anexo d 1. analisis estabilidad geotecnica

D e c l a r a c i n d e I m p a c t o A m b i e n t a l T r a n q u e d e R e l a v e s N 5

A n e x o D

S o c i e d a d C o n t r a c t u a l M i n e r a T a m b i l l o s D- 1

A N E X O

D . A N L I S I S E S T A B I L I D A D G E O T C N I C A

1 I n t ro d u c c i n

Se detalla, a continuacin, el estudio de estabilidad del Proyecto Tranque de Relaves N 5, de la Sociedad Contractual Minera Tambillos, que forma parte del plan para la continuidad de las operaciones.

La finalidad del estudio, es la evaluacin del comportamiento como conjunto del tranque, entendindose conjunto, como las partes que lo conforman, a decir; muro, cubeta y suelo de fundaciones. Los datos que se utilizan en este estudio, corresponden a bibliografa de mtodos y prctica chilena, registro histrico de ensayes de laboratorio en lo que se refiere a controles de compactacin y caractersticas de suelos de emplazamiento.

Es importante destacar que para el anlisis ssmico, se ha utilizado, en lo esencial la norma NCh 433 Of. 96 para efectos de la zonificacin ssmica y sobre ello, las aceleraciones asociadas a esta zonificacin. Sobre esto se ha determinado un valor superior, tal de presentar un anlisis de estabilidad apuntando a la respuesta del conjunto Proyecto Tranque de Relaves N 5, bajo una condicin de mxima exigencia y avalados por el Estudio de Riesgo Ssmico (lvarez, Fischer & Riddell), desarrollado para la Sociedad Contractual Minera Tambillos.

El Proyecto Tranque de Relaves N 5, est ubicado en la regin de Coquimbo, Provincia de Elqui, en la comuna de Coquimbo, localidad de Tambillos, distrito minero de Tambillos, a al Sur de la Ciudad de Coquimbo, cuyas coordenadas de emplazamiento UTM corresponden y E 284.300,058 y N 6.657.514,361.

En los estudios de Ingeniera Bsica, la capacidad del Proyecto corresponde a 3.327.290 mts3, esto es 4.691.480 toneladas de relave integral y una superficie de 273.130m2.


A n e x o D


2 . A n t e c e d e n t e s y C a r a c t e r s t i c a s d e l P r o y e c t o T r a n q u e

d e R e l a v e s N 5

Tal como se indica en la introduccin del presente informe de anlisis, la capacidad del Proyecto corresponde a 4.691.480 toneladas de relaves integrales.

El proyecto se desarrolla sobre la base de la continuidad de las operaciones y para una produccin de 2.000tpd, lo que le confiere una vida til de 7 aos.

Su diseo corresponde a un modelo que se asocia a una recuperacin temprana de aguas, mediante la utilizacin de dos estacin de segregacin va hidrociclones. Con esto se estar ante un manejo de relaves ms eficiente y de alto rendimiento, lo que en definitiva aportar dos caractersticas de gran relevancia a este proyecto, como lo son:

Recuperacin temprana y reciclado del recurso hdrico. Tranque de relaves altamente seguro, segn nos indica la

rapidez en la captacin y evacuacin de las aguas.

Desde el punto de vista del mtodo de construccin, el Proyecto Tranque de Relaves N 5, ser construido mediante eje central, inicindose con un muro de partida de altura variable, pero donde su menor perfil tendr una altura de 2,0mts. Este muro de partida, ser construido con material de emprstito y, en toda seccin, sus taludes (interior y exterior), sern 1,8H:1V. En esta ltima relacin, el avance horizontal de indica como valor mnimo aceptable.

La berma de coronacin del muro de partida, tendr una cota de 201,1 m.s.n.m.. El ancho de berma tendr 2,0mts. Sobre esto y hasta la cota 211,6 m.s.n.m., se alzar el muro de arenas y, con ello, el prisma resistente.

En el presente informe se simulan las solicitaciones a las que estar expuesto el tranque en su condicin de vida til alcanzada, condicin esta ltima que corresponde a una modelacin de mxima solicitacin.


A n e x o D


Las simulaciones y clculos, como as tambin los ensayos en terreno y laboratorio, fueron apuntados a:

a. Anlisis Esttico b. Anlisis Pseudo-Esttico o Ssmico

En el D.S. N 248, Ttulo II, Captulo Primero, Artculo 14, en su letra o), se seala que el Factor de Seguridad resultante del clculo para las fases I y II, correspondientes a la simulacin de estabilidad esttica y ssmica (anlisis pseudo-esttico) asumiendo licuefaccin total de los relaves de la cubeta y con determinacin simplificada de las presiones de poros, no debe ser menor a . Por otro lado, considerada la altura total del tranque de 14,7mts, medida sta controlada de manera frontal en el talud Oeste, que por las pendientes propias del terreno de emplazamiento ser la vista frontal de mayor altura alcanzada su cota de cierre proyectada, no se requiere la realizacin de anlisis basados en ensayos de propiedades dinmicas de los suelos, incluidos los clculos de desplazamientos, toda vez que el factor de seguridad citado, sea satisfactorio. 3 . A n l i s i s d e E s t a b i l i d a d

3 . 1 S e c c i n d e A n l i s i s En la figura D.1, Perfil de Anlisis, se destaca la seccin a ser analizada. Tal como se ha explicado en puntos anteriores, es en este sector donde se presenta la mayor altura de acumulacin de lamas, y por ende la mayor altura del muro resistente como efecto de la pendiente natural del suelo de fundacin.


A n e x o D


F i g u r a D. 1 . S e c c i n d e A n l i s i s.

El coronamiento del muro analizado, en un estado final simulado, se encuentra en la cota 211,6 m.s.n.m., a 10 m por sobre la cota de berma del muro de partida, cuya cota de coronamiento es 201,1 m.s.n.m. A partir de este ltimo, construido con material granular de emprstito, se genera, con las arenas gruesas del underflow de los hidrociclones, el muro definitivo que alcanza la cota de cierre. El la Figura D.2, Seccin de Anlisis 2, se puede apreciar el modelo escalado para anlisis. Se hace mencin especial al concepto escalado, por cuanto la seccin, en lo dimensionalmente, corresponde exactamente a las coordenadas del plano XY, con el origen en el punto (0,0),


A n e x o D


equivalente a la altura geogrfica 211,6. El material indicado como Estrato de Fundacin, corresponde al suelo natural localizado en el lugar de emplazamiento, que para efecto de este anlisis, se ha considerado de una profundidad igual a 10m, teniendo en la realidad un espesor mayor a 20mts.

Para efectos del anlisis de Estabilidad Geotcnica, han sido considerados todos los materiales y suelos que conforman un corte tpico, incluido en esto, el cover de HDPE que forma parte de la proteccin del muro de partida.

F i g u r a D. 2 . S e c c i n d e A n l i s i s 2 .

En Figura D.3, Suelo y Materiales, son indicados todos y cada uno de los materiales indicados con anticipacin. 3 . 2 P r o p i e d a d e s d e l o s M a t e r i a l e s


A n e x o D


Los materiales considerados para este estudio, corresponde a 5 tipos, de los cuales se manejan, por anlisis de laboratorios, estratigrafa geolgica y estudios geotcnicos anteriores los parmetros que se describen en Cuadro D.1, Parmetros de Suelos y Materiales:

F i g u r a D. 3 . S u e l o s y m a t e r i a l e s.

C u a d ro D. 1 . Pa r m e t ro s d e S u e l o s y m a t e r i a l e s.

Material Densidad

, cohesin

, ngulo de friccin

Suelo de fundacin 22,01 20 38

Muro de partida 20,33 0 39

Arenas underflow espesado

19,67 0 37

Lamas underflow limpieza

18,44 0 29

Lmina lisa hdpe e=1.0mm

9,40 0 0


A n e x o D


El suelo de fundacin para el tranque de relaves, corresponde a suelos clastosoportados, altamente cementados, de granulometra redondeada.

Estas caractersticas incluidas pruebas de permeabilidad y

seguimiento de calicatas, dan cuenta de un material, altamente impermeable, que no tendr cambios durante un evento ssmico en lo referido a un aumento de presin de poros. El emplazamiento de este suelo, y por tanto el emplazamiento del tranque de relaves N 5, segn zonificacin ssmica de la NCh 433 Of. 96, corresponde al tipo III.

El muro de partida, ser construido con material granular de

emprstito. Este material no desarrollar exceso de presin de poros.

En la etapa de construccin, este muro ser protegido en su talud interior con una membrana de HDPE de 1mm de espesor, tal de evitar el escurrimiento de agua hacia el muro de arenas del talud exterior.

Considera, segn buenas prcticas en la instalacin de geomembranas, dos empotramientos de 1,6mts, sin retorno y avance horizontal de 0,6mts bajo la cota de coronamiento del muro de partida en primera instancia y a un metro, aguas arriba del pie de talud del muro de partida.

Las arenas obtenidas desde el Underflow de hidrociclones de espesado, con las cuales se construir el muro resistente, corresponde a la parte gruesa de los relaves, con no ms de un 20% de finos. Esta condicin tiene importancia desde el punto de vista de la permeabilidad del muro, por cuanto el agua contenida debe autoevacuarse en una condicin permeable.

Las lamas correspondern al material obtenido desde el Underflow de los hidrociclones de limpieza.

De clasificacin ML, para efectos del anlisis post-sismo, presentar licuefaccin. Los valores asociados para este material, corresponden a registros y bibliografa especializada, a partir del buen comportamiento de la presas de relaves estudiadas con motivo del sismo del 3 de marzo de 1985, (magnitud Ms=7,8).


A n e x o D


3 . 3 S i s m i c i d a d En la actualidad, SCM Tambillos realiza un estudio acabado respecto de las fuentes que pudieran afectar la zona de emplazamiento de las instalaciones de la Sociedad, incluido en ello, sus tranques de relaves.

Por tal motivo, para efectos de la simulacin pseudo-esttica y post sismo, se asume lo dispuesto en la zonificacin ssmica de la NCh 433 Of. 96, para el emplazamiento en cuestin. El valor que se adoptar para la aceleracin efectiva, ser de 0,4g.

De diferentes autores, tales como Terzaghi, Seed, Saragoni, para los valores del coeficiente ssmico , se adoptar el criterio de Saragoni, donde se incluyen caractersticas de sismos en nuestro pas. As:

(1)

(2)

Segn lo anterior, para este caso y considerando el valor entregado por la NCh 433 Of. 96 de , para la zonificacin III, se tendr:

donde,

El valor de coeficiente ssmico, corresponde y cumple con el

primer criterio, a deci r, expresin en (1).

Considerado lo anterio r, se realizarn los clculos en base a dos aceleraciones mximas, esto es:

0,5g 0,6g


A n e x o D


Ambos valores, por sobre lo estimado en la norma NCh 433 Of 96 y considerados los valores para los tres escenarios desarrollados en estudio de Riesgo Ssmico (lvarez, Fischer & Riddell), tendrn los siguientes coeficientes ssmicos:

Para 0,5g: Kh= 0,15 g, se adopta 0,15g Para 0,6g: Kh= 0,18 g, se adopta 0,20g

3 . 4 C r i t e r i o s d e A n l i s i s Segn se menciona en el Captulo 2 Antecedentes y Caractersticas del Proyecto Tranque de Relaves N 5, del presente informe, para el anlisis de estabilidad se adoptarn los criterios detallados en Cuadro D. 2, Criterios de Anlisis. Los valores adoptados para el Factor de seguridad, F.S., corresponden a lo solicitado como mnimo para las fases I y II, independiente del mtodo que se use para la evaluacin de la estabilidad del tranque. Para este estudio, se ha asignado un F.S. igual a 1,2 y 1,1 para el anlisis pseudo-esttico, segn los valores adoptados para los coeficientes ssmicos y un F.S. igual a 1.5, para la condicin esttica, segn la prctica chilena (Barrera y Campaa).

C u a d ro D. 2 . C r i t e r i o s d e A n l i s i s.

Anlisis Factor de Seguridad

Esttico 1,5

Ssmico (Pseudo-Esttico) 1,2

Ssmico (Pseudo-Esttico) 1,1


A n e x o D

S o c i e d a d C o n t r a c t u a l M i n e r a T a m b i l l o s D- 1 0

3.5 Resultado de los Anl is is

F i g u r a D. 4 . A n l i s i s N 1 , E s t t i c o.


A n e x o D


F i g u r a D. 5 . A n l i s i s N 2 , S s m i c o ( P s e u d o - E s t t i c o ) .


A n e x o D


F i g u r a D. 6 . A n l i s i s N 3 , S s m i c o ( P s e u d o - E s t t i c o ) .

C u a d ro D. 3 . C u a d ro d e A n l i s i s.

Anlisis Resultado Factor de Seguridad

Esttico 1,775 1,5

Ssmico (Pseudo-Esttico) 1,228 1,2

Ssmico (Pseudo-Esttico) 1,103 1,1


A n e x o D


Con el uso del programa Slide de Rocscience Inc., y utilizando los mtodos de Bishop simplificado y Jambu corregido, han sido obtenido los resultados que se detallan en Cuadro D. 3, Cuadro de Anlisis.

Para los casos propios al anlisis, es deci r, esttico y pseudo-esttico, con coeficiente ssmico , los valores obtenidos son mayores a lo mnimo requerido por el D.S. 248, para este tipo de anlisis.

Para el anlisis pseudo-esttico adicional, es deci r, para un valor de coeficiente ssmico , se logra el criterio adoptado.

La dispersin entre los mtodos de Bishop simplificado y Jambu corregido es mnima y los valores adoptados para el F.S., segn esto, corresponden al mtodo de Bishop simplificado.

En los histogramas siguientes, se muestra la distribucin normal en base a una evaluacin de sensibilidad del comportamiento del factor de seguridad asociados a los valores adoptados para los coeficientes ssmicos.

F i g u r a D. 7 . H i s t o g r a m a N 1 F. S . p a r a .


A n e x o D


F i g u r a D. 8 . H i s t o g r a m a N 2 F. S . p a r a .

En grficas siguientes, se presenta el comportamiento del F.S., asociado a un vector direccin, aguas arriba del talud analizado, segn el siguiente detalle:

Grfico N 1, Comportamiento de F.S., Modelo Esttico., Grfico N 2, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-

Esttico .

Grfico N 3, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Esttico .

Para todos los estudios de comportamiento, se asegura el F.S. mnimo global, est ubicado al pie del talud en estudio.


A n e x o D


G r f i c o D. 1 . C o m p o r t a m i e n t o d e F. S. , M o d e l o E s t t i c o .


A n e x o D


G r f i c o D. 2 . C o m p o r t a m i e n t o d e F. S. , M o d e l o P s e u d o - E s t t i c o .


A n e x o D


G r f i c o D. 3 . C o m p o r t a m i e n t o d e F. S. , M o d e l o P s e u d o -E s t t i c o .

El estudio de estabilidad para el Proyecto Tranque de Relaves N 5, ha sido complementado con las siguientes grficas, que corresponden a una correlacin del comportamiento del F.S. y el coeficiente ssmico horizontal

y , segn el siguiente detalle:




A n e x o D



Grfico N 4, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Esttico

Grfico N 5, Comportamiento de F.S., Modelo Pseudo-Esttico


A n e x o D




A n e x o D


4 . C o n c l u s i o n e s

Los criterios utilizados para el anlisis del Proyecto de Relaves N 5 de la Sociedad Contractual Minera Tambillos, corresponden a los utilizados en la prctica chilena y a determinaciones en laboratorio y terreno de las caractersticas de los suelos.

Toda vez que se utilizan los criterios de la prctica, revisados con ocasin del sismo que afectara al centro del pas el 03 de Marzo de 1985, se realiza un estudio de alta exigencia, que va ms all de lo solicitado por el reglamento que norma la aprobacin de proyectos de diseo, construccin, operacin.

Los valores obtenidos en las simulaciones de un evento ssmico, en la localidad donde se emplaza el Proyecto de Relaves N 5, sobrepasan, en toda opcin, los criterios adoptados.

Si se considera la zonificacin III, segn lo indica la NCh 433, Of. 96, para el lugar del proyecto, se est en una zona de aceleracin mayor y considerada esta condicin, los valores obtenidos para el F.S. son aceptables, incluido aqu, el desarrollo del Estudio de Riesgo Ssmico encargado por la Sociedad Minera Tambillos, para este proyecto y su desarrollo en general.

La inestabilidad del Proyecto Tranque N 5, se encuentra localizada y as lo demuestran los anlisis, al pie del talud en estudio. Para la identificacin de este punto, en particular, fueron generadas del orden de 10.350 superficies potenciales de falla, para cada criterio evaluado, es deci r, el total de superficies de falla que fueron evaluadas, para el presente informe, corresponde a 31.000.

De acuerdo a los criterios adoptados para el anlisis de estabilidad del Proyecto Tranque de Relaves N 5 y aplicados stos al diseo, constituye una estructura segura y estable.

En este anexo se presenta la informacin generada a objeto de caracterizar los componentes ambientales del rea de influencia donde se


A n e x o D


inserta el proyecto. Para tal efecto, se ha realizado una caracterizacin de los componentes ambientales asociados al proyecto.

anexo d 1. analisis estabilidad geotecnica

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