Modelamiento tridimensional de fracturas utilizando la técnica de redes de fracturas discretas aplicado en el túnel de la línea 4 del metro de Rio de Janeiro

Abstract

Conocer el comportamiento y distribución de las fracturas en un macizo rocoso, tanto en superficie como en el subsuelo, es fundamental en la industria ingenieril. En la actualidad para entender este comportamiento se utilizan técnicas convencionales tales como: cartografía geológica estructural, sondajes de perforación, sísmica de refracción, ensayos in situ, sin embargo, todos estos análisis se realizan en un medio bidimensional. El objetivo de la presente tesis es mostrar el comportamiento de un medio fracturado en un ambiente tridimensional mediante la técnica de redes de fracturas discretas, con el fin de obtener una geometría más realista y enriquecer la comprensión global del macizo rocoso, para fines ingenieriles. En este sentido la presente tesis utilizo la metodología propuesta por un equipo de investigación llamado SKB (Svensk Kärbänslehantering) el año 2002, para ser aplicado el modelo tridimensional de fracturas en el Túnel la Línea 4 del Metro de Rio de Janeiro. Este modelo fue generado en función a los datos que fueron proporcionados por el Consorcio Rio Barra, quien fue la empresa ejecutora del proyecto, los cuales nos proporcionaron datos tales como: cartografía geológica, cartografía estructura, secciones interpretadas, sondajes de perforación y perfil de imagen. Así mismo para validar esta nueva metodología propuesta se decidió verificar con datos reales obtenidos durante la etapa de ejecución del túnel, tal es así que el Consorcio Rio Barra tuvo la gentileza de proporcionarnos los datos de las discontinuidades presentes en las paredes del túnel que fueron obtenidos durante la etapa del mapeo geomecánico durante el avance de obra. Los resultados obtenidos en esta comparación determinaron una coincidencia entre las zonas de mayor fracturamiento obtenido en el mapeo geológico en dos dimensiones y el análisis de fracturamiento obtenido en el modelo tridimensional. Teniendo estos resultados, esta tesis propone utilizar esta técnica en los diferentes proyectos ingenieriles que se viene ejecutando en el Perú.

The knowledge of the fractures behavior and distribution in the subsurface is essential for calculations stability and permeability. In the industry, the behavior estimate is produced by rock mass characterization, getting the geomechanical mapping areas with high or low degree fracturing. Such analyses are performed on two-dimensional environment, which don´t allow us to estimate the fracture medium permeability and flow behavior. The main goal of this work is to present a discrete fracture network three-dimensional modeling, obtaining a more realistic fractured medium geometry and to provide a better rock mass global comprehension. In this context, the proposed methodology was applied by SKB (Svensk Kärbränslehantering) group for the fractures systems analysis present in the rock mass of subway Line 4 tunnel construction on Jardim Oceânico - Gavea in Rio de Janeiro. We used the geological modeling software PETREL, to generate both, the geologic-structure model and the discrete fracture model. The discrete fracture model was generated based on the available data obtained from fractures along the borehole and image logs. The modeling validation was done through the correlation with the provided data from the Sorima. The result shows three-dimensional fractures modeling fit well with geomechanical mapping area, so the analysis shows a good fractured zone correlation ensuring the methodology implementation as well as three-dimensional fractures analysis.