Análisis de deformaciones estáticas en muros de depósitos de relaves tradicionales

Abstract

Chile tiene una larga historia con la industria minera. El proceso de extracción y refinación del material trae consigo la producción de desechos, que son conocidos como relaves. Para disponer de éstos, las empresas mineras construyen obras llamadas depósitos de relaves, que consisten de un muro trapezoidal de suelo que cierra una cuenca, que es llenada con los desechos. Existen distintos tipos de depósitos de relaves, sin embargo, este trabajo de título se centrará sólo en dos; tranque de relaves, el muro es construido con la fracción gruesa de los relaves(arenas) y embalse de relaves, el muro es construido con material de empréstito(gravas y ripio) de una cantera cercana. Debido a la naturaleza granular del material que compone a los muros de los depósitos de relaves, es que se produce un fenómeno llamado asentamiento. Este es el tópico principal de estudio para este trabajo de título, en particular, las deformaciones producidas durante la construcción, operación y posterior al cierre de la obra, sin considerar las generadas por los sismos. Actualmente la mayor parte de la investigación de estas estructuras en Chile se centra en lo que sucede durante los sismos, en consecuencia no describen precisamente las deformaciones estáticas. Sin embargo estos estudios indican valores para las propiedades de los materiales y sugerencias respecto a los modelos constitutivos que se ajustan mejor a los suelos chilenos. Si bien en Chile no existen publicaciones que aborden el tema de este trabajo de título, es posible encontrar investigaciones realizadas en el extranjero sobre muros de embalses de agua y sobre algunos depósitos de relave, lo que hace posible extraer sugerencias y supuestos para las metodologías que se deberán seguir para calcular la deformación. Para estimar las deformaciones en este trabajo de título se usaron tres distintos métodos, el método empírico se basa en una investigación sobre presas de agua en las que se midieron las deformaciones y definieron ecuaciones para determinar sus deformaciones. El método analítico consiste en utilizar la teoría elástica de Hooke en conjunto con la teoría desarrollada del creep de los materiales para estimar las deformaciones. El método numérico, es un software que utiliza FEM, al cual se le entregan propiedades de los materiales, el modelo constitutivo y se define una geometría. Con esto es capaz de simular el comportamiento del muro y así obtener las deformaciones. Los resultados son comparables entre los tres métodos para las arenas, sin embargo no es así para los empréstitos. Estos resultados evidencian la importancia de la caracterización geotécnica de los materiales de los muros, ya que los resultados de ésta alimentan los distintos modelos y mientras más información haya disponible, más preciso pareciera ser. Para comprobar esta precisión, es que se hace necesario un catastro de depósitos y deformaciones de obras chilenas u obras que sean similares en geometría y materiales a las del país para poder comprobar que los resultados obtenidos sean correctos.