Simulación Numérica de la Construcción de un Depósito de Relave Filtrado y Validación de los Parámetros del Modelo Constitutivo Representativo

Transcripción

1 Simulación Numérica de la Construcción de un Depósito de Relave Filtrado y Validación de los Parámetros del Modelo Constitutivo Representativo Martin Villanueva SVS Ingenieros S.A.

2 CONTENIDO 1. Generalidades 2. Marco Teórico 3. Materiales y Programas de Ensayos 4. Validación y Calibración del Modelo Constitutivo 5. Simulación Numérica del comportamiento durante la Construcción 6. Conclusiones y Recomendaciones

3 1. Generalidades

4 Generalidades - Primeros modelos constitutivos - Coulomb y Rankine - Roscoe y at Cam Clay Original modelo elastoplastico de estado critico - Roscoe y Burland - Cam Clay Modificado 3D, elementos finitos (1970) - Mohr Coulomb; primer orden del comportamiento no lineal del suelo (elastoplastico perfecto) [ley de Hooke y la forma de falla generalizada de Mohr-Coulomb] - Cam Clay modificado (4 principios); propiedades elásticas, superficie de fluencia, potencial elástico y ley de endurecimiento. - Flac 2D- diferencias finitas - fish

5 Generalidades

6 2. Marco Teórico

7 Fundamentos de los modelos constitutivos (Malvern 1969, Spencer 1980) - Ecuación de equilibrio de esfuerzos - Ecuación de compatibilidad de deformaciones - Ecuación constitutiva que relaciona esfuerzos y deformaciones Ley de Hooke Marco Teórico Teoría de la Elasticidad Modulo volumétrico Modulo de corte Teoría de la Plasticidad

8 Marco Teórico Teoría de la Plasticidad - Coaxialidad en tensiones y deformaciones - Superficie de rotura - Superficie de fluencia - Superficie de potencial plástico y regla de flujo - Ley de endurecimiento y reblandecimiento Esquema de comportamiento perfectamente plástico y con reblandecimiento

9 Modelo constitutivo Cam Clay Modificado - Propiedades elasticas - Superficie de fluencia - Potencial plastico - Ley de endurecimiento y reblandecimiento Parámetro M λ k Cc Cs K υ p1 v λ Marco Teórico Descripción Pendiente de la recta de estado crítico en el espacio p -q. Pendiente de la rama de carga noval Pendiente de la descarga-recarga Coeficiente de compresión Coeficiente de expansión Módulo de Bulk Relación de Poisson Presión de referencia Volumen especifico

10 3. Materiales y Programas de Ensayos

11 Materiales Identificacion : Granulometria, SUCS Resistencia : Triaxiales estáticos CU

12 Materiales Obtencion de propiedades P Descripción Valores M Pendiente de la recta de estado crítico en 1.55 el espacio p -q. λ Pendiente de la rama de carga noval k Pendiente de la descarga-recarga K K = 98 (1) Módulo de Bulk K =58 (2) (Mpa) K = 40 (3) Υ Relación de Poisson p1 Presión de referencia 100 kpa vλ Volumen especifico 1.65 Nota: P: Parámetros

13 4. Validación y Calibración del Modelo Constitutivo

14 Validación y Calibración Evaluacion Numérica JOB TITLE :. FLAC (Version 6.00) LEGEND 25-Mar-14 19:09 step HISTORY PLOT Y-axis : 5 sq (FISH) X-axis : Rev 10 Y displacement( 1, 2) (10 05 ) JOB TITLE :. FLAC (Version 6.00) LEGEND 25-Mar-14 19:16 step HISTORY PLOT Y-axis : 5 sq (FISH) X-axis : Rev 10 Y displacement( 1, 2) (10 05 ) Simulacion de ensayo Triaxial CCM (10-02 ) (10-02 )

15 Validación y Calibración Calibracion muestra C-2 P Descripción Valores M Pendiente de la recta de estado crítico en 1.50 el espacio p -q. λ Pendiente de la rama de carga noval k Pendiente de la descarga-recarga K K = 140 (1) Módulo de Bulk K =83 (2) (Mpa) K = 57 (3) υ Relación de Poisson 0.40 p1 Presión de referencia 100 kpa vλ Volumen especifico 1.55 Nota: P: Parámetros

16 5. Simulación Numérica del comportamiento durante la Construcción

17 Simulación Numérica Monitoreo de deformaciones 21/09/2013: lectura base (línea verde de la Figura) 06/11/2013: primera evaluación (línea azul) 13/03/2014: segunda evaluación (línea marrón claro) 23/07/2014: última evaluación del monitoreo (línea marrón)

18 Simulación Numérica JOB TITLE :. (*10^3) FLAC (Version 6.00) LEGEND JOB TITLE :. (*10^3) FLAC (Version 6.00) LEGEND Oct-14 18:30 step E+01 <x< 6.333E E+03 <y< 3.823E Oct-14 18:31 step E+01 <x< 6.333E E+03 <y< 3.823E User-defined Groups User:Roca User:Material User:Enrocado YY-stress contours -4.00E E E E E E E E E Contour interval= 5.00E+05 Extrap. by averaging (*10^2) (*10^2) JOB TITLE :. (*10^3) FLAC (Version 6.00) JOB TITLE :. FLAC (Version 6.00) LEGEND LEGEND Oct-14 18:31 step E+01 <x< 6.333E E+03 <y< 3.823E X-displacement contours 0.00E E E E E E E E E-01 9-Oct-14 18:31 step HISTORY PLOT Y-axis : 1 Max. unbal. force X-axis : Number of steps (10 06 ) Contour interval= 5.00E (*10^2) (10 04 )

19 Simulación Numérica JOB TITLE :. FLAC (Version 6.00) LEGEND 9-Oct-14 18:32 step E+01 <x< 6.333E E+03 <y< 3.823E+03 Grid plot 0 2E 2 (*10^3) D x (8m) R DX M DX (8m) C Max. shear strain increment 0.00E E E E E E E E-02 Contour interval= 2.50E-03 Extrap. by averaging (*10^2) JOB TITLE :. FLAC (Version 6.00) LEGEND 9-Oct-14 18:32 step HISTORY PLOT Y-axis : 2 X displacement( 390, 19) 3 Y displacement( 390, 19) 4 X displacement( 324, 57) 5 Y displacement( 324, 57) 6 X displacement( 276, 75) 7 Y displacement( 276, 75) 8 X displacement( 325, 57) 9 Y displacement( 325, 57) 10 X displacement( 251, 86) 11 X displacement( 251, 86) 12 X displacement( 219, 94) 13 X displacement( 219, 94) (10-01 ) X-axis : Number of steps (10 03 ) Nota: Las medidas (DX) están con respecto al origen (21/09/2013) D: Desplazamiento R: (mm) Resultados del análisis numérico M: (mm) Monitoreo Inclinómetro C: (msnm) Cota

20 6. Conclusiones y Recomendaciones

21 Conclusiones y Recomendaciones - La selección del modelo constitutivo a utilizar es dependiente de la cantidad de ensayos, el utilizar el modelo constitutivo Cam Clay Modificado requiere mayor conocimiento en el laboratorio de los materiales - La correcta selección de los parámetros del suelo a modelar es esencial para una buena predicción en los proyectos de geoingeniería - De las muestras analizadas C-2, C-5 y M-1, la muestra C-2 es la más representativa, se pudo determinar esta condición contrastando la información de los registros como construido de la construcción del depósito de relaves

22 Conclusiones y Recomendaciones - Los análisis realizados son para condiciones estáticas, para condiciones dinámicas, se deberá determinar los parámetros dinámicos del material en función del modelo constitutivo a utilizar. - Las propiedades elásticas del material varían en función al grado de confinamiento - Se evaluó el comportamiento del depósito de relaves para verificar las deformaciones que presenta el monitoreo geotécnico con las predicciones numéricas del modelo. - Los resultados obtenidos de la medición son de forma similar a los resultados numéricos los cuales en orden y en magnitud indican que guardan relación.

23 GRACIAS.