CRITERIOS DE DAÑO2006 Introducción Cuando se tiene conocimiento de niveles límites de daño (sea en términos de amplitud, frecuencia o ambos), la medición nos permite revisar o chequear nuestra realidad en términos de la influencia de tronaduras en las cercanías Equipos de interruptores eléctricos Instalaciones de computadoras Infraestructura de Construcción Estabilidad de taludes Con datos suficientes (en cantidad y calidad) el modelamiento predictivo de niveles de vibración se transforma en una herramienta de gran ayuda. Porque medir vibraciones inducidas por la Tronadura? Medición de respuestas de estructuras a cargas de vibración Estructuras distintas responden en maneras distintas a distintas cargas vibracionales Estructuras de acero Equipos mayores (molinos subterráneos) Estructuras de valor histórico (edificios, puentes, etc) Es factible detectar y aislar aquellas frecuencias críticas las cuales promueven una respuesta estructural no deseada, y trabajar para eliminarlas medido en terreno? Con una instalación de geófono adecuada. se puede realizar comparación relativa entre niveles de vibración de tronadura. para evaluar los méritos relativos de distintos productos Evaluación de productos de tronadura de perímetro Evaluación del grado de eficacia de pre-corte en operaciones de superficie . no obstante. se puede realizar mediciones de niveles absolutos de vibración Aún sin contar con instrumentación optima.Porque medir vibraciones inducidas por la Tronadura? Rendimiento de productos. Criterio de Daño en Taludes Hook y Bray FORMA DE DAÑO Quiebre de roca Inicio de quiebre Caida de rocas en galerias no revestidas Daño menor. agrietamiento de teso o estuco VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s) 2500 650 300 130 . Criterio de Daño en Taludes Oriard FORMA DE DAÑO Caída ocasional de roca suelta Caída de secciones de roca parcialmente suelta Daño a rocas poco competentes Daño significativo a rocas competentes VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s) 5 – 100 mm/s 130 – 380 > 600 > 2500 . EFECTOS SOBRE EL MACIZO ROCOSO No hay peligro en cosa sana Puede aparecer descostramiento por rotura de tracción Grandes roturas por tracción o algunas grietas radiales Agrietamiento total del macizo rocoso VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s) < 250 250 – 650 650 – 2500 > 2500 . los criterios son escasos.Criterio de Daño en Taludes Bauer y Calder En relación al trabajo en labores subterráneas. y uno de ellos fue el estudiado en base al comportamiento de un macizo que se auto-soporta. . las pueden ser influenciadas directamente por la voladura.Criterio de Daño en Taludes Holmberg y Persson Indican que el daño es logrado a una velocidad de partícula entre 700 y 1000 mm/s Se han identificado una cantidad de modos de falla en talud. Criterio de Daño en Taludes Se han identificado una cantidad de modos de falla en talud. • Falla completa de la masa rocosa • Desarrollo de nuevas grietas • Extensión y apertura de grietas preexistentes . las pueden ser influenciadas directamente por la voladura. Memoria de Título Paulo Aguilera .Concepto y Definición de “Daño” Fuente: ESTUDIO PRELIMINAR DE PARÁMETROS TÉCNICOS EN LA UTILIZACIÓN DE TECNOLOGÍA INNOVADORA PARA MEDICIÓN Y EVALUACIÓN DE DAÑO POR TRONADURA . tensión y presión de gases. que degrada el comportamiento del mismo. Este daño puede ser cuantificado midiendo la generación de nuevas fracturas.Revisión del Concepto de “Daño” (Memoria P. existentes. resultando en la disminución de la estabilidad del talud u otras estructuras. daño es cualquier cambio en las propiedades de un material. Aguilera) La principal definición de daño que entregan la mayoría de los autores es la disminución de las propiedades mecánicas (resistencia. generada por la detonación de una carga explosiva. También incluye la generación y pérdida de deslizamientos a pequeña escala. deformabilidad) de la roca (roca o macizos rocoso) producto de la detonación de cargas explosivas que generan sobre ella compresión. . o set de fracturas. En mediciones realizadas en rocas estratificadas duras en Escandinavia. y el principal daño tras la tronadura es en la forma de extensión y apertura de fracturas preexistentes. el principal causante del daño es el esfuerzo de corte generado por la onda de tensión o corte. Según los mismos autores [25]. Según JKMRC (1990) [16]. Esta se encarga a su paso de expandir fracturas. Holmberg y Persson (1979) [13] define el daño como un incremento medible en el número de fracturas presentes en un macizo rocoso después de la detonación de una carga explosiva. Holmberg y Persson (1979) [24] demuestran que solo un limitado número de fracturas son creadas (excepto cerca del tiro). El efecto del daño es el deterioro en la resistencia y deformabilidad del macizo rocoso. la extensión de nuevas y pre-existentes fracturas y el corte y desplazamiento a lo largo de fracturas y junturas. y una reducción en la rigidez del macizo.Revisión del Concepto de “Daño” (Memoria P. es también aceptado como daño (Hutson 1989. En investigaciones de tronadura y fragmentación el daño puede ser medido como un nivel de vibración o como un rompimiento trasero (sobre-quiebre) detrás del contorno teórico (Holmberg y Persson 1980. En mecánica de daño continuo. cambio en la transmisión de ondas o características sísmicas. Akutagawa 1991). Rustan 1983). en muchos casos. 1987). un menor y temporal inconveniente. tal como el Módulo de Young y la cohesión de junturas o fracturas. . también. La remoción de carga permite relajación y desconfinamiento de la estructura del macizo rocoso. generando un incremento en la permeabilidad y porosidad. desapareciendo toda evidencia de él cuando la siguiente tronadura es disparada. En mecánica de rocas. La reducción en las propiedades del macizo rocoso. El fracturamiento es aceptado como daño a la roca intacta. (1996) presenta el daño como la acción de la tronadura en volúmenes situados fuera del diseñado. el macizo rocoso es tratado como un medio dañado debido a la existencia de variados defectos. de la disciplina a la que se aplica. entre 0 y 1 (Grady & Kipp 1987). el excesivo desplazamiento o un comportamiento no-lineal sobre la región lineal de la curva durante el proceso de carga-deformación. es aceptado como daño. La diferencia en la definición de daño a la roca depende. Además. es otra descripción (Rustan 1983. Spathis et al. Aguilera) Scott et al. incluyendo atenuación de amplitud y frecuencia. Este indeseado daño periférico puede ser. medidos por ranking de un escalar de grado de daño D. las operaciones de tronadura imponen esfuerzos dinámicos transientes e inyectan gases a alta presión en la estructura (ahora parcialmente relajada) del macizo rocoso. la distinción entre roca y macizo rocoso (Brady & Brown. El primero puede ser descrito adecuadamente por fracturamiento. Aguilera) La primera clasificación existente del daño es dependiente de la escala de estudio. mientras que el segundo cubre gran escala y no puede ser descrito por un solo mecanismo. el daño es clasificado en daño a la roca y daño al macizo rocoso.Clasificación de Daño (Memoria P. . 1985). basada en la escala. Basado en éste parámetro. y daño inducido por minería. (1996). El daño inherente es caracterizado por la historia regional tectónica que ha sido impuesto en un macizo rocoso. El daño inducido por minería es el subsiguiente impuesto sobre el daño inherente al macizo rocoso. a su vez clasificado en daño inducido por tronadura y daño inducido por redistribución de esfuerzos . . Aguilera) Paventi et al.Clasificación de Daño (Memoria P. definido como la reducción en su integridad como resultado de un proceso natural. clasifica el daño al macizo rocoso en daño inherente. En la generación de este daño intervienen. las vibraciones producidas por ondas superficiales generadas en la tronadura.. importando en su medición la frecuencia y la aceleración de partículas. K. principalmente. . Los efectos principales de este daño son la creación de fracturamiento en construcciones y obras civiles ubicadas en zonas adyacentes a la tronadura (a las distancias mencionadas antes) (Dowding C. y el desplazamiento dinámico de bloques de roca. 1984). el daño en campo cercano se refiere a aquel que ocurre alrededor del perímetro de la tronadura. y es relevante en el beneficio de la operación minera. Scott et al. antes de ejercer su mayor acción las ondas superficiales . fragmentación inadecuada y estabilidad de taludes. en términos de costos generados por dilución. fuera de la zona donde el fracturamiento puede ser inducido. El daño en campo lejano es definido como aquel que es capaz de generar apertura de fracturas preexistentes. 1995.. Aguilera) El daño al macizo rocoso inducido por tronadura puede ser clasificado en dos categorías: daño en campo lejano y daño en campo cercano (McKenzie C. a distancias de decenas o centenas de metros de la tronadura (McKenzie C. K. 1996. Por otra parte. 1995). El radio de acción de este daño puede limitarse a la zona donde las ondas de cuerpo ejercen su mayoritaria contribución al fracturamiento del macizo. JKMRC 1990).Clasificación de Daño (Memoria P. Aguilera) .Clasificación de Daño (Memoria P. los niveles de deformación son muy pequeños para inducir nuevo fracturamiento. A menores distancias los niveles de vibración son mayores y son capaces de extender fracturas preexistentes. Bajo este contexto. Altos niveles de vibración tiene el potencial de dañar al macizo. los niveles de vibración son lo suficientemente altas para afectar la matriz de roca y producir diferentes grados de fracturamiento.Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica Con bajos niveles de vibración (grandes distancias de la voladura). la vibración puede ser considerada como la introducción de un esfuerzo de deformación. . Muy cerca de las cargas explosivas. produciendo nuevas fracturas o extendiendo o dilatando fracturas existentes. pero insuficientes para crear nuevo fracturamiento. donde el impacto es más intenso y los niveles de esfuerzos inducidos son similares a los necesarios para fragmentar la roca. PPVc. que puede ser soportada por la roca antes de que ocurra el fallamiento por tensión. a través de la relación entre velocidad de partícula y deformación de partícula. esto válido para una condición de roca confinada en la vecindad inmediata a las cargas explosivas. la Velocidad de Partícula Máxima (Crítica). E.Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica La velocidad de partícula es relacionada frecuentemente con su potencial para generar nuevo fracturamiento. Dada esta deformación. es que el análisis de velocidad de partícula tiene la cualidad de ser un buen método para estimar el grado de fracturamiento inducido. utilizando la siguiente ecuación. es estimada conociendo la Resistencia a la Tracción ( t). el modulo de Young. Vp. y la velocidad de propagación de onda P. . PPV VP PPV = Velocidad de partícula = Deformación inducida Vp = Velocidad de onda de compresión De la ley de Hooke y asumiendo un comportamiento elástico de la roca. Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica (Software VibProg) . 7 7.3 1.2 14.9 13.2 46.4 3.6 1 286 1 037 380 836 774 823 401 1 100 1 260 900 823 401 .3 6.4 42.0 7.3 31.Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica TIPO DE ROCA Resistencia a la Tracción [MPa] Velocidad de Onda P [m/s] Módulo de Young [GPa] Velocidad de Partícula Crítica PPVc [mm/s] Cuarzo-1 Brecha-1 Milonita Ox-1 Ox-2 Cuarzo-2 Brecha-2 Andesita-1 Diorita Brecha-3 Pórfido-1 Pórfido-2 14.7 39.2 8.6 58.3 48.6 35.3 67.9 14.7 5.2 44.2 11.5 30.9 6.1 5 102 4 298 2 940 4 373 4 804 4 207 4 041 4 975 4 650 4 650 3 829 3 661 55. mientras que el último mecanismo puede ocurrir en el campo lejano. la generación de nuevas grietas al superar el nivel crítico de velocidad de partícula.Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica Los niveles de Velocidad de partícula crítica entregados en la tabla anterior. extensión y apertura de fracturas existentes por la acción de una excesiva presión de gases. etc. los que están directamente relacionados con las propiedades geomecánicas y por lo tanto deben ser estimadas en forma independiente no solo en cada mina si no en cada dominio geomecánico de la misma. la desestabilización de bloques. pueden diferir de los valores encontrados en la literatura. cuñas. es importante reconocer que los dos primeros afectan al campo cercano (< 50 metros de la voladura). Estas diferencia refleja la gran importancia que tiene establecer para cada tipo de macizo los límites de daño. . De estos mecanismos. debido a una alteración de propiedades de las estructuras geológicas. y finalmente. El daño es causado principalmente por 3 mecanismos que son. La Tronadura Induce Fracturamiento Vibración = Esfuerzo Esfuerzo induce fracturamiento Dentro del disparo Fuera del disparo Fragmentación Daño . .Que pasa en el medio ? • Propagación de Ondas por el efecto del foco sísmico • Efectos de las ondas en la roca. Estructuras y aire. Modelos Que se puede Comparar ? Normas Internacionales . Resumen General de Criterios de Daño . Resumen General de Criterios de Daño . Resumen General de Criterios de Daño . .Que se obtiene de utilidad ? • • • • Tiempo de atenuación. Utilización efectiva de la energía. Constantes de medio. • Control general de la tronadura. Disminuir los daños por sobre excavación. Se debe tener cuidado con ! Cambios litológicos Fallas y estructuras predominantes Sectores altamente fracturados . que representen un cambio brusco en los ángulos de Pit. .Se debe tener cuidado con ! Cambios litológico. Se debe tener cuidado con ! Pit Profundidad Pit recientes . Se debe tener cuidado con ! Contornos. estructuras predominantes y presencia de agua . Se debe tener cuidado con ! Niveles de Transporte e instalaciones Hormigón recién proyectado . Se debe tener cuidado con ! Botaderos Taludes . Se debe tener cuidado con ! Estructuras importantes Obras Civiles Tuberías y cañerías . la cual está basada en un gran número y tipos de tronaduras.Conclusiones Al obtener valores absolutos de los niveles de velocidad de partículas. es la Norma Sueca SS 460 48 66 del año 1991. Los parámetros de ajuste de los modelos son directamente dependientes del comportamiento de las vibraciones en cada tipo de roca. . tipos de construcciones y tipos de materiales usados para construir edificaciones. Una de las normas más completas para la evaluación del daño provocado a construcciones y edificaciones por las tronaduras. (Variaciones en K y Alfa). asociadas a distintos tipos de rocas. por lo que su aplicación se restringe sólo a la mina y sector donde fueron obtenidos. es posible construir modelos confiables de predicción de vibración con los cuales se pueden evaluar diferentes modificaciones a los distintos parámetros de la tronadura.