Estabilidad de Pilas de Lixiviacion

Estabilidad de Taludes de Pilas en Canchas de Lixiviación Impermeabilizadas Desde el Diseño, hasta la Operación y Clausura 1 A.J. Breitenbach1, M.S., P.E. AB Engineering Inc., Littleton, Littleton, Colorado, USA

1. INTRODUCCIÓN

Las pilas de lixiviación de oro, plata y cobre, generalmente tienen una altura final en un rango entre los 30 y 60 metros (100 a 200 pies), aunque las pilas más altas llegan a superar los 91 metros (300 pies), p ies), especialmente especialmente en los casos de mineral de cobre. El relleno de pila pila consiste en mineral mineral seleccionado (chancado) (chancado) o mineral sin chancar tipo ROM (Run of Mine), colocado en capas sueltas controladas, y posteriormente posteriormente humedecidas durante el proceso de lixiviación. RESUMEN EJECUTIVO: Los taludes externos de las pilas se construyen con el mayor ángulo posible con el fin de maximizar la capacidad de tonelaje de la cancha, esté esta revestida revestida parcial o totalmente. El ángulo máximo de de la envolvente de un un talud con bancos de estabilidad se determina durante el diseño para mantener las condiciones de estabilidad del talud hasta alcanzar la altura final final de la pila. Una de las mayores preocupaciones medioambientales durante el período de operación y cierre de las pilas, es la estabilidad del del talud en el largo plazo. Este artículo ofrece un estudio comparativo entre las condiciones de estabilidad de los taludes en el diseño típico y los post post operacionales. operacionales. El estudio comparativo considera los cambios operacionales y de tensión en el relleno de la pila y en la geomembrana con respecto a las condiciones de carga en una sección ideal desde el inicio de la la construcción construcción y hasta el final de la operación. operación. El estudio de diseño, diseño, operación y cierre, demuestra demuestra un aumento en la estabilidad del talud de la pila en el largo plazo, lo cual está en concordancia con el desempeño histórico de estructuras revestidas con geomembrana. Durante los últimos 20 años, las pilas de lixiviación para oro y plata han sido construidas y operadas sobre fundaciones revestidas con geomembrana. En los últimos 5 a 10 años, las operaciones de lixiviación en botaderos de cobre, en 1

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Publicado en GFR Engineering Solutions, Vol. 22, No. 1, Enero/Febrero 2004. Traducción al español y portugués por Vector Engineering, Inc. Allan J. Breitenbach es consultor de Vector Engineering, Inc. y tiene más de 25 años de experiencia en ingeniería geotécnica en investigaciones de terreno, selección de sitios, diseño y construcción de embalses de relave, pilas de lixiviación, y canchas con recubrimiento de geomembrana e instalaciones de piscinas para la industria minera. El Sr. Breitenbach ha diseñado más de 80 pilas de lixiviación para proyectos de oro, plata y cobre en Norteamérica y en el extranjero. Los proyectos internacionales incluyen países como Australia, Burma (Myanmar), Canadá, Chile, Guyana, México, Nicaragua, Panamá, Perú, Rumania, España, Tailandia, Turquía y Venezuela.

Breitenbach, Mejoras en el Comportamiento de la Estabilidad de Taludes

canchas sin revestimiento, han sido cambiadas generalmente por pilas con fundaciones revestidas con geomembrana o pilas con geomembrana entre capas. Actualmente, un porcentaje pequeño de pilas de lixiviación en canchas revestidas se encuentran en la fase final de lixiviación y/o lavado para recuperación y cierre. Este artículo esta enfocado primordialmente en la estabilidad de los taludes de pilas de lixiviación, posterior de la clausura, construidas sobre canchas revestidas con geomembrana. Se asume que las condiciones de las fundaciones bajo la cancha son de alta resistencia y estables para este estudio. Algunos aspectos del análisis de la estabilidad de taludes de este estudio pueden ser aplicados tanto a las condiciones post operacionales de botaderos de lixiviación y de los taludes de relleno de ripios, como también a canchas de rellenos sanitarios con recubrimiento.

2. ANTECEDENTES 2.1.

General

Existe un número limitado de publicaciones concernientes al comportamiento a largo plazo de los taludes de pilas sobre canchas revestidas. Esta sección proporciona una visión general de la construcción de pilas referido al comportamiento histórico y a ensayos efectuados en terreno y laboratorio de su mineral seleccionado y los sistemas de impermeabilización bajo condiciones de carga elevada. Las fotografías 1 a 5 muestran la construcción y operación típica de una cancha de lixiviación. 2.2.

Construcción de la Pila

La construcción de la pila involucra la colocación de mineral en capas sueltas controladas y relativamente secas, apiladas con el ángulo natural de reposo. La superficie de cada capa es humedecida uniformemente durante el proceso de lixiviación usando goteadores o aspersores. Generalmente el ciclo de lixiviación dura entre 30 y 120 días o más de riego con solución alcalina de recirculación para oro o plata y solución ácida de proceso para el cobre. El tamaño máximo de partícula del mineral seleccionado va en rangos desde rocas para el mineral ROM hasta chancados de tamaño tipo gravas y arenas. Las operaciones de chancado pueden incluir aglomeradores para proveer de una distribución mas eficiente de finos (tamaño de partículas menor a tamiz Nº 200) para mejorar la permeabilidad y la recuperación del mineral. En cada capa, la superficie de la pila disminuye, generando bermas de estabilidad, y formando así el ángulo de la envolvente diseñada para la operación. Una sección esquemática se muestra en la Figura 1.

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Generalmente, las capas tienen una altura entre 5 y 10 metros (15 a 30 pies) y son minuciosamente regadas en ciclos prolongados de lixiviación, en las cuales se relixivia las capas subyacentes. Las tasas controladas de irrigación van en rangos desde 0.002 a 0.005 galones/minuto/pie² (menores de 0.2 litros/minuto/m2, lo que mantiene al material granular húmedo pero no saturado. La colocación de capas múltiples y el riego controlado ocasiona que los rellenos completamente drenados se consoliden y ganen cohesión entre las capas por asentamiento y densificación. El asentamiento de las capas de mineral es desde un 7 a un 10 % para minerales de oro y plata y de un 10 a un 15 % para los minerales de cobre. Los ciclos de lixiviación relativamente largos permiten que el exceso de presión de poros de la fundación en el subsuelo del sistema de impermeabilización de la pila, se disipe durante el tiempo que transcurre entre cargas sucesivas de las pilas. 2.3

Comportamiento Histórico

Las fallas en los taludes de pilas en canchas con revestimiento ocurridas en el pasado en estructuras tales como rellenos sanitarios, canchas de lixiviación y capas de cobertura finales, han demostrado que los deslizamientos generalmente ocurren en el plano de contacto entre la geomembrana y los materiales más débiles debajo (underliner) o encima del revestimiento (overliner). Una de las primeras y más conocidas fallas de talud ocurrió en Kettleman Hills en el Norte de California en 1988 (Mitchell et al. 1990). Algunas de las mayores fallas de talud, ocurrieron entre 1988 y 1997 en América del Norte, Europa, África y América del Sur (Koerner y Soong 1999). Varias fallas de talud en plataformas de lixiviación menos conocidas ocurrieron entre 1985 y 1993 en las minas de América del Norte, América del Sur y Australia (Breitenbach 1997). El terremoto de Northridge en el sur de California en 1994 (Matasovic et al. 1995) y los terremotos subsecuentes en

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Chile y Perú en 1995 y 1996 permitieron una cierta visión del comportamiento sísmico de rellenos de gran altura en los sistemas con revestimiento de geomembrana. El comportamiento histórico de las estructuras de relleno en los sistemas con revestimiento de geomembrana indica que las fallas de deslizamiento por cuña progresivas (movimiento lateral) generalmente ocurren a lo largo del plano de contacto entre el revestimiento y los suelos o materiales geosintéticos. Sin embargo, las fallas de talud en pilas de lixiviación y rellenos sanitarios difieren, ya que las primeras generalmente ocurren durante el inicio de operaciones de colocación de las capas, y no en las capas altas de las pilas. Las únicas excepciones para las fallas en las capas superiores, tanto en canchas de lixiviación como en rellenos sanitarios revestidos, incluyen las estructuras de relleno de mayor altura ya sea por fundaciones débiles o malas condiciones hidráulicas dentro de los materiales dispuestos encima del sistema de revestimiento impermeable. Las fallas de talud que se sabe son causadas por fundaciones débiles bajo el sistema de impermeabilización, incluyen una de las siguientes razones o una combinación de éstas: re-activación de una falla antigua; descongelamiento del subsuelo; saturación del subsuelo (terreno natural u overliner); colapso de subsuelos compresibles o de rellenos poco compactados; y excavaciones en áreas críticas del pie de los taludes que causarían descarga de los materiales soportados. Las fallas de talud que se sabe son causadas por sobre saturación sobre el sistema de impermeabilización incluyen una de las siguientes razones o una combinación de ellas: eventos de lluvia intensos; sistema de drenaje inadecuado; aplicación excesiva de solución en la superficie o inyección de solución en el relleno; o cortes en el sistema de tuberías de drenaje cerca del borde del talud. Estas fallas de talud de pilas de gran altura son en extremo raras y pueden ser eliminadas o mitigadas al término de las operaciones o al comienzo de la clausura. 2.4 2.4.1.

Estudios de Ensayos Anteriores General

La resistencia del mineral seleccionado y de los rellenos rocosos puede ser estimada conservadoramente revisando literatura de ensayos a gran escala efectuados in situ y en laboratorio en el pasado. Sin embargo, antiguas fallas de talud indican que los ensayos de esfuerzo en la superficie de contacto de la geomembrana, debieran ser determinados utilizando materiales específicos de terreno para acomodar las condiciones de diseño, construcción y operación planeadas. 2.4.2 Resistencias de Mineral Seleccionado

La dificultad para realizar muestreos y ensayos precisos de resistencia, densidad y granulometrías a rocas de mayor tamaño en las pilas, generalmente limita al Ingeniero a comparar las condiciones de terreno específicas con experiencias pasadas y resultados de análisis publicados. La resistencia estimada para rellenos con material grueso o rocoso puede ser determinada estudiando el ángulo natural

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de reposo del talud o revisando antiguos ensayos de corte directo y triaxial. La densidad y granulometría de rellenos con material grueso o rocoso, puede ser determinada usando estudios a gran escala efectuados en terreno (Breitenbach 1993). El tamaño del mineral (grande vs. pequeño), la calidad del mineral (débil vs. resistente), forma del mineral (angular vs. redondeado) distribución de la partícula del mineral (granulometría alta vs. baja), contenido de finos del mineral (arcilloso y limoso vs. limpio), plasticidad del mineral (plástico vs. no plástico), contenido de humedad del mineral (húmedo vs. seco), resistencia confinada del mineral (baja vs. alta) y la densidad relativa del mineral (suelta vs. densa) influirán en las propiedades del material de relleno granular. Los cambios relativos de la resistencia con respecto al tamaño de partícula del mineral, la distribución y densidad relativa para suelos ya sea finos o gruesos, se ilustra en la Figura Nº 2 (NAVFAC 1982). El gráfico muestra que la densificación y el aumento del tamaño de la partícula del mineral, desde limos (ML) hasta arenas (SM, SP) y hasta gravas (GP, GW) incrementan significativamente la resistencia al corte directo del material de relleno. La clasificación del suelo mostrada en el grafico está determinada por la norma ASTM D-2487. Estudios a gran escala de resistencia de rellenos rocosos y de material seleccionado realizados por Leps (Leps 1970) y después por Marachi (Marachi et al. 1972) y Barton (Barton y Kjaernsli 1981) se resumen gráficamente en la Figura Nº 3. Estos resúmenes de ensayos muestran la influencia de una tensión confinada alta, las cuales tienden a disminuir la resistencia del relleno rocoso al incrementar la altura de la pila. Los ensayos de resistencia efectuados al relleno de la Figura 3, son más aplicables al mineral ROM y de chancado primario, pero generalmente muestra que el aumento en la resistencia por la densificación de los rellenos de material seleccionado y rocoso se compensa con el incremento en el confinamiento de las cargas verticales. En otras palabras, un relleno de material seleccionado, colocado en capas sueltas controladas, que son humedecidas durante el proceso de lixiviación, y que son cargadas subsecuentemente por las siguientes capas sucesivas de mineral, debiera ganar resistencia en algún punto óptimo de altura de relleno, en el cual, con carga adicional, la resistencia comenzará a decrecer. La altura óptima de una pila para determinar posibles cambios en la resistencia del relleno, se puede indicar mediante ensayos de carga consolidada y de corte tri-axial en un laboratorio. La altura óptima utilizada en este estudio está definida como la altura de la pila en la cual incrementos continuos de carga del mineral disminuyen la densidad del relleno, según la simulación realizada en laboratorio en un ensayo consolidado de cargas equivalentes.

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La determinación de la resistencia del relleno con respecto a la profundidad requiere una comprensión de las características de consolidación de los materiales húmedos. Los resultados de ensayos consolidados de gran escala efectuados a mineral chancado y lixiviado, con un tamaño de partícula menor a 0.5” (12.7 mm) para cobre y menor a 2.25” (57.2 mm) para mineral de oro, en cargas equivalentes a una pila de 61-91 m (200-300 pies) de altura, se muestran en la Figura Nº 4. 6


Los ensayos consolidados muestran una rápida densificación de los materiales sueltos con carga inicial, y generalmente sin aumentos adicionales significativos en la densidad del relleno para alturas superiores a los 61 m (200 pies).

Las directrices entregadas por los ensayos de laboratorio que son resumidas en las Figuras 2, 3 y 4, indican que los rellenos seleccionados colocados sin compactación y humedecidos, debieran aumentar la resistencia rápidamente durante la posterior carga de capas subsecuentes, hasta lograr la altura óptima y eventualmente comenzar a reducir la resistencia bajo cargas confinadas mayores. De ahí que la sección de estudio ideal para el análisis, asumirá un aumento incremental en la resistencia del relleno de la pila hasta una altura de 200 pies (60 m). 2.4.3 Tensiones en la superficie de contacto de la Geomembrana

Antiguamente, los resultados de ensayos de corte directo de estudios del comportamiento de la geomembrana a largo plazo bajo grandes cargas, indicaban que la superficie de contacto entre el impermeabilizante y las capas de material seleccionado, fueran estas subyacentes o superiores, aumentaban su resistencia en el tiempo. (Breitenbach y Swan 1999). El aumento en el punto de mayor contacto y la resistencia a la fricción de la geomembrana con respecto al tiempo se debe principalmente a dos razones: 1) la influencia aparente de las deformaciones por cargas altas o por las marcas producidas por micro-punzonamiento (en adelante marcas), en la superficie plana de la geomembrana en contacto con la capa superior o inferior y 2) las condiciones de una reducción del exceso de presión de poros en el suelo de baja permeabilidad bajo el revestimiento a través del tiempo. La cohesión moderada o la aparente resistencia a la adherencia en el estudio disminuyen con el tiempo y se asume que, en el largo plazo, son insignificantes para condiciones de resistencia de revestimiento conservadoras.

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Las deformaciones en la geomembrana bajo fuertes condiciones de carga causan que la falla por deslizamiento en la superficie de contacto crítica se produzca a través de un corte en una porción de suelo de, ya sea, la capa superior o inferior, en los sistemas de impermeabilización compuestos de suelos y geomembrana. Estas marcas por micro-punzonamiento o simplemente marcas, afectan los resultados arrojando un aumento de las mediciones generales de aproximadamente 5º en el ángulo de fricción en la superficie de la geomembrana después de un período de consolidación de 24 a 48 horas en un sistema de impermeabilización compuesto con condiciones óptimas de humedad en la cama de apoyo, como se muestra en la Figura 5. Nótese que las condiciones de humedad de un suelo saturado y de baja permeabilidad pueden resultar en un ángulo inicial de fricción menor en la superficie, debido a condiciones extremas de presión de poro (por ejemplo durante la colocación de la primera capa sobre un sistema compuesto de impermeabilización sobre-saturado). Sin embargo, los resultados en la figura Nº 5, muestran que la resistencia en la superficie de contacto puede alcanzar, dentro de un lapso de 48 horas, el valor de humedad óptima que se obtiene en condiciones de carga cero, para un suelo arcilloso y de plasticidad moderada bajo el revestimiento. Al cierre, las condiciones de presión de poros en el sistema de impermeabilización compuesto serán esencialmente cero en la sección aguas abajo del talud para una mayor resistencia en la superficie de contacto del impermeabilizante.

La resistencia dinámica, medida en laboratorio sobre la superficie de contacto de geomembrana bajo condiciones de simulación de sismos cíclicos, en varios sistemas compuestos de geomembrana, indica que la resistencia en la superficie de contacto permanece constante o aumenta en relación a las cargas sísmicas dinámicas (De & Zimmie 1997, Incola & Filippo 1997). Es por esto que la resistencia dinámica en la superficie de contacto no fue considerada para este estudio de estabilidad postoperacional.

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3.0

RESISTENCIA SELECCIONADA

La resistencia seleccionada para análisis de estabilidad de taludes a largo plazo, se basan en parte en la información de respaldo obtenida de rendimientos históricos y de ensayos de laboratorio, y por otra parte en las características especificas de terreno y del juicio de los ingenieros al diseñar y construir pilas de mineral o botaderos. Por ejemplo, las pilas de mineral de cobre son generalmente más débiles que aquellas de minerales de oro o plata debido a la lixiviación ácida del cobre y de la erosión producida por los aceleradores químicos, los cuales afectan la calidad rocosa del material seleccionado. Para este estudio se selecciono resistencias de rellenos de mineral típicas y deben ser ajustadas a las condiciones de terreno específicas. Las resistencias del mineral seleccionado para el análisis de diseño son generalmente conservadoras y no tienen relación con la densificación o el aumento de la resistencia en el relleno de la pila por altura, ni al incremento en la resistencia de la superficie de contacto del impermeabilizante por causa del marcado en geomembranas texturadas. Para simplificar el análisis de estabilidad de taludes, ya sea con geomembranas lisas (para dise ño) y marcada (para construcción), se asumen rellenos y resistencias de impermeabilizantes moderados y uniformes como se presenta en la Tabla Nº 1. Nótese que la resistencia de la superficie de la geomembrana marcada considerada para la construcción, depende de las cargas superiores, así como de la condición de humedad de la cama de apoyo de baja permeabilidad que esté en contacto con la geomembrana, como se muestra en la Figura Nº 5.

Tabla 1 – Parámetros asumidos para una sección ideal de Diseño y Construcción Tipo de Material Superficie de impermeabilizante (liso) Superficie de impermeabilizante (marcado) Capa de pila

Altura de la Pila

Densidad Húmeda (pcf) (gr/cm3) 62.4 1.00

Angulo de fricción (grados) 18

Cohesión (psf) 0

(kPa) 0

(pies) 0 a 300

(metros) 0 a 91

0 a 300

0 a 91

62.4

1.00

23

0

0

0 a 300

0 a 91

115

1.84

36

0

0

La resistencia operacional elegida para la estabilidad de talud durante la época post-operacional, refleja tanto un incremento anticipado relativo de la resistencia del mineral humedecido y consolidado, como las densidades respecto a la profundidad, medida ésta desde el coronamiento de la pila y la influencia de las marcas en la geomembrana. Como se muestra en la tabla 3, para este análisis, la sección de estabilidad a largo plazo tiene cuatro capas que aumentan su densidad y resistencia debido a la altura.

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Tabla 2 – Parámetros asumidos de resistencia operacional para una sección ideal. Tipo de Material

Superficie de la geomembrana (texturada) Con 1 Capa Con 2 Capa Con 3 Capa Con 4 Capa

Altura de Pila

Densidad Húmeda (pcf) (gr/cm3)

(pies)

(metros)

0 a 300

0 a 91

62.4

1.00

0 a 25 25 a 50 50 a 100 100 a 300

0a8 8 a 15 15 a 30 30 a 91

115 119 121 122

1.84 1.91 1.94 1.96

Ángulo de fracción (grados)

Cohesión (psf)

(kPa)

23

0

0

36 38 39 40

0 0 0 0

0 0 0 0

El cambio asumido en la densidad húmeda en profundidad para las cuatro capas se modela después de la curva de consolidación de densidad seca del mineral de oro que se muestra en la Figura 4. Se puede hacer ajustes específicos in-situ a las densidades asumidas que reflejen condiciones húmedas vs. secas, mineral chancado vs. ROM, desgaste químico de mineral lixiviado y de botaderos, o cualquier otro factor que pueda influir en la densidad de la pila hacia el final de la operación y cierre.

4.0

SECCIÓN IDEAL DE ESTUDIO

Las secciones de diseño y operación ideales para la estabilidad de taludes se enfocan en el cambio relativo en las densidades del relleno y la relación entre la resistencia de la pila y la geomembrana bajo condiciones estáticas de falla por cuña. Las secciones de estudio ideales asumen pilas con altura máxima de 91 metros (300 pies), con una envolvente de 2:1 (h:v), una fundación para la geomembrana plana y de material seleccionado y condiciones de drenaje total sin nivel freático. Se asume que la fundación entre la geomembrana y la pila es idónea y estable. Las fallas tipo cuña plana en condiciones estáticas fueron analizadas con intervalos verticales en rangos que van desde los 8 a los 91 metros (25 a 300 pies), tanto para las secciones de estudio de diseño como para las de operación. La falla de cuña asumida se extiende desde el coronamiento de la pila hasta un punto perpendicular en la superficie de la geomembrana y de este hacia el pie del talud, como lo determina el método Rankine. Las Figuras Nº6 y Nº7 muestran las secciones de estudio máximas para diseño y operaciones respectivamente.

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Nótese que la altura de carga en una falla de cuña en talud es generalmente menor al 50% de la altura total de la pila. Con el propósito de simplificar, en la Figura Nº7 se asumen las mismas resistencias en rellenos mayores a 30 metros (100 pies). Tanto el método Rankine para la superficie de la falla por cuña, como las superficies recubiertas para pilas de lixiviación, los taludes externos y la altura de las pilas, se pueden ajustar para encontrar el menor factor de seguridad para las condiciones especificas de terreno.

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5.0

RESUMEN DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD

La Figura Nº8 muestra un resumen de los factores de seguridad (FS) versus la altura de pila para el análisis de estabilidad por falla de cuña, en diseño, durante la construcción, y posterior operación. El resumen de los análisis de estabilidad refleja planos estáticos de falla de cuña desde el coronamiento de cada capa hasta la superficie de la geomembrana. Para este análisis se asume condiciones de fundación estables bajo la geomembrana.

El análisis de estabilidad para el diseño muestra un pequeño aumento del FS de 1.32 a 1.36 para un relleno conservador uniforme y para la resistencia de la superficie de contacto de la geomembrana por sobre un relleno incremental de 8 a 91 metros (25 a 300 pies) de alto respectivamente. El análisis indica que la pila debiera hacerse más estable con las sucesivas capas de mineral, asumiendo que no habrá cambios en los parámetros de resistencia y en el ángulo de la envolvente. Esto está en concordancia con el rendimiento de las pilas, ya que las fallas ocurren en mayor proporción durante la colocación inicial de las capas, que cuando se alcanza la altura máxima de la pila. La resistencia a largo plazo durante la construcción y posterior operación, tanto del relleno seleccionado como de la resistencia del recubrimiento, fueron analizadas posteriormente para reflejar tensiones del recubrimiento en condiciones de terreno y de laboratorio sujetas a mas de 12 horas de carga consolidada. Modificando el ángulo de fricción de la superficie de contacto en 5 grados, se refleja que las marcas en la geomembrana, bajo condiciones de carga de pilas de gran altura, aumentan significativamente la estabilidad de la pila desde un FS desde 1.36 a 1.57 (para construcción) a los 91 metros (300 pies). Adicionalmente modificando la resistencia del mineral para reflejar el humedecimiento y la densificación 12


operacional del relleno de la pila aumenta el FS desde 1.57 (construcción) a 1.70 (operación) en el análisis de estabilidad del fin de las operaciones a los 91 metros (300 pies). Nótese que los factores de seguridad bajo condiciones de carga relativamente baja de 15 metros o menos (50 pies) no debieran ser considerados en la comparación de las curvas de factores de seguridad de diseño, construcción, y la operación. Las superficies impermeabilizadas de las canchas de lixiviación debieran tener una cantidad menor de marcas no planas cuando están sometidas a condiciones bajas de carga para anticipar cambios mínimos en las condiciones de resistencia de la superficie de contacto bajo la primera capa de mineral. La densificación y los cambios en la resistencia del mineral en la primera capa sobre el sistema de impermeabilización de la cancha, no debiera ser significativo hasta que se carguen las capas subsecuentes. Es por esto, que es aplicable la comparación entre el factor de seguridad para la sección ideal de diseño con la de construcción y la de operación, solo para construcción de pilas de múltiples capas que representan condiciones altas de carga. 6.0

CONCLUSIONES

El diseño para el análisis de estabilidad para construcciones de pilas de múltiples capas de mineral sin compactar es normalmente conservador para operaciones más seguras y no consideran el aumento en el tiempo de la resistencia del relleno ni del impermeabilizante durante las operaciones. Las condiciones de operación para el mineral seleccionado incluyen el humedecimiento y la consolidación durante la colocación de las capas y la lixiviación. En resumen, los resultados de la estabilidad de taludes muestran que los factores de seguridad críticos ocurren al inicio de la cargas de mineral. La estabilidad de la pila aumenta durante la carga de capas subsecuentes, asumiendo que la fundación bajo la pila y el sistema de impermeabilización es estable. El aumento general en la estabilidad de los taludes de una pila para la sección ideal de estudio, desde el diseño hasta la fase final de las operaciones, muestra un incremento de cerca de un 20% en el factor de seguridad al alcanzar la altura máxima de la pila durante la clausura. La estabilidad a largo plazo de las pilas de mayor altura en canchas con geomembrana tiende a aumentar con el tiempo, asumiendo que los taludes están protegidos de la erosión y que el relleno de la pila se mantiene totalmente drenado y en una fundación estable. Por lo tanto el resultado del análisis para una sección ideal de estudio está de acuerdo con el comportamiento histórico de las pilas construidas sobre canchas con sistema de impermeabilización. 7.0

REFERENCIAS

Barton, N. & Kjaernsli, B. (1981): “Shear Strength of Rockfill,” Proceedings of ASCE, Geotechnical Testing Journal, Volumen 7, pp. 873 a 891.

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Breitenbach, A.J. (1993): “Rockfill Placement and Compaction Guidelines,” Proceedings of ASCE, Geotechnical Testing Journal, Volumen 16, pp. 76 a 84. Breitenbach, A.J. (1997): “Overview Study of Several Geomembrane Liner Failures under High Fill Load Conditions,” Geosynthetics ’97 Conference Proceedings, Industrial Fabrics Association International, Long Beach, California, Volumen 2, pp. 1045 a 1062. Breitenbach, A.J., & Swan Jr., R.H. (1999); “Influence of High Load Deformations on Geomembrane Liner Interface Strengths,” Geosynthetics ’99 Conference Proceedings, Industrial Fabrics Association International, Boston, Massachusetts, Volumen 1, pp. 517 a 529. De, A. & Zimmie, T.F. (1997); “Factors Influencing Dynamic Frictional Behavior of Geosynthetic Interfaces,” Geosynthetics ’97 Conference Proceedings, Industrial Fabrics Association International, Long Beach, California, Volumen 2, pp.837 a 849. Koerner, R.M., Soong, T.Y. (1999); “Stability Analyses of Ten Landfill Failures,” Proceedings 2nd Austrian Geotechnical Congress, Austrian Engineering and Architects Society, Eschenbachgasse, Vienna, pp. 9 a 50. Leps, T.M. (1970); “Review of Shearing Strength of Rockfill,” Proceedings of ASCE, Soil Mechanics Journal, Volumen 4, pp. 1159 a 1170. Marachi, N.D., Chan, C.K., & Seed, H.B. (1972); “Evaluation of the Properties of Rockfill Materials,” Proceedings of ASCE, Soil Mechanics Journal, Volumen 1, pp. 95 a 114. Matasovic, N., Kavazanjian Jr., E., Augello, A.J., Bray, J.D., & Seed, R.B. (1995); “Soil Waste Landfill Damage Caused by 17 January 1994 Northridge Earthquake”, Woods & Seiple, (eds), California Department of Conservation, Division of Mines and Geology. Mitchell, J.K., Seed, R.B., & Seed, H.B. (1990); “Kettleman Hills Waste Landfill Slope Failure”, Volumen I: Linear Systems Properties, Geotechnical Engineering Journal, ASCE, 116 (4), pp. 647 a 668. NAVFAC (1982); “Correlation of Strength Characteristics for Granular Soils”, Department of the Navy, Naval Facilities Engineering Command, Alexandria, Virginia, Soil Mechanics Design Manual 7.1, Figure 7, p. 149. Nicola, M. & Filippo, M. (1997); “Behavior of Geogrids Under Cyclic Loads”, Geosynthetics ’97 Conference Proceedings, Industrial Fabrics Association International, Long Beach, California, Volumen 2, pp. 961 a 983.

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Foto Nº1 – Apilado y lixiviación de mineral en cancha con recubrimiento (Arizona)

Foto Nº2 – Colocación de capa de drenaje en una pila de Lixiviación (Nevada)

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Foto Nº3 – Buldózer extendiendo una capa de drenaje en capas controladas (Nevada)

Foto Nº4 – Lixiviación con goteros en la superficie del mineral (Norte de Perú)

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Foto Nº5 – Expansión de una cancha de lixiviación con recubrimiento (Montana)

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Estabilidad de Pilas de Lixiviacion

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