Simulação numérica tridimensional de escavações em meios geológicos.

Abstract

Os processos de escavação, a céu aberto ou subterrâneo, estão intimamente relacionados com a atividade de mineração. Estes processos conduzem a uma alteração do estado de tensão e deformação no meio geológico que é altamente dependente, dentre outros fatores, das condições geométricas e suas variações intermediárias ao longo do processo. Para que seja possível o acompanhamento das variações dos campos de tensão e deformação no decurso do processo construtivo da escavação torna-se imprescindível a utilização de um método aproximado para a solução do sistema de equações diferenciais parciais que governam este problema mecânico de equilíbrio estático com contorno variando a cada estágio da escavação. As equações aproximadas deste problema mecânico, em condição tridimensional, são obtidas através da formulação em deslocamento do método dos elementos finitos juntamente com uma metodologia que avalia as forças nodais equivalentes à remoção de parte do domínio do problema, a partir do estado de tensão na porção remanescente da escavação. Com base nesta formulação, foi desenvolvido um módulo para simulação tridimensional de escavações tomando como base computacional o módulo para simulação de escavações em condição bidimensional já implementado no sistema computacional ANLOG. Vários modelos discretos 3D foram testados e o módulo adaptado apresentou resultados satisfatórios para diversos tipos de análise em comparação com soluções analíticas presentes na literatura especializada, assim como em comparação com simulações bidimensionais.