Modelagem numérica em elementos finitos da influência do tempo na estabilidade de realces em mina subterrânea

Abstract

Esta tese tem como objetivo geral realizar uma análise quantitativa do efeito do tempo na instabilidade dos realces provenientes do método de lavra subterrâneo de aberturas por subníveis, utilizando modelagem numérica, via método dos elementos finitos. A previsão da diluição não planejada consiste em determinar, numericamente, os desplacamentos pós- desmontes ocorridos nas paredes dos realces durante o tempo em que o mesmo permanece exposto sem aplicação de qualquer tipo de suporte. A abordagem aqui adotada consiste na utilização de um modelo elasto-viscoplástico com formulação para o método dos elementos finitos, com a capacidade de simular o comportamento do maciço rochoso dependente do tempo diante de escavações subterrâneas. O modelo encontra-se implementado no código de elementos finitos CODE BRIGTH, com critério de plastificação de Mohr-Coulomb e regularização viscosa da plasticidade, baseada no modelo de Perzyna. Para avaliação da aplicação do modelo na previsão da diluição não planejada, foi analisado o comportamento de três indicadores de instabilidade em um caso sintético e dois casos reais, totalizando vinte e duas simulações em um estado plano de tensões. O caso sintético mostrou a evolução dos indicadores em função dos parâmetros de entrada do modelo, constatando que o mesmo pode ser facilmente calibrado para várias condições reológicas do maciço rochoso. O segundo caso foi elaborado a partir de um desplacamento registrado no teto de realce em um período de sete meses, cujos resultados definiram alguns limites de aplicabilidade do modelo. O terceiro caso trata-se da abertura de um realce com dados reais de geometria e diluição não planejada, com os resultados obtidos pela simulação bastante coerente com os dados reais de diluição do realce, além de mostrar a evolução dos indicadores de instabilidade ao longo do tempo, indicando um acréscimo na diluição não planejada de até 2,2%, para cada mês de exposição. As simulações mostraram que o modelo elasto-viscoplástico possui boa consistência com casos reais, com fácil adequação de parâmetros e coerência com teorias do comportamento reológico das rochas.