Geotechnical Stability Analysis of the Tailings Dam “La Luciana” (Torrelavega, Spain)

Abstract

Tailings dams are constructed to store mining waste and are considered the largest man-made structures in the world. Due to their sheer size and contents, the failures of these structures can lead to devastation of the area, affecting the livelihoods of thousands, if not millions, of people. One such failure occurred at the “La Luciana” tailings dam in 1960, and to this day is considered the worst tailings dam disaster in Spain, resulting in the deaths of 18 people, many of which were children. This work explores the possible reasons for the failure, while discussing important soil mechanic terminology and equations with the use of the Slide application. According to the results, it can be concluded that the causes of failure of the Luciana tailings dams may be due to: 1) A high degree of saturation and increased pore pressure. For values of ru equal to 0.6, all the numerical methods used in geotechnical stability analysis show that the tailings dam fails. Results exhibits a lineal, inverse relationship between the pressure coefficient and the F.S. where an increase in the pressure coefficient leads to a decrease in the factor of safety. 2) Saturation of tailings due to failure of the drainage system and internal erosion (piping). This is based on the existence of cracks and moisture spots in images prior to the failure of the tailings dam and 3) Static liquefaction due to collapse of foundation materials. The liquefaction hypothesis is viable because there is evidence of its development on the surface of the slope failure, sand dikes that cut vertically the horizontal layers of silt.Consideradas las estructuras más grandes hechas por el hombre, las presas de colas son construidas con el fin de almacenar residuos mineros. Dado su gran volumen y la naturaleza de su contenido, fallos en estas estructuras pueden tener como resultado una gran devastación del área circundante, afectando gravemente el ecosistema local y, consecuentemente, la vida de miles de personas. Así, el fallo en 1960 de la presa de colas “La Luciana” tuvo como resultado el fallecimiento directo de 18 personas, siendo la mayoría de ellos niños, y es considerado aún a día de hoy uno de los más graves accidentes en la historia de España. Este trabajo fin de máster explora las posibles causas del fallo de la presa, repasando la termología y ecuaciones relevantes en mecánica de suelos con la ayuda de la aplicación Slide. Según los resultados, se puede concluir que las causas de falla de las presas de relaves Luciana pueden deberse a: 1) Un alto grado de saturación y mayor presión de poro. Para valores de ru iguales a 0.6, todos los métodos numéricos utilizados en el análisis de estabilidad geotécnica muestran que la presa de relaves falla. Los resultados exhiben una relación lineal inversa entre el coeficiente de presión y el F.S. donde un aumento en el coeficiente de presión conduce a una disminución en el factor de seguridad. 2) Saturación de relaves debido a fallas del sistema de drenaje y erosión interna (tuberías). Esto se basa en la existencia de grietas y manchas de humedad en las imágenes antes de la falla de la presa de relaves y 3) Licuefacción estática debido al colapso de los materiales de base. La hipótesis de licuefacción estática es viable porque hay evidencia de su desarrollo en la superficie de la falla de la pendiente, diques de arena que cortan verticalmente las capas horizontales de limos.