La página MDPI, dedicada a las publicaciones académicas de acceso abierto, compartió una investigación dedicada a la falla de taludes en las operaciones mineras, desde modos de falla en taludes rocosos hasta los factores que influyen en la estabilidad de las paredes de taludes. Conoce qué hay detrás de toda la investigación geológica sobre taludes en minería.
¿Qué es una talud?
Para la minería, el talud es la diferencia que existe entre el grosor del sector inferior del muro y el grosor del sector superior, creando una pendiente. Esto permite que el muro pueda resistir la presión que ejerce la tierra detrás de él. La estabilidad del talud es indispensable para el desarrollo de cualquier proyecto, ya que un desnivel y la naturaleza de los materiales pueden amenazar la estabilidad.
Evaluación de la estabilidad de taludes en minería
La falla del talud de roca ocurre cuando se redistribuye el exceso de esfuerzo cortante de carga en un macizo rocoso y la carga excede la resistencia de la roca. La resistencia al corte de un macizo rocoso juega un papel importante en la estabilidad del mismo. Por lo tanto, los factores que tienden a cambiar la resistencia al corte deben tenerse en cuenta durante el diseño, ya que estos factores pueden tener una influencia primordial en la estabilidad del talud.
Con los años, varios investigadores han realizado investigaciones sobre la evaluación de la estabilidad de taludes; sin embargo, solo dos técnicas principales han destacado sobre el resto: el método de equilibrio límite (LEM) y el análisis numérico (análisis de deformación), que se utilizan comúnmente para evaluar el rendimiento de la estabilidad de los taludes rocosos.
Proceso y mecanismos de falla de taludes
Los mecanismos de falla de taludes desde una ladera estacionaria hasta un deslizamiento activo implican que existe una fuerza externa que desencadena el proceso de falla o que el esfuerzo cortante es mayor que la resistencia del suelo. La mayoría de las veces el movimiento hacia abajo del macizo rocoso ocurre muy repentinamente y no es solo una causa la que resulta en la falla.
Una combinación de factores puede influir en los mecanismos de falla en taludes. La redistribución del exceso de carga del esfuerzo cortante desencadena el movimiento hacia abajo en secciones de pendiente rocosa, especialmente donde el esfuerzo cortante excede la resistencia del macizo rocoso. Los investigadores Wyllie y Mah clasifican las fallas en taludes rocosos en cuatro clases: falla plana, falla en cuña, falla por rotación y falla por derribo.
La falla plana ocurre cuando la discontinuidad golpea aproximadamente en paralelo a la cara del talud y buza en un ángulo más bajo que se cruza con la cara del talud para permitir que la pendiente se deslice. Esta falla implica que la roca se desplace hacia abajo y hacia afuera a lo largo de una superficie suavemente ondulada o deslizante.
La falla en cuña ocurre como resultado de la intersección de dos o más discontinuidades que conducen a la formación de un bloque de falla tetraédrico, que podría deslizarse hacia afuera cuando el ángulo de inclinación de la línea es mayor que el ángulo de fricción interno a lo largo de las discontinuidades.
La falla por rotación se experimenta en taludes continuos con macizo rocoso muy articulado o débil, aunque también puede suceder en roca dura. En estratos débiles como el suelo o roca profundamente meteorizada, la falla por rotación se define por una única superficie de discontinuidad, pero tenderá a seguir una trayectoria circular. Sin embargo, si la superficie de falla tiene curvas, ayuda a prevenir la extensión de las grietas de tensión en la superficie superior del terreno.
La falla por derribo ocurre en taludes con conjuntos de juntas que son verticales o casi verticales. Esto sucede cuando hay un movimiento de masa donde el peso del vector de un bloque de roca que descansa sobre un plano inclinado cae fuera de la base del bloque.
Factores que afectan la estabilidad de taludes rocosos
Muchos factores tienen una influencia significativa en la estabilidad de los taludes del macizo rocoso. Algunos de estos factores se tienen en cuenta al analizar la estabilidad de taludes para que sus efectos puedan incluirse sobre una base de juicio cuantitativo, mientras que algunos factores no se consideran durante el análisis de estabilidad. Los factores más importantes que afectan la estabilidad de los taludes en rocas duras y blandas son la geometría del talud, las estructuras geológicas, las aguas subterráneas, la litología, la cohesión y el ángulo de fricción interna, los efectos de la voladura y el método de extracción y el equipo utilizado.
Riesgo de las taludes en excavaciones
Las fallas de taludes son comunes en las minas a cielo abierto y se vuelven inevitables a medida que la excavación se vuelve más profunda y, como tal, más difícil de manejar. Una revisión de las pendientes fallidas existentes en todo el mundo proporciona una mejor comprensión de los modos de falla y los factores que se deben considerar para controlar los mecanismos que desencadenan el movimiento masivo de materiales en la ingeniería de pendientes. La mitigación del riesgo de derrumbe de taludes requiere una comprensión profunda de la geología estructural, las propiedades del macizo rocoso, la influencia de la presión del agua subterránea y otras fuerzas externas en el área.
Diseño para excavar una talud estable
Hay varias formas de lograr la estabilidad o fortalecer los taludes rocosos en las operaciones mineras. Estos incluyen la construcción de instalaciones de drenaje y bombeo, monitoreo de taludes, control de suelos con mejoramiento de estructuras geológicas y la aplicación de refuerzos.
La presencia de agua subterránea en las minas a cielo abierto a menudo crea problemas al reducir la estabilidad de los taludes del tajo. La mayoría de los problemas son causados por la presión previa y el choque hidrodinámico de las operaciones de voladura.
A esto hay que sumar la interpretación de los datos adquiridos durante la investigación del sitio, ya que proporciona información sobre la estructura del macizo rocoso, la resistencia de las rocas, los planos de debilidad y el rango de sus fuerzas. Esto ofrecerá datos adecuados sobre la relación entre los parámetros de pendiente, como la relación espacial, la inclinación de la cara de la roca y las dimensiones geométricas de cada uno de los elementos individuales de un sector particular de la cubierta de la mina, como rampa y ancho de berma geotécnica, ancho de berma de derrame de banco, altura de pendiente individual y ángulo de pendiente, banco de pendiente, etc.
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