Simulación del comportamiento geomecánico de las vetillas del yacimiento El Teniente mediante PFC3D

Abstract

El objetivo del presente trabajo fue replicar, mediante simulación computacional, los resultados de dos ensayos de tensión directa y cinco de corte directo, realizados en muestras con vetillas con distinto relleno mineralógico, pertenecientes al Complejo Máfico El Teniente (CMET). Los mencionados ensayos fueron encargados por CODELCO, División El Teniente, al SP Technical Research Institute of Sweden, durante el año 2010. Actualmente, Itasca ha desarrollado un programa computacional, llamado PFC3D (Particle Flow Code in Three Dimensions), el cual es capaz de simular ensayos de laboratorio, y entregar resultados casi idénticos a los reales. La simulación que efectúa utiliza los siguientes componentes, considerando el modelo de SRM (Synthetic Rock Mass): Roca intacta, mediante el modelo BPM (Bonded Particle Model), en donde el material es representado por esferas que interactúan entre sí y su comportamiento se rige por los enlaces existentes entre ellas. Discontinuidades, abiertas o cerradas, mediante los modelos de DFN (Discrete Fracture Network) y SJM (Smooth Joint Contact Model). Para este trabajo, se simularon vetillas selladas. Durante la calibración de la roca intacta, se estableció una relación entre el comportamiento macroscópico de la muestra ensayada y el valor del microparámetro que lo rige (correspondiente a uno de los modelos antes descritos; en este caso, BPM). En particular: Resistencia a la tensión a nivel macroscópico (σt) relacionado con la resistencia a la tensión microscópica, de los enlaces (σn). Módulo de Young (E), relacionado con el parámetro microscópico (Ball E). Compresión uniaxial (UCS), relacionado con la cohesión microscópica Adicionalmente, en el proceso de simulación de los ensayos de laboratorio, fue posible determinar el comportamiento de diversos microparámetros considerados en el modelo SJM y decidir cuáles eran los influyentes en cada caso. En particular, para los ensayos de tensión directa, son especialmente importantes la rigidez normal de los contactos (k ̅_n) y la resistencia a la tensión (σ_c); mientras que en los ensayos de corte directo, son la resistencia al corte de los enlaces (k ̅_s), la cohesión de contacto (c_b) y el coeficiente de fricción microscópica entre las partículas (μ). También, con la realización de esta fase, se trazó una posible ruta a seguir en el proceso de calibración, dejando parcialmente de lado la metodología de ensayo y error , a la cual se debía acudir anteriormente. Cabe destacar que, con todo el proceso de simulación de los ensayos geotécnicos, se consiguieron resultados similares a los obtenidos en laboratorio, con diferencias menores al 5-10%, tanto para las simulaciones de ensayos de tensión directa como de corte directo.