Estudio de la influencia de parámetros geológicos en el comportamiento post peak usando modelos numéricos

Abstract

La roca intacta corresponde a material rocoso sin discontinuidades y se caracteriza por propiedades mecánicas como su resistencia y deformabilidad. Estas propiedades vienen definidas de acuerdo con el tipo de roca en que esta se pueda clasificar: ígnea, metamórfica o sedimentaria, y también en otras características como el tamaño de grano y la mineralogía. El conocimiento de estas propiedades y, en particular el conocimiento de cómo cambia la roca al ser sometida a esfuerzos, es de vital importancia ya que es la base del diseño u operación de una mina, afectando así la rentabilidad y estabilidad. Una de las formas más usadas y confiables que existe para determinar las propiedades mecánicas son los ensayos de laboratorio de roca intacta, ya que son la forma de poder realizar mediciones en ambientes controlados. Estos métodos están estandarizados y, a pesar de ser costosos para la industria minera, son la única forma que existe de tener datos representativos y confiables sobre el comportamiento de la roca. Es por eso que se han buscado con el paso de los años nuevas alternativas teniendo en cuenta la influencia de cada una de las características propias de la roca. Una solución prometedora ha sido el uso de métodos numéricos basado en modelaciones de elementos discretos, los cuales permiten simular condiciones que podrían ser difíciles de estudiar en terreno o en condiciones de laboratorio, y que podrían tomar mucho tiempo o tener configuraciones difíciles de controlar. Cada roca se caracteriza por tener un comportamiento post-peak característico, los que pueden variar en condiciones de ensayo UCS desde rocas muy frágiles hasta rocas con strainsoftening. En este contexto, la siguiente memoria e investigación de título tiene como finalidad estudiar mediante métodos numéricos la influencia que tienen las características geológicas de cada litología en el comportamiento post-peak. Para cumplir con esto, se revisan estudios realizados previamente respecto a si un mismo modelo puede representar distintos tipos de litologías, definiendo de esta forma cuales son las ventajas y desventajas que tienen estos modelos por tipo de litología. Una vez modeladas distintas litologías, se pueden comparar estos distintos comportamientos con el objetivo de establecer cuáles son los parámetros que más afectan dentro del estudio. El modelo en cuestión se creará en base a modelación discreta, en la que consistirá básicamente de utilizar uno de los tipos de modelos de contacto existentes para la creación de una muestra de roca, la cual luego esta será sometida a cargas axiales mediante simulaciones para determinar las propiedades de esta. De las simulaciones se puede extraer que al calibrar dos rocas diferentes: Argilita y Andesita, la primera es más difícil de calibrar que la otra por razones de resistencia y fragilidad de las mismas. Se plantea que la calibración se debe adaptar al tipo de litología ya que estas tienen una dependencia importante del comportamiento que estas presenten ya sean frágiles o resistentes. Como recomendación se propone realizar estudios posteriores del comportamiento de diferentes rocas y como varían estas en el estado post-peak con otros parámetros que no se vieron en esta investigación, en añadidura se recomienda calibrar el post-peak aunque se pierdan algunas propiedades ya que no se vio influido en el estudio.