Análise de estabilidade e deformação de cavidades em evaporitos pelo método dos elementos finitos

Abstract

Este trabalho tem por objetivo simular numericamente via método dos elementos finitos a deformabilidade e estabilidade geomecânica de lavras subterrâneas em evaporitos, considerando cenários de galerias executadas pelo método de câmaras e pilares e de escavação para estocagem de gás natural. Os evaporitos são economicamente importantes por serem fontes de matéria-prima para a fabricação de diversos produtos. A silvita é o mineral mais explorado para a produção de potássio, pois a sua estrutura química de cloreto simples favorece o seu aproveitamento industrial. No Brasil, a produção de potássio é realizada pela CVRD (Companhia Vale do Rio Doce) na mina de Taquari-Vassouras, que está localizada em Sergipe. Foi utilizado o modelo constitutivo mecanismo duplo de deformação com ativação térmica. Para validação do modelo constitutivo foi comparado resultados de simulações com resultados de medições, reais, de convergência de deformação, de câmaras do Painel D1. Foi estudado a possibilidade de influxo de água no Painel I5 e apresentou-se uma modelagem de um pilar 3D. Foi simulado, ainda, queda de blocos laterais e uma câmara para estocagem de gás natural. Para reproduzir os efeitos do processo de formação de fraturas, apresenta-se a técnica de fragmentação, a qual usa os elementos de interface para reproduzi-las. Onde os elementos regulares têm comportamento assumidamente de fluência e o comportamento dos elementos da região de interface é regido por um modelo constitutivo inelástico capaz de simular os fenômenos envolvidos no processo de degradação do material até a formação da fratura, como o modelo de dano. Tanto o modelo de dano como o modelo mecanismo duplo de deformação, de fluência estacionária, encontram-se implementados no programa, in-house, de elementos finitos CODE_BRIGHT (COupled DEformation BRIne Gas and Heat Transport). As análises apresentaram resultados consistentes, possibilitando o conhecimento do comportamento de fluência das rochas salinas, e seus efeitos, como subsidência, influxo de água, formações de chocos. Além disso, as análises demonstraram a viabilidade da aplicação da técnica de fratura em projetos de Engenharia com a aplicação da metodologia proposta.