Estudio numérico de efectos de escala en la resistencia al corte de diaclasas bidimensionales en ensayos de corte directo

Abstract

Barton (1973) caracterizó la resistencia al corte de diaclasas en escala de laboratorio (~100 mm), desarrollando un criterio de resistencia al corte que considera la influencia de la rugosidad de la junta mediante el Joint Roughness Coefficient (JRC). A pesar de que inicialmente se desarrolló como un parámetro de ajuste, el JRC de diaclasas in-situ, cuyo largo varía en varios ordenes de magnitud, es determinado empíricamente mediante comparación visual con un set de perfiles representativos de pequeña escala elaborado por Barton & Choubey (1977). El objetivo de este trabajo es estudiar numéricamente el efecto de escala y el intervalo de muestreo espacial del perfil en la resistencia al corte de diaclasas bidimensionales sometidas a cargas normal constante. Se utilizaron simulaciones numéricas de elementos finitos de ensayos de corte directo para perfiles de pequeña y gran escala (~100 y ~1000 mm respectivamente), generados mediante el escalamiento de los perfiles standard de Barton & Choubey (1977), considerando además distintos intervalos de muestreo espacial y rugosidades. La elaboración de la geometría de los modelos y sus mallados, la ejecución de las simulaciones y el procesamiento de los resultados fueron automatizados para facilitar los cientos de simulaciones requeridas para el estudio. Los modelos fueron calibrados mediante análisis de sensibilidad, teniendo en consideración la precisión, convergencia y tiempo de cómputo de las simulaciones. Los resultados obtenidos muestran una buena relación con los resultados experimentales y confirman que el intervalo de muestreo en la caracterización de la rugosidad de las diaclasas afecta sus curvas tensión de corte desplazamiento. Las simulaciones de diaclasas de distinta escala, que sólo difieren en su largo y altura de asperezas manteniendo el resto de las propiedades constantes (i.e. propiedades del material, geometría del perfil, condiciones de borde), no muestran diferencias en la resistencia al corte máxima movilizada.