http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48823
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JairOchoaValderrama_TESE.pdf | 7,82 MB | Adobe PDF | Voir/Ouvrir |
Titre: | Modelagem do comportamento de rochas na escala de laboratório empregando o CVBM heterogêneo |
Autre(s) titre(s): | Modeling Rock Behavior at the Laboratory Scale Employing Heterogeneous CVBM |
Auteur(s): | Ochoa Valderrama, Jair |
metadata.dc.contributor.email: | jaircivil25@hotmail.com |
Orientador(es):: | Assis, André Pacheco de |
Coorientador(es):: | Rasmussen, Leandro Lima |
Assunto:: | Heterogeneidade Interna da Rocha Modelagem Numérica |
Date de publication: | 12-jui-2024 |
Data de defesa:: | 4-oct-2023 |
Référence bibliographique: | OCHOA VALDERRAMA, Jair. Modelagem do comportamento de rochas na escala de laboratório empregando o CVBM heterogêneo. 2023. clix, 159 f., il. Tese (Doutorado em Geotecnia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023. |
Résumé: | Com o aumento da demanda de obras projetadas no espaço subterrâneo, tem se apresentado a necessidade de compreender e predizer o comportamento das rochas quando submetidas a diferentes tipos de carregamentos externos. Múltiplas técnicas experimentais e numéricas têm sido desenvolvidas para representar os diversos fenômenos que envolvem as rochas e os maciços rochosos. Uma dessas técnicas é o Modelo Contínuo de Blocos Voronoi (CVBM), que, com sua abordagem pseudo-descontínua bidimensional, tem-se mostrado como uma ferramenta numérica capaz de simular o comportamento das rochas na escala de campo e de laboratório, assumindo um único tipo de material para o conjunto de blocos e juntas utilizados na sua representação. No entanto, nos últimos anos, reconheceu-se a contribuição de outras fontes de heterogeneidade para uma modelagem mais precisa das rochas, permitindo modos de falha mais realistas e um desenvolvimento das tensões macroscópicas mais próximo dos resultados experimentais. Por estes motivos, neste trabalho, a heterogeneidade de material e de contato foi integrada ao CVBM usando um script desenvolvido na linguagem Python. Como caso de estudo, foi representado o comportamento do Diorito Äspö quando submetido a diferentes tipos de ensaios de laboratório (compressão simples e confinada, tração indireta, carregamento cíclico e tenacidade de fratura), analisando o impacto dos diferentes parâmetros, do tamanho dos elementos constituintes e da variabilidade espacial e estrutural na resposta elástica, tensões características e resistências do modelo. O CVBM heterogêneo conseguiu simular adequadamente a resposta macroscópica da rocha, capturando a variabilidade natural dos resultados e o desenvolvimento de diferentes tipos de fraturas ao longo do processo de carregamento. As novas características adicionadas ao modelo resultaram no rápido desenvolvimento de tensões de tração dentro do material, causando o crescimento gradual das fraturas, impactando nas tensões características e no comprimento da zona de crescimento instável das fraturas. Além disso, são expostos os procedimentos seguidos para representar o comportamento de rochas que apresentam foliação ou inclusões na sua estrutura interna, utilizando como exemplos ilustrativos a alteração do diorito calibrado e o basalto amigdaloide encontrado no local de construção da usina hidrelétrica de Baihetan, na China. Por fim, o trabalho é concluído com a expansão do procedimento para a aplicação da abordagem probabilística na definição das propriedades ao interior do corpo de prova. |
Abstract: | With the increasing demand for underground construction projects, there has been a growing need to understand and predict the behavior of rocks when subjected to different types of external loads. Multiple experimental and numerical techniques have been developed to represent the various phenomena involving rocks and rock masses. One of these techniques is the Continuum Voronoi Block Model (CVBM), which, with its two-dimensional pseudodiscontinuous approach, has proven to be a numerical tool capable of simulating rock behavior on both field and laboratory scales, assuming a single material for the entire set of blocks and joints used in its representation. However, in recent years, the contribution of other sources of heterogeneity for a more accurate modeling of rocks has been recognized, allowing for more realistic failure modes and a development of macroscopic stresses closer to laboratory results. For these reasons, in this work, material and contact heterogeneity were integrated into the CVBM using a script developed in the Python language. As a case study, the behavior of Äspö diorite was represented when subjected to different types of laboratory tests (simple and confined compression, indirect tension, cyclic loading, and fracture toughness), analyzing the impact of different parameters, the size of constituent elements, and spatial and structural variability on elastic response, characteristic stresses, and model strengths. The heterogeneous CVBM adequately simulated the rock's macroscopic response, capturing the natural variability of the results and the development of different types of fractures throughout the loading process. The new features added to the model resulted in early development of tensile stresses within the material, causing the gradual growth of fractures, impacting characteristic stresses and the extent of the unstable fracture growth zone. Additionally, the procedures followed to represent the behavior of rocks that exhibit foliation or inclusions in their internal structure are presented, taking as illustrative examples the alteration of calibrated diorite and the amygdaloid basalt found at the construction site of the Baihetan Hydroelectric Power Station in China, respectively. The work concludes with the extension of the procedure to the application of a probabilistic approach for defining properties within the sample. |
metadata.dc.description.unidade: | Faculdade de Tecnologia (FT) Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC) |
Description: | Tese (Doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2023. |
metadata.dc.description.ppg: | Programa de Pós-Graduação em Geotecnia |
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Collection(s) : | Teses, dissertações e produtos pós-doutorado |
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