Análisis de infiltración en depósitos de relaves en condición parcialmente saturado con presencia de bolsones de agua

Abstract

La presente tesis se enfoca en conocer el comportamiento hidráulico al interior de un depósito de relaves simulado a partir de un análisis de infiltración en condiciones parcialmente saturadas. Como caso de estudio se analiza un depósito de relaves inoperativo ubicado en la Sierra Central del Perú, el cual se caracteriza por presentar bolsones de agua con presión de poros no hidrostáticas, que fueron registrados por los ensayos de disipación y piezómetros. En ese contexto, la presente tesis muestra el procedimiento de interpretación de las presiones de poros in-situ, caracterización física e hidráulica de los materiales, enfocado en las propiedades saturadas y no saturadas, y el proceso de calibración propio del análisis de infiltración. Como en todo análisis de flujo, deben definirse condiciones de borde, las cuales en la mayoría de problemas geotécnicos son conocidas; en particular, en el presente caso de estudio, las condiciones de borde no están definidas por ser un depósito inoperativo, lo que hace aún más interesante resolver este problema. Se realizaron una serie de análisis de infiltración (sensibilidades) del flujo de agua subterránea y los bolsones de agua retenidos en los relaves finos a partir de una recarga en forma de lluvia con el objetivo de simular las condiciones de presión de poros que indicaban los ensayos de disipación y piezómetros. Por último, en los escenarios donde se logró una buena calibración, se evaluaron las estabilidades físicas por el método de equilibrio límite, los cuales se consideraron casos donde la resistencia no drenada del relave puede exhibirse en zonas completamente saturadas (100%) y zonas con grado de saturación mayor al 80%. Los resultados indicaron que en ambos casos los factores de seguridad eran similares, sin embargo, al considerar una condición de presión de poros de régimen hidrostático resultó en factores de seguridad más bajos.

This thesis focuses on knowing the hydraulic behavior inside a tailings storage facility (TSF) that is simulated from a seepage analysis in partially saturated conditions. As a case study, an inoperative TSF located in the Central Sierra of Peru is analyzed, which is characterized by presenting pockets of water with nonhydrostatic pore pressure, which were recorded by dissipation tests and piezometer. In this context, this thesis shows the interpretation procedure the in-situ pore pressures, physical and hydraulic characterization of the materials, focused on the saturated and unsaturated properties, and the calibration process of the seepage analysis. As in any seepage analysis, boundary conditions must be defined, which in most geotechnical problems are known; in particular, in the present case study, the boundary conditions are not defined because it is an inoperative TSF, which makes it even more interesting to solve this problem. A series of seepage analyzes (sensitivities) of the groundwater flow and the water pockets retained in the fine tailings from a rainfall recharge were performed in order to simulate the pore pressure conditions indicated by the dissipation and piezometer tests. Finally, in the scenarios where good calibration were achieved, the physical stabilities were evaluated by the limit equilibrium method, which considered cases where the undrained strength of the tailings can be exhibited in fully saturated zones (100%) and zones with a degree of saturation greater than 80%. The results indicated that in both cases the security factors were similar, however, considering a hydrostatic pore pressure condition resulted in lower security factors.