Análisis de Licuefacción en Tranques de Relave

“Análisis de licuefacción en Tranques de Relave, teniendo como base los efectos de los sismos del 28 de marzo de 1965, 03 de marzo de 1985 y 27 de febrero de 2010”.

Daniela Mujica Morovic Universidad de Santiago de Chile, Estudiante Ing. Civil en Obras Civiles [email protected] Fabiola Rojas Pinto Universidad de Santiago de Chile, Estudiante Ing. Civil en Obras Civiles [email protected] Esteban Jamett Quezada Profesor Departamento de Ing. en Obras Civiles, Universidad de Santiago de Chile [email protected] Resumen

El fenómeno de licuefacción se enmarca en casos donde hay evidencia de pérdida de resistencia del suelo, con claro movimiento del terreno, o casos de significativo asentamiento post-terremoto. Se presenta la información obtenida a la fecha y los análisis que permiten una comprensión del fenómeno de licuefacción y su implicancia práctica en la ingeniería nacional del rubro de la minería, específicamente específicament e en los tranques de relave. El caso de falla por licuefacción más dramático es el ocurrido en 1965 en el tranque El Cobre, de la Mina El Soldado, donde más de dos millones de toneladas de relaves fluyeron, arrasando con el pueblo de El Cobre, dejando más de 200 víctimas fatales. Introducción

La minería forma parte de nuestra identidad como nación, y ha sido y sigue siendo clave para el desarrollo de los chilenos. Su importancia ha sido evidente durante nuestra historia y es innegable en la actualidad. En Chile de cada 100 ton extraídas de material, solo 1 ton corresponde al mineral principal que se desea extraer, por lo que las 99 ton restantes resultan ser conocido como relave minero, el cual debe ser depositado de la manera más segura y económica posible para asegurar la factibilidad de la faena. El relave minero es usualmente una mezcla de tierra, minerales y agua. Hasta hace algunas décadas atrás era común en Chile y en otros países de tradición minera, deshacerse de los

relaves mineros, arrojándolos en ríos, lagunas, quebradas, valles o al mar próximo. Afortunadamente en los tiempos actuales, debido a la normativa vigente se hace más difícil librarse de los desechos mineros con sólo hacerlos desaparecer de la vista. Existen variadas formas de almacenar el relave, entre ellas, está el tranque de relave, en el cual el muro de contención es construido con la fracción más gruesa del relave (arenas). Ha habido ocasiones en las que no se han tomado las medidas de seguridad necesarias para almacenar los desechos mineros, y se han producido catástrofes en las cuales se han derramado enormes cantidades de metros cúbicos de relave, causando un serio impacto ambiental y, en otros casos, han fallecido personas.

El objetivo principal de este trabajo es hacer un análisis de una de las principales causas de falla de un tranque de relave, la licuefacción. La ocurrencia de este fenómeno debido a terremotos se ha observado en tranques de relaves en varios países. Para este análisis se tomara como base los efectos producidos en algunos tranques de relaves por los sismos del 28 de marzo de 1965, 03 de marzo de 1985 y 27 de febrero de 2010.

Tranques de relave

Figura 1: Esquema tipo de un tranque de relave - Fuente: Documento “Depósito de Pasta: la región a la vanguardia en innovación en tratamiento de residuos mineros”, Ver referencias)

Uno de los temas importantes asociados a las faenas mineras corresponde, a los métodos constructivos empleados en los “Tranques de Relaves” y s u disposición en la superficie. Existen tres sistemas de construcción de tranques de relave: Método Constructi Constructivo vo “Aguas Arriba”

Este método consiste en un muro inicial construido con material de empréstito compactado sobre el cual se inicia la depositación de los relaves. Una vez que el tranque se encuentra próximo a llenarse, se procede al levantamiento del muro, desplazando los hidrociclones a una mayor elevación en la dirección hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas. Con este método se pueden alcanzar alturas de hasta 25 m.

Método Constructivo “Aguas Abajo” En este método la construcción se inicia también con un muro de partida de material de empréstito compactado desde el cual se vacía la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba. Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente, usualmente 2 a 4 m, se efectúa el levante del muro, desplazando los hidrociclones a una mayor elevación en la dirección hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro. Método Constructivo “eje central o mixto ”: Este método se inicia al igual que los métodos anteriores con un muro de partida de material de empréstito compactado, sobre el cual se depositan las arenas hacia el lado de aguas abajo y

las lamas hacia el lado de aguas arriba. Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial, se eleva la línea de alimentación de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida. Esto permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical, cuyo talud de aguas arriba es más o menos vertical, y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinación que el diseño considera adecuada. Este método requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los dos métodos anteriores, y permite lograr muros suficientemente estables. Actualmente nuestra Actualmente nuestra legislación legislación aprueba aprueba los métodos constructivos de aguas abajo y eje central, haciendo posible así aplicarlos en futuros proyectos de tranques de relave.

terreno y la fuerza que este tiene para soportar grandes cargas. Cabe destacar que la falla de flujo necesita de un agente perturbador externo que ocasione la respuesta no-drenada, pero esta perturbación no necesita estar presente al momento de la falla, ni tampoco requiere que sea específicamente del tipo sísmica, aun cuando en la práctica ésta es la más común. Al instante de la falla sólo importa la magnitud de la solicitación permanente estática y la resistencia última no-drenada del material. Generalmente la falla por licuefacción se presenta en suelos de tipo granular fino, poco cohesivos, saturados y con baja densidad relativa.

Origen de Licuefacción en Tranques de Relave

Figura 2: Métodos constructivos de un tranque de relave.-- Fuente: Trabajo de fin de máster, Francisco relave. José Venegas, Junio 2011.Ver referencias.

Licuefacción en tranques de relave

Se define como pérdida total de la resistencia al corte del material de relaves del depósito1.Generalmente la licuefacción es inducida por las ondas sísmicas y, principalmente, por la propagación de ondas de corte que suben por un depósito de suelo. Ocasionando que el flujo de la masa de suelos se asemeje a un fluido viscoso, perdiendo así consistencia de

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Definición de Licuefacción, según Decreto Supremo 248.

Las ondas sísmicas provocan un cizallamiento del suelo que deforma su estructura y provoca que los huecos entre las partículas que se encuentran rellenos con agua, se cierren más. Esto origina, a su vez, que la presión que ejerce el agua en el suelo aumente (presión poros) y la resistencia a esfuerzos de corte disminuya hasta el punto de que si el terreno no es capaz de sostener las cargas solicitantes, este ceda y provoque daños de diversa intensidad. De esta forma, este fenómeno tiene como consecuencia que un suelo con características de sólido pase a tener características viscosas o semilíquidas. Al analizar analizar las características características de la falla de suelo antes descrita es importante mencionar que existen dos fenómenos diferentes, ambos asociados con una importante generación de presiones de poros. En el primer caso existe una pérdida de resistencia al corte, en cambio en el segundo, existe una pérdida de

rigidez. En el primero no es necesaria la acción permanente de la perturbación en el momento de la falla, en cambio en el segundo, es fundamental la acción sísmica durante el desarrollo de las deformaciones.

●

Densidad relativa: Esto ya que una arena suelta es más probable que licue durante la acción de una carga dinámica, que la misma arena en estado más compacto.

● Profundidad

del nivel freático: la ubicación del nivel freático en un depósito arenoso, regirá la condición de saturación y del esfuerzo efectivo.

Terremoto 1965

Figura 3: Mecanismo de licuefacción - Fuente: Tesis Máster Francisco José Venegas. Ver referencias.

Causas que afectan la intensidad del fenómeno de licuefacción:

Ocurrido en la Ligua el 28 de Marzo de 1965, tuvo una intensidad de 7,6 en escala de Richter según la ONEMI, tuvo aceleraciones máximas entre 0,2-0,3 g estimadas, con una duración de aprox 2 minutos. Fue percibido entre las provincias de Copiapó y Osorno e incluso fue percibido en Mendoza y Buenos Aires. En apariencia, este temblor no causó muchos daños, sin embargo, éstos alcanzaron un valor de ciento cincuenta millones de dólares. Producto de los desastres causados por este terremoto surgió en Chile la Oficina Nacional de Emergencia ONEMI.

● Magnitud

de movimiento sísmico: dependerá a su vez de la energía que efectivamente afecta al lugar donde se encuentra el tranque (distancia hipocentral del sismo y condiciones locales del suelo)

●

Duración del movimiento sísmico: La condición no drenada predominará para sismos intensos y también aumentará la presión intersticial.

●

Granulometría del suelo: Los suelos de granulometría uniforme como arenas finas uniformes son más susceptibles a sufrir licuación. Figura 4: Ubicación Tranques de Relave que presentaron falla. - Fuente: Sección 1 tranques de relave en Chile, Javier Ubilla, In eniero Geotécnico Geotécnico Senior, Senior, Presidente Presidente SOCHIGE SOCHIGE

Dentro de los tranques de relave afectados en este sismo se encuentran los siguientes: Tranque de relave El Cobre Nuevo y Viejo

Mina el soldado, perteneciente a la compañía minera disputada Las Condes, ubicado en la comuna de Nogales.

Antecedentes geológicos del suelo de fundación

Corresponden a depositaciones del período Jurásico medio-superior. Este tipo de depositación corresponde a roca ígnea intrusiva, compuesta por secuencias sedimentarias y volcánicas continentales: rocas epiclásticas, piroclásticas y lavas andesíticas a riolíticas. La presencia de estas últimas, las cuales son el símil volcánico del granito, con propiedades parecidas a éste, hace que las condiciones de interacción estructurasuelo, sean favorables. La clasificación geológica del suelo de fundación es JS2C2.

Características

de

la

estructura

Cobre Viejo Muro construido tipo Aguas arriba, su altura era de 35 metros, el volumen de almacenamiento 4.250.000 de m3 aprox y un talud de 1,5:1. Cobre Nuevo: Muro construido tipo Aguas Abajo, su altura era de 19 metros, el volumen de almacenamiento 500.000 m3y un talud de 3,7:1.

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Referencia: Mapa geológico de Chile SERNAGEOMIN

Características del Colapso

Falla del muro de contención. En este lugar el tranque cedió originando una avalancha de 10 millones de m3 de fango ácido y residuos minerales provenientes de la mina. El aluvión bajó a una velocidad de 40km/h y a los 15 min del sismo cubrió con una capa de entre 2 y 5 m, un pequeño poblado habitado por 150-200 personas aprox, de las cuales sobrevivieron sólo 10 personas. En total se liberaron 2.400.000 m3 de desechos minerales. Análisis de las causas posibles de la falla

En el Tranque Nuevo y la parte superior de Tranque Viejo existía material con menos de 1,5 años de depositación, no consolidado y muy húmedo. A partir de análisis realizados realizados sobre las posibles causas de falla de éstos depósitos, se ha llegado a la conclusión de que el colapso se debió a que el muro perimetral fue construido con el método aguas arriba con taludes muy verticales (1,5:1). Se cree que la falta de una buena compactación de las arenas que conformaban el muro del tranque y un insuficiente control de la saturación del muro afectaron la resistencia cíclica del suelo, lo cual llevó a una inevitable licuefacción de los depósitos. Los tranques no contaban con defensas apropiadas para posibles derrumbes, a lo que se sumó la inexistencia de normativa que determinara explícitamente los parámetros de diseño de los tranques de relave en cuanto a los taludes. Es por esto que en 1970 se promulga en Chile el D.S. N◦86 del Ministerio de Minerí a que reglamenta los proyectos, construcción y operación de tranques de relaves. Este es el primer documento que regula la construcción de este tipo de obras.

Tranque de relave Los Maquis

Ubicado en Cabildo en la región de Valparaíso pertenece a la minera Los Maquis Antecedentes geológicos del suelo de fundación

Correspondientes a depositaciones del período Cretácico inferior alto – Cretácico superior bajo. Este tipo de depositación corresponde a roca ígnea extrusiva, compuesta por secuencias sedimentarias y volcánicas: rocas epiclásticas, piroclásticas y lavas andesíticas y basálticas con intercalaciones lacustres, localmente marinas. A pesar de que el basalto es impermeable, su uso no es aconsejable para ciertas obras hidráulicas debido a su excesiva fracturación. Su clasificación geológica del suelo de fundación es Kia2 3

Características de la estructura

Muro construido tipo Aguas arriba tiene una altura de 15 metros, un talud de 1,4:1 y tiene capacidad de almacenar 43000 m3. Características

del

colapso

Falla del muro de contención a partir del cual se derramaron aproximadamente 21000m3 de relave, estos sedimentos viajaron 5 kilómetros aguas abajo del tranque. Análisis de las causas posible de la falla

Se produce licuefacción del muro de arenas probablemente por una mala confección del muro en cuanto a una deficiente compactación del material 3


empleado para ello, ya que estudios demuestran que un material suelto, tiende más rápido a la licuefacción. Se generaron además, desplazamientos horizontales importantes. Tranque de relave Cobre Negro

Ubicado en Cabildo en la región de Valparaíso pertenece a la minera Cerro Negro S.A Antecedentes Geológicos

Correspondientes a depositaciones del período Cretácico inferior alto – Cretácico superior bajo. Este tipo de depositación corresponde a roca ígnea extrusiva, compuesta por secuencias sedimentarias y volcánicas: rocas epiclásticas, piroclásticas y lavas andesíticas y basálticas con intercalaciones lacustres, localmente marinas. A pesar de que el basalto es impermeable, su uso no es aconsejable para ciertas obras hidráulicas debido a su excesiva fracturación. Su clasificación geológica del suelo de fundación es Kia2 4


Muro construido Tipo Aguas Arriba, una altura de 20 metros, talud de 1,2:1 y un almacenamiento de 500000 m3.

Características del colapso

Falla del muro de contención a partir del cual se liberaron 85.000 m3 y se desplazaron 5.000 metros. No hubo víctimas fatales

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Análisis de las causas posibles de la falla


Al igual que las condiciones condiciones del tranque anterior, se cree que hubo problemas de compactación en el muro, es por esto que ocurre la licuefacción y por esto presentó condiciones desfavorables ante la gran solicitación dinámica ocurrida.

Una de las principales causas de fallas es la posible compactación deficiente del muro de arenas ya que el tipo de suelo donde se ubicaba el tranque, presenta características características favorables (lavas riolíticas).

Tranque de relave Bellavista Tranque la Patagua

Ubicado en La Ligua, V Región. Pertenece a la minera La Patagua S.A Antecedentes geológicos

Corresponden a depositaciones del período Jurásico medio-superior. Este tipo de depositación corresponde a roca ígnea intrusiva, compuesta por secuencias sedimentarias y volcánicas continentales: rocas epiclásticas, piroclásticas y lavas andesíticas a riolíticas. La presencia de estas últimas, las cuales son el símil volcánico del granito, con propiedades parecidas a éste, hace que las condiciones de interacción estructurasuelo, sean favorables. La clasificación geológica del suelo de fundación es JS2C5. Características de la estructura

Muro construido tipo Aguas Arriba, con una altura de 15 m y un talud de 1,1:1 a 1,4:1. Características del Colapso

Falla del muro de contención contención a partir partir del cual, se liberaron 35000 m3 de relave los cuales viajaron 5000 m aguas abajo del tranque. No hubo víctimas fatales por la falla.

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Ubicado en San felipe, V región. Minera Clarita Antecedentes geológicos

Depositaciones del período Pleistoceno Holoceno. Este tipo de depositación corresponde roca sedimentaria, compuesta por depósitos aluviales, coluviales y de remoción en masa; en menor proporción fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indeferenciados. Este tipo de material rocoso presenta problema de estabilidad y asentamientos, derrumbes con flujos de lodo incluidos. Clasificación geológica del suelo de fundación Q1. 6


Muro construido tipo Aguas Arriba de 20 metros de altura, un talud de 1,7:1 y capacidad de almacenamiento de 450000 m3. Características del colapso

Falla del muro de contención partir del cual se liberaron 70000 m3 de material que viajaron 800 metros aguas abajo del tranque. No hubo víctimas fatales por la falla.

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En este caso la falla se asocia principalmente al tipo de suelo en el cual estaba construido el muro (clasificación Q1 depósitos coluviales y aluviales), ya que estas características son desfavorables para el suelo de fundación.

Tranque de relave El Sauce

Ubicado en la Comuna de Cabildo V región. Grupo minero las cenizas

Antecedentes Geológicos del Suelo de Fundación

Corresponden a depositaciones del período Cretácico inferior alto – Cretácico superior bajo. Este tipo de depositación corresponde a roca ígnea extrusiva, compuesta por secuencias sedimentarias y volcánicas: rocas epiclásticas, piroclásticas y lavas andesíticas y basálticas con intercalaciones lacustres, localmente marinas. A pesar de que el basalto es impermeable, su uso no es aconsejable para ciertas obras hidráulicas debido a su excesiva fracturación. La clasificación del suelo de fundación es Kia2.7


Muro construido tipo aguas arriba, de 6 metros de altura un talud de 1,7:1 . No existe información disponible acerca de su capacidad de almacenamiento.

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Falla del muro de contención a partir del cual, los sedimentos viajaron varias decenas de metros aguas abajo del tranque. No hubo víctimas fatales por la falla. Análisis de las posibles causas de la falla

Se cree que el origen de falla pudo haberse provocado por una mala compactación del muro de arenas e infiltraciones de agua de fuentes cercanas al tranque, agregando así solicitaciones externas a lo previsto. El tipo de suelo donde se ubica este muro de contención posee características desfavorables facilitando la licuefacción.

Tranque Ramayana,

Ubicado en Comuna de Olmué, V Región. Compañía Chilena Los Amigos Antecedentes geológicos

Depositaciones del período Cretácico inferior. Este tipo de depositación corresponde principalmente a roca ígnea extrusiva, un macizo rocoso, compuesta por secuencias volcánicas y sedimentarias marinas: lavas andesíticas y basálticas, tobas y brechas volcánicas y sedimentarias, areniscas y calizas fosilíferas. A pesar de que el basalto es impermeable, su uso no es aconsejable para ciertas obras hidráulicas debido a su excesiva fracturación. Por otro lado, la caliza posee una gran resistencia a la meteorización. Sin embargo, la acción de flujos hídricos provoca su disolución. La clasificación geológica del suelo de fundación es Kim2 8

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Muro construido tipo aguas arriba, de 8 metros de altura un talud de 1,5:1.

Algunos de los tranques que se vieron afectados por la cercanía con la zona epicentral fueron


Falla del muro de contención a partir del cual, los sedimentos viajaron cientos de metros aguas abajo del tranque. Se liberó 156 m3. No hubo víctimas fatales por la falla. Análisis de las causas posibles de la falla

Se cree que las posibles fallas podrían haberse ocasionado debido a que el talud del muro era demasiado vertical, sumado a condiciones desfavorables del suelo de fundación, y a posibles compactaciones deficientes de las arenas del muro.

Terremoto 1985

Este terremoto ocurrió el domingo 3 de marzo de 1985 y tuvo una magnitud de 7.8 en escala Richter según la ONEMI. El epicentro se localizó en el mar entre Valparaíso y Algarrobo a unos 20 km de la costa, y a unos 15 kilómetros de profundidad. El violento sismo afectó desde Illapel hasta Talca. Se registraron aceleraciones máximas horizontales de 0.667g en Llolleo y 0.679 en Melipilla. Por motivo de las altas aceleraciones obtenidas esa noche, estos datos fueron usados para mejorar el diseño de variadas estructuras. Este terremoto es reconocido por uno de los más grandes ocurrido en chile, a pesar de esto los tranques de relave de la zona del terremoto, tuvieron una respuesta bastante apropiada gracias a las nuevas consideraciones que se hacen en diseño y operación de tranques de relave en años anteriores a este sismo.

Tranque Cerro Negro N°4

Ubicado en Cabildo, V región

Antecedentes geológicos

Corresponden a depositaciones del período Cretácico inferior alto – Cretácico superior bajo. Este tipo de depositación corresponde a roca ígnea extrusiva, compuesta por secuencias sedimentarias y volcánicas: rocas epiclásticas, piroclásticas y lavas andesíticas y basálticas con intercalaciones lacustres, localmente marinas. A pesar de que el basalto es impermeable, su uso no es aconsejable para ciertas obras hidráulicas debido a su excesiva fracturación. La clasificación del suelo de fundación es Kia2.9 Características de la estructura

Muro construido tipo aguas arriba –eje central con una altura de 40 metros, talud de 1,7:1 y una capacidad de almacenamiento de 2000000 m3.


Falla del muro de contención liberando 500000 m3 de material de relave que viajaron aproximadamente 8000 metros aguas abajo.

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Análisis de las causas posibles del a falla

Se cree que una de las causas posibles de falla fue la mala compactación del muro de arenas, es por esto que se produce la licuefacción licuefacci ón en el tranque. También se podría asociar a una verticalidad excesiva del talud

Se cree que una de las causas posibles de falla fue la mala compactación del muro de arenas, es por esto que se produce la licuefacción en el tranque. También se podría asociar a una verticalidad excesiva del talud

Tranque Veta del Agua N°1

Terremoto del 27 de Febrero del 2010

Ubicado en Nogales, V región.

Este terremoto ocurrió el 27 de febrero de 2010, alcanzando una magnitud de Mw=8.8 según la ONEMI .El epicentro de este terremoto se localizó en la costa frente a las localidades de Curanipe y Cobquecura, afectando principalmente a las zonas comprendidas entre las regiones de Valparaíso y La Araucanía. El movimiento duró un lapsus de 2 minutos y 45 segundos. Se considera este terremoto como el segundo más fuerte de los registros del país y uno de los seis más fuertes registrados en la humanidad.


Depositaciones del período Pleistoceno Holoceno. Este tipo de depositación corresponde roca sedimentaria, compuesta por depósitos aluviales, coluviales y de remoción en masa; en menor proporción fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indeferenciados. Este tipo de material rocoso presenta problema de estabilidad y asentamientos, derrumbes con flujos de lodo incluidos. Clasificación geológica del suelo de fundación Q1. 10 Características de la estructura

Muro construido tipo aguas arriba –eje central con una altura de 24 metros, talud de 1,5:1 y una capacidad de almacenamiento de 700000 m3.

Tranque de Bellavista

relaves

N°1

Planta

Ubicado en la comuna de San Felipe, V región. Compañía minera Clarita.


Antecedentes Geológicos

Falla del muro de contención liberando 280000 m3 de material de relave que viajaron aproximadamente 5000 metros aguas abajo.

Estos depósitos corresponden a roca sedimentaria, compuesta por depósitos aluviales, coluviales y de remoción en masa; en menor proporción fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indeferenciados. Este tipo de material rocoso presenta problema de estabilidad y asentamientos, derrumbes con flujos de lodo incluidos. Geológica del suelo de fundación es Q1, correspondientes a

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depositaciones del período Pleistoceno Holoceno 11 Características de la estructura

Muro construido tipo aguas arriba, posee un Talud de 1,2:1. No hay datos sobre la altura ni la capacidad de almacenamiento total. Características del colapso

Sufrió colapso del orden del 80% del muro de arenas y un gran desplazamiento de material cerro abajo tapando el Tranque N.2, el que funcionó como contenedor, deteniendo el flujo de relaves. También presentó fracturas longitudinales, subsidencias y desplazamientos del muro. Análisis de las causas posibles de la falla

Una de las causas es la gran magnitud del sismo, la compactación insuficiente del muro, también el que haya tenido un ángulo de talud externo del muro de contención excesivo (40° o más).

El dique N°5 del tranque Veta del agua

Ubicado en la comuna de Los Nogales, V región


Estos depósitos corresponden a roca sedimentaria, compuesta por depósitos aluviales, coluviales y de remoción en masa; en menor proporción fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indeferenciados. Este tipo de material rocoso presenta problema de estabilidad y asentamientos, derrumbes con flujos de lodo incluidos. geológica del suelo de fundación es Q1, correspondientes a depositaciones del período Pleistoceno Holoceno 12 Características de la estructura

Método constructivo del muro es tipo aguas arriba, el talud es 1,4:1. No hay datos sobre la capacidad del depósito ni de altura. No se contaba con muro de pie como defensa. Características

del

colapso

Falla casi total del muro de contención y parte de la cubeta, se liberó aproximadamente el 50% del volumen total del depósito. Experimentó más bien una falla sísmica limitada, donde el coronamiento del dique descendió una distancia de 100 m produciendo una contaminación de terrenos y alcanzando el arroyo El Sauce. Figura 5 : Vista Fracturas longitudinales, subsidencias y desplazamiento – Fuente: Seminario: Propuestas para la operación de depósitos de relaves a partir de experiencias

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La falla se debe en un principio al sismo de gran magnitud, a la mala compactación del muro de contención, ángulo de talud externo del muro excesivo (35° o más).

Tranque Las Palmas

Ubicación comuna de Pencahue, VII Región. Minera COMINOR.


El Tranque de Relaves Las Palmas experimentó la falla sísmica más catastrófica gatillada por el terremoto 27F. Debido a la licuefacción de los relaves, hubo un colapso de cerca del 80% del volumen total de relave, estos fluyeron por una distancia de alrededor de 1 km, matando a cuatro personas que habitaban una casa sobre la cual pasaron los relaves que la enterraron bajo varios metros de relaves. Además presencia de material de relaves de los esteros aledaños “Los Ladrones” y “Las Palmas”.


Este tipo de depositación corresponde principalmente a roca ígnea extrusiva. Compuesta por depósitos piroclásticos principalmente riolíticos, asociados a calderas de colapso. Las lavas riolíticas son el simil volcánico del granito, con propiedades parecidas a este último, la cual es muy apreciada en la construcción. La clasificación geológica del suelo de fundación es Pl3T, correspondientes a depositaciones del período Pleistoceno. 13


En un principio se debe al sismo de gran magnitud 8.8 según escala de Richter y licuefacción basal en muro y cubeta (sismo + saturación) debido a la saturación del muro provocada por una vertiente que no fue detectada y que según información actual existente, surgió posterior al cierre del tranque.


Método constructivo del muro tipo aguas arriba, su altura es de 15m. No hay datos sobre el talud ni almacenamiento total del depósito. Este tranque estaba fuera de operación desde el año 1997 en forma definitiva, contaba con Plan de Cierre Voluntario Aprobado por El Servicio.

Figura: Evidencia del proceso de licuefacción ocurrido en la base del muro del tranque – Fuente: Seminario :Propuestas ara la o eració eración n de de de de ósito ósitoss de de rela relaves ves a artir artir de

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Tranque de relave adosado Alhué


Ubicado en comuna de Alhué, Región Metropolitana.

Se encontraron daños significativos en el muro de contención. Se observaron fallas rotacionales localizadas a lo largo del muro, desplazamientos y subsidencias diferenciales a lo largo del talud exterior y en zonas del talud interior del muro. Hubo evidencia de licuefacción en lamas y parte basal del muro.


Este tipo de depositación corresponde roca ígnea intrusiva. Compuesta por dioritas y monzodioritas de piroxeno y hornblenda, granodioritas, monzogranitos de honrblenda y biotita. A pesar que la diorita presenta propiedades similares a las del granito, la roca no es muy común en la construcción. la clasificación geológica del suelo de fundación es Kiag, correspondientes a depositaciones del período Cretácico inferior alto – Cretácico superior bajo.14


Método constructivo del muro tipo aguas abajo su altura es de 15 m y un talud de 4,5:1. No hay datos sobre el almacenamiento total del depósito. Se construyó adyacente a cinco depósitos que estaban fuera de operación. El proyecto de ingeniería básica incluía por mandato medioambiental, el uso de una geo membrana bajo el muro de arenas que tenía como función evitar las filtraciones al terreno. Además se construyó un muro de pie intermedio con el objetivo de contener una posible falla del tranque, como consecuencia de la baja resistencia al corte otorgada por la geo membrana y la posterior generación de una superficie de debilidad.

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Se cree que hubo una compactación insuficiente del muro de contención y un drenaje insuficiente provocando la saturación del muro de arenas. También el muro fue construido con un alto % de finos bajo malla #200. Según antecedentes se cree que pudo haber incidido el ancho de “playa” (25m) para

que se ocasionara la falla.

Figura: Zona de falla circular en el talud exterior del tranque Fuente: Seminario: Propuestas para la operación de depósitos de relaves a partir de experiencias recientes. Ver

Tranque de Relaves Planta Chancón

Ubicado en comuna de Rancagua, VI Región


Estos depósitos corresponden a roca sedimentaria, compuesta por depósitos aluviales, coluviales y de remoción en masa; en menor proporción fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indiferenciados. Este tipo de material rocoso presenta problema de estabilidad y asentamientos, derrumbes con flujos de lodo incluidos. geológica del suelo de fundación es Q1, correspondientes a depositaciones del período Pleistoceno Holoceno 15

un mal sistema de drenaje del muro, saturando así las arenas del muro de contención, o el crecimiento muy rápido del tranque generando así problemas de consolidación Se tienen antecedentes que por efectos del deslizamiento se produjo una disminución considerable de la revancha, ocasionando asó una humidificación desde el sector de aguas claras, facilitando la licuefacción.


Método constructivo de muro tipo aguas arriba, sólo se presentan datos sobre el talud 1,8:1. No hay datos sobre la altura ni el almacenamiento total del depósito. Figura: Vista en la parte central del Tranque en Pta. Chancón que fue afectado por el Sismo - Fuente: Seminario: Propuestas para la


Fractura longitudinal y desplazamiento del muro de arenas, cayendo material al interior del embalse. Disminución del volumen útil de la cubeta del embalse.


Se cree que hubo una posible compactación deficiente del muro de contención, y una verticalidad excesiva del talud, igual que su ángulo externo (superando los 30). Es por esto que se produjo la licuefacción en el muro de arenas. También se cree que pudo haber 15


operación de depósitos de relaves a partir de experiencias recientes. Ver referencias.

Conclusiones

Aun cuando existe un limitado conocimiento respecto al comportamiento sísmico de los tranques de relave, se pueden inferir las características repetitivas de las fallas ocurridas en los tranques de relaves. Uno de los principales motivos de falla por licuefacción fue el tipo de método constructivo que fue utilizado en los respectivos tranques. El método más común utilizado en los tranques analizados fue el Método de Aguas Arriba, si bien este procedimiento procedimiento es el que requiere un menor volumen de material arenoso, y es el que ha sido utilizado en la pequeña minería para construir numerosos tranques, fue removido de la legislación vigente debido a que este tipo de muro es menos resistente frente a oscilaciones sísmicas y también muy vulnerable a la licuación de partículas finas del vaso. Las probabilidades de fisuración presentes en este método constructivo son altas. Otro de los métodos constructivos que se utilizan para tranques de relave es el método de aguas abajo, si bien este método constructivo requiere disponer de un gran volumen de arenas, permite lograr muros resistentes más estables desde el punto de vista de la resistencia sísmica en comparación con el método antes mencionado. Se cree que otra de las principales causas de las fallas fue la deficiente compactación del muro de contención, ya que estudios demuestran que un material suelto, tiende más rápido a la licuefacción. Debido a los riesgos de licuación se aconseja que al menos el

tercio inferior del muro alcance niveles de compactación mayores que el resto, y las zonas donde las arenas del muro resistente se encuentren saturadas deben tener la densidad adecuada para garantizar un comportamiento dilatante, dando así más resistencia al tranque y reduciendo el riesgo de licuefacción. Cabe destacar que un sistema de drenaje adecuado es importante para evitar la saturación excesiva de las arenas. Otra de las fallas repetitivas en estos tranques fue la verticalidad excesiva del talud, generando así un ángulo externo superior a los 30° lo que otorga inestabilidad al talud ante cargas sísmicas y se traduce en la aparición de grietas en la corona del tranque en el momento de la falla debido a la gran solicitación que se está demandando al muro, apreciándose en las fracturas longitudinales del tranque. Según los antecedentes recopilados. Se cree que el tipo de suelo de fundación que se encuentra en los respectivos tranques analizados, puede tener incidencia en las fallas que se registraron después de los terremotos Se estima que un elevado contenido de partículas finas en los muros de contención del tranque de relave disminuye la resistencia y permeabilidad del suelo ocasionando así un deficiente drenaje que provoca la saturación de arenas, y aumentando el potencial riesgo de licuefacción. Se cree que es importante construir de acuerdo al diseño sísmico tradicional, basándose en los factores de seguridad, pero también es importante tener en cuenta la consideración económica que

esto conlleva tolerando ciertos niveles de deformación, siempre y cuando no provoquen un vaciamiento catastrófico de los relaves acumulados. Se puede concluir que a pesar de la inseguridad que generan los tranques de relave no se debe atribuir al material con que estos fueron construidos, si no al sistema de construcción empleado, al sistema de drenaje, y sobre todo una buena compactación del muro de arenas, que muchas veces se ve afectada por errores operacionales.

Referencias

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Análisis de Licuefacción en Tranques de Relave

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