Autora: Lesly Paricahua, especialista geomecánica de Anddes Perú
El análisis de estabilidad de taludes es esencial para conseguir la eficiencia y seguridad de las operaciones mineras a cielo abierto. En ese sentido, en Anddes se aplica un enfoque integral que va desde las investigaciones de campo hasta los análisis detallados. A continuación, describimos el proceso que seguimos.
El proyecto se inicia con la campaña de investigaciones geotécnicas de campo que se realizan de manera detallada en el sitio; estas pueden incluir perforaciones diamantinas, estaciones geomecánicas, líneas de detalle, mapeo geológico-geotécnico y ensayos in situ para obtener datos sobre las condiciones del terreno. Esta información es clave para la caracterización de los materiales que serán utilizados en los análisis.
Es esencial que, a partir de la información de campo y del procesamiento respectivo, se construyan o complementen los modelos 3D; tanto litológico como estructural; así como el hidrogeológico. Además, se elabora un modelo geomecánico de bloques 3D, el que debe ser realizado utilizando la mayor cantidad de información disponible, incluyendo perforaciones orientadas, estaciones geomecánicas, ensayos de laboratorio, entre otros. Estos modelos proporcionan una representación espacial de las condiciones geológicas y estructurales presentes en el tajo, lo que facilita un análisis detallado y confiable.
Asimismo, con las muestras obtenidas durante la campaña de campo se realizan los ensayos de laboratorio, los cuales son esenciales para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la roca intacta y las discontinuidades. Entre los ensayos más importantes se incluyen los de compresión uniaxial, carga puntual, tracción indirecta y de compresión triaxial, que permiten obtener parámetros de resistencia de la roca intacta; por otro lado, los ensayos de resistencia al corte directo de discontinuidades naturales son fundamentales para caracterizar la resistencia al deslizamiento a lo largo de fracturas; y ensayos de propiedades físicas en rocas, como densidad y porosidad, que complementan la caracterización del macizo rocoso. Además, resulta fundamental caracterizar el material de las fallas geológicas mayores mediante ensayos de suelo, como clasificación SUCS, densidad, resistencia al corte directo, compresión triaxial, entre otros, ya que estas estructuras pueden influir de manera significativa en la estabilidad del talud.
A partir de los datos obtenidos en campo y los resultados de laboratorio, se realiza la caracterización de los materiales utilizando sistemas como el RMR (Rock Mass Rating) y el GSI (Geological Strength Index) para evaluar la calidad del macizo rocoso. Los parámetros de resistencia de la roca intacta se determinan aplicando el criterio más adecuado basado en los ensayos de laboratorio. También se integra la anisotropía del macizo rocoso a través de los resultados de los ensayos de corte directo en discontinuidades. Este enfoque permite evaluar de manera más precisa el comportamiento del macizo frente a las discontinuidades y su influencia en la estabilidad del talud.
A su vez, se definen los criterios de aceptabilidad más adecuados y alineados a los estándares internacionales, generalmente se tiene como base las recomendaciones de Read y Stacey (2009), Martin y Stacey (2018) o normas locales del país donde se está realizando el proyecto.
Con la información estructural obtenida de las perforaciones orientadas, televiewer y/o estaciones geomecánicas, se genera una base de datos robusta, a partir de la cual se realiza una interpretación detallada de las estructuras presentes en el terreno, evaluando si existe un control estructural que pueda estar asociado a fallas geológicas mayores o contactos litológicos. Esta etapa es fundamental para segmentar el tajo en dominios estructurales y determinar cómo influyen en la estabilidad de los taludes. A partir de los dominios estructurales, se realiza el análisis estereográfico el cual complementa esta evaluación al identificar las familias de discontinuidades involucradas en estos dominios.
En esta etapa se realiza el análisis cinemático, el cual nos permite identificar los posibles modos de falla a escala de banco, tales como fallas planares, por cuña, por vuelco flexural o vuelco directo, analizando la orientación de las discontinuidades en relación con los taludes diseñados para evaluar los riesgos potenciales de inestabilidad.
Posteriormente, empleamos el método de equilibrio límite para evaluar la estabilidad física de los taludes del tajo a escala de banco, en este caso la identificadas en el análisis cinemático. Para el análisis consideramos las dimensiones de los bloques formados para cada mecanismo de falla evaluado integrando las características de las discontinuidades como persistencia y espaciamiento; esto permite que las dimensiones de los posibles bloques deslizantes sean lo más representativos a la realidad del terreno. Como resultado de estos análisis se obtienen factores de seguridad que nos permiten evaluar el comportamiento del talud.
Para garantizar un equilibrio óptimo entre la seguridad operativa y la eficiencia económica, se realiza el diseño de bancos. Estos desempeñan un papel fundamental para evitar inestabilidades en taludes globales de gran altura, ya que limitan la caída de rocas del talud desde los niveles superiores hasta los inferiores. Para que un banco sea funcional, el ancho de berma efectivo debe tener la capacidad de retener el derrame de los bancos superiores. En esta evaluación se revisan parámetros como la altura, ancho de berma y el ángulo de inclinación de los bancos, siguiendo metodologías que aseguren el cumplimiento de los criterios de aceptabilidad adecuados.
Finalmente, se realiza un análisis global de la estabilidad física de los taludes, aplicando el método de equilibrio limite gobernado por el macizo rocoso, que permite modelar con el criterio de rotura generalizado anisotrópico, el cual acopla criterios de rotura tanto para la roca intacta como para las discontinuidades presentes. Este enfoque asegura que las condiciones generales del macizo rocoso sean las adecuadas y representativas para evaluar la estabilidad de los taludes del tajo.
En Anddes, nos enorgullece aplicar un enfoque riguroso y detallado en nuestros análisis de estabilidad de taludes, con el objetivo de brindar soluciones seguras y efectivas para la minería en la región.