Repositorio
Institucional

Ramirez-Ganga, Javier

Gradient damage models for studying material behavior in underground mining

ELSEVIER SCIENCE INC

APPLIED MATHEMATICAL MODELLING

en

Block caving is a technique employed in underground mining for the extraction of minerals. It utilizes the force of gravity to facilitate the controlled fracturing of rock, thereby enabling the efficient retrieval of ores from the mine. In our pursuit of numerical simulation of this extraction process and a more profound comprehension of its influence on the mine environment, we examine variational damage models founded upon the gradient damage model proposed by Pham and Marigo in 2010. However, the original theory of Pham and Marigo is insufficient for accurately modeling the complexities of large-scale problems where compression-induced damage is pervasive throughout the rock mass and impedes the recovery of subsidence in the cavity ceiling. To address this limitation, we introduce a variation of the model. This variation incorporates an anisotropic dependence of the damage criterion on the spherical and deviatoric components of the stress tensor, effectively controlling compression damage. The simulations demonstrate the effectiveness of the proposed extension in accurately representing the observed damage in the rock mass and the expected subsidence in a block-caving operation. The new model provides a more comprehensive and realistic representation of the underground mining process, contributing to improved predictive capabilities and more informed mining decision-making.El hundimiento por bloques es una técnica empleada en la minería subterránea para la extracción de minerales. Utiliza la fuerza de la gravedad para facilitar la fractura controlada de la roca, permitiendo así la recuperación eficiente de los minerales de la mina. En nuestra búsqueda de la simulación numérica de este proceso de extracción y una comprensión más profunda de su influencia en el entorno minero, examinamos modelos de daño variacionales basados ​​en el modelo de daño por gradiente propuesto por Pham y Marigo en 2010. Sin embargo, la teoría original de Pham y Marigo es insuficiente para modelar con precisión las complejidades de problemas a gran escala donde el daño inducido por compresión es generalizado en toda la masa rocosa e impide la recuperación del hundimiento en el techo de la cavidad. Para abordar esta limitación, introducimos una variación del modelo. Esta variación incorpora una dependencia anisotrópica del criterio de daño en los componentes esféricos y desviadores del tensor de esfuerzos, controlando eficazmente el daño por compresión. Las simulaciones demuestran la eficacia de la extensión propuesta para representar con precisión el daño observado en la masa rocosa y el hundimiento esperado en una operación de hundimiento por bloques. El nuevo modelo proporciona una representación más completa y realista del proceso de minería subterránea, lo que contribuye a mejorar la capacidad predictiva y a una toma de decisiones mineras más fundamentada.

artículo original

Fracture mechanics

Gradient damage model

Block caving

Underground mining

Finite element methods

10.1016/j.apm.2025.116171

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FINITE-ELEMENT APPROXIMATION

QUASI-STATIC GROWTH

VARIATIONAL APPROACH

FRACTURE

IMPLEMENTATION

EXISTENCE

FINITE-ELEMENT APPROXIMATION

QUASI-STATIC GROWTH

VARIATIONAL APPROACH

FRACTURE

IMPLEMENTATION

EXISTENCE

Minería y Procesamiento de Minerales

Geotecnia

Matemáticas Aplicadas

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WOS:001492087800002

Gradient damage models for studying material behavior in underground mining

artículo original

ELSEVIER SCIENCE INC

APPLIED MATHEMATICAL MODELLING

Engineering, Multidisciplinary

Mathematics, Interdisciplinary Applications

Mechanics

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0307-904X

Centro de Modelamiento Matematico (CMM)#Project Mathamsud#Proyecto ECOS-CONICYT#FONDECYT (Chile)(Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Tecnologica (CONICYT)CONICYT FONDECYT)#Beca Doctorado Piensa Mineria, CODELCO, CODELCOTECH

Centro de Modelamiento Matematico (CMM) [ANID ACE210010, FB210005]

Project Mathamsud [19-MATH-01]

Proyecto ECOS-CONICYT [ECOS180050]

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Beca Doctorado Piensa Mineria, CODELCO, CODELCOTECH

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