Análisis numérico de estabilidad de taludes de una mina a cielo abierto en un macizo de roca fracturada

Abstract

Esta tesis tiene como objetivo principal estudiar el comportamiento de los taludes de un proyecto minero ubicado en el suroeste del Perú, en términos de desplazamientos y factores de seguridad contra la rotura por corte. Las futuras excavaciones pueden alcanzar profundidades superiores a 900. m para alcanzar el cuerpo mineralizado y existen fallas geológicas que pueden incrementar el potencial de riesgo de colapso de los taludes. Los análisis esfuerzo-deformación fueron ejecutados por el método de los elementos finitos, en un modelo 20, considerando la existencia y ausencia del sistema de fallas, para estimar y comprender la influencia de estas en los desplazamientos en la cara de los taludes con el avance de las excavaciones. Este estudio también investigó las diferencias observadas en los resultados obtenidos con dos programas comerciales de elementos finitos para solucionar problemas geotécnicos (Phase2 y Plaxis 20) teniendo en cuenta las diferentes metodologías empleadas en la simulación de discontinuidades en medios continuos. Los factores de seguridad determinados por el método de los elementos finitos, fueron también comparados con aquellos calculados por el método de equilibrio limite (método de las dovelas). De modo general, se observó que los efectos de las discontinuidades son mayores en los campos de desplazamientos horizontales y que también tienden a disminuir los valores de los factores de seguridad, inclusive para límites mínimos debajo de los recomendados por estándares internacionales.

The main objective of this thesis is to study the behavior of open pit slopes of a mining project located in southwestern Peru, in terms of displacements and safety factors against shear failure. The future excavations can reach depths exceeding 900 m to reach the ore body and there are geological faults that may increase the potential risk of collapse of the slopes. The stress-strain analysis were carried out by the finite element method in a 20 model, considering the existence and absence of fault system, to better estímate and understand the influence of these on the displacements in the face of slopes as excavation progresses. This study also investigated the differences in the results obtained with two commercial finite element programs for solution of geotechnical problems (Phase2 and Plaxis 20) considering the different methodologies used by these software in the simulation of fractures in continuous media. Safety factors determined by the finite element method were also compared with those calculated by the limit equilibrium method (method of slices). In general, it could be observed that the effects of discontinuities are greater in the fields of horizontal displacements and they also tend to decrease the values of safety factors, even below the mínimum limits recommended by international standards.