Respuesta cíclica de arenas de relaves con nanopartículas

Abstract

Este trabajo corresponde a un estudio experimental sobre el comportamiento monótono y cíclico de arenas de relaves bajo condiciones de carga triaxial con confinamiento isotrópico. El principal objetivo es entender el comportamiento no drenado de la arena de relave al incluir nanopartículas superplásticas. El estudio tiene tres etapas: 1) caracterización geotécnica del material a utilizar a través de granulometrías, determinación de índice de vacíos máximos y mínimos, microscopía y gravedad específica. 2) Triaxiales monótonos y cíclicos a confinamientos de 1, 2 y 3 [kgf/cm2] y e índices de vacíos entre 0.79 y 0.84 de la arena sin tratamiento. 3) Triaxiales monótonos y cíclicos a confinamientos de 1, 2 y 3 [kgf/cm2] y e índices de vacíos entre 0.79 y 0.84 de la arena con tratamiento, el cual corresponde a agregar un porcentaje de laponita igual a 1% en relación a la masa seca de la arena. En el caso de los triaxiales cíclicos, se trabaja en un rango de razones de solicitaciones cíclicas igual entre 0.17 y 0.30. Dentro de los principales resultados se obtiene que, para los ensayos triaxiales monótonos, existe un cambio de comportamiento de contractivo a dilatante para un confinamiento de 1 [kgf/cm2]. En los confinamientos de 2 y 3 [kgf/cm2] el comportamiento similar. Además, el ángulo de fricción interna permanece constate e igual a 35° al agregar laponita. Por otro lado, en los triaxiales cíclicos, se obtiene de forma general que existe un aumento en la resistencia cíclica a la licuación de la arena de relaves ensayada al agregarle laponita, bajo la metodología utilizada. La mejora obtenida depende del confinamiento al que se encuentra la muestra. En el caso de un confinamiento igual a 1 [kgf/cm2], se obtiene una resistencia cíclica con tratamiento1.3 a 1.4 veces a la obtenida sin tratamiento para un mismo número de ciclos. En cambio, para los confinamientos de 2 y 3 [kgf/cm2] se obtiene una resistencia cíclica 1.2 veces mayor. Además, es posible evidenciar que, cuando la probeta se ensaya a 1 [kgf/cm2], se obtiene una reducción de la deformación axial entre 20% y 40%. En cuanto a la presión de poros, se obtiene que existe una disminución de la generación de exceso de presión de poros por ciclo para el confinamiento de 1 [kgf/cm2]. Esta disminución de 20 veces menos el desarrollo del exceso de presión de poros por ciclo. Por último, se comparan los resultados obtenidos en el trabajo con los obtenidos en estudios previos que utilizan laponita (Ochoa – Cornejo et al. 2016; Pardo y Orense, 2017). Se observa que la mejora obtenida en este trabajo resulta ser menor a la del resto. Sin embargo, existen diferencias en la metodología de los ensayos, como material utilizado, confección de probeta, entre otros, que influyen en dicha diferencia. Además, se comparan los resultados con otros tratamientos, como sílica coloidal, bentonita y bacterias. Con respecto al resto de los tratamientos, se observa que la mejora obtenida con laponita es cercana a la del resto de tratamientos. Cabe destacar el presente trabajo utiliza una arena de relaves con un contenido de finos igual a 17%, mientras que el resto de los estudios usan arenas con contenidos de finos menores o arenas limpias