Thesis:

Efecto de la presencia de una estructura geológica en la generación de estallidos de rocas mediante enfoque energético

La transición hacia minería subterránea más profunda ha incrementado la ocurrencia y severidad de fenómenos dinámicos como el estallido de rocas, los cuales impactan directamente la seguridad, la continuidad operacional y los costos de sostenimiento. El estallido de rocas corresponde a una respuesta inestable del sistema excavación–macizo, asociada a la acumulación y liberación súbita de energía deformacional bajo estados tensionales elevados, cuya manifestación depende tanto del campo de esfuerzos in situ como de las condiciones estructurales del macizo. Si bien existen enfoques empíricos, estadísticos y numéricos para su evaluación, persisten limitaciones relevantes: (i) la dificultad de capturar de forma consistente la interacción túnel–estructura geológica y su efecto en la concentración de tensiones, la liberación energética y el daño; y (ii) la falta de relaciones explícitas e interpretables que permitan generalizar tendencias dentro de rangos de parámetros bien definidos. En este contexto, este estudio evalúa la influencia de una estructura geológica en la respuesta del sistema túnel–macizo bajo un enfoque energético, mediante simulaciones numéricas tridimensionales en FLAC3D y el análisis de tres métricas de respuesta: Tasa de liberación de energía localizada (LERR), energía cinética máxima en el contorno del túnel (Wk) y radio de plasticidad normalizado (Rp/Re). Se desarrolla un modelo numérico 3D que reproduce el comportamiento tenso-deformacional del macizo rocoso por medio del modelo constitutivo tipo Ubiquitous-Joint con ablandamiento/ endurecimiento bilineal, capaz de representar degradación post-peak. Se ejecuta un análisis de sensibilidad(...).

The transition toward deeper underground mining has increased the occurrence and severity of dynamic phenomena such as rockbursting, which directly affects safety, operational continuity, and ground support costs. Rockbursting is an unstable response of the excavation–rock mass system, associated with the accumulation and sudden release of strain energy under high stress conditions, and its manifestation depends on both the in-situ stress field and the rock mass structural conditions. Although empirical, statistical, and numerical approaches are available for its assessment, relevant limitations remain: (i) the difficulty of consistently capturing the tunnel–geological structure interaction and its effects on stress concentration, energy release, and damage; and (ii) the lack of explicit and interpretable relationships that allow trends to be generalized within well-defined parameter ranges. Within this context, this study evaluates the influence of a geological structure on the response of the tunnel–rock mass system from an energy-based perspective, using three-dimensional numerical simulations in FLAC3D and the analysis of three response metrics: localized energy release rate (LERR), maximum kinetic energy at the tunnel contour (Wk), and normalized plastic radius (Rp/Re). A 3D numerical model is developed incorporating a Ubiquitous-Joint constitutive fórmulation with bilinear softening/hardening, enabling the representation of post-peak degradation. A sensitivity analysis is performed(...).