Análise numérica de escavação em rochas salinas com possibilidade de reativação de falhas via técnica de descontinuidades fortes

• Autor(a) principal: ACIOLI, Nayara Torres Belfort
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/0013000001b4s
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/23932
• topic: Engenharia Civil; Evaporitos; Fluência; IMPLEX; Elementos finitos; Descontinuidades fortes; Reativação de falhas

Os geomateriais quando submetidos a variações no estado de tensões tendem a apresentar um comportamento tensão deformação inelástico que pode se mostrar complexo, envolvendo processos de fluência, com endurecimento ou abrandamento podendo levar à ruptura. No processo de escavação de evaporitos submetidos a tensão constante ocorre o fenômeno de fluência que pode influenciar o comportamento de rochas adjacentes. Com o objetivo de prever esse comportamento vêm sendo desenvolvidos modelos constitutivos e formulações numéricas os quais são empregados em modelagem computacional através de métodos aproximados como, por exemplo, o método dos elementos finitos. Nesse trabalho foi avaliada a influência das deformações de rochas evaporíticas sobre rochas adjacentes naturalmente fraturadas. Para isso, na modelagem numérica, adotou-se nas rochas salinas o modelo de fluência (creep) LUBBY 2, e para as descontinuidades da rocha considerou-se um modelo elasto-plástico de Drucker-Prager aliado a uma técnica de descontinuidades fortes embebidas. O objetivo é verificar a reativação da descontinuidade em decorrência das deformações da rocha salina como consequência da escavação de galerias para extração de minérios. Para isso, neste trabalho, foi validada e aplicada uma técnica de simplificação do algoritmo de integração de tensões implícita para o IMPLEX no programa em elementos finitos in house CODE-BRIGHT. Esse algoritmo tem a inovação de utilizar as relações constitutivas do passo de tempo anterior para calcular o multiplicador plástico do passo de tempo atual, dessa forma ganhando eficiência computacional, mas podendo perder em precisão, seguindo com o cálculo implícito das relações constitutivas do passo de tempo atual. A fim de validar o algoritmo IMPLEX e avaliar a sensibilidade ao incremento de tempo e à tolerância associada ao mesmo foi modelado o caso de Expansão de cavidade, que mostrou a conformidade entre a solução numérica e a solução analítica com cerca de 1% de erro relativo. Também foi avaliada a sensibilidade do algoritmo à estrutura da malha de elementos finitos discretizada com o caso de Cisalhamento Direto no qual se observou uma limitação no algoritmo em função do alinhamento dos elementos da descontinuidade. Para analisar a sensibilidade do algoritmo à direção da descontinuidade embebida foi simulado o caso de Compressão Uniaxial. E para confirmar a sensibilidade do algoritmo à tolerância associada ao incremento de tempo, foi realizado o caso de Estabilidade de Talude, no qual se verificou o padrão na escolha da tolerância. Por fim, o caso principal desse trabalho que é a análise do comportamento de uma descontinuidade existente em um 8cenário fictício de uma escavação de minas em rochas evaporíticas (análogas às rochas da Mina Taquari Vassouras localizada no estado de Sergipe, Brasil) a grandes profundidades (1.200 metros) demonstra a possibilidade de reativação de falhas por cisalhamento em dois cenários, uma frente de escavação e uma escavação de uma mina em galeria. Nesses casos foi observado que a geometria da escavação e o posicionamento da falha possuem influência na sua reativação, quanto maior o vão da escavação mais rápida é reativada a falha e quanto mais a escavação avança na direção da falha, mais as tensões são transmitidas de modo que um menor estado de tensão já permite reativar a falha.