modelm caverna tunel chile - argentina

5/16/2018 Modelm Caverna Tunel Chile - Argentina - slidepdf.com

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F-ACO-PRE-001

MODELAMIENTO CON ELEMENTOS FINITOS(Phases 2 v8), PARA DIMENSIONAR CAVERNAS

DE 22m x 22m EN EL TUNEL BINACIONAL CHILE –

ARGENTINA.

CIA MINERA NEVEDA SPA - CHILE

Ing. Roberto Meza Salcedo



F-ACO-PRE-001

Planta General del Proyecto

CHILE

PASCUA

ESPERANZA

ARGENTINA

LAMA

MORRO

Crusher

ConveyorPortal

TruckShop

ESPERANZA

TORO 1

ICE

TORO 2

5148

5020



F-ACO-PRE-001

End Year 23 (LOM)

CHILE

PASCUA

PIT

ESPERANZA

PIT

ARGENTINA

LAMA

MORRO

PIT Crusher

ConveyorPortal

TruckShop

ICE

NEVADA

DUMP

MORRO

DUMP

4800

4750

4748

4460

4780

4940

4655

4540

4460

4540

4732

4668

ESPERANZA

TORO 1

TORO 2



F-ACO-PRE-001

Condiciones climáticas del Proyecto

°T en inviernos -30°

°T en Primavera 38°

Nieve acumulado de 3 mt – 6mt



F-ACO-PRE-001

Sistema de transporte de mineral


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Condición actual Chancador

6 m

10 m

8 m

Espacio de 6 m para móviles

Grietas a lo largo del borde del acceso sur a banqueta 4770chancador que impiden el acceso seguro a realizar limpieza.

Bloques colgados en sectores cercanos a las tronaduras delcamino pionero tramo E-X

Pretil de seguridad instalado a una distancia máxima de 8 m dela pata del talud.



Análisis de caída de rocas

Bloque a máximaaltura de caída

Rock Fall de bloque 20 ton con pretil de contención de 6 m de altura en base dechancador

Rock Fall de bloque 20 ton con pretil de contención de 6 m de altura en base dechancador y pretiil de 3 m de altura en banco 4770

110 m de proyección

80 m de proyección

80 m de proyección

Rock Fall de bloque 20 ton con pretil de contención de 10 m de altura en base dechancador con inclinación hacia la pata del talud y pretil de 3 m de altura en banco4770



Chancador



Chancador

AS-BUILT:

Caracterización geotécnica y geológica. Caracterización estructural y proyección de cuñas en lachancadora

Análisis de estabilidad de la pared del chancador



Portal túnel LAMA - Argentina



Portal túnel PASCUA - Chile



Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22mx22mm

MULTIPOINTBOREHOLEEXTENSOMETER (SEE DETAIL)

TYPICALEXTENSOMETER

AND COVERGENCESTATION B



CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA – GEOTÉCNICA DE LASCAVERNAS

Las obras de los Chancadores Primarios y de losaccesos a las Cavernas de Traspaso, además de losPiques de emplazamiento de ambos Chancadores, elPique de Servicio y las Cavernas de Traspaso, seránexcavadas en los siguientes tipos de rocas:

Tobas de lapilli de composición dacítico-riolítica, de

regular a localmente buena calidad geotécnica; yaisladamente, brechas hidrotermales tobáceas, deregular a localmente mala calidad geotécnica.

Granitos de grano medio a grueso, en general duros amuy duros, densos y débilmente fracturados, de buenacalidad geotécnica; estos se presentan másdeteriorados cuando están afectados por una marcadameteorización y/o alteración hidrotermal argílica; y

Adicionalmente, también se excavarán rocas dioríticasde grano más fino y colores más oscuros, duras, densasde moderado a débil fracturamiento, también de buenacalidad geotécnica, pero sólo regular a mala calidageotécnica, cuando están afectadas por fallas y/ofuerte alteración hidrotermal argílica.




F-ACO-PRE-001


Probabilidad de cuñas en la caverna:

Existe un sistema sub horizontal, parcialmente asociadoa la estratificación de las tobas, de orientaciónN30°E/43°ONO, los que facilitarán la generación de cuñasen estos túneles y cavernas.

La estratificación de las tobas tiene una orientaciónN44°O/54°NO. Esta estratificación no aparece tanclaramente representada por marcadas concentracionesde polos en los estereogramas de distribución de polos,pero se aprecia claramente de los mapeos superficiales y

del registro del sondaje GTDH05-01. Es necesariodestacar además, que aquellos sondajes de orientaciónsimilar y 60° de inclinación hacia en NO, impidenprácticamente la observación y medición de laestratificación de estas tobas.



F-ACO-PRE-001

PARÁMETROS GEOMECÁNICOS PARA EL MODELAMIENTO:

Granito: density = 2550 kg/m3

bulk modulus, K = 16.327 GPa (based on E=24.5 GPa, n=0.25)

shear modulus, G = 9.796 GPa (based E=24.5 GPa, n=0.25)

a = 0.501, s = 0.0622, mb = 13.513, sci = 75.0 MPa

s3cv = 15.0 MPa (constant volume, or zero dilation confinement)*

Tobas:

density = 2500 kg/m3

bulk modulus, K = 8.087 GPa (based on E=12.13 GPa, n=0.25)

shear modulus, G = 4.852 GPa (based on E=12.13 GPa, n=0.25)

a = 0.502, s = 0.0205, mb = 4.298, sci = 50.0 MPa

s3cv = 10.0 MPa (constant volume, or zero dilation confinement)*

Shotcrete:

f′c = 35 MPa

Ec = 5000 × √ f′c = 29600 MPa

Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm



F-ACO-PRE-001




F-ACO-PRE-001


2 2

2 7

5

1 2 4 6 810

35 7

11 139

12

1 1

15

14

17

16

19

18

21

20

23

22

25

24

27

26

29

28

31

30

33

32

35

34

PERNOS CABLECABLES D = 15.2 mm, L= 9.0mt

PRIMER ESTACIÓN DE MONITOREO

SEGUNDA ESTACIÓN DE MONITOREO

TERCERA ESTACIÓN DE MONITOREO



F-ACO-PRE-001


Sometido al modelamiento porelementos finitos con el software

Phases 7, se obtiene lasdeformaciones máximas:

Sección 1 = 5.23 cm




En la caverna II tendríamos esfuerzomáximos de la periferia techo de 26.775 Mpa , lo cual haciendo una relación con laresistencia a la compresión de la rocaintacta de 100Mpa se tendría 0.27 , valorque se considera que las fallas por tensiónsería en las partes planas del túnel (techo yhastiales).

Si la resistencia a la compresión simple de laroca intacta sea 70Mpa, estaríamos en unarelación mayor a 0.30 , lo cual indica unafalla potencial por mayor tensión en laspartes planas del túnel (Techo, hastiales ypiso). Por lo tanto ,

Modelamiento sin sostenimiento:



F-ACO-PRE-001


Modelamiento con sostenimiento (Pernos de 3mt, Shotcrete de 7.50cm de 30-40Mpa deresistencia, Cables de 9mt lisos sin pre tensado):

Modelamiento con el sostenimientoactual - pasivos en caso de loscables lisos se obtiene lasdeformaciones máximas:



Sección 3 = 5.92 cm Sección 4 = 7.11 cm

Comparando los resultados bajalas deformaciones de maneraregular, lo que significaría que parauna sección de 22.0mt x 22.0mt

las deformaciones logradas coneste tipo de sostenimiento seríanmenores a 10 cm” .

Sin embargo por seguridad se debe considerar menor a 7 cm la deformaciones máximas,

para lograr es necesario

instalación de cables pre tensados .



F-ACO-PRE-001


Modelamiento con sostenimiento (Pernos de 4mt, Shotcrete de 10cm de 40-45Mpa deresistencia, Cables de 11mt lisos con pre tensado de 12 toneladas):

Modelamiento con el sostenimiento Activo propuesto (Pernos de 4mt,Shotcrete de 10.0cm de 40-45Mpade resistencia, Cables de 11mt con12 toneladas de pre tensado)activos en caso de los cables:







F-ACO-PRE-001J.L.C.

S.C. S.C.06-2074C

DECEMBER-2007

VIEW OF INFRASTRUCTURE LOOKING NW

VIEW OF INFRASTRUCTURE LOOKING NEEAST SHAFT

WEST SHAFT

ACCESS SHAFT

CRUSHER

EAST PIT

WEST PIT


d l i h 2 8 C



F-ACO-PRE-001DECEMBER-2007 J.L.C.

S.C. S.C.06-2074C

TUFF

HYDROTHERMAL BRECCIA

GRANITE

NEVADA FAULT

CALAVERA FAULT

STAGE 1

STAGE 2 STAGE 3 STAGE 4

STAGE 5 STAGE 6 STAGE 7

EXCAVATION OF THE PITS IN 2.4 m BENCHES

4 m BOLTS AT 1.2m VERTICAL SPACING AND

2.4m HORIZONTAL SPACING (2 ROWSSTAGGERED)

EXCAVATION OF THE

EAST SHAFT IN 2.4 mROUNDS

4 m BOLTS AT 1.2mVERTICAL SPACINGAND 1.5m HORIZONTALSPACING (2 ROWSSTAGGERED) IN TUFF(24 BOLTS) AND 2.0mHORIZONTAL SPACING(STAGGERED) INGRANITE (18 BOLTS)

150mm SHOTCRETE

EXCAVATION OF THETOP OF CRUSHERSTATION IN 6 m ROUNDS(2 HEADINGS)

5 m BOLTS AT 2.0mSPACING BOTH WAYS(STAGGERED)

200mm SHOTCRETE

EXCAVATION OF THEWEST SHAFT IN 2.4 mROUNDS

4 m BOLTS AT 1.2mVERTICAL SPACING

AND 1.5mHORIZONTAL SPACING(STAGGERED) INHYDROTHERMALBRECCIA (24 BOLTS)AND 2.0m HORIZONTALSPACING(STAGGERED) INGRANITE (18 BOLTS)

150mm SHOTCRETE

EXCAVATION OF THEMIDDLE BENCH OF

CRUSHER STATION IN 6 mROUNDS (2 HEADINGS)


200mm SHOTCRETE

EXCAVATION OF THELOWER BENCH OF

CRUSHER STATION IN 6 mROUNDS (2 HEADINGS)


200mm SHOTCRETE

EXCAVATION OF THECONNECTION TO THECONVEYOR TUNNEL


M d l i Ph 2 8 C




S.C. S.C.06-2074C

sxx CONTOURS (HORIZONTAL – E-W)

syy CONTOURS (HORIZONTAL – N-S)

szz CONTOURS (VERTICAL)

(Pa)

(Pa)

NOTE:

Compressive Stress is Negative

Tensile Stress is Positive

(e.g., -1×106 = 1 MPa compression)


M d l i t Ph 2 8 C




S.C. S.C.06-2074C

smajor CONTOURS AND BOLT LOADS (Looking West)

SECTION THROUGH EAST SHAFT

COMMENTS:

Max Stress = 10 MPa

Max Bolt Load = 0.37 tonnes

Max Displacement ~ 3.5 mm

NO PLASTIC FAILURE

NO OVERSTRESSING PROBLEMSTABILITY CONTROLLED BY STRUCTURE

DISPLACEMENT CONTOURS (Looking West)

SECTION THROUGH EAST SHAFT

(

m)


M d l i t Ph 2 8 C



F-ACO-PRE-001

TUFF

HYDROTHERMAL BRECCIA

GRANITE

COMMENTS:

Max Shotcrete Stress = 6 MPa

Max Bolt Load = 0.75tonnes

NO FAILURE OF SHOTCRETESHOTCRETE MAXIMUM STRESS CONTOURS


M d l i t Ph 2 8 C



F-ACO-PRE-001


M d l i t Ph 2 8 C



F-ACO-PRE-001




F-ACO-PRE-001

Cavernas

DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2



F-ACO-PRE-001

DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2 – TÚNEL CONVEYOR PASCUA LAMA

DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2



F-ACO-PRE-001

DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2 – TÚNEL CONVEYOR PASCUA LAMA



F-ACO-PRE-001

ESTIMACIONES DE DEFORMACIÓN PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2

DEFORMACIÓN ELÁSTICA :Condición estable de la caverna

Sin ningún tipo de acción desostenimiento.

DEFORMACIÓN PLÁSTICA :Condición estable de la caverna,pero con acción de sostenimiento

(Pernos + shotcrete + cables pretensados).

ROTURA:Condición inestable y colapso de lacaverna.

DEFORMACIÓN ACEPTABLE EN LAS CAVERNAS – MEDICIÓN DE CONVERGENCIALas deformaciones máximas medidas con los extensómetros instaladas en la caverna no deben exceder este límite de deformación plática.

- Deformación plástica baja (estable).

- Deformación plástica media (alerta, mayor monitoreo a menor frecuencia).

- Deformación plástica alta (acción inmediata)



F-ACO-PRE-001


Deformación total en eltúnel



F-ACO-PRE-001


Por lo modelos anteriormente mencionados se tiene los resultados de deformaciones alrededor de las cavernaspara diferentes tipos de rocas, que finalmente se pueden trabajar y poder comparar con los monitoreos deconvergencia.

1.- ROCA GRANÏTICA 2- ROCA TOBAS Y TUFFOCoeficiente de poisson 0.25 Coeficiente de poisson 0.25

Módulo de elasticidad 24.5 Gpa Módulo de elasticidad 19.2 Gpa

Radio de la caverna 10 m Radio de la caverna 10 m

Presión inicial por carga litostática 25.5 Mpa Presión inicial por carga litostática 25 Mpa

Densidad de la roca 2.55 gr/cc Densidad de la roca 2.5 gr/cc

Profundidad del túnel 100 mt Profundidad del túnel 100 mt

U e = 0.0013 m U e = 0.0016 m

U p = 0.0130 m U p = 0.0130 m

X = 9.9922 X = 7.9872

U d = 0.007325 m U d = 0.007775 m

3.- TABLA DE DEFORMACIONES MÁXIMAS PARA LA CAVERNA

(mm)

4.00

7.00

9.00

Deformación elástica final, con

deformación plástica inicial. (Estable)

Deformación plástica media, con

probabilidad de rotura. (Inestable)

Rotura, por superar la resistencia

máxima de la roca. (Colapso)

CONDICIÓN DE ESTABILIDAD

DE LAS CAVERNAS

DEFORMACIÓN

(m)

0.04

0.07

0.09

CONDICIÓN - ESTBAILIDAD

ε r < 0.5%

0.5% < ε r < 1.0%

ε r > 1.0%

RADIO CAVERNA

10

10

10

(m)

La tabla de deformación puede ser ajustada a medida se va realizando los monitoreos y capacidad de respuestade la roca , luego realizar ábacos de regresión inversa y predecir con mas certeza las deformaciones máximas.



F-ACO-PRE-001

LECTURA DE CONVERGENCIAS EN LAS CAVERNAS 1 Y 2

DEFORMACIÓN MÁXIMA: AL 10-DIC-11

-10.00

-9.00

-8.00

-7.00

-6.00

-5.00

-4.00

-3.00

-2.00

-1.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

2 4 / 1 0 / 2 0 1 1

0 3 / 1 1 / 2 0 1 1

1 3 / 1 1 / 2 0 1 1

2 3 / 1 1 / 2 0 1 1

0 3 / 1 2 / 2 0 1 1

1 3 / 1 2 / 2 0 1 1

2 3 / 1 2 / 2 0 1 1

D e f o r m a c i ó n ( m m )

Fecha

Deformaciones ExtensómetroCAV N°1-TE-01

1/2

1

3

5

10

15

20

La deformaciónmáxima que se tuvo a

los 20mt del techo dela caverna 1 fue de1.45mm . Sin embargoen la segunda lecturaal 05/12/ seestabiliza volviendo anivel de equilibrio

Estas deformaciones antes de la sección completa de la caverna,da indicios que hay reacomodo constante de los esfuerzos.

El sostenimiento concables lock debe ser100% garantizado en lacaverna 2 para controlarestas deformaciones.

A t l d l tú l L



F-ACO-PRE-001

Avance actual del túnel Lama

Nivel freático con respecto al túnel LAMA



F-ACO-PRE-001


(?) FALLA

30 0

(?) FALLA

*.- Los 300mt del túnel de Lama estará 10mt por debajo de la napa freática, lo que significa unapresión efectiva de 10 ton/m2 = 1Kg/cm2 = 1Bar.

*.- Este valor hace disminuir el Q de barton, ya que el factor de reducción por la presencia de agua Jw= 0.66.

Ni l f áti t l tú l LAMA



F-ACO-PRE-001


*.- Desde los 300mt hasta los 1030mt (730mt siguientes) el túnel de Lama estará 30mt por debajode la napa freática, lo que significa una presión efectiva de 30 ton/m2 = 3Kg/cm2 = 3Bar.

*.- Este valor hace disminuir el Q de barton, ya que el factor de reducción por la presencia de agua

Jw = 0.50.

(?)

(?) FALLA

(?)

7 30 ,8 2

2 8

, 0 4

Ni l f áti t l tú l LAMA



F-ACO-PRE-001


18 9 ,8 3

*.- Desde los 1030mt hasta los 1220mt (190mt siguientes) el túnel de Lama estará 10mt por debajode la napa freática, lo que significa una presión efectiva de 10 ton/m2 = 1Kg/cm2 = 1Bar.

*.- Este valor hace disminuir el Q de barton, ya que el factor de reducción por la presencia de agua Jw= 0.66.

I t d l i d LAMA



F-ACO-PRE-001

Impacto de las presiones de agua en LAMA

*.- Por lo tanto el impacto mayor por presiones de agua sería desde 300mt hasta los 1030mt (medido desde elportal Lama). Pero que no requiere de mayores controles ya que el valor de “Q” sería alterado pero dentro delrango de roca Tipo B y B-. Por lo mismo será suficiente los taladros cortos de drenaje (Barbacana entubadas) para

disipar la presión efectiva.

RQD Jr Jw

Jn Ja SRF

Valores para Roca tipo B y B- son:

Jr = 1.5

Ja = 4.0

Jn = 12

RQD = 30

SRF = 2.5

i).- Si la Presión de agua sea 1Kg/cm2 , Jw = 0.66

Q = 0.25 ; Este valor representa a una roca tipo B

i).- Si la Presión de agua sea 3Kg/cm2 , Jw = 0.50

Q = 0.19 ; Este valor representa a una roca tipo B-

Por tanto la variación del valor "Q", es dentro del rango del tipo de roca B y B-

Q = x x

*.- Con sostenimiento adecuado: pernos totalmente consolidado, shotcrete con resistencia compresiva de 40Mpa ybuena adherencia entre concreto – roca, con fibras de 1000J de energía de absorción y Espesor mínimo de 7.5cm

para roca tipo B y 10cm para tipo B-. Se puede lograr controlar la estabilidad del túnel.

DISTRIBUCIÓN DE SOSTENIMIENTO Y CABLES



F-ACO-PRE-001

(1ra PARADA)

(2da PARADA)

1. 5 0 m

t

1. 5 0 m

t

1. 5 0 m

t

1. 5 0

m t

PRE TENSADO DE CABLES A 15 TONPara lograr como soporte activo a través de todo

su longitud

E m p u j a r t o d

o e l

c a b l e

01 02 03

T e n s a r a 1 5

T o n

I n y e c t a r e

l

m o r t e r o

DISTRIBUCIÓN DE SOSTENIMIENTO Y CABLES



MODELAMIENTO CON ELEMENTOS FINITOS

(Phases 2 v8), PARA DIMENSIONAR CAVERNASDE 22m x 22m EN EL TUNEL BINACIONAL CHILE –

ARGENTINA.

CIA MINERA NEVEDA SPA –

CHILE

GRACIAS

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