Metodología teórico-práctica para la medición de esfuerzos por celdas hi (Hollow Inclusion) en macizo rocoso primario, División El Teniente.

Abstract

Actualmente en el yacimiento El Teniente se está realizando una campaña de mediciones de esfuerzos para poder obtener datos in situ de la magnitud, orientación y dirección de estos, y así poder tomar las decisiones y validaciones respectivas. En base al contexto anterior, el presente estudio realiza un desglose teórico de la técnica de relajación para medición de esfuerzos a través del instrumento llamado celda Hollow Inclusion (HI), en donde se explica el manejo de los datos obtenidos por el instrumento y como llegar al tensor de esfuerzos. Por otro lado, se estructura un procedimiento práctico, con el cual se busca obtener datos de la mayor calidad posible, creando un checklist operacional y entregando información para la revisión y análisis de los datos. Adicionalmente se crean dos códigos en el lenguaje de programación Python, el primero grafica los datos obtenidos directamente por la celda, transformando los milivolts a microstrains e ilustrando la evolución de cada uno de los canales de la celda. El otro código recoge la base teórica y realiza la estimación del tensor de esfuerzos en las coordenadas locales de la celda (x,y,z), y en coordenadas totales (E,N,C), además de calcular los esfuerzos principales, las direcciones principales y los parámetros necesarios para la estimación de estos, por ejemplo, los factores de corrección K. Por otro lado, se realizó un análisis de sensibilidad con un caso de estudio, específicamente en el proyecto Diamante, subnivel de ventilación, cruzado 1, donde se realizó una medición de esfuerzos con celdas HI. En base a los resultados se registró el cambio en las magnitudes de los esfuerzos principales a medida que se variaba la razón de Poisson y el módulo de Young (parámetros de entrada para la estimación de los esfuerzos principales), concluyendo que una variación en el módulo de Young de 2 [GPa] se refleja en una diferencia de esfuerzos de aproximadamente de 2 [MPa]. Por otro lado, un cambio en 0.1 en la razón de Poisson reflejaría una diferencia de 10 [MPa] en el esfuerzo principal mayor. Se realizó también el análisis estadístico de cada canal, asignándole un error cuantificado producido por la estimación mediante mínimos cuadrados. Finalmente se agregó al código un gráfico que muestra los puntos asociados a las mediciones y a las estimaciones, además del valor del error o diferencia que hay entre estos puntos. Se logro contribuir significativamente al entendimiento de la medición de esfuerzos al proporcionar la base y explicación teórica, especificar la metodología práctica y además proporcionar herramientas de análisis para la medición de esfuerzos en macizos rocosos primarios. Los hallazgos y las herramientas desarrolladas tienen el potencial de mejorar la información y toma de datos que se realizan en la actualidad.

Nowdays in the deposit El Teniente a compaign of stress measurements has been made to obtain in situ data of the magnitude, orientation and direction of these and so being able to take decisions and their respective validations. In this previous context the present study makes a theoric breakdown of the relaxation technique for stress measurement through an instrument called Hollow Inclusion (HI), where the handling of the data obtained by the instrument is explained and how to get the stress tensor. On the other hand, a practical procedure is structured, with which it seeks to obtain data of the highest possible quality, creating an operational checklist and delivering information for it’s review and data analysis. Additionally, two codes in the Python programming language are created, the first plots the data obtained directly from the cell, transforming the milivolts to microstrains and illustrating the evolution of each one of the channels of the cell. The other code receives the theoric base and do the stress tensor estimation in the local coordinates of the cell (x, y, z), and in total coordinates (E, N, C), besides of calculating the principal stresses, the main directions and the necessary parameters to estimating these, for example, the correction factors K. Furthermore, a sensitivity analysis is made with a case study, specifically in the Diamante Project, ventilation sublevel, crosscut 1, where a stress measurement is made with HI cell and based on the results the change of the magnitudes of the main stresses was registered as the Poisson’s ratio was changing and the Young’s modulus, concluding that a variation of the Young’s modulus of 2 [GPa] reflects approximately a difference of stress of 2 [MPa]. On the other side, a change of 0.1 in the Poisson’s ratio produces a variance of 10 [MPa] in the major principal stress. Also, a statistical analysis of each channel is done, assigning a quantized error produced by the estimation through Least Squares. Finally, it’s also added a code of a plot that shows the points associated to the measurements and estimations and the error value or difference that exists between these points. It was achieved to significantly contribute to the understanding of stress measurement by providing the theorical base and explanation, specifying the practical methodology and giving analysis tools for the stress measurement in primary rock masses. The findings and tools developed have the potential to improve the information and data collection that are currently done.