Aplicación del ensayo MASW 1D en la formulación del modelo constitutivo de los suelos de fundación para el análisis de asentamientos usando elementos finitos en el Diseño de Ingeniería de Factibilidad del Pad de Lixiviación 3, Shahuindo

Abstract

La inestabilidad por asentamientos excesivos en las estructuras de mineras, como los pads de lixiviación, representan uno de los desafíos para los grandes proyectos mineros en el Perú; ya que pueden perjudicar la integridad estructural y, en consecuencia, generar accidentes que comprometan la seguridad de los trabajadores y del medio ambiente. En respuesta a esta preocupación, es importante implementar nuevas metodologías para encontrar la estabilidad completa de las estructuras en los estudios de factibilidad, tal como se realizó en el Pad 3 de la unidad minera Shahuindo. Es por ello, que se propuso utilizar el software SIGMA/W, el cual implementa el método de elementos finitos MEF; y, la inclusión de las propiedades dinámicas del suelo de fundación, las cuales fueron calculadas mediante el ensayo MASW 1D (Análisis Multicanal de Onda Superficial). La metodología propuesta incluye la caracterización dinámica del suelo a través del ensayo MASW 1D. Estos ensayos muestran las velocidades de ondas de corte Vs m/s a diferentes profundidades; y mediante correlaciones, se obtiene parámetros geotécnicos como el módulo de elasticidad. Estos se incorporan al modelo constitutivo del suelo para representar con mayor precisión el comportamiento del suelo con una curva E (Kpa) vs.KPa). Esta caracterización contribuye a mejorar la exactitud en la estimación de asentamientos, optimizando el diseño estructural de la fundación. El análisis se centra en simular las cargas permanentes sobre el Pad y evaluar los asentamientos resultantes, teniendo en cuenta la rigidez calculada con los resultados del MASW 1D y el esfuerzo efectivo vertical (. Este trabajo aporta una metodología integrada que combina ensayos geofísicos y modelado numérico avanzado, proporcionando una herramienta confiable para el análisis de asentamientos en suelos de fundación en proyectos de infraestructura minera. Los resultados mostraron asentamientos del Pad hasta un 0.32 cm, los cuales son permisibles para este tipo de estructuras.

Instability due to excessive settlement in mining structures, such as leach pads, represents one of the challenges for large mining projects in Peru, as it can damage the structural integrity and generate accidents that compromise the safety of workers and the environment. In response to this concern, it is important to implement new methodologies to find the correct stability performed in feasibility studies, as was done for PAD 3 of the Shahuindo mining unit. For this reason, it was proposed to use the SIGMA/W software, which implements the FEM finite element method, applying in the parameters the dynamic properties of the foundation soil which were calculated by means of the MASW 1D (Multichannel Analysis of Surface Wave) test. The proposed methodology includes the dynamic characterization of the soil through the MASW 1D test, which shows the shear waves Vs m/s at different depths; and through correlations, geotechnical parameters such as the modulus of elasticity at depth are obtained. These are incorporated into the constitutive model to more accurately represent soil behavior with an E (Kpa) vs.  (KPa) curve. This characterization contributes to improving the accuracy of settlement estimation, optimizing the structural design of the foundation. The analysis focuses on simulating the permanent loads on the Pad and evaluating the resulting settlements, considering the stiffness calculated with the MASW 1D results and the vertical effective stress (). This work provides an integrated methodology that combines geophysical testing and advanced numerical modeling, providing a reliable tool for the analysis of settlements in foundation soils in mining infrastructure projects. The results showed settlements of Pad up to 0.32 cm, which are permissible for this type of structure.