SOFTWARE PHASE2.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL
DE CAJAMARCA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
SOFTWARES
APLICADOS
A MINERÍA
SOFTWARE PHASE2
ALUMNO: CHALAN ALVAREZ, Deiver
DOCENTE: ING. AGUILAR JULCA, Paul
CAJAMARCA 06 DE MARZO DEL 2022

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NACIONALDE CAJAMARCA SOFTWAREPHASE2
INTRODUCCIÓN
Como ya sabes la minería es una actividad que se desarrolla en el Perú desde épocas
inmemoriales, muestra de ello son piezas de orfebrería y ornamenta que utilizaban los
gobernantes de las distintas culturas preincas.
Con el paso del tiempo esta actividad ha ido evolucionando, en los inicios de la minería no se
contaba con planes para la explotación de recursos, sino que las actividades se realizaban
siguiendo el mineral, siempre con la incertidumbre de cuánto tiempo más duraría esa
explotación, ya que no se realizaban estudios para cuantificar los recursos.
Hoy en día existen diversos softwares que nos ayudan a realizar y analizar diferentes
situaciones en los trabajos de minería. Ejemplo de ello los métodos numéricos son sin duda
uno de los más fiables métodos de los que se dispone hoy en día para realizar un buen diseño
del sostenimiento de túneles y otras excavaciones subterráneas. Prueba de ello es la aparición
del poderoso software como el Phase2 de Rockscience, el cual a partir de las fórmulas de
Joeger y Cook, y del método de elementos finitos, nos proporciona simulaciones del
comportamiento del macizo rocoso frente a las fuerzas que lo perturban. E incluso para
excavaciones de cualquier forma y en cualquier estadio del avance de la excavación para la
extracción de una masa mineral.

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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
 APRENDER TODO LO REFERENTE AL SOFTWARE GEOMECANICO PHASE2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 VER EL USO Y UTILIDAD DEL SOFTWARE PHASE2
 VER LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SOFTWARE PHASE2
 APRENDER LA UTILIZACIÓN DE LOS COMANDOS DEL SOFTWARE
PHASE2.

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TERMINOLOGÍA
Discretización: la discretización es el proceso de transferir funciones continuas, modelos,
variables y ecuaciones a contrapartes discretas. Este proceso generalmente se lleva a cabo
como un primer paso para hacerlos adecuados para la evaluación numérica y la
implementación en computadoras digitales.
Nodos: un nodo es un punto de intersección, conexión o unión de varios elementos que
confluyen en el mismo lugar.
Adyacencia: Se dice que dos vértices son adyacentes si entre ellos hay un enlace directo de
esa manera cada intersección entre fila y columna contiene un valor booleano que indica si
hay o no conexión entre los nodos a los que se refiere.
grados de libertad: Un grado de libertad es el número de movimientos posibles de un
sistema estructural. Los grados de libertad se pueden usar para describir desplazamientos y
giros en un punto de nudo. Por lo tanto, cada grado de libertad permite un desplazamiento o
giro en una determinada dirección.

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DEFINICIONES
El método de elementos finitos (MEF)
El método se basa en dividir el cuerpo, estructura o dominio (medio continuo) —sobre el que
están definidas ciertas ecuaciones integrales que caracterizan el comportamiento físico del
problema— en una serie de subdominios no intersectantes entre sí denominados «elementos
finitos». El conjunto de elementos finitos forma una partición del dominio también
denominada discretización. Dentro de cada elemento se distinguen una serie de puntos
representativos llamados «nodos». Dos nodos son adyacentes si pertenecen al mismo
elemento finito; además, un nodo sobre la frontera de un elemento finito puede pertenecer a
varios elementos. El conjunto de nodos considerando sus relaciones de adyacencia se
denomina «malla».
Los cálculos se realizan sobre una malla o discretización creada a partir del dominio con
programas especiales llamados generadores de mallas, en una etapa previa a los cálculos que
se denomina pre-proceso. De acuerdo con estas relaciones de adyacencia o conectividad se
relaciona el valor de un conjunto de variables incógnitas definidas en cada nodo y
denominadas grados de libertad. El conjunto de relaciones entre el valor de una determinada
variable entre los nodos se puede escribir en forma de sistema de ecuaciones lineales (o
linealizadas). La matriz de dicho sistema de ecuaciones se llama matriz de rigidez del sistema.
El número de ecuaciones de dicho sistema es proporcional al número de nodos.

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Utilidad del MEF en análisis geomecánico
La utilidad de esta técnica en el análisis de estabilidad de pozos o excavaciones se sustenta en
el hecho de que existe todo un esquema riguroso ya desarrollado para problemas mecánicos
en elementos finitos. El uso de mallas regulares no es una restricción dentro de los modelos
ya que la formulación por elementos finitos permite el uso casi libre de geometrías de
enmallado, en donde las triangulaciones son las que tienen una fuerte tendencia de uso cuando
a problemas 2D se refiere.
la Figura 2 se puede apreciar un elemento típico para la discretización del dominio de interés.
El elemento seleccionado para el análisis posee 6 nodos (puntos señalados con letras); cada
uno de estos permite obtener un punto de solución lo que mejora la capacidad de
interpolación de la respuesta.
Figura 1. Ejemplo de un elemento finito utilizado para análisis estructural

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PHASE2
es un programa en 2 dimensiones para el análisis del esfuerzo sobre los elementos finitos ya
sean plásticos o elásticos, ya sean excavaciones subterráneas o de superficie en roca o el
suelo. Se puede utilizar para una amplia gama de proyectos de ingeniería y ahora incluye una
función de elemento de filtración de agua subterránea y análisis de estabilidad del talud.
Phase2 incluye el estado de equilibrio, análisis de elementos finitos de filtración de las aguas
subterráneas está incluido en el programa. No hay necesidad de usar un programa separado
para las aguas subterráneas. La presión de poros está determinada, así como el flujo y
gradiente, todo basado en las condiciones hidráulicas definidas por el usuario como las
condiciones límite y conductividad del material. La presión de poros es automáticamente
incorporada al análisis de stress. La presión de poros también puede ser modelado utilizando
las capas freáticas, ru factores o las grandes redes.

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Hay dos tipos generales de modelos que pueden ser creados y analizados en Phase2:
deformación plana
En la mayoría de los casos el modelo Phase2 representará un análisis de deformación plana.
Un modelo de deformación plana asume que las excavaciones son de longitud infinita en la
direcciónfuera del plano, y por lo tanto la tensión en la dirección fuera del plano es cero.
Axisimétrico
Un análisis simetría axial permite analizar un modelo 3-dimensional que es
rotacionalmentesimétrica alrededor de un eje (por ejemplo, el final de un túnel circular).
Aunque la entrada es de 2dimensiones, los resultados del análisis se aplican al problema de 3
dimensiones.

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SOFTWARE PHASE2
VENTAJAS
 Los usuarios pueden crear rápidamente y analizar los modelos de varias etapas
complejas.
 Los usuarios también pueden importar archivos de SLIDE para el análisis de
estabilidad de taludes en PHASE2.
 Los usurarios pueden importar archivos de los principales paquetes de CAD.

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USO Y APLICACIÓN DEL SOFTWARE PHASE2
 la incorporación del estudio de interacción con elementos de soporte dentro de su
código (revestimientos, cableado y pernos) y el análisis mediante el método de
reducción de resistencia al corte (SSR). Esto permite personalizar sus principales
parámetros de cálculo.
 El programa es útil para analizar modelos complejos en ingeniería geotécnica, como,
por ejemplo: túneles en roca débil, cavernas subterráneas, tajos abiertos,
cimentaciones, taludes, etc., además incorpora modelos constitutivos como el Cam -
Clay, Mohr - Coulomb y el Criterio Generalizado de Hoek y Brown. Este programa
permite realizar el análisis tensión - deformación por etapas de cálculo, además
incluye las opciones de modelado por deformación plana y simetría axial, permite
importar la geometría y propiedades de los materiales. A partir de la versión 7.0, el
programa incluye la alternativa de modelamiento explícito de los planos de las
discontinuidades (Método J-MEF) y además incorpora la opción de calcular el factor
de seguridad mediante la reducción de los parámetros de resistencia al corte (SSR),
considerando los criterios de rotura de Mohr - Coulomb o el de Hoek y Brown. Sin
embargo, el especialista geomecánico puede hacer uso del ordenador de la versión que
le sea más favorable como una 25 herramienta que proporciones una mejor
información y el modelamiento con mayor detalle.
 El Phase 2 se puede utilizar para modelar las excavaciones de una mina. El modelo
puede ser excavado en etapas donde incluyen las fallas sub-verticales que interceptan
al terreno. Los modelos complejos o de multi excavación pueden ser fácilmente
creado y rápidamente analizados- túneles en roca débil o articulada, cavernas
subterráneas, minas a cielo abierto y pendientes, vertederos, estructuras de tierra

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estabilizadas (MSE), además de otras Fallas progresivas, interacción de apoyos y
variedades de problemas.
SOFTWARES SIMILARES EN SU APLICACIÓN
sabiendo ya que el software PHASE2 es empleado en geomecánica y geotecnia los
siguientes softwares también son aplicados para analizar y solucionar problemas
relacionados a la geomecánica y geotecnia.
 ROCSUPPORT
 ROCDATA
 ROCLAB
 ROCTOPPLE
 DIPS
 ROCPLANE
 EXAMINE 2D
 EXAMINE 3D
 SLIDE
 UNWEDGE3.0
 SWEDGE
 ROCFALL
 SETTLE3D
 RS3

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CASOS
Caso 1
Según (MUELMO, 2014) en su proyecto de fin de año “DISEÑO DEL SOSTENIMIENTOPRIMARIO
Y SECUNDARIODEL TÚNEL DE ADUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA RENACE III”
En la modelaciónnuméricaenelastoplacididadutilizo el programade cálculoPHASE2.
Caso 2
Según(MARRÓN,2018) ensu proyectode tesis CONTROLDE INESTABILIDADDE LA MASA ROCOSA
CON LA APLICACIÓN DEREFUERZO POR MÉTODO NUMÉRICO EN GALERÍA DE AVANCENIVEL2640
CONTRATA NEW HORUS MINA ATAHUALPA-COMPAÑÍAMINERA PODEROSA S.A tambiénusoel
programa PHASE2.
“La investigación es de tipo descriptivo aplicativo y cuasi experimental de enfoque
cuantitativo, pues se recolectan datos de campo que serán analizados posteriormente, se
compara la instabilidad del macizo rocoso, que será determinado por el ábaco propuesto
por Ouchi 2008 mediante el uso de RMR1976, el resultado de la interpolación es zona
potencialmente inestable propenso a ocurrir desprendimiento de rocas y por el Método
de Elementos Finitos, así como la comparación de resultados obtenidos aplicando el
Método - MEF. y con la aplicación del software Phase se determinará las características
del macizo rocoso circundante en función a la fluencia de esfuerzos y resultados
obtenidos mediante roclab que requieren en el modelamiento de soporte activo por
método de elementos finitos”

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Caso 3
según (CIPRIANO & MARÍN, 2018) en su proyecto de tesis PROPUESTA DE SOSTENIMIENTO
EN BASE A LA CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DELA GALERÍA Nv. 9, UNIDADMINERA
COLQUIRRUMI, CAJAMARCA, 2018. Se utilizó el software Phase2 para determinar el
espesor de la zona plástica en el perímetro de la Galería Nv.9. Se trabajó con un campo de
esfuerzos tipo gravitacional para definir el estado tensional al cual estará sometido el túnel, se
introdujeron los siguientes datos:
- Profundidad: 164 m
- Densidad de la roca: Caliza 0.027 MN/m3
- La razón de esfuerzo K transversal a la dirección del túnel: 1.3
Respecto a las propiedades de resistencia de la roca granito se consideró comportamiento de
roca tipo elástica y parámetros de resistencia bajo el criterio de falla de Hoek & Brown
generalizado.

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Teniendo en cuenta como FS=1.4 mínimo para el túnel las zonas plastificadas para el techo y
caja serían las siguientes
- Zona plastificada en techo: 0.31 m
- Zona plastificada en caja: 0.66 m

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UTILIZACIÓN DEL SOFTWARE
DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS ALREDEDOR DE UNA EXCAVACIÓN
CIRCULAR.
Se procede a diseñar nuestra excavación, por lo que se da clic en la barra de menú la opción
Boundaries y luego Add Excavation.

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 Luego se procede a escribir “a” (arc) en el recuadro inferior similar al programa Autocad,
luego se procede escribir el número de segmentos. Ahora solo daremos un clic en el espacio
de trabajo para dar el punto inicial de nuestra excavación luego el final, y finalmente
escribimos “c” para cerrar nuestra excavación.
 Ahora se le tiene que agregar el contorno a nuestra excavación, para eso se procede a dar
clic en “Boundaries “en la barra de menú, luego en “Add External”.
 Nos da un cuadro de diálogo donde se procede a cambiar la parte de “Boundary Type” de
Box a Circle, ya que nuestro trabajo anterior fue realizado en una circunferencia. Además,
como el trabajo anterior se realiza con un límite circular de tamaño cinco veces el radio se
tomará un “Expansion Factor” que satisfaga las condiciones.
 Se tiene que determinar la malla en la cual se trabajara para eso nos colocamos en la barra
de menú y colocamos “Mesh”, y nos dirigimos hacia su “Setup”
.  Aparece un cuadro de diálogo donde notamos que la opción “Mesh Type” sirve para
mostrarnos los tipos de mallas que se generara, en nuestro caso lo dejamos en “Graded”, en la
siguiente opción “Element Type” nos muestra la forma de la malla en nuestro caso
formaremos triángulos con 3 nodos, asi que lo dejaremos en la opción presente; una vez visto
esto le damos clic en “Discretize”, luego en “Mesh” para finalmente dar en OK.

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 Ahora tenemos que caracterizar nuestro macizo rocoso presente en la excavación. Para esto
damos clic en “Loading” de la barra de menú, y consiguiente “Field Stress”
 Nos aparecerá un cuadro de diálogo, en el cual en la opción Field Stress Types colocaremos
la opción “Gravity”, esto nos generará otras casillas que tendremos que completar con
nuestros datos proporcionados en clase. En el espacio de “Ground Surface elevation”
colocaremos 300 m, ya que esta es la profundidad de nuestra excavación; en Unit Weight
Overburden insertaremos el valor de la densidad siendo este 0.027; y finalmente en Total
Stress Ratio colocaremos el valor de “k” siendo este valor en nuestro caso igual a 0,95.
 Otro paso importante es dar las propiedades a nuestra excavación. Para eso damos clic en
“Properties”, que se encuentra en la barra de menú y seguidamente en “Define Materials”.

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 Para la segunda parte nos encontramos en Strength Parameters, donde nos pide definir el
Failure Criterion (criterio de falla), siendo nuestro macizo rocoso le colocamos Hoek
&Brown, ellos nos generarán otras casillas en estas colocamos los valores correspondientes;
en la primera nos pide Intact UCS (MPa) en nuestro caso sería de 150 MPa; en la segunda
casilla nos pide el parámetro m. siendo este igual a 𝑚𝑏 siendo en este caso 2.146; finalmente
nos pide el valor de 𝑆 siendo este 0.002.
 Luego seleccionamos las propiedades de los materiales en nuestra excavación. Para eso
damos clic en Properties de la barra menú, y seleccionamos Assign Properties, apareciendo la
siguiente pantalla.

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 Finalmente, con nuestros datos ingresados se procede a correr nuestros datos con la
herramienta “computer”, icono de color verde situado en la barra de herramientas. La opción
es similar a un teclado de color verde.
 Para eso tenemos que guardar nuestro archivo previamente, en la carpeta que deseemos.
 Ahora solo nos falta interpretar la gráfica y para eso nos vamos a “Interpret”, ubicado al
lado de Computer en la barra de herramientas.
 Se nos muestra otra ventana mostrándonos las gráficas requeridas, en nuestro caso
analizaremos solo Sigma 1, Sigma 3, Factor de Seguridad

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SIGMA 1
SIGMA 3

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FACTOR DE SEGURIDAD

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VIDEO TUTORIAL DE LA MANIPULACIÓN DEL SOFTWARE
Phase 2 Tutorial. Inicio
https://www.youtube.com/watch?v=CRtcZvHcH-g&t=71s

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CONCLUSIONES
 El Phase2 es un programa que nos permite poder evaluar el comportamiento de
nuestra excavación, ya sea: circular, rectangular, entre otras.
 El software Phase2 es una herramienta muy útil que nos permite determinar los
resultados de una manera más rápida y precisa, lo que a nosotros e un trabajo nos toma
llegar a los resultados bastante tiempo.

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BIBLIOGRAFÍA
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USANDO PHASE2.Recuperado de:https://livrosdeamor.com.br/documents/software-
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mayor-de-san-marcos-mecanica-de-rocas-aplicada-a-la-mineria-distribucion-de-esfuerzos-
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 Guerra, A.N. (2017). SOFTWARE PHASE2.Recuperadode:
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http://repositorio.unap.edu.pe/bitstream/handle/UNAP/8939/Adco_Marr%C3%B3n_Andr%
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ADUCCIÓN DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA RENACE III.Recuperadode:
https://oa.upm.es/34183/1/PFG_NICOLAS_POVES_LUELMO.pdf

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 Cipriano, R & Marín, E. (2018). “PROPUESTA DE SOSTENIMIENTOEN BASE A LA
CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DELA GALERÍA Nv.9, UNIDADMINERA COLQUIRRUMI,
CAJAMARCA,2018. Recuperadode
https://repositorio.upn.edu.pe/bitstream/handle/11537/13943/Cipriano%20Chud%c3%a1n
%20Ra%c3%bal%20Renato%20-
%20Mar%c3%adn%20Cabrera%20Edwin%20Edinson.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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