Modelado numérico de medios porosos multifásicos. Aplicación a filtración y estabilidad de taludes mediante algoritmos genéticos

Abstract

Los modelos matemáticos para resolver el fenómeno de consolidación en medios porosos representan un tema ampliamente estudiado en la mecánica computacional moderna. Desde los primeros trabajos de Biot, a las complejas formulaciones actuales, se consideraron una amplia gama de situaciones mecánicas, condiciones térmicas, fluidos transportados, condiciones de contorno tipo decarga. En este trabajo se pretende demostrar que es posible desarrollar un nuevo modelo matemático apto para suelos de la región permita describir el comportamiento mecánico ante cargas (de materiales porosos con presencia de gas, líquido y poluente en sus intersticios),recurriendo técnicas numéricas como el Método de los Elementos Finitos para la integración de ecuaciones obtenidas y el posterior desarrollo del código necesario para su resolución por medio computador y su aplicación a taludes y y filtración mediante técnicas de optimización. Se presenta la deducción de las ecuaciones de gobierno correspondientes a las distintas fases que componen el medio poroso en estudio(solida, líquida y gaseosa),con la presencia adicional de fase poluente no miscible en agua, las cuales considerada como una fase adicional. Se presentan dos innovaciones al modelo basado en la descomposición de estado de tensiones desarrollado previamente por el grupo de investigación del Departamento de Mecánica Aplicada de la Facultad de Ingeniera de la UNNE :la incorporación de una fase de contaminantes inmiscibles al sistema de tres fases descriptas por Di Rado et.al. y la introducción de una función simple ponderada que permite utilizarlas curvas características succión-saturación para los componentes individuales en lugar de utilizar una curva de la mezcla de fluidos, presentando finalmente una generalización para N fases fluidas inmiscibles. Este enfoque matemático mejorado, permitirá ser reducido a otros mas restrictivos pero mas fáciles de resolver, cómo el caso saturado, el no saturado sin acoplamiento de la succión, la consolidación sin presencia de contaminantes, la consolidación con presencia de contaminantes o poluentes, pero sin acoplamiento de succión,etc.,al limitar convenientemente algunos coeficientes al valor requerido.