55 numérica se ha empleado el programa FLAC3DTM que está basado en un esquema de cálculo explícito en Diferencias Finitas. El Método de Diferencias Finitas (Finite Differences Method, FDM) presenta ciertas ventajas respecto al Método de Elementos Finitos (Finite Element Method, FEM) en el estudio de los problemas no lineales que son habituales en geotecnia, como las grandes deformaciones, inestabilidades, modelos constitutivos con post-rotura, etc. en los que la matriz de rigidez de Elementos Finitos puede no ser invertible. El Método de Diferencias Finitas, al ser una formulación explícita que se resuelve por iteraciones pseudo-temporales, permite seguir la evolución real de las deformaciones, pudiendo llegar incluso hasta el colapso si éste llegara a producirse. El programa utilizado en la modelización numérica es el programa FLAC3DTM (versión 7.0) de Itasca Consulting Group Inc., que permite simular el comportamiento de estructuras tridimensionales formadas por suelo, roca u otros materiales que experimentan un flujo plástico cuando alcanzan su límite de resistencia. Para modelizar con precisión este flujo plástico, el FLAC3DTM utiliza una técnica de discretización mixta. El lenguaje de programación interno de FLAC3DTM (llamado FISH), permite al usuario extender las capacidades del programa, creando nuevas variables y funciones, definir esquemas de carga complejos, asistir en la generación de mallados, etc. La comprensión de este lenguaje ha permitido la creación de un modelo numérico que permita ser actualizado de forma continua y en tiempo real. En el código creado se las observaciones de las medidas recibidas de los sensores instalados in situ de una forma semi-automatizada, dando sentido de esta forma al gemelo digital. La rutina creada incorpora todas las condiciones de contorno descritas, así como los diferentes grupos de materiales. Las condiciones de cálculo tienen en cuenta el flujo de agua en el modelo, por lo que se trata de un modelo acoplado hidromecánicmanete, que tiene en cuenta tanto los parámetros resistentes de los materiales como las porosidades y permeabilidades. En un primer paso se define la geometría del modelo (Figura 3, izquierda), que supondrá la base de los cálculos mecánicos. Para ello se considera el terreno natural como límite inferior del modelo, consistente en las arcillas del Mioceno. Todo el conjunto de la balsa de estériles se apoya sobre un conjunto de lodos y dique ya existente en labores extractivas previas a la actual operación minera. En el dique norte se ha introducido una zona de terreno mejorado conformado mediante columnas de gravas que mejoran la estabilidad en las zonas arcillosas más críticas. El dique se ha modelizado incluyendo las zonas de terraplén y pedraplén que incrementa las propiedades resistivas del conjunto. Estos grupos de materiales permanecen constantes en el modelo, excepto los futuros recrecimientos del dique en las diferentes etapas extractivas que aumenten el vertido en la balsa. En cuanto a las condiciones hidráulicas, se ha considerado una membrana impermeabilizante en todo el vaso de la balsa de estériles (Figura 3, derecha) y en las caras de los taludes del dique aguas arriba. También se ha introducido en el modelo el dren perimetral existente, con una condición de presión de poro nula y fija en todo el perímetro del dique. Igualmente, se ha considerado una condición de presión de poro nula y fija en el pedraplén localizado en el pie del dique, para de esta forma bajar la permeabilidad de este material para que no penalice los tiempos de cálculo de flujo del modelo numérico. El nivel freático inicial se localiza 6 metros de profundidad, medido a través de diferentes piezómetros abiertos localizados en el borde exterior de la balsa de estériles. Puesto que se estima que la operación del llenado de la balsa en esta fase dure 4 años, se simulan tongadas de lodos de 0.5 m de altura cada 3 meses hasta completar los 8 m de altura (cota de coronación del dique actual). En cada fase se considerarán los lodos saturados se equilibrará mecánicamente y posteriormente se calculará el flujo correspondiente a 3 meses (Figura 4). Con el rendimiento óptimo de la membrana impermeabilizante (Impermeable) y el dren perimetral (presión de poro nula y fija), no hay flujo por debajo de la base de la balsa y los lodos se desaturan por efecto del dren en los 3 meses de cálculo de flujo. Esta hipótesis de cálculo supone unas 8 horas de cálculo por fase (en un equipo con procesador i7), es decir, el llenado de la balsa completa junto con los 4 años de flujo supone un tiempo estimado de 5 a 6 días. Figura 3. Modelado de la geometría y materiales en base al modelo digital del terreno generado previamente.
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