Estudo Paramétrico do Formato das Zonas Plastificadas em Torno de Escavações Substerrâneas
Bruno César Ribeiro Silva1; Rodrigo Peluci Figueiredo2
1 Instituto Federal de Minas Gerais; 2 Universidade Federal de Ouro Preto
Resumo
O presente trabalho pretende contribuir para um melhor entendimento das variáveis que governam a forma da Zona Plástica resultante em torno de escavações subterrâneas. Além da seção circular, foram consideradas outras 8 seções diferentes de escavações, comumente utilizados em obras civis e de mineração. Variaram-se, por meio de simulações numéricas, a razão da tensão horizontal com a tensão vertical, (K), entre 0.3 e 3.5, e a profundidade, (z), entre 50 e 1000 m. Além de verificar o comportamento da forma da Zona Plástica em torno das escavações, foi avaliada também a dispersão entre o Raio Plástico obtido pelas simulações numéricas e aquele fornecido pela solução analítica de Duncan-Fama (1993). As soluções computacionais foram obtidas com o software Phase2 da Rocscience Inc., considerando-se um maciço rochoso brando hipotético. Os resultados obtidos indicaram para todas as seções analisados, que há uma faixa de K e z, na qual as zonas plásticas assumem a forma de uma "borboleta" ou, mais tecnicamente falando, epitrocoidal. Ademais, pôde-se observar também, que à medida que K se afasta de 1, ou seja, de um campo de tensões hidrostático, o formato da zona plastificada passa gradativamente de circular para elíptico e, daí, para o formato epitrocoidal, em função dos valores de K e z. Essa mudança tem um considerável significado prático para escavações subterrâneas em que se utilizam malhas regulares de reforço para a manutenção da estabilidade, podendo as mesmas se tornarem totalmente inadequadas e levar a sérios problemas de instabilidade a depender dos valores de K e z. Com a mudança do formato da Zona Plástica de circular para elíptica ou epitrocoidal, há que se estabelecerem malhas de reforço com comprimentos diferentes a depender da direção, de tal modo que se tenha sempre uma parte da ancoragem em meio elástico, além dos limites da zona plastificada. A consideração atual, em projetos conceituais ou preliminares em escavações subterrâneas em rocha de que a zona plástica seja concêntrica, pode trazer al
Palavras-chave: Zona Plástica; Escavações Subterrâneas; Simulações Computacionais; Elementos Finitos