Efecto de los finos no plásticos en la respuesta no drenada de una arena a altas presiones

Abstract

El presente trabajo consiste en una investigación experimental que trata sobre el efecto del contenido de finos no plásticos en el comportamiento monótono no drenado de la arena de relaves El Torito , para presiones de confinamiento inicial de hasta 50 kgf/cm2. El contexto que motiva este estudio es la gran producción minera y baja en la ley del cobre en los yacimientos de Chile, lo cual demanda la construcción de tranques de relaves con muros de alturas por sobre los 250 m., induciendo cargas que exceden los 10 kgf/cm2. Las arenas de relaves clasifican comúnmente como arenas limosas o limos arenosos de baja plasticidad. Se ha encontrado que este tipo de material está presente en la mayoría de las fallas por licuefacción estática o sismo-inducida, como Barahona (1928), El Cobre (1965) y Las Palmas (2010), ocurridas en Chile. Además, diversos autores han sugerido que cuando el contenido de finos es del orden del 30%, se aprecia un cambio evidente del comportamiento mecánico, ya que pasaría de estar controlado por la fracción gruesa a ser controlado por la fracción fina. El programa experimental ejecutado compara la respuesta no drenada para distintos contenidos de finos en un amplio rango de presiones, para evidenciar el cambio de comportamiento. Para ello, se realizaron ensayos triaxiales no drenados en el material de relaves para contenidos de finos de 1%, 20% y 40%, en un amplio rango de densidades iniciales y a presiones de confinamiento inicial entre 1 50 kgf/cm2. Los resultados evidencian que la arena con 40% de finos muestra un significativo cambio de comportamiento en comparación con las arenas con 1% y 20% de finos. Esto se ve reflejado en una mayor compresibilidad, donde el cambio volumétrico sería producto del reordenamiento de los finos, y el paralelismo en el plano e-p de la línea de estado último con las líneas de consolidación isotrópica, fenómeno visto en materiales finos como limos y arcillas. Además, se observa que la participación de los finos en la transmisión de tensiones aumenta con el incremento del contenido de finos y el nivel tensional. En arenas con menos de 20% de finos, es posible definir una ecuación para la fracción de finos activos, porción de los finos que participa en la transmisión de tensiones, y así determinar una única línea de estado, independiente del porcentaje de finos. Por último, los resultados experimentales sugieren que, bajo las condiciones de este estudio, esta arena de relaves sufre una abrasión de su superficie y un pulido de los cantos angulosos, y no un aplastamiento de la partícula, siendo mayor para un menor contenido de finos y en estados densos.