Back-analysis numerical of convergence of underground escavation in rock (Case Study: TAJ UHE Simplicio)

Atualmente, a crescente demanda por grandes obras no Brasil, tem se tornado um gargalo para o desenvolvimento. A Geotecnia se coloca como uma ferramenta essencial, em obras de infra-estrutura (usinas hidrelétricas, metrôs, túneis etc.); fornecendo suporte técnico para projetos e execução de obras. Neste contexto, as escavações subterrâneas em rocha têm aumentado muito na última década. Esta dissertação apresenta um estudo do comportamento da convergência de uma escavação subterrânea em rocha, onde foi considerado como estudo de caso, a Usina Hidroelétrica (UHE) de Simplício/Anta, localizada no Rio Paraíba do Sul, na divisa entre os Estados do Rio de Janeiro e Minas Gerais. Por meio de ensaios em laboratório com amostras de rocha intacta, levantamento estrutural da rocha, e resultado de ensaios em campo foi caracterizado o maciço rochoso. Determinados os principais parâmetros geomecânicos e estimado o estado das tensões originais da rocha, foi então escolhido o modelo geomecânico e realizado a simulação numérica do processo de escavação do túnel auxiliar de jusante do túnel 3 (TAJ TN3). Para o túnel estudado foi realizado uma analise numérica axissimetrica da relaxação do maciço escavado em relação a distância da face de escavação, para determinação do momento da instalação do suporte e simulação bidimensional da convergência do túnel. Para a simulação realizada o maciço comportou-se apenas na faixa elástica, aproximando os resultados obtidos pela simulação, dos resultados em campo através do monitoramento da convergência. Foi observado que para o grau de alteração do maciço estudado, os modos de ruptura, podem ser tanto pela rocha quanto pelas descontinuidades, dependendo das cunhas formadas pelas famílias de descontinuidades e pelo tipo de suporte aplicado no maciço rochosoCurrently, the increasing demand for great workmanships in Brazil, had become an impediment for the development of Brazil. The Geotechnical Engineering is considered an essential tool, in great workmanships (hydroelectric power plants, subways, tunnels, etc.) supplying technical support for design and construction. In this context, the underground excavations in rock have increased too much. This work presents a study of the behavior of the closer of an underground excavation in rock, where it was considered as case study, Simplício hydroelectric power plant, located in the Paranaíba do Sul river, in frontiers of the States of Rio de Janeiro and Minas Gerais. By means of laboratory tests with samples of intact rock and survey mapping of discontinuities, was characterizes the rock mass. Establishing the principal geomechanic parameters and estimating the in-situ stress state of the rock mass, then was chose the geomechanical model and made a numerical simulation of the excavation process tunnel help downstream of tunnel 3. For the tunnel study was conducted a numerical axial analysis symmetry of the relaxation of the excavated mass on the distance from the face of excavation, to determine the moment of installation and simulate a support of the tunnel closer. For the carried out simulation, the rock mass behaved only in the elastic range, finding closer the results of the simulation, the results on the field by monitoring the tunnel. It was observed that for the degree of alteration of the studied mass, the rupture could occur for the rock as well for the discontinuities, depending on the wedges formed for the discontinuities families and the support type applied in the rock mas