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Utilidad del monitoreo sísmico en minas subterráneas: validación de modelos geomecánicos y comprensión de la mecánica de estallidos de roca
Frank CalixtoInstitute of Mine Seismology
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Parte 1: Validación de los modelos geomecánicos
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6 formas posibles de ocurrencia de eventos sísmicos en minas (Hasegawa et al., 1989)
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Mecanismos de fuentes sísmicas sin cambio volumétrico
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La relación entre eventos en planos de falla y la dirección de los esfuerzos principales (McKenzie D.P., 1969)
Bawden (1993)
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Ejemplo mina 1, comparación con mediciones de esfuerzos in situ
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Ejemplo mina 1, comparación con mediciones de esfuerzos in situ
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Ejemplo mina 2, comparación con mediciones de esfuerzos in situ
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Ejemplo mina 2, comparación con mediciones de esfuerzos in situ
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Ejemplo mina 3, comparación con modelamiento
Nivel 1: con esfuerzos in situ Nivel 1: con esfuerzos inferidos
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Ejemplo mina 3, comparación con modelamiento
Nivel 2: con esfuerzos in situ Nivel 2: con esfuerzos inferidos
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Ejemplo mina 3, comparación con modelamiento
Nivel 3: con esfuerzos in situ Nivel 3: con esfuerzos inferidos
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Ejemplo mina 3, inferir direcciones de esfuerzos en 3D y cambio temporal
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Ejemplo mina 3, inferir direcciones de esfuerzos en 3D y cambio temporal
Evento mL1.7
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Ejemplo, mina Williams, Barrick – Hemlo(Earl, 2014)
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Modelo original
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Nuevo modelo
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Bott M.H.P. (1959) Mecánica de fallamiento oblicuo. La falla se desliza en la dirección del esfuerzo de corte máximo.
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Inversión de esfuerzos
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Inversión de esfuerzos
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Inversión de esfuerzos
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σ1
σ2
σ3
Ejemplo:
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Ejemplo:
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Parte 2: Comprensión de la mecánica de estallidos de roca
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El hipocentro y la localización del daño pueden no coincidir
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Los cálculos de la carga dinámica a las excavaciones asumiendo fuentes puntuales pueden resultar en aparentes contradicciones
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Puede haber incertidumbre en la localización de la fuente
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Puede haber incertidumbre en la localización de la fuente
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… O las señales más fuertes posteriores pueden haber sido originadas en otros lugares
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Ejemplo de evento complejo
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Ejemplo de evento complejo
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Es importante entender la distribución espacial del deslizamiento en la fuente
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Los cálculos deben hacerse no en relación a la distancia al hipocentro sino usando la distancia a la fuente finita.
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Los cálculos deben hacerse no en relación a la distancia al hipocentro sino usando la distancia a la fuente finita.
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Caso de estudio A:
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Caso de estudio A:Localización del inicio del proceso de ruptura y su incertidumbre
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Caso de estudio A:Mecanismo de fuente
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Caso de estudio A:Interpretación
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Caso de estudio A:Pulsos de alta frecuencia
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Caso de estudio A:Interpretación
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Caso de estudio A:Interpretación
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Caso de estudio A:Parámetros de la sub-fuente: Potencia sísmica P=1.1 m3, f
c=100 Hz. Considerando un
elemento de deslizamiento de 8 m x 8 m, la velocidad de deslizamiento sería 1.72 m/s (PGV=0.86 m/s). Sin embargo, el PGV calibrado por GMPE resulta en 0.052 m/s para P=6.3 m3 y distancia hipocentral de 40 m.
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Caso de estudio B:
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Caso de estudio B:Ondas
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Caso de estudio B:Hipótesis de fuente compleja distribuida
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Caso de estudio B:Ajuste entre ondas observadas y modeladas
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Caso de estudio B:Reconstrucción de la secuencia de daño en los pilares
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Puntos a resaltar:
- El monitoreo microsísmico tiene el potencial de brindar una oportunidad de análisis sísmico avanzado que ayuda en la validación de modelos geomecánicos.
- El análisis avanzando (mecanismos de fuente) brinda información de las direcciones de esfuerzos y sus variaciones espaciales y temporales.
- Es importante comprender la complejidad de fuentes ya que no todas se pueden describir con modelos de fuente puntual.
- Las fuentes complejas pueden emitir mayor energía en zonas diferentes durante el proceso de ruptura. Esto puede explicar que el daño no necesariamente se observa en el punto de inicio de ruptura.