Evaluación del comportamiento sísmico de la presa de relaves Otapara, dpto. Arequipa - prov. Caravelí

Abstract

Perú se encuentra en una zona de alta actividad sísmica conocida como el cinturón de fuego. Los sismos registrados con diferentes mecanismos de falla resultan de la interacción entre las placas tectónicas de Nazca y Sudamericana. Es en esta región donde se desarrolla la actividad minera del país, junto con la construcción de grandes estructuras civiles, como presas de relaves, diseñadas para almacenar grandes cantidades de material en el menor espacio posible. En este trabajo se evaluó el comportamiento sísmico de una presa de relaves ubicado en Arequipa, Perú, construido con el método aguas arriba. En un evento sísmico ocurrido en 2013, la presa sufrió grietas en sus diques, asentamientos en la cresta y se visualizaron pequeños volcanes de arena en la playa de los relaves, lo que indica pérdida de resistencia en los relaves por licuefacción. En esta investigación, la estimación de la amenaza sísmica se realizó por métodos probabilísticos, los sismos artificiales de diseño fueron obtenidos por el método de ajuste espectral. Se realizaron análisis pseudoestáticos de estabilidad de taludes, así como también se estimaron los desplazamientos permanentes y el potencial de licuefacción dinámica por métodos simplificados. El análisis dinámico de la presa de relaves se realizó por el método de elementos finitos, considerando los modelos constitutivos PM4Sand y PM4Silt para simular el comportamiento mecánico de los relaves bajo carga cíclica.

Peru is located in an area of high seismic activity known as The Ring of Fire. Earthquakes recorded with different failure mechanisms result from the interaction between the Nazca and South-American tectonic plates. It is in this region where mining activities take place in the country, along with the construction of large civil structures, such as tailings dams, designed to store large amounts of material in the smallest possible area. In this research, the seismic behavior of a tailings dam located in Arequipa, Peru, built with the upstream method, was evaluated. In a seismic event that occurred in 2013, the dam suffered cracks in its body, settlement in the crest and small sand boils, indicating loss of resistance in the tailings due to liquefaction. In this research, the seismic hazard assessment was made by probabilistic methods, the artificial design earthquake were obtained by matched to the target design spectrum. Pseudo-static analyzes of slope stability were performed, as well as the estimated permanent displacements and the potential of dynamic liquefaction were obtained by simplified methods. The dynamic analysis of the tailings dam was carried out by the finite element method, considering the PM4Sand and PM4Silt constitutive models to simulate the mechanical behavior of the tailings under cyclical load.