DISEÑO SISMICO DE PRESAS DE RELAVES

1. DISEÑO SÍSMICO DE PRESAS DE
RELAVE
DISE
DISEÑ
ÑO S
O SÍ
ÍSMICO DE PRESAS DE
SMICO DE PRESAS DE
RELAVE
RELAVE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍ
ÍA
A
FACULTAD DE INGENIER
FACULTAD DE INGENIERÍ
ÍA CIVIL
A CIVIL
SECCI
SECCIÓ
ÓN DE POSTGRADO
N DE POSTGRADO
Dr. Jorge E. Alva Hurtado
Dr. Jorge E. Alva Hurtado

2. REFERENCIAS
REFERENCIAS
- “Tailings Dams and Seismicity” Bulletin 98, ICOLD, 1995
- “Seismic Design and Evaluation of Tailing Dams: State
of the Art” W.D. Liam Finn
International Symposium on Seismic Environmental
Aspects of Dams Design Santiago de Chile, 1996
- “ Guía Ambiental para el Manejo de Relaves Mineros”
Vol VII, Dirección General de Asuntos Ambientales, 1995
Ministerio de Energía y Minas
- “Guía Ambiental para la Estabilidad de Taludes de Depósitos
de Residuos Sólidos Provenientes de Actividades Mineras”
Vol XVI, Dirección General de Asuntos Ambientales, 1998
Ministerio de Energía y Minas
- Slopes and Embankments
P. Seco e Pinto
Earthquake Geotechnical Engineering
Lisboa, 1999

3. - INTRODUCCIÓN
- SEGURIDAD SÍSMICA DE PRESAS DE RELAVE
- CONSIDERACIONES SÍSMICAS
- LICUACIÓN DE SUELOS
- RESISTENCIA RESIDUAL
- ANÁLISIS SÍSMICO
- MEDIDAS DE REMEDIACIÓN
- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
DISE
DISEÑ
ÑO S
O SÍ
ÍSMICO DE PRESAS DE RELAVE
SMICO DE PRESAS DE RELAVE

4. INTRODUCCI
INTRODUCCIÓ
ÓN
N
- Fallas en depósitos de relave por eventos sísmicos
tienen severas consecuencias: Pérdidas de vidas
Pérdidas económicas
Daño al medio ambiente
- Filosofía de diseño: evitar fallas y accidentes
- Se necesita adecuada caracterización física, mecánica
y dinámica de los materiales de relave
- Evaluación de la estabilidad dinámica del depósito

5. FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD
FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD
S
SÍ
ÍSMICA DE LAS PRESAS DE RELAVE
SMICA DE LAS PRESAS DE RELAVE
- Características de sismos potenciales
- Propiedades estáticas y dinámicas de los materiales
- Potencial de licuación de suelos
- Método de diseño y construcción
- Métodos de análisis sísmico
- Resistencia residual de materiales licuados
- Potencial de flujo por deformación
- Medidas de remediación

6. SEGURIDAD S
SEGURIDAD SÍ
ÍSMICA DE PRESAS
SMICA DE PRESAS
DE RELAVE
DE RELAVE
- Método aguas - arriba
- Método aguas - abajo
- Método línea central
La presa de relave más segura es la construida con el método aguas -
abajo, con arena compactada y ciclonaje
Las presas construidas con el método de línea central apropiadamente
construida y la de aguas - abajo son estables ante la acción sísmica
Las presas de relave aguas-arriba son muy vulnerables a la licuación y
falla bajo sismos moderados a severos
Las presas de relave en operación son más susceptibles a la falla por
sismo
En China los taludes son de 1:4 a 1:5 (V:H), y tienen concentraciones de
20%, siendo más estables

7. SUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUAS
SUSCEPTIBILIDAD DE PRESAS DE RELAVE AGUAS-
-ARRIBA
ARRIBA
AL DA
AL DAÑ
ÑO S
O SÍ
ÍSMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)
SMICO (CONLIN, 1987; Lo et al, 1988)
DISTANCIA EPICENTRAL(km)
1 2
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
MAGNITUD
SISMICA
Presa A
PROBLEMA
POTENCIAL
COMPORTAMIENTO
SATISFACTORIO
LEYENDA (Lo et al)
Sin Daño
Daño Menor
Dashihe
Xinshui
Xinshui
Dashihe
Falla
Relave no-operativo
(Conlin 1987)
Relave en operación
(Conlin 1987)
Cerro Negro N° 4
Veta de Agua N° 1
5 10 20 50 100 200 500 1000

8. COMPORTAMIENTO S
COMPORTAMIENTO SÍ
ÍSMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINAS
SMICO DE PRESAS DE RELAVE CHINAS
(
(Xin
Xin et al, 1992)
et al, 1992)
1. Fenshui
2. Dong’anshan
3. Dagushan
4. Qidashan
5. Gongchangling
6. Nanfen
7. Zhangzhuang
8. Zhangzhuang
9. Lime Dike
10. Dashihe
11. Dashihe
12. Xinshui
13. Xinshui
14. Shirenguo
15. Shirenguo
16. Shuangtashan
17. Shuangtashan
1
7 10 1214 9
13
23 4 5 6
17
15
(Conlin
1987)
LEYENDA
Sin Daño
Daño Menor
Falla
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
1
8.5
5.0
1000
10 100
MAGNITUD
DISTANCIA EPICENTRAL (km)

9. CONSIDERACIONES S
CONSIDERACIONES SÍ
ÍSMICAS
SMICAS
- Estudio de Peligro Sísmico
* Método Determinístico
* Método Probabilístico
- Máximas Intensidades Sísmicas Observadas
- Catálogo de Hipocentros
- Determinación de Aceleraciones Máximas y
Espectros de Respuesta
- Magnitud del Sismo
- Registro Tiempo - Historia de Aceleraciones

10. MADRE DE DIOS
MOQUEGUA
71°
O
C
E
A
N
O
P
A
C
I
F
I
C
O
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
21°
19°
13°
15°
17°
ICA
HUANCAVELICA
AYACUCHO
APURIMAC
CUZCO
AREQUIPA
XI
XI
X
XI
0 50 100
0
10
20
30
40
50
ESCALA 1:2'000,000
LEYENDA
Ref. JORGE ALVA HURTADO et al (1974)
INTENSIDADES SISMICAS OBSERVADAS
MAPA DE DISTRIBUCION DE MAXIMAS
MAPA N°1
X
IX
VIII
VII
V
IV
XI VALOR EXTREMO DE
CARACTER LOCAL
CISMID
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
81° 79° 75°
77° 73°
81°
1°
3°
5°
7°
9°
11°
TUMBES
PIURA
CAJAMARCA
AMAZONAS
LORETO
LAMBAYEQUE
SAN MARTIN
LA LIBERTAD
ANCASH
HUANUCO
PASCO
UCAYALI
JUNIN
LIMA
ECUADOR
COLOMBIA
BRASIL
X
IX
XI
VIII
IX
XI
XI
XI
X
IX
79° 75°
77° 73°
PUNO
TACNA
BOLIVIA
CHILE
69° 67°
21°
19°
13°
15°
17°
71° 69° 67°
1°
3°
5°
7°
9°
11°
(Alva et al,1984)

11. (Castillo y Alva, 1992)

12. (Castillo y Alva,1992)

13. Esquema de un paquete de granos de arena saturada.
La deformación por corte está indicada por las flechas
horizontales. Ella ocasiona el colapso de la partícula
señalada por la flecha inclinada.
(Youd, 1992)
Licuaci
Licuació
ón de Suelos
n de Suelos

14. Diagrama de oscilación causada por licuación en la zona
achurada. Ella ocasiona el desacople de las capas de
suelo. La capa desacoplada oscila de modo diferente al suelo
vecino, causando agrietamientos
(Youd, 1992)
Licuaci
Licuació
ón de Suelos
n de Suelos
Nivel freático
Estado final
Licuación
Estado inicial

15. Esquema de lo que ocurre con un desplazamiento o corrimiento lateral
(Youd, 1992)
Nivel Freático
Sección Deformada
Sección Inicial
→
→
→ →
→
→ → →
→ →
Licuaci
Licuació
ón de Suelos
n de Suelos
Nivel Freático
Sección deformada
Sección Inicial

16. Estado final
Estado inicial
Diagrama de un deslizamiento causado por licuación
y pérdida de resistencia cortante de suelos en una pendiente
pronunciada. La pérdida de resistencia ocasiona inestabilidad
y el deslizamiento por la ladera
Licuaci
Licuació
ón de Suelos
n de Suelos
(Youd, 1992)

17. Nivel freático
Flujo de agua hacia arriba
Estado inicial
Estado final
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
Diagrama de una estructura inclinada como consecuencia de la pérdida de
capacidad portante. La licuación debilita al suelo, reduce su capacidad de
soporte y permite que las estructuras se asienten e inclinen
(Youd, 1992)
Licuaci
Licuació
ón de Suelos
n de Suelos

18. EVALUACI
EVALUACIÓ
ÓN DEL POTENCIAL DE
N DEL POTENCIAL DE
LICUACI
LICUACIÓ
ÓN
N
- Método Simplificado de Seed e Idriss, en base a ensayos
SPT, CPT y Vs
- Correcciones para tomar en consideraciones efectos de
sobrecarga, nivel del terreno y magnitud sísmica Kσ , Kα
y Km

19. Factor de Seguridad a la Licuaci
Factor de Seguridad a la Licuació
ón
n
Si FRL < 1 se producirá licuación
Si FRL > 1 no se producirá licuación
)
/
(
)
/
(
FRL
o
1 o
d σ
τ
σ
τ
=

20. d = esfuerzo cortante promedio inducido
amax = aceleración máxima
g = aceleración de la gravedad
o = esfuerzo total vertical
o = esfuerzo efectivo vertical
rd = factor de reducción
Relación de esfuerzos cíclicos inducidos por el terremoto
M
Mé
étodo Simplificado de
todo Simplificado de Seed
Seed-
-Idriss
Idriss
d
d
r
g
a
65
.
0
o
o
max
o σ
σ
=
σ
τ
τ
σ
σ

21. M
Mé
étodo Simplificado de Seed
todo Simplificado de Seed-
-Idriss
Idriss
Relación de esfuerzos cíclicos resistentes
o
l
σ
τ Del gráfico para Ms= 7.5
y distinto contenido de finos
= CN ( Factor de corrección ) < 2.0
(N1)60 = Valor de N corregido a una sobrecarga
de 1 kg/cm2 y 60% de eficiencia
(N1)60 = CN (N)60
o
1
σ

22. Relación entre valores de
esfuerzo cíclico que causa
licuación y valores de N1
para sismos de M = 7.5
(Ref, Seed et al., 1984)
31
20
20
20
12
20
10
17
20
20
10
20
2 0
2 7
31
75
7 5
26
48
12
11
25
12
12
12
30
30
22
30
20
10
0
0 30 40 50
10
10
10
37
25
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Porcentaje de finos ≥ 35 15 ≤ 5
PROPUESTOS DEL CODIGO CHINO MODIFICADO
(Contenido de arcilla 5%)
Nota: DATOS MODERADOS PARA SITIOS CON > 5% FINOS
SE HA OMITIDO POR CLARIDAD DE DATOS CON < 5%
DATOS PANAMERICANOS
DATOS JAPONESES
DATOS CHINOS
(N1)60
τl
σo

23. Relaci
Relació
ón Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (
n Entre Esfuerzo Efectivo Vertical (σ
σ0
0) y K
) y Kσ
σ
1.2
LAKE ARROWHEAD DAM
SHEFFIELD DAM SHELL
UPPER SAN LEANDRO DAM SHELL
UPPER SAN FERNANDO DAM SHELL
FAIRMONT DAM
PERRIS DAM SHELL, RC: 95, 100%
LOWER SAN FERNANDO DAM SHELL
THERMALITO FOREBAY DAM FOUNDATION
LOS ANGELES DAM SHELL
SARDIS DAM SHELL
NEW JERSEY BACKFILL, FPI RC= 95%
SARDIS DAM SHELL
ANTELOPE DAM IMPERVIOUS MATERIAL
THERMALITO AFTERBAY DAM FOUNDATION
FORT PECK DAM SHELL
SACRAMENTO RIVER SAND, Dr = 38, 60, 78, 100%
MONTERREY O SAND, Dr= 50%
REID BEDFORD SAND, Dr= 40, 60%
1.0
0.2
2.0
0.4
0.6
0.8
0
3.0 4.0 6.0
1.0 7.0 8.0
5.0
ESFUERZO EFECTIVO DE CONFINAMIENTO (Ton/pie2) ó (kg/cm2)
Kσ
0

24. 0 500 1000 1500
Esfuerzo de Confinamiento Efectivo (KPa)
1.0
0.6
0.8
0
0.4
0.2
NCEER (1996)
Seed & Harder (1990)
K σ
Correcci
Correcció
ón por Sobrecarga
n por Sobrecarga

25. Relaci
Relació
ón entre
n entre α
α y k
y k α
α
Ref. (Seed y Harder, 1990)
1.5
1.0
0.5
0.2
2.0
0
0 0.3 0.4 0.5
0.1
σ’o
τhv
kα
α
D r
= 55 - 70 %
D = 35 %
' < 3 tsf
σo
D= 45 -50 %
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
o
hv
'
σ
τ
α

26. Correcci
Correcció
ón por Esfuerzo Cortante
n por Esfuerzo Cortante
(
(Boulanger
Boulanger et al., 1991)
et al., 1991)
Ref. (Seed y Harder, 1990)
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.4
0.2
0.1
0 0.3
Kα
Dr
= 55 - 70 %
Dr= 35 %
σ ' < 3 tsf
vo
Dr= 45 -50 %
α = (τs /σ'vo)
σ’o
τhv
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
o
hv
'
σ
τ
α

27. Correcci
Correcció
ón por Magnitud
n por Magnitud Km
Km
(
(Seed
Seed e Idriss, 1982)
e Idriss, 1982)
Número de ciclos para ru= 100% y ± 5% de deformación
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
1 6 10 15 26 100
M
=
6
M
=
6
3/4
M
=
7
1
/2
M
=
8
1
/2
1.32
1.13
1.00
0.89
τ
τ1

28. DETERMINACI
DETERMINACIÓ
ÓN DE LA RESISTENCIA
N DE LA RESISTENCIA
RESIDUAL
RESIDUAL
- Relación entre N y Sr (Seed)
- Relación entre σ y Sr Sr = Cσ C = 0.1 (Finn)
- Relación entre qc y Sr (Ishihara)

29. Correlaci
Correlació
ón entre la Resistencia Residual y el Valor de
n entre la Resistencia Residual y el Valor de
(N
(N1
1)
)60
60 (
(Seed
Seed y
y Harder
Harder, 1990)
, 1990)
1200
800
400
0
0 24
20
16
12
8
4
Presa San Fernando
Datos de SPT y parámetros de resistencia residual medidos
Datos de SPT y parámetros de resistencia residual estimados
Construcción - casos históricos de licuación inducida y deslizamiento
Número de Golpes SPT Equivalentes en Arenas Limpias, (N1 )60 - cs
Resistencia
Residual
No
Drenada,
S
ur
(lb/pie
2
)

30. Resistencia
residual
Su
(kg/cm
2
)
qcl - valor equivalente de arenas limpias (kg/cm2
)
Curvas De Alba et al.
Convertidas
a qcl= 4 (N1)60
0.3
0.2
20
0.4
0.1
0
30 40 50
10
Resistencia Residual vs.
Resistencia Residual vs. qcl
qcl Equivalente
Equivalente
de Arenas Limpias
de Arenas Limpias

31. 10
0
20
10 30
0 40 50 60 70 80 100
20 90
Relaci
Relació
ón Entre Contenido de Finos
n Entre Contenido de Finos
e Incrementos de
e Incrementos de Qcl
Qcl
Incremento
de
valor
de
qcl
-
Δqcl
Contenido de finos, Fc (%)

32. Correlaci
Correlació
ón entre la Resistencia Residual y
n entre la Resistencia Residual y
Resistencia del Cono Holand
Resistencia del Cono Holandé
és
s
N 15
C
=
N 30
C
=
N 70
C
=
Su
N =
C
qc
Mochikoshi
(limo)
Hokkaido
(limo arenoso)
0.3
0.2
0.1
Resistencia de penetración del cono, qc(kg/cm2 )
Resistencia
residual
no-drenada,
Su
(kg/cm
2
)
0 5 10
Chonan
(arena limosa)
Metoki
(arena limosa)
(Ishihara, 1992)

33. AN
ANÁ
ÁLISIS S
LISIS SÍ
ÍSMICO DE PRESAS DE RELAVE
SMICO DE PRESAS DE RELAVE
1) Análisis pseudo-estático con coeficiente lateral sísmico cuando
no existen presiones de poro ni degradación de propiedades
2) Método lineal equivalente con ensayos de laboratorio cuando se
generan presiones de poro
3) Análisis “directo y fundamental” en problemas complejos
Análisis Post-licuación
- Utilizar equilibrio límite con resistencia residual de las zonas
licuadas. Lograr FS= 1.1 a 1.2
- Evaluar las deformaciones por licuación

34. c) τd ≥ τdl
τs > Su
Deformación ilimitada
(Daño considerable)
a) τd < τdl
τs ≤ Su
≥
Deformación ligera
(Sin daño)
VERIFICACI
VERIFICACIÓ
ÓN DE ESTABILIDAD Y
N DE ESTABILIDAD Y
EXTENSI
EXTENSIÓ
ÓN DE LA DEFORMACI
N DE LA DEFORMACIÓ
ÓN
N
b) τd ≥ τdl
τs ≤ Su
Deformación limitada
(Daño moderado)
Esfuerzo
Esfuerzo
Esfuerzo
Deformación
Deformación
Deformación
τs
τd τdl
τs Su
τdl
Su
τd
τs
τd
τs
τdl
τs
Su
τs

35. ESTABILIDAD DIN
ESTABILIDAD DINÁ
ÁMICA
MICA
Dep
Depó
ósitos Inactivos
sitos Inactivos
• Análisis de estabilidad pseudo-estático
Coeficiente sísmico (1/2 - 1/3) amax
Método de equilibrio límite
FS > 1.0
• Deformación permanente
Método de Makdisi y Seed
Desplazamientos menores que 1.00 m

36. ECUADOR COLOMBIA
BRASIL
BOLIVIA
OCEANO
PACIFICO I
III
III
COEFICIENTE SISMICO
PRESAS DE
TIERRA ENROCADO
PRESAS DE
ZONA
II
III
0.15 - 0.25
0.10 - 0.15
0.05 - 0.10 0.05
0.05 - 0.10
0.10 - 0.20
CHILE
II
PROPUESTO PARA PRESAS
PEQUEÑAS Y MEDIANAS
I
I
III
I
II
III
(Ruesta et al, 1988)

37. Deformaciones Permanentes
Deformaciones Permanentes
Objetivo:
Evaluar los desplazamientos máximos debido a la
ocurrencia de un terremoto especificado
Procedimiento:
Método de Newmark (1965)
Método de Sarma (1975)
Método Simplificado de Makdisi y Seed (1978)

38. M.E.F
“Viga de Corte”
(rango de todos
los datos)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
y / h
0
kmax / ümax
Promedio de
todos los datos
0.01
0.1
1
10
100
1000
M = 8 ¼
M = 7 ½
M = 6 ½
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
ky / kmax
Desplazamiento
(cm)
C
Cá
álculo de las Deformaciones Permanentes
lculo de las Deformaciones Permanentes
(
(Makdisi
Makdisi y
y Seed
Seed, 1978)
, 1978)
Variación de Desplazamiento Perma-
nente con la Aceleración de Fluencia
“Razón de Máxima Aceleración” vs
Profundidad de la Masa Deslizante

39. ESTABILIDAD DIN
ESTABILIDAD DINÁ
ÁMICA
MICA
Dep
Depó
ósitos en Operaci
sitos en Operació
ón
n
- Análisis de respuesta dinámica
- Análisis de licuación
- Resistencia residual no drenada. Sur de
materiales licuados
- Análisis de estabilidad post-sismo
FS > 1.1
- Evaluación del potencial de deformación
Deformaciones limitadas
Falla por flujo

40. An
Aná
álisis de Respuesta Din
lisis de Respuesta Diná
ámica
mica
Objetivo:
- Determinación de esfuerzos de corte máximos
- Evaluación de la amplificación sísmica
Métodos:
- Procedimientos analíticos
SHAKE: propagación unidimensional (vertical)
- Procedimientos numéricos: elementos finitos
QUAD4M, QUAKE/W: análisis bidimensional

41. Esfuerzo G1 G2
1 1
γ2
γ1
Deformación
Relaciones
Relaciones Hister
Histeré
éticas
ticas
Esfuerzo
Esfuerzo -
- Deformaci
Deformació
ón
n

42. Rango de valores
Deformación Cortante, γ (%)
10-4
10-3
10-2
10-1
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Módulo
cortante
a
def.
cortante
Módulo
cortante
máximo
γ M
Mó
ódulo Cortante de Arenas
dulo Cortante de Arenas
(
(Seed
Seed e Idriss, 1970)
e Idriss, 1970)

43. -3
10 10 10
Amortiguamiento de Arenas
Amortiguamiento de Arenas
(
(Seed
Seed e Idriss, 1970)
e Idriss, 1970)
10
-4 -2 -1
0
4
8
12
16
20
24
28
Razón
de
Amortiguamiento
(%)
Weissman and Hart (1961)
Hardin (1965)
Drnevich, Hall and Richart (1966)
Matsushita, Kishida and Kyo (1967)
Silver and Seed (1969)
Donovan (1969)
Hardin and Drnevich (1970)
Kishida and Takano (1970)
1
Deformación Cortante, γ (%)

44. 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
G
/
G
max
Deformación Cortante Cíclica (%)
OCR=1-15
0
15 30
50
100
IP=200
M
Mó
ódulo Cortante de Suelos Cohesivos
dulo Cortante de Suelos Cohesivos
(
(Vucetic
Vucetic y
y Dobry
Dobry, 1991)
, 1991)

45. OCR = 1-8
15
IP=0
30
50
100
200
10
0.0001 0.01
0.001 1
0.1
0
5
10
15
20
25
Razón
de
Amortiguamiento
(%)
Deformación Cortante Cíclica (%)
Amortiguamiento de Suelos Cohesivos
Amortiguamiento de Suelos Cohesivos
(
(Vucetic
Vucetic y
y Dobry
Dobry, 1991)
, 1991)

46. AN
ANÁ
ÁLISIS DE ESTABILIDAD POST
LISIS DE ESTABILIDAD POST-
-SISMO
SISMO
- Procedimiento convencional de equilibrio límite
- Resistencia residual no drenada: suelos licuados
- Resultado: factor de seguridad estático
Propiedades de los materiales φ, c, Sur, función del factor de
resistencia a la licuación
1) FRL ≤ 1.1 c = Sur , φ = 0
2) FRL ≥ 1.4 c = Kc , φ = Kφ , K= 75 - 85%
3) 1.1 < FRL < 1.4 condiciones intermedias

47. Etapa Evaluación
de licuación
Licuación Evaluación
de
Deformación
Deformación Daño
τd < τdl
No ocurre -- Ligera No existe
I
Ocurrencia o no
de licuación
τd ≥ τdl
Ocurre -- Grande Existe
τd ≥ τdl
Ocurre τs < Sur
Limitada Moderado
II
Ocurrencia o no
de falla por flujo
τd ≥ τdl
Ocurre τs > Sur
Ilimitada Severo
Evaluaci
Evaluació
ón del Potencial de Deformaci
n del Potencial de Deformació
ón
n

48. Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operaci
Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operació
ón
n

49. An
Aná
álisis Est
lisis Está
ático de Estabilidad
tico de Estabilidad
Materiales c (kPa)
Φ °
Material Cuaternario
Relave grueso
Relave fino
γ (kN/m3)
32
30
25
0.0
0.0
0.0
20.0
16.0
15.0
EJE X (metros)
175
160
145
130
115 190 205 220
4585
4570
Cota
(msnm)
4555
Cuaternario
Relave Grueso
Relave Fino
FS estático = 1.630
Roca
2.4 H:1V

50. AN
ANÁ
ÁLISIS DIN
LISIS DINÁ
ÁMICO DE
MICO DE
RESPUESTA S
RESPUESTA SÍ
ÍSMICA
SMICA

51. MALLA DE ELEMENTOS FINITOS
MALLA DE ELEMENTOS FINITOS

52. Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operaci
Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operació
ón
n

53. C
CÁ
ÁLCULO DE ESFUERZOS
LCULO DE ESFUERZOS
EST
ESTÁ
ÁTICOS
TICOS

54. -
2.0
0E+0
00
-
1.0
0E+0
00
-5.0
0E-0
01
+
0.0
0E+0
00
-3.0
0E-0
01
+
7.0
0E-0
01
+
1.0
0E+0
00
+
1.2
5E+0
00
+
1.5
0E+0
00
+
2.0
0E+0
00
τxy (T/m2)
Esfuerzos de Corte Est
Esfuerzos de Corte Está
áticos
ticos

55. C
CÁ
ÁLCULO DE LA RESPUESTA
LCULO DE LA RESPUESTA
S
SÍ
ÍSMICA
SMICA

56. +
8.7
2E-0
01
+
1.6
3E+0
00
+
2.3
8E+0
00
+
3.1
4E+0
00
+
3.9
0E+0
00
+
4.6
5E+0
00
+
5.4
1E+0
00
+
6.1
7E+0
00
+
6.9
2E+0
00
+
7.6
8E+0
00
τxy m ax
Esfuerzos de Corte M
Esfuerzos de Corte Má
áximos
ximos
por Sismo
por Sismo
Ms = 7.5 amax= 0.28 g

57. EVALUACI
EVALUACIÓ
ÓN DEL POTENCIAL DE
N DEL POTENCIAL DE
LICUACI
LICUACIÓ
ÓN
N

58. VALOR DE LA MAGNITUD : 7.5 Ms
ACELERACION MAXIMA : 0.28 g
SONDAJE : P-6
NIVEL FREATICO : 12.0
PROFUND CLASIF DENSIDAD CONT FINOS D(50) VALOR N ESF TOTAL ESF EFECT R E C R R E C A F R L F R L 1
1.95 SM 1.60 46.60 --- 3 0.312 0.312 0.097 0.388 0.250 0.134
3.45 SM 1.60 46.60 --- 2 0.552 0.552 0.075 0.360 0.208 0.146
4.95 SM 1.60 34.80 --- 5 0.792 0.792 0.101 0.413 0.245 0.183
6.45 SM 1.60 34.80 --- 4 1.032 1.032 0.078 0.263 0.297 0.255
7.95 SM 1.60 34.80 --- 6 1.272 1.272 0.096 0.209 0.459 0.437
9.45 ML 1.50 54.70 --- 7 1.508 1.508 0.103 0.225 0.458 0.396
10.95 SM 1.60 34.80 --- 7 1.737 1.737 0.096 0.278 0.345 0.983
12.45 ML 1.50 54.70 --- 9 1.973 1.928 0.117 0.110 1.060 0.871
13.95 ML 1.50 54.70 --- 3 2.197 2.003 0.079 0.107 0.738 0.651
(mt) (sucs) (Ton/m3) ( % ) (gol/pie) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kσ, Κα)
Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operaci
Presa de Relave Tipo Aguas Arriba en Operació
ón
n

59. RESISTENCIA RESIDUAL NO
RESISTENCIA RESIDUAL NO-
-DRENADA
DRENADA
Material Resistencia Residual
(kPa)
Relave Grueso 11 – 13
Relave Fino 5 – 8
A partir del ensayo de penetración estándar (SPT)

60. An
Aná
álisis de Estabilidad Post
lisis de Estabilidad Post-
-Sismo
Sismo
Eje X (metros)
Cota
(msnm)
4555
4570
4585
100 115 130 160 175
145 190 205
FS = 0.519

61. EVALUACI
EVALUACIÓ
ÓN DEL POTENCIAL DE
N DEL POTENCIAL DE
DEFORMACI
DEFORMACIÓ
ÓN
N
Condición Licuación Deformación Daño
τd >τd l y τs < Sur Existe Limitada Moderado
Conclusiones:
depósito inestable, sin embargo se presentarán
deformaciones limitadas y el daño será moderado

62. Normas para An
Normas para Aná
álisis de Estabilidad de Presas de
lisis de Estabilidad de Presas de
Relaves Emitidas por el Gobierno Peruano
Relaves Emitidas por el Gobierno Peruano
RD 440-96-EM/DGM
- Estudios para estabilización de presas de relaves
RD 224-97-EM/DGM
- Evaluación especial de la estabilidad física
RD 19-97-EM/DGAA
- Estructura del reporte de estabilidad física de presas de relaves
- Períodos de retorno de sismos: 150 años para depósitos
operativos y 500 años para depósitos inactivos

63. MEDIDAS DE REMEDIACI
MEDIDAS DE REMEDIACIÓ
ÓN PARA
N PARA
MEJORAR LA SEGURIDAD
MEJORAR LA SEGURIDAD
- Reemplazo por presa nueva
- Mejora de la presa existente
a) Predicción del comportamiento sísmico
b) Naturaleza del defecto de la presa
Zonas sueltas y licuables
Nivel freático alto
Taludes empinados
Ancho de playa
c) Tamaño relativo de la presa actual y final
Mejora en la operación del relave
Mejora en el talud aguas abajo
Densificación de la zona suelta
- Protección del área aguas -abajo
(ICOLD, 1995)

64. Presa de Relave
Presa de Relave Antuquito
Antuquito antes de la Remediaci
antes de la Remediació
ón
n

65. 4
1
0
0
4
1
0
0
4090
4
0
8
0
4
0
7
0
4
0
6
0
4090
4100
4
1
1
0
4
1
3
0
4
1
2
0
4110
4
0
7
0
4060
4070
4080
4
0
9
0
4
1
0
0
4110
4070
N
I
L
U
1
I
M
A
8 76
P
E
R
U
A
A
AC ION
E
R
S
I
D
I
V
A
D
N
L
D
E
I
N
G
E
N
I
E
R

69. Factores de Seguridad
Depósito Sección Talud
Estático Seudo-estático
1-1 Actual 1.14 0.85
Antuquito
2-2 Actual 1.12 0.86
Resultados del An
Resultados del Aná
álisis de Estabilidad
lisis de Estabilidad
Dep
Depó
ósito de Relaves de
sito de Relaves de Antuquito
Antuquito
Deformaciones Permanentes: 120 cm en la superficie
Conclusiones: precarias condiciones de estabilidad

73. Factores de Seguridad
Depósito Sección
Talud
H:V Estático Seudo-estático
1-1 3:1 1.63 1.17
Antuquito
2-2 1.65 1.14
Resultados del An
Resultados del Aná
álisis de Estabilidad para la Remediaci
lisis de Estabilidad para la Remediació
ón
n
Dep
Depó
ósito de Relaves de
sito de Relaves de Antuquito
Antuquito
Conclusiones: adecuadas condiciones de estabilidad
3:1

74. 4
1
0
0
4
1
0
0
4090
4
0
8
0
4
0
7
0
4
0
6
0
4090
4100
4
1
1
0
4
1
3
0
4
1
2
0
4110
4
0
7
0
4060
4070
4080
4
0
9
0
4
1
0
0
4070
G
U
E
R
I
N
E
E
P
N
I
E
A
I
R
A
N
I
D
A
L
I
M
S
V
E
R
U
N
I
D
A
C
1
A
O N
I
8 6
7
L
D
4110

75. D
E
ZONA
DE
RELLENO
C
ZONA DE
CORTE
B
A

76. DE
DE

77. Obras Preliminares 12,368 3.2
Corte y Traslado de Relaves 118,840 30.6
Cobertura Técnica Yauliyacu Antiguo 29,938 7.7
Muro de Sostenimiento 86,565 22.3
Canal de Coronación
25,297 6.5
Monitoreo 435 0.1
Total Costo Directo 388,422 --
Gastos Generales (10%) 38,842 --
Utilidades (10%) --
Sub-Total 466,106 --
IGV (18%) 83,899 --
Costo Total 550,005 --
DESCRIPCIÓN
COSTO
US$
% de
Incidencia
Respecto al
Costo Directo
COSTOS DE LAS OBRAS DE ABANDONO ANTUQUITO
COSTOS DE LAS OBRAS DE ABANDONO ANTUQUITO
Cobertura Técnica Antuquito 64,810 16.7
Obras de Drenaje Quebrada 21
Cunetas
24,157 6.2
26,009 6.7
38,842

78. Presa de Relave
Presa de Relave Antuquito
Antuquito Despu
Despué
és de la Remediaci
s de la Remediació
ón
n

79. Presa de Relave
Presa de Relave Antuquito
Antuquito Abril 2005
Abril 2005

82. CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
1) El mayor problema es evaluar la seguridad sísmica de
presas existentes.
2) El factor más común es la licuación de suelos.
3) Los ensayos SPT y CPT se utilizan para evaluar la
licuación en presas de relave.
4) Se requieren correcciones por sobrecarga, inclinación del
terreno y magnitud sísmica para evaluar la licuación.
5) El análisis post-licuación emplea equilibrio límite y
deformación.

83. 6) Los parámetros dinámicos de los materiales controlan las
características de la respuesta sísmica.
7) El análisis de respuesta sísmica permite evaluar los esfuerzos
cortantes dinámicos y las características de amplificación del
depósito.
8) En un depósito inactivo, el análisis dinámico involucra la
estabilidad seudo-estática y el cálculo de las deformaciones
permanentes por sismo.
9) En un depósito operativo, se requiere evaluar el potencial de
licuación, analizar la resistencia residual, realizar un análisis
de estabilidad post-sismo y evaluar el potencial de
deformación.

84. RECOMENDACIONES
RECOMENDACIONES
1) Llevar a cabo estudios de respuesta sísmica en
depósitos de relaves en operación o en proceso de
abandono, para evaluar y garantizar su estabilidad.
2) Proyectar un adecuado sistema de drenaje, para
disminuir la zona saturada y la posibilidad de licuación.
3) Controlar la compacidad y el contenido de finos de los
relaves gruesos del dique del depósito, para garantizar un
adecuado comportamiento.