Análisis de la clasificación del macizo rocoso del talud (smr) y método de elementos finitos (fem) para la optimización de estabilidad del macizo rocoso en la cantera Solange ar

Abstract

Esta tesis aborda de manera integral el problema de la estabilidad de taludes en una explotación minera a cielo abierto, donde la seguridad estructural de los taludes es determinante para garantizar la continuidad y sostenibilidad de la operación. Este estudio se caracteriza por un enfoque técnico y aplicado, propio de las investigaciones realizadas en canteras, que buscan conectar la teoría con la práctica y proporcionar soluciones inmediatas a problemáticas in situ del sector extractivo. El trabajo parte de la necesidad de caracterizar geotecnicamente el macizo rocoso mediante el uso de clasificaciones empíricas, específicamente el Slope Mass Rating (SMR), con el fin de evaluar las condiciones actuales de los taludes y determinar los niveles de estabilidad. Este sistema de clasificación permite correlacionar parámetros estructurales como orientación de discontinuidades, calidad de la roca y condiciones geométricas del talud con un índice numérico que refleja el grado de estabilidad. Sin embargo, dado que el comportamiento de los macizos rocosos presenta un carácter no lineal y anisotrópico, se complementa este análisis empírico con la simulación numérica mediante el Método de Elementos Finitos (FEM), herramienta que permite modelar la respuesta del macizo frente a condiciones de carga estática y pseudoestática, reproduciendo de manera más realista la interacción entre esfuerzos, deformaciones y posibles mecanismos de falla. La investigación se sustenta en un nivel predictivo–aplicativo, coherente con el objetivo principal de identificar y reducir los riesgos asociados a la inestabilidad de taludes en la Cantera Solange AR. La variable independiente está conformada por el análisis geomecánico a través del SMR y la modelación numérica FEM, mientras que la variable dependiente corresponde a la optimización de la estabilidad del macizo rocoso. Para ello, se trabajó con una muestra representativa de taludes en explotación, ubicados en las progresivas 000+00, 000+40, 000+80, 000+240, 000+280 y 000+320, donde se realizó la

recolección de datos de campo, incluyendo levantamiento geológico-estructural, registro de orientaciones de discontinuidades, propiedades físicas y mecánicas del macizo, así como parámetros geométricos de los taludes en estudio. La integración de los resultados obtenidos mediante la clasificación SMR y el análisis FEM permite realizar una evaluación comparativa entre métodos empíricos y numéricos, identificando los mecanismos de falla más probables y proponiendo diseños de talud optimizados, con factores de seguridad acordes a los estándares internacionales de estabilidad. Asimismo, se plantea la implementación de medidas de sostenimiento y refuerzo (pernos, malla metálica, concreto lanzado, drenaje superficial y subterráneo) en los sectores críticos donde la modelación evidencia condiciones de riesgo. En términos aplicados, la investigación contribuye a optimizar la seguridad de la operación minera, reducir la probabilidad de accidentes, minimizar pérdidas económicas asociadas a caídas de material y garantizar una explotación sostenible de la cantera. De este modo, el estudio no solo responde a una necesidad práctica del sector minero, sino que también se enmarca en los avances científicos y tecnológicos de la geomecánica, ofreciendo un aporte metodológico al combinar de manera complementaria las clasificaciones empíricas tradicionales con los modelos numéricos predictivos, fortaleciendo la toma de decisiones en el diseño y gestión de taludes.