Estimación de la zona perturbada en el macizo rocoso en cielo abierto inducida por la relajación de esfuerzos

Abstract

Se utilizan muchos parámetros para calcular la estabilidad de taludes en una mina a cielo abierto. Un parámetro importante es el Factor D, que se utiliza para representar la zona de perturbación de un talud como resultado de la relajación de esfuerzos y la tronadura resultante de la excavación. Este parámetro puede ser una variable decisiva en el cálculo de la estabilidad. Actualmente, no existe consenso sobre cómo incorporar la zona de perturbación en un modelo de estabilidad de taludes, aunque algunos autores han propuesto diferentes geometrías para este propósito. Este trabajo propone un método para incorporar la zona de perturbación producto de la relajación de esfuerzos mediante el Factor D, proponiendo una geometría en la que se ven afectadas las propiedades de resistencia del macizo rocoso, lo que podría determinar una condición de talud estable o inestable. Se creó un modelo de elementos finitos para representar el efecto de relajación de esfuerzos para diferentes calidades de macizo rocoso - bueno, regular y malo - excavando el cielo abierto en etapas para reproducir las deformaciones naturales al reducir el módulo del macizo rocoso. Luego se llevó a cabo un proceso iterativo para identificar los límites de la zona perturbada con el fin de obtener las propiedades de resistencia del macizo rocoso, envolvente de Hoek & Brown y geometría de la zona de perturbada para las diferentes calidades de macizo rocoso evaluados. Los resultados mostraron una zona de perturbación triangular con respecto a la superficie para macizos rocosos de buena y regular calidad; sin embargo, para macizo rocoso de mala calidad, se observó que la zona de perturbación es rectangular. También se obtuvo el comportamiento de las propiedades de resistencia y la envolvente variable de Hoek & Brown en la zona de perturbación para cada calidad de macizo rocoso evaluado. En la zona de perturbación, se observa que las deformaciones plásticas del macizo rocoso disminuyen con respecto a la superficie, presentando las mayores deformaciones plásticas en los primeros metros de la superficie, junto con los valores más bajos de cohesión, lo que conduce a una perturbación considerable en la superficie en el macizo rocoso, favoreciendo condiciones inestables. La zona de perturbación más considerable está cercana al 25% a 15% y 3% de la altura total del talud, para macizos rocosos de calidad geomecánica mala, regular y buena, respectivamente.