Modelos lattice na engenharia de rochas

Abstract

Nesta tese, os modelos Lattice de Molas Clássico (MLMC) e Rede de Molas e Corpos Rígidos (RMCR) foram aprimorados com novas contribuições no sentido de serem capazes de analisarem tanto rochas intactas quanto maciços rochosos fraturados. Para atingir este objetivo, um programa de computador foi elaborado com base na formulação original de ambos os métodos e nas contribuições adicionais aqui propostas. A solidez das contribuições foi verificada por meio de análises de validação e de estudos de casos reais. Especificamente, as contribuições consistiram em: (1) combinar o método Rede de Fraturas Discretas e a formulação do Modelo de Junta Lisa com o MLMC para a realização de análises 3D de escavações de túneis utilizando a técnica do maciço rochoso sintético; (2) associar o MLMC ao modelo constitutivo de descontinuidades Barton-Bandis e a um serviço de computação em nuvem para demonstrar o potencial do método na realização de análises eficientes de estabilidade probabilística de túneis; (3) estender o método RMCR a fim de fornecer a capacidade de representar os processos de fraturamento de rochas quase-frágeis de maneira realista com: um novo modelo de zona coesiva, a representação da heterogeneidade do material, e a consideração das micro-fraturas naturais preexistentes; e (4) melhorar a Abordagem das Tensões Fictícias e a formulação do Modelo de Junta Lisa para que o método RMCR possa simular rochas transversalmente isotrópicas elasticamente homogêneas e manifestar apropriadamente o modo de ruptura de deslizamento em uma descontinuidade. Contribuições adicionais incluíram duas análises de estabilidade de túneis escavados nas cidades de Washington, DC e Nova York; uma análise de estabilidade probabilística de um trecho de um túnel brasileiro conhecido como Túnel Monte Seco; o estudo numérico do granito Lac du Bonnet e do argilito de Tournemire; e uma análise de sensibilidade global Sobol do granito Lac du Bonnet.