8/19/2019 Phase Mecánica de Rocas

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Impacto geotécnico de la construcción de un caserón en la Mina

Escuela Brillador

Profesor: Federico Brunner de Oca

Ayudante: Jorge Cortés CampañaIntegrantes: G. Escuti; G. Castillo; F. Gálvez; R. Ovalle; P. Aguilera; J. ¿?

INTRODUCCIÓN

Durante el presente semestre, hemos desarrollado

diferentes habilidades en torno a la anhelada

comprensión del Macizo Rocoso. Todo este

camino, lo hemos recorrido desde el primer

laboratorio en la medición de la Línea de Detalle,

datos que procesamos a través del Software Dips,y hasta nuestra última semana en la cual nos

adentramos en las posibilidades del

modelamiento numérico, a través del Software

Phase2.

En el presente trabajo se estudiará la posibilidad

de construcción de un caserón en la labor de 2x2

m en forma de D, emplazado en la Mina Escuela

Brillador, con los parámetros y controles

estructurales revisados en la línea de detalle.

Para el desarrollo de este estudio trabajaremos

con Phase2 (v7.012) el cual emplea elementos

finitos.

DESARROLLO

Definición del Macizo

Tenemos una Macizo Rocoso de roca Andesítica

con los siguientes valores típicos

Roca Densidad [kg/m3] Módulo deYoung[GPa]

Coeficientede Poisson

Andesita 2300-2750

12  –  35 0.11  –  0.2

Tabla 2: Valores Obtenidos por Bieniawski (1974) y Brown(1980), Hoek y Bray (1981) y Brady y Brown (1985) 

Con los siguientes set de fracturas, determinadas através del Software Dips:

Ilustración 1: Esta imagen es sólo referencial, y es paravisualizar las condiciones de diaclasas en las cuales seproyectará el trabajo. 

Aplicaremos el método de Hoek y Brown (2002), el

cual es el más apropiado para Macizo Rocoso, y

este, a través del GSI incluirá el estado de las

diaclasas.

Tabla 1: Informe N°1 de Laboratorio

N° Dip  DipDirection 

Espacio entreFracturas [m] 

Longitud[m] 

1  82.01 198.1 0.26 0.70762  61.95 98.50 0.14 0.643  88.43 39.86 0.38 1.0714  44.08 289 0.17 1.236

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Parámetros del método Hoek y BrownGeneralizado

Resistencia a la Compresión Uniaxial (RocaIntacta)

A través de ensayo de carga puntal, el testigo, alaplicarle una carga de 20 kN falla. Estimando el

esfuerzo causante de la falla, aplicamos el

siguiente guarismo:

-Factor   (1) que nos permitirá establecer unarelación entre la fuerza y el diámetro:

 

-Factor de Corrección   (2), asociado a larelación entre el diámetro esperado y el teórico

()

 

Y por último, calculamos la resistencia a la

compresión uniaxial :  

[] 

GSI:Calculado nuestro   en el Primer Informe,basta aplicar la transformación para determinar el

GSI (Hoek et al, 1995):

Nuestro Macizo Rocoso tiene un RMR de 64%

Si  entonces  Por lo tanto nuestro  Constante de la Roca Intácta

Esta constante depende exclusivamente de la

roca, en nuestro caso es una andesita, valor que

podemos consultar directamente en el programa:

Andesita   

Factor de Perturbación o Alteración

Este factor que depende, entre muchos factores,

de la tronadura y la calidad de la excavación, es

en la Mina Escuela:

“Existen problemas de deformación en el pisodurante el avance, la alteración puede ser severa

a menos que se coloque una contrabóveda

temporal” 

Descripción asociada a un Factor de

Perturbación:

 Podemos resumir los parámetros de entrada en la

Ilustración 2:

Ilustración 2: Calculadora de Parámetros de Hoek &Brown Generalizado (Phase2) 

Campo de Esfuerzos

Por datos obtenidos desde Google Earth ysuponiendo la excavación a 91 m desde la

entrada al interior de la mina, tendríamos

aproximadamente 40 m de altura, desde el piso a

la superficie. (Ilustración 3)

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Ilustración 3: El piso de la excavación está a 40 metrosde la superficie. Los cotas entregados por Google Earthen la entrada del nivel y nuestra superficie sonproporcionales a los de la imagen. 

Por lo tanto definimos una un campo de esfuerzos

gravitacionales, con una distancia a la superficie

de 40 m, una Peso Específico de 0.027 [MN/m3] y

una relación de esfuerzo horizontal/vertical de 0.3.

Luego de intensos ensayos bajo la metodología

ensayo-error, llegamos a la geometría del caserón

mostrada en la ilustración 4.

Discretización

Al ingresar lo valores al programa y luegodiscretizar tenemos la siguiente situación:

Ilustración 4: 1164 Elementos sólidos y 627 Nodos en laexcavación del túnel y 959 elementos y 549 nodos en lafigura con el caserón excavado 

Con todas las condiciones procedemos a la

simulación en Interpret.

En primer lugar observamos el factor de

Resistencia de la situación primigenia, con el túnel

excavado y luego la situación el Caserón

excavado (Ilustración 5)

Ilustración 5: Situación del Factor de Resistencia. A laderecha está el Caserón excavado.

Al observar en detalle, podemos apreciar que, al

simular la excavación del caserón, existen áreas

que exceden el valor seguro de 1, esto es en el

techo del túnel (Ilustración 6): 

Ilustración 6: Isolinea negra de valor 1, bajo esta, todo elmaterial se encuentra con un factor de resistenciamenor a 1 

CONCLUSIÓN

Después de numerosos ensayos de la ubicación

del caserón, y su interacción con el túnel de la

mina escuela, tenemos por fin un resultado

satisfactorio, que por su geometría no intervendría

en el diseño de drawpoint para la extracción del

material del caserón, pero que sí, requerirá de la

implementación de un sistema de soportes.