Análisis no lineal de deformaciones inducidas por sismos en un depósito de relaves en la zona central de Perú

Abstract

En los últimos años, el interés por comprender el comportamiento estático y cíclico de los relaves ha aumentado debido a la necesidad de cumplir con estándares internacionales que garanticen la estabilidad dinámica de depósitos de relaves. En un país de minería activa como el Perú, caracterizado por su alta sismicidad, resulta necesario emplear modelos constitutivos avanzados y herramientas numéricas que permitan comprender su respuesta sísmica. Dado que los códigos nacionales aún no contemplan criterios específicos para la evaluación dinámica de estructuras geotécnicas, en la práctica se utilizan guías y normativas internacionales. En esta investigación se analizó la respuesta sísmica de un depósito de relaves ubicado en la zona central del Perú mediante análisis dinámicos no lineales (ADNL). Para ello se generaron registros sísmicos con dos metodologías: ajuste espectral y selección de un set de registros compatibles con un espectro de diseño. Los ADNL se realizaron con el método de diferencias finitas, utilizando el modelo PM4Silt para el relave, UBCHyst para enrocado y filtro/dren, y el modelo elástico lineal para el basamento rocoso. Las propiedades dinámicas se estimaron a partir de ensayos cíclicos de laboratorio y ensayos geofísicos. Los resultados muestran una correlación significativa entre los desplazamientos y las medidas de intensidad sísmica, siendo la potencia espectral la que presentó menor incertidumbre en la predicción del desplazamiento en la corona. Asimismo, se observó amplificación en torno al periodo fundamental del depósito. Se concluye que el modelo PM4Silt reproduce de manera razonable el comportamiento cíclico de los relaves.

In recent years, interest in understanding the static and cyclic behavior of tailings has increased due to the need to comply with international standards that ensure the dynamic stability of tailings storage facilities. In a mining country such as Peru, characterized by high seismicity, it is necessary to employ advanced constitutive models and numerical tools to properly assess their seismic response. Since national codes do not yet include specific criteria for the dynamic evaluation of geotechnical structures, international guidelines and standards are commonly applied in practice. In this study, the seismic response of a tailings dam located in central Peru was analyzed through nonlinear dynamic analyses (NDAs). Seismic records were generated using two methodologies: spectral matching and the selection of a set of records compatible with a design spectrum. The NDAs were carried out using the finite difference method, applying the PM4Silt constitutive model for the tailings, UBCHyst for the rockfill and filter/drain, and a linear elastic model for the bedrock. The dynamic properties were estimated from cyclic laboratory tests and geophysical surveys. The results show a significant correlation between displacements and seismic intensity measures, with spectral power exhibiting the lowest uncertainty in predicting crest displacements. Furthermore, amplification was observed around the fundamental period of the dam. It is concluded that the PM4Silt model reasonably reproduces the cyclic behavior of tailings materials.