Propuesta de evaluación de estabilidad y optimización de parámetros de diseño geotécnico de taludes en tajo abierto

Abstract

Dentro del sector minero, optimizar los diseños geotécnicos de taludes en tajo abierto puede presentar complicaciones, principalmente en el desarrollo de la metodología por lo que la presente tesis tiene por objetivo la descripción de una propuesta de metodología teórica-práctica que integre las etapas de procesamiento e integración de base de datos geotécnicos consistentes del macizo rocoso, considerando la parte teórica, así como la experiencia para evaluar la estabilidad de taludes y alcanzar la optimización de parámetros de diseño de taludes de tajo abierto. Dicha metodología toma como base los lineamientos de Read & Stacey (2009) por lo que puede ser aplicada a diferentes casos de tajo abierto. La metodología de investigación presenta un enfoque cualitativo-cuantitativo de alcance descriptivo y diseño no experimental transversal, ya que se correlaciona estadísticamente los resultados de los ensayos de laboratorio, calidad y parámetros de resistencia del macizo rocoso. Debido a la variedad de información de investigaciones y sólidos de los modelos 3D se usa el software Leapfrog Geo para propósitos de visualización y software Minesight para la obtención de secciones. Con respecto al procesamiento de base de datos estructural y evaluación cinemática, se usa el software Dips, en la caracterización se hace uso del RocData y para la evaluación de estabilidad por equilibrio límite se utilizan los softwares RocPlane, Swedge y Slide de la firma Rocscience. La propuesta de metodología se conforma de una secuencia de pasos, en base a la revisión, correlación e integración de los datos geotécnicos de las unidades geológicas, así como del modelo geológico-estructural y diseño de taludes de tajo que se requieran optimizar. Se empieza por realizar el modelo geotécnico definiendo unidades geotécnicas y evaluando la calidad del macizo rocoso con las investigaciones geotécnicas en profundidad que generalmente son perforaciones geotécnicas orientadas, las cuales permitirán también determinar dominios estructurales y sectorizar las zonas de talud, esto permite conocer el arreglo de estructuras mayores y menores en cada sector del macizo rocoso, terminando con la caracterización geomecánica de las unidades geotécnicas. Una se obtiene el modelo geotécnico, se determinan los criterios de aceptabilidad sobre los que se realiza los diseños de ángulo cara de banco (BFA) y ángulo interrampa (IRA) y su correspondiente evaluación de estabilidad cinemática y de equilibrio límite en direcciones representativas según los sectores definidos; parte de dicho proceso es también determinar la existencia de anisotropía. Los ángulos de talud global (OSA) son complejos en diseño por lo que se evalúa la estabilidad en el diseño de taludes preliminar para conocer si se debe proponer una modificación del diseño a su debida escala. Los resultados muestran que el ángulo cara de banco (BFA) optimizado para todos los sectores (I, II y III) es consistente y estable en un intervalo de 60° a 65°. Por otro lado, el ángulo interrampa (IRA) se optimiza solamente en el sector I, con valor de 45°, mientras que en los sectores restantes (II y III) debido a que el análisis de estabilidad determina que son críticos se propone ángulos interrampa (IRA) adecuados a la geometría, los cuales varían en un intervalo de 36° a 41°. Y de igual manera para los sectores críticos (II y III) se propuso ángulos de talud global (OSA) compuestos de forma que no afecte la estabilidad de los sectores de diseño, con valores en un intervalo de 35° a 44°, mientras que en el sector I se mantiene el ángulo de talud global (OSA) del diseño de taludes preliminar el cual es de 38°, ya que se considera óptimo y factible cumpliendo los criterios de aceptabilidad. La optimización de los parámetros de diseño (BFA, IRA y OSA) es totalmente alcanzada ya que en base a los lineamientos de Read & Stacey (2009) se realiza una metodología teórica-práctica adecuada para taludes de tajo abierto. La metodología basada en los lineamientos de Read & Stacey (2009) que se implementa en la presente tesis permite realizar una secuencia de pasos sólida para la evaluación de estabilidad y optimización de los parámetros de diseño geotécnico de taludes a escala de banco, interrampa y global.