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Title: Blast-induced ground vibrations : a dynamic analysis by FEM.
Other Titles: Vibrações induzidas por desmonte de rochas por explosivos : uma análise dinâmica via MEF.
Vibraciones inducidas por voladura de rocas con explosivos : un análisis dinámico vía MEF.
Authors: Zorzal, Caroline Belisário
Nogueira, Christianne de Lyra
Lima, Hernani Mota de
Keywords: Blasting
Ground vibration
Peak particle velocities
Método dos elementos finitos
Velocidad máxima de vibración de partículas
Issue Date: 2022
Citation: ZORZAL, C. B.; NOGUEIRA, C. de L.; LIMA, H. M. de. Blast-induced ground vibrations : a dynamic analysis by FEM. Research, Society and Development, v. 11, n. 13, artigo e205111335421, maio 2022. Disponível em: <https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/35421>. Acesso em: 15 mar. 2023.
Abstract: The peak particle velocities (PPV) are fundamental for understanding and managing the levels of blast-induced ground vibrations and their effects on adjacent structures. Given that numerical analysis of seismic vibrations has been demonstrated to be a method that can significantly contribute to predicting PPV, this study adopts a numerical approach using the finite element method (FEM) to assess blasting-induced ground vibration in rock masses. A dynamic module of the stress-strain analysis based on the FEM displacement formulation is developed in ANLOG software to estimate the variations of displacement, velocity, strain, and stress induced by blasting. The dynamic modulus implemented is verified using two verification examples. After, ANLOG is used in an application example to estimate seismic vibrations induced by blasting and to define the attenuation law for a limestone quarry near an urbanized area in Spain. The effect of Rayleigh damping coefficients (α and β) on the PPV levels estimated by ANLOG was investigated, and the most appropriate numerical attenuation law is then obtained. The numerical analysis presents satisfactory results for elastic-wave propagation induced by blasting and the peak particle velocity values obtained shows good agreement with field and the numerical results available in the specialized literature. The results indicate that ANLOG can perform personalized analysis of rock mass under blast-induced dynamic stress taking into consideration the geological and geomechanical characteristics particular to each medium as well as the blast parameters.
metadata.dc.description.abstracten: As velocidades de pico de partículas (VPP) são fundamentais para entender e gerenciar os níveis de vibrações sísmicas induzidas por desmontes de rochas e seus efeitos em estruturas adjacentes. Dado que a análise numérica de vibrações tem se mostrado como um método que pode contribuir significativamente para previsão dos níveis de VPP, este estudo adota uma abordagem numérica usando o método dos elementos finitos (MEF) para avaliar as vibrações induzidas por desmontes de rocha em maciços rochosos. Um módulo dinâmico de análise tensão-deformação baseado na formulação de deslocamento do MEF foi desenvolvido no software ANLOG para estimar as variações de deslocamento, velocidade, deformação e tensões induzidas pelo desmonte de rochas. O módulo dinâmico implementado foi verificado usando dois exemplos. Em seguida, o ANLOG foi usado na estimação dos níveis de VPP e na definição da lei de atenuação de uma pedreira de calcário próxima a uma área urbanizada na Espanha. O efeito dos coeficientes de amortecimento de Rayleigh nos níveis de VPP estimados pelo ANLOG foi investigado para obter a lei de atenuação numérica mais adequada. A análise numérica apresentou resultados satisfatórios para propagação de ondas sísmicas induzidas por desmonte de rochas e os níveis de VPP obtidos mostram boa concordância com resultados de campo e numéricos disponíveis na literatura. Os resultados indicam que o ANLOG pode realizar análises personalizadas de maciço rochoso sob tensão dinâmica induzida por desmonte de rochas, levando em consideração as características geológicas e geomecânicas particulares de cada meio e os parâmetros de desmonte.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/17103
metadata.dc.identifier.doi: https://doi.org/10.33448/rsd-v11i13.35421
ISSN: 2525-3409
metadata.dc.rights.license: Este trabalho está sob uma Licença Creative Commons - AtribuiçãoNãoComercial 4.0 Internacional. Fonte: PDF do artigo.
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