Estudio de simulación DEM sobre las características mecánicas y de micro fracturas del carbón articulado en...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería geotécnica
• Mecánica de las rocas
• Modelado computacional

Sus antecedentes:

• Las rupturas de roca son un peligro significativo en la minería, a menudo involucrando la formación de grietas de tracción.
• La orientación del plano de lecho es un factor crítico que influye en el comportamiento mecánico y los modos de falla de las rocas de carbón.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la influencia de los ángulos de penetración del plano de lecho en el comportamiento mecánico de tracción de las rocas de carbón.
• Para analizar los mecanismos de falla y la transferencia de tensión micromecánica bajo ángulos de lecho variables utilizando simulaciones numéricas.

Principales métodos:

• Utilizó simulaciones numéricas PFC2D (código de flujo de partículas en 2 dimensiones).
• Se desarrollaron modelos con cuatro ángulos de plano de lecho distintos: 0 °, 30 °, 60 ° y 90 °.
• Se analizaron la resistencia a la tracción, el módulo elástico, los patrones de falla y los mecanismos de transferencia de tensión.

Principales resultados:

• La resistencia a la tracción y el módulo elástico se correlacionan positivamente con el aumento del ángulo de recubrimiento, con una resistencia a la tracción que muestra una mayor sensibilidad.
• Los patrones de falla pasan de fracturas compuestas por corte por tracción (0°) a falla por corte a lo largo de los planos de lecho (30°), grietas paralelas dominadas por corte (60°) y redes multidireccionales (90°).
• El análisis micromecánico reveló un cambio en los mecanismos de transferencia de tensión de la dominación del eje de carga a las interacciones complejas entre la matriz y el lecho con el aumento del ángulo de lecho.

Conclusiones:

• La orientación del plano del lecho es un parámetro crucial que controla la resistencia a la tracción, los modos de falla y la propagación de grietas en las rocas de carbón.
• Comprender estos comportamientos dependientes del ángulo es esencial para predecir y mitigar los riesgos de ruptura de roca en las excavaciones subterráneas.
• Las simulaciones numéricas proporcionan información valiosa sobre las respuestas micromecánicas complejas de las masas rocosas estratificadas bajo tensión de tracción.