Un método numérico para la obtención de relaciones constitutivas en rocas fracturadas

• Autores: Monachesi, Leonardo B.; Guarracino, Luis
• Año de publicación: 2011
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Ingeniería Ambiental; Relaciones Constitutivas; Constitutive Relations; Flujo no Saturado; Rocas Fracturadas; Unsaturated Flow; Fractured Rocks; Ingeniería Ambiental
• Institución: Universidad Nacional de Río Negro

Fil: Monachesi, Leonardo B. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina.
Fil: Monachesi, Leonardo B. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina
Fil: Guarracino, Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina.
Fil: Guarracino, Luis. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina
In this study constitutive relations for unsaturated fractured rocks using a numerical procedure that mimics the laboratory technique of measurement are determined. Three dimensional rock samples with random vertical and horizontal fractures are computationally constructed. Each fracture is conceptualized as a three dimensional plate whose hydraulic properties are described by the van Genuchten model. The procedure is based on the numerical solution of the steady state unsaturated flow equation in a three dimensional cubic domain, on a regular mesh of one million elements, using a hybridized mixed finite element method. The saturation and hydraulic conductivity values are numerically computed from the simulation results, for seve ral values of pressure head. The simulated relations are fitted using two recently proposed analytical expressions for unsaturated fractured rocks. Numerical examples show that both models can match reasonably the simulated saturation relations
En este estudio se determinan las relaciones constitutivas para rocas fracturadas no saturadas mediante un procedimiento numérico que imita las técnicas de medición utilizadas en laboratorio. En forma computacional se generan muestras tridimensionales de roca con fracturas verticales y horizontales aleatorias. Cada fractura es conceptualizada como una placa tridimensional cuyas propiedades hidráulicas son descritas por el modelo de van Genuchten. El procedimiento se basa en la solución numérica de la ecuación de flujo no saturado estacionario en una malla regular de un millón de elementos utilizando un método híbrido mixto de elementos finitos. Los valores de saturación y conductividad hidráulica relativa se calculan numéricamente a partir de los resultados de la simulación para distintos valores de altura de presión. Las relaciones simuladas son ajustadas utilizando dos expresiones analíticas recientemente propuestas para rocas fracturadas no saturadas. Ejemplos numéricos muestran que ambos modelos pueden ajustar razonablemente las relaciones de saturación simuladas.