1
E X P O M I N 2 0 0 4
“INNOVACION EN EL CONTROL DE OPERACION YABANDONO DE TRANQUES DE RELAVE”
METODOLOGIA INTEGRADA PARA REHABILITAR
RELLENOS SANITARIOS Y TRANQUES DE RELAVE
PROYECTO FONDEF D 00I1101
Abril de 2004
TELEFONOS (32) 27 36 13 - 27 36 22PAGINA WEB http://icc.ucv.cl/fondef/intermedia.htm
GRUPO DE GEOTECNIA http://icc.ucv.cl/geotecnia/index.htmCORREO ELECTRONICO [email protected]
P R O Y E C T O
F O N D E F D 0 0 I 1 1 0 1
F O N D O D E F O M E N T O A L D E S A R R O L L O
C I E N T I F I C O T E C N O L O G I C O
Metodología Integrada
para Rehabilitar
Rellenos Sanitarios
y Tranques de Relave
Metodología Integrada
para Rehabilitar
Rellenos Sanitarios
y Tranques de Relave
P O N T I F I C I A U N I V E R S I D A D
C A T O L I C A D E V A L P A R A I S O
2
SEMINARIO“INNOVACIÓN TECNOLÓGICA EN EL CONTROL DE OPERACIÓN
Y ABANDONO DE TRANQUES DE RELAVE”
ENSAYOS DE PENETRACIÓN PARA EL CONTROL DE OPERACIÓN DE TRANQUES DE RELAVE. EL PENETRÓMETRO PANDA.
Dr. Raúl Espinace A.Ing. Gabriel Villavicencio A.
IMPORTANCIA DEL CONTROL GEOTECNICO EN LA OPERACIÓN DE TRANQUES DE RELAVES.
RIESGOS ASOCIADOS:
■ Licuación del prisma resistente.
■ Inestabilidad de taludes (bajo condiciones estáticas y sísmicas).
■ Deformaciones excesivos.
■ Rebose y vaciamiento.
3
Emplazamiento de los tranques de Sewell. CODELCO Chile. División El Teniente.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
Vista hacia el poniente del tranque “Agua Dulce”, 5 de Enero de 1914. Sewell. CODELCO.
Restos del Tranque
Agua Dulce
Restos del Tranque
Agua Dulce
Restos de tranque “Agua Dulce”. 1916. Sewell. CODELCO.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
4
Tranque Barahona, 1928. Cuenca Barahona, Sewell. VI RegiónFalla por licuación. Terremoto 1 de diciembre 1928.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
Erosión por rebalse del talud. Tranque Marga luego del rebalse del pretil, 1980.
Tranque Marga, Sewell. 1927.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
5
Falla por rebalse, socavaciones retrógradas y formación de enormes cárcavas por el “Aluvión de Sewell”. Tranque Marga,1993
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
Tranque de relaves “Veta de agua” Nº 1 y 2.
Fallas por licuación. 1985
Fuente: 5ª Jornadas Chilenas de Sismología e Ingeniería Antisísmica, 1989.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
6
Antiguo tranque de relaves La Cocinera de Panulcillo.Falla por licuación. Terremoto 14 octubre 1997.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
Antiguo tranque La Cocinera de Panulcillo. Licuación y deslizamientos por efectos sismo 14 octubre 1997.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
7
Tranque El Palomar, Copiapó, 2003.
Falla por vaciamiento.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
LQ+FFOP1.7:130US/CL807.014/10/97LA COCINERA
LQ+FFOP/AB1.5:115US1207.014/10/97MAITEN
LQ+FFOP1.5:120US807.014/10/97ALGARROBO
LQ+FFOP1.5:118US1007.014/10/97ALMENDRO
LQ+FF (100.000)OP1.7:130US/CL1057.003/03/85CERRO NEGRO 4
LQ+FFOP1.5:124US807.803/03/85VETA DEL AGUA 1
LQ+FFOP1.2:120US856.507/11/81VETA DEL AGUA 2
LQ+FF (156)OP/AB1.5:1¿?N/A857.528/03/65RAMAYAMA
LQ+FFOP1.7:16N/A667.528/03/65EL SAUCE
LQ+FFOP1.7:120N/A557.528/03/65BELLAVISTA
LQ+FF (38.500)OPN/AN/AN/A257.528/03/65LA PATAGUA
LQ+FF (23.000)OP1.7:115US157.528/03/65LOS MAQUIS
LQ+FF (1.000)OP1:112.5US187.528/03/65HIERRO NEGRO
LQ+FFOP1.2:145US387.528/03/65CERRO NEGRO 3
LQ+FF (500.000)OP3.7:119US707.528/03/65EL COBRE 2
LQ+FF (1.900.000)OP/AB1.5:135US707.528/03/65EL COBRE 1
LQ+FF (3.000.000)OP2:165US958.201/12/28BARAHONA 1
MECANISMO DE FALLA (VOLUMEN, mt3)ESTADOTALUDH (MT)TIPOR (KM)MSFECHA DE FALLATRANQUE
Fuente. Seminario relaves en pasta y espesados. Troncoso J, 2002.
CASOS HISTÓRICOS DE FALLAS ENTRANQUES DE RELAVES.
8
LICUACIÓN DE LAS ARENAS DE RELAVES.
FACTORES CLAVES PARA REDUCIR EL RIESGO:FACTORES CLAVES PARA REDUCIR EL RIESGO:
■ Densidad in-situ.
■ Granulometría.
■ Permeabilidad.
■ Nivel de la napa al interior del muro de arenas.
Rango actual de especificaciones en proyectos recientes
Permeabilidad superior a 10 -4 cm/s
(% finos < 20%).Proposición nuevo “Reglamento para la
aprobación de proyectos de diseño, construcción y operación de depósitos de
relaves”
Granulometría de las arenas:
Banda granulométrica arenas de relaves
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.01 0.1 1 10Tamaño (mm)
% Q
ue p
asa
Límite inferior Límite superior
Tranque Nº 3 Planta M.A Matta.ENAMI. III Región. Copiapó.
LICUACIÓN DE LAS ARENAS DE RELAVES.
9
Adecuada compactación de las arenas:
• Capas: 20 –30 cms.• Densidad ≥ 95 % OPN o 75% de D.R.?
Tranque Nº 3. Planta M.A. Matta. EMANI. III Región Copiapó.
LICUACIÓN DE LAS ARENAS DE RELAVES.
CONTROL DE CALIDAD DE LA COMPACTACIÓNDURANTE LA OPERACIÓN.
Ensayos de densidad in-situ
ENSAYO DEL CONO DE ARENA ENSAYO DEL CONO DE ARENA (LNV 62 o NCH 1516).
Desventajas:■ Ensayo manual lento.■ En arenas húmedas se modifica la densidad de la
arena normalizada.■ Manipulación de resultados.■ Influenciado por vibraciones cercanas
DENSÍMETRO NUCLEAR.DENSÍMETRO NUCLEAR.
Desventajas:■ Gran dispersión, ya que los elementos químicos
constitutivos o dispersos distorsionan el conteo radiactivo de los sensores.
■ No sustentable ambientalmente.■ Resultados dependen de muchos factores de error.
10
Envejecimiento Poste 40 A. AR
0,0
1,2
2,4
3,6
4,8
6,0
7,2
8,4
9,6
10,8
12,0
13,2
14,4
15,6
16,8
18,0
19,2
20,4
0 15 30 45 60 75 90 105
120
135
150
165
180
195
Nº de Golpes
Prof
undi
dad
(mt)
1992 1997 2000 2002
Seguimiento de efectoenvejecimiento.
Ensayo de penetración:CPT dinámico.
CONTROL DE CALIDAD DE LA COMPACTACIÓNDURANTE LA OPERACIÓN.
ALGUNAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CPT
Ventajas:
■ Permite estimación de compacidad en profundidad.
■ Permite estimación de parámetros resistentes.
■ Es posible la instalación de piezómetros.
■ Existen una serie de experiencias en tranques de relaves.
Desventajas:
■ Resultados depende de varios factores de corrección.
■ Entrega parámetros de resistencia discontinuos.
■ Es lento y de mayores costos.
11
Ventajas:
■ Permiten obtener un estado de compacidad más representativo en profundidad.
■ Permiten el control de compactación hasta 8 m. aproximadamente.
■ Los resultados dependen de menos factores externos.
■ Permiten la estimación de parámetros resistentes.
■ Requieren menor tiempo de ejecución.
■ Menores costos.
UNA NUEVA ALTERNATIVA PARA EL CONTROL DE COMPACTACIÓN DE TRANQUES DE RELAVES.LOS ENSAYOS DE PENETRACIÓN PORTÁTIL.
CPT portátil
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA
ENSAYOS DE PENETRACION DINAMICA CON CONO PORTATIL
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 25 30
Número de Golpes (N)
Prof
undi
dad
(mt)
Cp1 Cp4 Cp2 Cp3
Tranque “El Buitre”.Planta San José.
Sociedad Minera Punta del Cobre.
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PANDA (Pénétromètre Automatique Numérique Dynamique Assisté)
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA
EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES
Campos experimentales:
■ Tranque N° 3. Planta M.A Matta Ruíz. ENAMI. Copiapó. III región.
■ Antiguos Tranques de Relaves de Sewell. CODELCO Chile - División El Teniente.
■ Tranque Nuevo de la Planta “La Cocinera”. Compañía Minera Panulcillo. ENAMI, Ovalle,IV Región.
■ Tranque Nº 1 de la Planta José Antonio Moreno. ENAMI, Tal – Tal. II Región.
■ Tranque “El Buitre”de la Planta San José. Sociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla, III Región.
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Tranque Nº 3. Planta M.A Matta. ENAMI. III región.
EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES.
Tranque Nuevo.Planta La Cocinera
Compañía Minera PanulcilloENAMI
EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES.
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Tranque Nº 1. Planta José Antonio Moreno.
ENAMI
EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES.
EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES.
Tranque “El Buitre”. Planta San José. Sociedad Minera Punta del Cobre. Tierra Amarilla , III Región.
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Tranques Arena y Margas. Sewell, Codelco. Chile.
EXPERIENCIAS EN EL CONTROL GEOTÉCNICODE TRANQUES DE RELAVES.
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL PARA LA VALIDACIÓN DE LAS NUEVAS ALTERNATIVAS DE CONTROL.
Ensayos de caracterización.
Prospección y estimación de parámetros resistentes.Prospección y estimación de parámetros resistentes.Cono penetración portátil (Cono penetración portátil (CPTportCPTport).).
Densidad in Densidad in -- situsituCono de ArenaCono de Arena
Control de compactación y reconocimiento del terreno.Control de compactación y reconocimiento del terreno.Ensayo PANDA.Ensayo PANDA.
Prospección y estimación de parámetros resistentes.Prospección y estimación de parámetros resistentes.Cono de penetración dinámica (CPT).Cono de penetración dinámica (CPT).
ObjetivoEnsayoEnsayo
Ensayos in –situ.
CaracterizaciónCaracterizaciónGravedad específicaGravedad específica
Caracterización y control de compactación.Caracterización y control de compactación.DensidadesDensidades
Caracterización químicaCaracterización químicaAnálisis químicoAnálisis químico
Caracterización y permeabilidadCaracterización y permeabilidadGranulometríaGranulometría
ObjetivoEnsayoEnsayo
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Principio.
Fórmula Holandesa.
mPe
mv
Aqd
+××=
1
121
12
PANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).
VentajasVentajas• Mediciones continuas.• Mayor rapidez y simplificación en el proceso de
control.• Resultados más independientes del operador.• Más información en menos tiempo.• Economía.• Actual aplicación en distintos países.
Funciones en tranques de relavesFunciones en tranques de relaves• Control de la Compactación.• Reconocimiento de terreno:
- potencial de licuación.- estimación de parámetros resistentes.- estabilidad de taludes.
PANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).
17
Penetrograma (Software PANDA).
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
0.1 1 10 100
Resistencia punta (MPa)
Prof
undi
dad
(m)
Penetrograma PANDA Alisada (15 cm) Alisada (30 cm)
Penetrograma control de compactación y
curva alisada
PANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).
LímitesLímites: : - 7 m de profundidad- Granulometría: 0/50 mm- Resistencia < 50 MPa
Entrega inmediatamente la resistencia dinámica (qd) del suelo en función de la profundidad.
Tranque Nº 3. Planta M.A Matta. ENAMI. III Región. Copiapó.
Tranque “El Buitre”. Sociedad Minera Punta de Cobre. ENAMI. III Región.
Tierra Amarila
PANDA(Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté).
Aplicaciones paraAplicaciones paraTerraplenes Terraplenes ruterosruteros::- Reconocimiento del
terreno.- Control de compactación.
18
Metodología
Obtención de las curvas de Calibración (ECP)
Penetrogramas de calibración Determinación de qd0, qd1 y Zc
00.050.1
0.150.2
0.250.3
0.350.4
0.1 1 10
Resistencia (MPa)
Prof
undi
dad
(m)
Ensayo 01 Ensayo 02 Ensayo 03 Promedio
qd0 qd1
Zc
PANDAEn el Control de la Compactación
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,1 1 10
Resitencia de punta qd (MPa)
Prof
undi
dad
(m)
PANDAEn el Control de la Compactación
Ensayo in-situ
Realización del ensayo y obtención de los penetrogramas
19
C 1
C 2
PANDA
25 cm
10 cm
qd(10-25)
qd(25-40)
Comparación Panda (qd) v/s Cono de arena (LNV-62 ó NCh 1516).
PANDAEn el Control de la Compactación
Factor de correlación Cpromedio = 1,07
Ubicación Punto 1 Punto 2
Prof [cm] 10 a 25 (C1)
25 a 40 (C2)
10 a 25 (C1)
25 a 40 (C2)
qdPANDA[Mpa] 9,52 10,52 9,53 12,92
γdPANDA[t/m3] 1,864 1,869 1,867 1,899
γdCONO[t/m3] 1,781 1,741 1,756 1,756
Factor correlación
C1,05 1,07 1,06 1,08
Punto 3 Punto 4
10 a 25 (C1) 25 a 40 (C2) 10 a 25 (C1) 25 a 40 (C2)
9,37 11,96 12,60 16,34
1,865 1,897 1,910 1,945
1,755 1,757 1,753 1,767
1,06 1,08 1,09 1,10
Transferencia Tecnológica: Planta M. A. Matta, Campaña 2002.
PANDAEn el Control de la Compactación
20
Transferencia Tecnológica
- RESULTADOS, Planta M. A. Matta, Campaña 2002.
PANDAEn el Control de la Compactación
00,10,20,30,40,50,60,70,8
0,1 1 10
Resitencia de Punta, qd (MPa)
Prof
undi
dad
(m)
Cono de arena = 99 % OPN
00,10,20,30,40,50,60,70,8
0,1 1 10
Resistencia de Punta, qd (MPa)
Prof
undi
dad
(m)
Cono de arena = 96 % OPN
CONCLUSIONES
Usando bandas de aceptación obtenidas en laboratorio, los resultados con el método PANDA para el control de la compactaciónen tranques de relaves, son muy aproximados a los resultados del ensayo de referencia (cono de arena).
Los resultados del Método LERMES realizados para la evaluación del potencial de licuefacción, concuerdan con los resultados obtenidos aplicando métodos tradicionales como el de Seed.
Las experiencias nacionales e internacionales abren nuevas perspectivas para utilizar el ensayo de penetración PANDA en el control de compactación de otras obras civiles en Chile.
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SEMINARIO“INNOVACIÓN TECNOLÓGICA EN EL CONTROL DE OPERACIÓN
Y ABANDONO DE TRANQUES DE RELAVE”
ENSAYOS DE PENETRACIÓN PARA EL CONTROL DE OPERACIÓN DE TRANQUES DE RELAVE. EL PENETRÓMETRO PANDA.
Dr. Raúl Espinace A.Ing. Gabriel Villavicencio A.
TELEFONOS (32) 27 36 13 - 27 36 22PAGINA WEB http://icc.ucv.cl/fondef/intermedia.htmPAGINA WEB http://icc.ucv.cl/geotecnia
CORREO ELECTRONICO [email protected]