Caracterización de la respuesta de estéril minero mediante ensayo triaxial de material previamente consolidado a altas presiones

Abstract

En Chile, la industria minera genera grandes volúmenes de roca estéril, que se depositan en estructuras geotécnicas a gran escala, donde el diseño adecuado de estas estructuras es esencial para evitar desastres ambientales y económicos, especialmente considerando la actividad sísmica del país y la susceptibilidad del estéril a la rotura de partículas bajo altas presiones de confinamiento. La presente memoria se enfoca en la caracterización de la respuesta al corte del estéril minero mediante ensayos triaxiales en material previamente consolidado a altas presiones y propone una nueva metodología para analizar la resistencia al corte del estéril, combinando ensayos de consolidación unidimensional con ensayos triaxiales a una presión de referencia. Este enfoque permite acondicionar la granulometría del material a la esperable bajo un determinado confinamiento, y por ende, se modifica su respuesta ante esfuerzos de corte de manera que se ensaye una muestra representativa. Este estudio busca responder interrogantes dejadas por investigaciones anteriores, que estaban limitadas a menores presiones de confinamiento dadas las capacidades de los equipos disponibles. Se ejecutaron ensayos a estéril de roca clasificada como pórfido cuarzo-monzonítico de la mina Antamina en Perú, utilizando una distribución granulométrica sintética para simular escenarios desfavorables para el fenómeno de rotura de partículas. Los resultados muestran que el material experimenta dos bandas de presión donde ocurre una significante rotura de partículas, en las cuales se reduce la resistencia al corte y disminuye bruscamente el volumen de las probetas ensayadas. Los hallazgos evidencian que la resistencia al corte disminuye a medida que aumenta la presión de confinamiento, y el comportamiento del material se vuelve más estable bajo presiones mayores debido a la rotura de partículas y el consiguiente reacomodo de estas. Obteniendo además los parámetros resistentes de diseño para el rango de 0 a 600 [kPa], antes de la primera banda de rotura. En conclusión, el estudio resalta la importancia de realizar ensayos a altas presiones para caracterizar acertadamente la respuesta del estéril minero ante esfuerzos, y así mejorar el diseño de estructuras geotécnicas. Aunque el método propuesto no representó completamente el comportamiento real del material, los resultados aportan información valiosa para futuras construcciones de pilas de estéril a gran escala.