Análisis dinámico de una presa de relaves mediante modelamiento numérico con el modelo UBCSAND - Armacanqui Montero, Alain Alexis (2021)
El presente trabajo de investigación describe el modelamiento numérico de una presa de relaves a través del programa FLAC. La solución de la ecuación diferencial es a través de diferencias finitas con el modelo constitutivo UBCSAND. Los registros sísmicos empleados son del año 1974 (Lima) y 2001 (Ático) ajustados al espectro de peligro uniforme de la zona del proyecto para 475 años de periodo de retorno. El modelamiento geométrico se inicia en el estado actual de la presa para estabilizar el sistema y obtener las deformaciones estáticas. Se asignó las propiedades mecánicas (de resistencia) y las propiedades de flujo (permeabilidades de los materiales). Se aplicó el método acoplado para lograr el efecto combinado del flujo en el modelo, es decir el sentido y la velocidad con la que se mueve el flujo y de la presión de poros, que determina el esfuerzo efectivo de los materiales. Para la variación de la rigidez según el rango de deformación se asignaron las ecuaciones de amortiguamiento a los materiales. Para el análisis dinámico se emplearon los registros de velocidades sísmicas que se aplicaron en la base del modelo numérico que representa de la presa de relave. La calibración del modelo constitutivo de UBCSAND para el material de relave se realizó con: las curvas del ensayo de corte simple cíclico (DSS), la curva de esfuerzo cortante vs esfuerzo efectivo vertical y la curva de esfuerzo cortante vs deformación cortante. Asimismo, se calibró con la curva de CSR (relación de esfuerzo cortante cíclico) contra el número de ciclos para alcanzar la licuación. Finalmente, se tuvo en cuenta otras calibraciones empleando la ecuación de amortiguamiento histerético usando el modelo constitutivo Mohr-Coulomb en los demás materiales. El método semiempírico de Idriss y Boulanger (2008) se empleó para la evaluación de la licuación en el material de relave del vaso de almacenamiento. Los resultados obtenidos se compararon con los resultados del análisis numérico concluyéndose que, para los sismos utilizados, hay presencia del fenómeno de licuación. Con esto se observa que la licuación es muy probable de generarse en las presas de relaves sometidas a sismos severos, por lo que es importante la evaluación de este fenómeno. Sin embargo, el método semiempírico solo proporciona una idea inicial de la licuación de una presa de relaves. El análisis dinámico, que es más riguroso, debe ser empleado en estudios de factibilidad e ingeniería de detalle. Cabe señalar que es requerida la comparación de análisis con el método de equilibrio límite y el análisis dinámico para comprobar la estabilidad física de la presa de relaves en términos de condiciones de serviciabilidad. Esto genera mayor información en los resultados de esfuerzos y deformaciones colocando puntos de control en puntos de interés de la presa. El modelamiento numérico con el modelo constitutivo UBCSAND ha permitido la evaluación del incremento de presión de poros, así como el estudio de la licuación de los relaves del depósito mediante el parámetro “Ru”. Donde se observa que el incremento de presión de poros por el movimiento sísmico hace que las partículas se separen, disminuyendo su esfuerzo efectivo, perdiendo su rigidez. Esta investigación busca ser una referencia técnica para la aplicación en diseños futuros de las presas de relaves en el Perú considerando análisis dinámicos que son métodos más rigurosos a los convencionales.