APLICACIONES DE GEOSINTÉTICOS GEOSINTÉTICOS EN PRESAS DE TIERRA
Ing. M. De La Torre Sobrevilla Ing. B. Torreblanca Lima, Per RES!MEN Generalmente las compañías mineras en la cordillera del Perú, están localizadas en lugares con topografía accidentada, que ofrecen superficies limitadas para la implementación de sus almacenamientos de relaves. La situación se complica cuando las características de la granulometría de la molienda de las rocas mineralizadas, obtienen relaves con grandes porcentaes de relaves finos, que son caracterizados como limos arenosos! lo cual los imposibilita para ser empleados en la construcción de los terraplenes de presas de relaves. "n estos casos, se toma la decisión de pro#ectar el almacenamiento mediante una presa de tierra #$o enrocamiento. %onsiderando las limitadas superficies para pro#ectar el almacenamiento! la presa de tierra con típicos taludes aguas arriba # aguas abao, generalmente ocupará una regular e&tensión de la superficie disponible, lo cual afectará el volumen del almacenamiento # consecuentemente incrementará el costo del pro#ecto.
". ".## Gene Genera rali li$a $a$e $e%% Por su fácil construcción # bao costo, los materiales geosint'ticos son utilizados con gran '&ito en las obras civiles de pro#ectos de minería, energía # transporte. Las geomallas # geote&tiles son empleados para estabilizar terraplenes de carreteras # presas de tierra # taludes inestables en pro#ectos de minería # transporte. Las geomembranas son empleadas para impermeabilizar vasos de embalses de agua, # la cara de aguas arriba de presas de tierra # enrocado en pro#ectos de almacenamientos de relaves. "n los últimos () años se *an empleado los mencionados geosint'ticos en diversos pro#ectos de presas de tierra en el Perú para el sector de minería. "n este sentido, fueron pro#ectadas las presas +iclaca#an # %aamarquilla, lpamarca, entre otras, reforzadas con geomallas uni&iales! # las presas -ina#coc*a # tacoc*a entre otras, implementadas con geote&tiles, # geomembranas.
&.# Carac'eri%i' Carac'eri%i'ica% ica% $e la% la% geomalla% geomalla% (ni)ial (ni)iale% e% Las geomallas unia&iales son fabricadas generalmente con láminas de polietileno formando nervaduras costillas/. "n la figura ( se muestra el mecanismo involucrado en la resistencia de anclae de una geomalla 0oerner/
1igura (2 3ecanismo involucrado en la resistencia de anclae de una geomalla 4oerner/
Don$e* -
5
6esi 6esist sten enci cia a total total de de ancl ancla ae e rr rran anca cami mien ento to//
L6-
5
6esistencia al corte a lo largo del tope # la base de las costillas longitudinales de la geomalla
+6-
5
6esistencia al corte a lo largo del tope # de la base de las costillas transversales
+6b
5
%apacidad Portante de la %ostilla +ransversal 6esistencia pasiva contra el frente de las costillas transversales/
qo
5
%apacidad de carga del suelo 4Pa/
7
5
6esistencia al corte del suelo 0Pa/
La figura 8 muestra la resistencia friccional # pasiva que se generan en las costillas # untas de la geomalla Levc*ins0#/, durante el desarrollo del mecanismo de anclae de la geomalla instalada en el +errapl'n de una presa de tierra.
Re%i%'encia Pa%iva +Levcin%-/ La resistencia pasiva es una función del espesor de los miembros transversales, dimensiones de la abertura de la geomalla, tamaño de las partículas del suelo # forma de la partícula.
6esistencia pasiva 6esistencia friccional
1uerza arrancamiento 1ig.82 6esistencia friccional # pasiva
Re%i%'encia a la 'en%i0n $e la geomalla (nia)ial. La siguiente fórmula de 4oerner define la resistencia permisible que ofrece la geomalla.
1ORM!LA DE 2OERNER RESISTENCIA TENSION
T perm = T ult [1 /( RF ID x RF CR xRF CD xRF BD )] 9onde2 +ult +perm 61:9 61%6 61%9 61;9
5 5 5 5 5 5
6esistencia última de tensión Laboratorio/. 6esistencia a la tensión permisible del diseño. 1actor de reducción por daños de instalación 1actor de reducción para evitar el creep durante el tiempo de duración de las estructuras 1actor de reducción contra la degradación química 1actor de reducción contra la degradación biológica.
Los factores de 6educción dados por 4oerner se muestran en el siguiente cuadro2
1ig. < 1actores de
6educción 4oerner/
3.# Em4leo $e la geomalla (nia)ial en el Terra4l5n $e la 4re%a $e 'ierra Las limitadas superficies para almacenar relaves con presas de tierra, que ofrecen algunos pro#ectos de minería, presentan problemas para crear volúmenes de almacenamiento apropiados, considerando que las presas pro#ectadas con los taludes típicos, ocuparán una regular e&tensión de la superficie disponible para el almacenamiento de relaves. 9ic*a deficiencia es superada con la implementación de capas de geomallas unia&iales en el +errapl'n de la presa, pro#ectada con taludes empinados, que en algunos casos puede llegar a tener pendiente de (2( =2>/ aguas arriba # aguas abao. La estabilidad de la presa de tierra es analizada contra deslizamiento, de manera que el factor de seguridad cumpla los valores especificados de (.? para la condición estática # (.( para la condición seudoestática. La estabilidad contra deslizamiento de la presa de tierra, será calculada con la siguiente fórmula. "l número de geomallas se obtendrá aplicando la siguiente fórmula relacionada con la estabilidad contra deslizamiento de la presa. 4oerner/ i =n
FS = ( M R + ∑ Ti Yi )
M D
i =1
9onde2 36 39
5 5
+i @i n 1-
5 5 5 5
3omento resistente sin reforzamiento. 3omento actuante sin reforzamiento, que inclu#e cargas por gravedad, sismo, carga muerta, carga viva, # filtraciones. 6esistencia permisible del reforzamiento ;razo del momento Aúmero de capas del reforzamiento 1actor de -eguridad 5 (.?
La lámina ) presenta l a sección de la presa B%aamarquilla
1ig. )2 -ección típica de la presa %aamarquilla )
1ig.?2 >ista del la presa
terrapl'n de %aamarquilla < concluida. 9ic*a presa formará el vaso < con la presa %aamarquilla )
6.# Em4leo $e geomembrana% 4ara la im4ermeabili7aci0n $e $e40%i'o% $e relave% La geomembrana es un material geosintetico empelado para impermeabilizar el vaso de un almacenamiento de relaves, por la presencia de efluentes químicos agresivos que pueden contaminar el subsuelo # agua subterránea. simismo, dic*o geosintetico es utilizado cuando la presa esta constituida por materiales permeables. "n este sentido, la geomembrana es colocada en la cara aguas arriba de la presa. La lámina D presenta el criterio actual para la colocación de geomembranas en la cara aguas arriba de una presa.
1ig.D2 Presa impermeabilización
-ina#coc*a E cara aguas arriba
Las láminas F # muestran la impermeabilización de la presas tacoc*a # lpamarca con geomembrana en la cara aguas arriba.
1ig. F2 Presa
tacoc*a con impermeabilización de geomembrana en la cara aguas arriba
1ig.2 Presa
lpamarca E impermeabilización cara aguas arriba
8.# Concl(%ione%
a/
Las geomallas unia&iales *an sido utilizadas con '&ito en el reforzamiento de presas de tierra con taludes empinados, que en algunos casos tienen pendientes ( 2 ( = 2 >/. Los pro#ectos de las presas +iclaca#an! %aamarquilla! lpamarca! -ina#coc*a! entre otros lo demuestran.
b/
La impermeabilización de vasos de almacenamiento de relaves con geote&tiles # geomembranas, representa una solución apropiada para contener efluentes químicos agresivos para el subsuelo # agua subterránea del entorno de la obra.
c/
%uando la presa está pro#ectada con materiales permeables, por ausencia de canteras con suelos impermeables, es recomendable la impermeabilización de la cara aguas arriba de la presa mediante el empleo de geote&tiles # geomembranas. Las presas -ina#coc*a # tacoc*a son eemplos de dic*a aplicación.
9.# Re:erencia% − − − −
−
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