Numerical Modeling of Subsurface Blasts

Jhon Silva Castro, L Sebastian Bryson, Nathan K Gamber, Braden T Lusk

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Mining and Rock Mechanics

RESUMEN: Cuando ocurre una explosión en la superficie o a una cierta profundidad del terreno, se genera un fenómeno conocido como un “impacto en el terreno”. El impacto en el terreno es la propagación de ondas compresivas, de corte y de tensión a través del terreno. El valor máximo o pico y su propagación es una función compleja que involucra las propiedades dinámicas y constitutivas del suelo, la composición química de los productos que detonan, y la geometría de la explosión. Debido a la complejidad de este problema, la predicción del desplazamiento, la velocidad y la aceleración del terreno en un lugar particular puede difícil. En la práctica, el estado del arte para describir y predecir los parámetros de respuesta del terreno debido a una voladura utiliza formulas empíricas. Esas formulas suponen el medio en donde se desarrolla el fenómeno como una masa homogénea, e isotrópica y caracteriza la respuesta en el medio usando elasticidad lineal. Desafortunadamente los depósitos térreos son raramente isotrópicos. Adicionalmente, debido alas grandes deformaciones producidas en una voladura, la respuesta dinámica del terreno no puede ser adecuadamente descrita usando elasticidad lineal. Este documento presenta los resultados de un estudio que evaluó la eficiencia de un modelo de elementos finitos para predecir la velocidad pico partícula y la presión del terreno para condiciones de campo libre. En el desarrollo del modelo, fueron analizadas la influencia del tamaño del dominio o el tamaño del modelo, las condiciones de frontera y finalmente los coeficientes de amortiguamiento utilizados. Los resultados de estos estudios paramétricos son presentados. Los resultados obtenidos fueron comparados contra casos históricos donde ecuaciones empíricas y monogramas fueron desarrollados para relacionar las propiedades dinámicas del suelo con las predicciones de la explosión. Finalmente, la influencia del modelo constitutivo del suelo en el modelo numérico es presentada.

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