Efecto de la variabilidad espacial de las propiedades geotécnicas de la presa en la respuesta sísmica de un tranque de relaves

Abstract

La industria minera en Chile desempeña un papel clave en la economía del país, impulsando la construcción de grandes obras de ingeniería e infraestructura crítica, como los depósitos de relaves. Estas estructuras requieren diseños y monitoreos adecuados, ya que su falla puede tener consecuencias graves, tanto en pérdidas humanas como en impactos ambientales y económicos, como ha ocurrido en incidentes pasados a nivel nacional e internacional. Por ello, es fundamental realizar análisis de estabilidad y deformaciones en las presas de relaves. Los análisis geotécnicos tradicionales suelen asumir que las propiedades de la presa de arena son homogéneas, sin considerar la variabilidad espacial de los parámetros geotécnicos. Sin embargo, esta simplificación puede afectar la precisión en la predicción de deformaciones y posibles fallas estructurales. El presente trabajo de título busca incorporar esta variabilidad espacial, la cual es consecuencia de los materiales utilizados y de los procesos constructivos asociados a estos rellenos. Utilizando datos in situ obtenidos de ensayos de penetración de cono con medición de presión de poros, complementados con información de literatura especializada. Este estudio desarrolla un análisis dinámico de una presa construida con arenas de relaves, mediante modelación numérica utilizando el método de elementos finitos en OpenSees. Se consideraron los parámetros de peso específico, ángulo de fricción y módulo de corte para incorporar la variabilidad espacial al análisis, evaluándolos en tres escenarios distintos. En primer lugar, se realizó un análisis determinístico, en el que se utilizaron los valores promedio obtenidos a partir de los ensayos CPTu. Posteriormente, se llevó a cabo un análisis probabilístico basado en una distribución log-normal de estos parámetros geotécnicos, lo que permitió evaluar 27 combinaciones distintas a partir de los percentiles 25, 50 y 75, calculados mediante su media y desviación estándar. Finalmente, se incorporó la variabilidad espacial de los rellenos de la presa mediante el cálculo de la escala de fluctuación de cada parámetro, integrándolos al modelo a través de la generación de campos aleatorios. Los resultados obtenidos, en cuanto a desplazamientos horizontales y asentamientos de la presa, se analizaron en comparación con el caso determinístico. El análisis probabilístico arrojó valores menores y con un rango de respuestas más amplio, mientras que el análisis que incorpora la variabilidad espacial generó una dispersión global más reducida, pero con una mayor variabilidad local, lo que permitió representar de forma más realista las heterogeneidades naturales del terreno.