Modelización de la anisotropía de los macizos rocosos

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1 Modelización de la anisotropía de los macizos rocosos Dr. Alejo O. Sfriso Universidad de Buenos Aires materias.fi.uba.ar/6408 SRK Consulting (Argentina) latam.srk.com AOSA Isotropía, anisotropía, ortotropía 2Modelización de anisotropía en macizos rocosos Isotropía: mismas propiedades en todas las direcciones (rocas ígneas intactas) Ortotropía: dos o tres ejes ortogonales de simetría (algunas rocas sedimentarias) Anisotropía: propiedades diferentes en diferentes direcciones Axial Radial Circunferencial es.wikipedia.org/wiki/ Material_ortótropo Aliviadero Caracoles 1

2 3Modelización de anisotropía en macizos rocosos Estrategias de modelización de anisotropía Medio continuo Anisótropía elástica / elastoplástica Juntas difusas Interfases distribuidas Interfases explícitas Mesomecánica (SRM) Modelos de contacto/bloques UDEC/3DEC PFC Slope model SRK: Frack_Rock (Gibson) (Gao & Zhao 2012) (Gibson 2016) Anisótropo Isótropo Modelización de anisotropía en macizos rocosos Fluencia anisotrópica dentro de la mecánica del continuo Los modelos de plasticidad simples son isotrópicos (p.ej. Mohr-Coulomb o Hoek-Brown) T N Las discontinuidades agregan mecanismos adicionales de deformación anisotrópica (modelos de juntas difusas) N T 4 2

3 5Modelización de anisotropía en macizos rocosos Fluencia anisotrópica dentro de la mecánica del continuo No hay distancia entre discontinuidades: siempre existe una discontinuidad en la posición desfavorable Limitación en 2D: sólo es válido si las discontinuidades son normales al modelo (Waterman 2010) Juntas horizontales Juntas inclinadas (Waterman 2010) Discontinuidades explícitas 6Modelización de anisotropía en macizos rocosos Superficies pre-definidas en el modelo con propiedades resistentes propias Ventajas Fallas y otras estructuras bien caracterizadas, no promediadas Ablandamiento (de discontunuidad) no induce dependencia de la malla Desventajas Requiere caracterización mecánica Modelización difícil de superficies curvas y/o con puentes de roca (SRK Consulting, Severin 2012) 3

4 7Modelización de anisotropía en macizos rocosos Discrete Fracture Network (introducción) Figure 1. UJRM model: matrix and joint (Sainsbury 2008) Figure 2. Stages of damage within a UJRM specimen. 8Modelización de anisotropía en macizos rocosos Modelos discontinuos: bloques en contacto Mecánica del continuo dentro de cada bloque Teorías de contacto entre bloques Ventajas Puede propagar fracturas (en contactos pre-definidos) Permite modelar localización de deformaciones Desventajas Bloques elásticos: puede bloquear Bloques elastoplásticos: alto costo computacional (SRK Consulting, Severin 2012) 4

5 9Modelización de anisotropía en macizos rocosos Modelos discontinuos en gran escala: Chuquicamata Pared Oeste UDEC model showing lithology, discontinuities and anual pit geometries. (Lorig and Calderón, 2002) PFC2D model showing toppling on major structures (Cundall, 2007) SLOPE MODEL model showing toppling on major structures (LOP, 2009) (Silva et al 2015) Modelización de anisotropía en macizos rocosos El problema de la interpretación de los resultados Macizo rocoso FS = 1.65 Juntas difusas FS = DFN en FLAC3D FS = 0.97 (SRK Consulting, Severin 2014) 5