UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N^o 208

ARTURO FAUSTO MALDONADO NEYRA

Palavras Chaves: Caracterização, descontinuidade, resistência, cisalhamento

RESUMO    

No sul do Perú, sob o extremo sudoeste da Cordilheira Ocidental Andina, localiza-se o Distrito Mineiro de Tintaya, no qual ocorrem vários depósitos de escarnito de Cobre, sendo um deles o depósito de Tintaya, onde atualmente desenvolve-se a operação mineira e centraliza-se a pesquisa desta dissertação. No Contexto Geológico, tanto na área do Distrito quanto na Mina Tintaya, identificam-se unidades litológicas sedimentarias e ígneas, cujas idades abrangem o período Cretáceo até Quaternário, assim também estruturas geológicas rúpteis e dúcteis com características geométricas e cinemáticas próprias de uma histôria estrutural complexa. Neste cenário geológico definiram-se quatro domínios lito-estructurais maiores, estabelecendo, com base nos lineamentos e no mapeamento estrutural da área do Distrito e redores, que existe repetição dos padrões estruturais de dobras, falhas e juntas, desde uma escala regional do Distrito até uma escala de detalhe na mina, destacando entre eles: os padrões NNW – NW e NS, por serem próprios de dobras e cavalgamentos associados, e os padrões NE e ~EW como próprios de estruturas rúpteis, mas também ocorrem estruturas rúpteis nas tendências NW e NS assim como algumas dobras de orientação EW na área. Concluindo que a historia geológica pelo menos deve incluir quatro fases de deformação coerentes com a evolução Andina. Já no Contexto Geotécnico, dentro da área da mina, as unidades litológicas e a geologia estrutural conformam diferentes Domínios, os quais têm problemas de estabilidade de taludes com um alto controle estrutural. Esses antecedentes motivaram a realização de um mapeamento geotécnico, com base na descrição do Sistema - Q (Barton, et al., 1974), permitindo, através da análise estereográfica e estatística, determinar as famílias de descontinuidades (juntas, falhas e acamamentos), e definir as características geomecânicas de cada família e a sua influência na estabilidade dos taludes, isso último foi avaliado através de uma análise cinemática simples (Goodman, 1989). Assim, na caracterização se define, de modo genérico, que as juntas ocorrem como superfícies sub-verticais muito persistentes e pouco espaçadas, com paredes planas fechadas e lisas; que os planos de acamamento ocorrem com persistência considerável e espaçamentos moderados, com paredes lisas e ligeiramente fechadas e com preenchimentos de material suave; que as falhas ocorrem com persistências consideráveis e têm superfícies estriadas e amplos preenchimentos de rocha triturada. Além, a análise cinemática revelou que os planos de acamamento não influem na estabilidade dos taludes, entretanto, as juntas e as falhas podem produzir rupturas habituais, nos diferentes domínios da mina. A dissertação culmina com a estimativa da resistência ao cisalhamento das descontinuidades, estimativa que se fundamenta na caracterização geomecânica, em alguns ensaios de inclinação e em valores de resistência sugeridos na literatura geotécnica. Nesta estimativa se determinam os ângulos de atrito básico por unidade de rocha, e se propõem envoltórias de resistência para cada tipo de descontinuidade, constituindo uma importante contribuição para futuras avaliações de estabilidade de taludes na Mina Tintaya.

ARTURO FAUSTO MALDONADO NEYRA

CHARACTERIZATION OF THE GEOLOGICAL STRUCTURES AND EVALUATION OF THE RESISTANCE TO THE SHEARING OF THE DESCONTINUTIES IN THE TINTAYA COPPER MINING, PERU

ABSTRACT

In the south of Peru, the Tintaya Mining district is located on the southwest side of the eastern Andean Range, where there are many cooper skarn deposits, one of them is Tintaya where mining operations are being developed nowadays which is the focus of this research work. Within the geological context, both in the district area and in the mining operations area, there are identified lithological sedimentary and igneous units whose ages are within the Cretaceous period until the quaternary period and fragile and ductile geological structures with geometrical and kinematics characteristics that identified with complex structural history. In this stage were defined four major lithological structural domains, and it was stated, based on the interpretation of baselines and structural mappings of the district area and surroundings, that there exists a replication of  the structural patterns of faults, folds and joints going from the regional district scale to the detail scale of the mine with the following outstanding patterns: NNW – NW and NS because of being typical from folds and associated thrusts and the NE and ~EW patterns as typical fragile structures, however, there also occurs fragile structures in the NW and NS trends and also EW orientation folds in the area. All this leads to the conclusion that geological history should include at least four deformation phases according with the Andean evolution. By another side within the geotechnical context, inside the mining area, the lithological units and the structural geology make up different domains; in which are slopes stability problems recognized with a high structural control. These antecedents led to the development of geotechnical mappings based on the System – Q description (Barton, et al., 1974) allowing to state, through stereographic and statistical analysis, the families of discontinuities (joints, faults and beddings), and also to define the geomechanical characteristics of each family and its influence on the stability of the slopes which was evaluated by a simple kinematic analysis (Goodman, 1989). Thus in the characterization it is defined in a generic way that the joints occur as very persistent and frequent sub-vertical surfaces with closed soft flat walls. The beddings occur with considerable persistency and moderated frequency with its slightly closed smooth walls show soft material fills. Faults occur with considerable persistency and have striated surfaces and big crushed rock fills. Besides these conclusions, the kinematic analysis revealed that the stratification planes do not have influence on the slopes stability but the joints and faults can produce usual failures in the different domains of the mine. This thesis ends with the shear strength estimation of the discontinuities which is based on the geomechanical characterization, some tilt tests and strength values suggested by geotechnical literature. In this estimation are the friction angles for each rock unit determined and are shear strength envelope for each type of discontinuity proposed, which means a very important contribution for future slope stability analysis in Tintaya.