ABSTRACT
Los procesos hidromecánicos (HM) acoplados en medios porosos fracturados gobiernan el rendimiento y la seguridad de numerosas aplicaciones de ingeniería del subsuelo, donde los cambios de tensiones y permeabilidad inducidos por la presión pueden controlar la inyectividad, las vías de fuga y el potencial de reactivación de fallas. Esta tesis desarrolla una formulación de elementos finitos robusta y versátil para problemas HM transitorios en presencia de discontinuidades fuertes preexistentes, manteniéndose práctica para su integración en flujos de trabajo estándar de elementos finitos. El enfoque propuesto se formula en el marco del Método de Elementos Finitos Embebidos (E-FEM) y se fundamenta en el Enfoque de Discontinuidad Fuerte (SDA), lo que permite una representación implícita de fracturas y fallas sin exigir conformidad de malla. Se introduce una descripción unificada para modelar discontinuidades que actúan tanto como vías preferenciales de flujo como barreras hidráulicas, capturando el flujo longitudinal a lo largo de la discontinuidad y el intercambio transversal con la matriz porosa en regímenes estacionario y transitorio. La formulación se verifica de forma sistemática frente a modelos de fractura discreta con elementos de interfaz y se aplica a problemas de referencia representativos de condiciones de reservorios fracturados, incluido un escenario acoplado de reactivación de fallas. Además, la tesis investiga la aparición de oscilaciones espurias en campos de tracción cohesiva a lo largo de discontinuidades embebidas y demuestra que la elección de una formulación embebida basada en SDA puede mejorar notablemente la suavidad y la fiabilidad de las tracciones, reforzando el uso de E-FEM para evaluaciones HM que involucren fracturas y fallas preexistentes.
Directores/as de tesis:
DOCTORANDO
Danilo Cavalcanti es graduado en Ingeniería Civil por la Universidad Federal de Goiás (2020) y obtuvo un máster en Ingeniería Civil (Estructuras) en la misma universidad (2022). Actualmente es doctorando en la Pontificia Universidad Católica de Río de Janeiro y en la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Durante su etapa doctoral, tuvo la oportunidad de trabajar en el grupo de Modelado y Simulación Multifísica del Instituto Tecgraf/PUC-Rio, y desde marzo de 2023 trabaja como ingeniero de investigación en CIMNE. Sus principales áreas de investigación son la geomecánica computacional y las formulaciones del método de los elementos finitos.