Browsing by Author "Boccardo Salvo, Valeria"

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    An accurate numerical-analytical method for computing stresses in rock mass around mining excavations
    (2017) Boccardo Salvo, Valeria; Durán Toro, Mario; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La corteza terrestre se encuentra sometida a un estado de esfuerzos o tensiones debido a fuerzas de origen gravitacional y tectónico, entre otros. Al extraer material desde un macizo rocoso, los esfuerzos se redistribuyen, lo cual es especialmente importante en minería, debido a que pueden aparecer áreas de alta concentración de esfuerzos en excavaciones mineras,produciendo eventos no deseados como caídas de roca o deslizamientos. Por lo tanto, hay una necesidad por determinar, de manera fehaciente, el estado de esfuerzos inducido en un macizo rocoso por la actividad minera, lo cual constituye un problema complejo. El objetivo de este trabajo es entonces proponer una metodología matemática certera para calcular estos esfuerzos y mostrar su desempeño en un caso simplificado. La principal fortaleza de esta metodología es el tratamiento numérico eficiente y eficaz del medio no acotado que rodea la excavación, comparado con el enfoque habitual usado por software comercial estándar para el mismo propósito, lo que conlleva una considerable reducción del recurso computacional requerido. El desarrollo de la metodología se divide en dos etapas. En la primera etapa se considera un problema simplificado donde se asume que la excavación es un pit semiesférico situado sobre la superficie de un dominio elástico semi-infinito y sometido a gravedad. Este problema es resuelto usando dos métodos semianalíticos, donde el segundo método es una mejora del primero. En la segunda etapa, se trata el caso de una excavación de geometría axisimétrica arbitraria mediante una técnica de acoplamiento, la cual emplea el segundo método semi-analítico para calcular una aproximación del operador Dirichlet-to-Neumann (DtN) sobre una frontera artificial semi-esférica. El operador DtNprovee las condiciones de borde exactas que completan el problema matemático planteado en el dominio computacional existente entre la excavación y la frontera artificial, el cual es entonces resuelto mediante el método de los elementos finitos (FEM). Se presentan resultados numéricos para demostrar la eficiencia y precisión de la metodología propuesta.
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