamiento en sistemas drenados y no drenados, centrando el análisis en los ensayos drenado. Para caracterizar los MGG, se presenta: 1) resumen de catastro de ensayos triaxiales, 2) planillas para el procesamiento de granulometrías, consolidación y corte, 3) análisis del comportamiento geotécnico de cada uno de los ensayos, 4) parámetros de resistencia al corte, y 5) correlaciones entre coeficientes asociados al comportamiento y parámetros de resistencia. Dentro de los principales resultados obtenidos, destacan: 1) εr, εa y εv, 2) esfuerzo de corte y tensión normal, 3) energía de corte y energía total 4) energía acumulada y deformación volumétrica, 5) rotura total e índice de rotura, 6) coeficientes de estimación de rotura, 7) Módulo de deformación y presión de confinamiento, y 8) coeficientes de criterio de falla no-lineal de Charles & Watts. Este trabajo distingue entre presiones convencionales y altas presiones, debido a que algunos parámetros presentan variaciones según el confinamiento aplicado. Se destaca que todos los ensayos tienen sobre 5% de rotura total, siendo las partículas más grandes las que más se rompen; existe una clara relación entre la variación de tamaños medios de partículas con la rotura total; es necesario extender el límite de alta resistencia en el ábaco de Leps, y que los resultados concuerdan con lo expuesto en la literatura. Se recomienda la implementación de un protocolo de caracterización mineralógica para estimar resultados para materiales con características de mineralogía similares. Los alcances y objetivos del presente estudio son estrictamente académicos. Los resultados presentados deben ser explorados más en profundidad en lo que respecta a los ensayos de laboratorio. Este estudio exploratorio se restringe a exponer parámetros de primer orden, y estrictamente referenciales, sentando bases investigaciones futuras. Los resultados presentados no reemplazan un trabajo experimental en MGG.