[pt] O efeito da granulometria no comportamento mecânico do lastro tem sido estudado por vários pesquisadores. A revisão destes estudos indicou que uma granulometria mais uniforme que as atualmente usadas pela indústria ferroviária diminuiria a deformação permanente e a degradação do lastro ferroviário. Neste estudo, foi utilizado o equipamento prismoidal triaxial cíclico, projetado e construído na Universidade de Wollongong - Austrália. O deslocamento lateral do lastro ferroviário no campo não está restrito, devido a insuficiente tensão lateral (tensão confinante); por isso a câmera prismoidal triaxial com lados não restritos é uma instalação ideal para a modelagem física das deformações do lastro. Duas granulometrias de lastro foram testadas, sob tensão vertical cíclica máxima de 450 kPa. Uma delas estava de acordo com a granulometria recomendada por Indraratna et al. (2004), para revisão da Norma Australiana AS 2758.7 (1996) e a outra foi preparada em concordância com a norma Brasileira, NBR 5564. Os resultados mostram que a granulometria tem grande influência na deformação permanente e na quebra de lastro ferroviário. Também se apresenta a modelagem de um ensaio de compressão sobre lastro ferroviário utilizando o método dos elementos discretos. Utilizaram-se propriedades típicas de lastro ferroviário tais como peso específico, granulometria, índice de vazios e espessura das camadas. O ensaio virtual compreende a aplicação de uma carga vertical monotônica mediante uma peça de dimensões similares a um dormente, sobre partículas que simulam o lastro colocado numa caixa de dimensões 600 x 800 x 800 mm. São observadas as tensões e velocidades desenvolvidas nas partículas, características difíceis de serem observadas nos ensaios convencionais reais. / [en] The effect of the particle-size-distribution on mechanical behaviour of ballast has been studied by several researchers in the past. The review of these past studies indicated that more uniform gradation than actually used by the railway industry would decrease permanent deformation and degradation of railroad ballast. In this study, the prismoidal cyclic triaxial apparatus designed and built at the University of Wollongong was used. The lateral displacement of railroad ballast in the field is not restricted in the absence of sufficient lateral stress (confining pressure); hence the prismoidal triaxial chamber with unrestrained sides provides an ideal facility for physical modeling of the deformations of ballast. Two different particle size distributions of ballast were tested under cyclic vertical maximum stress of about 450 kPa. One of them was according to PSD recommended by Indraratna et al. (2004) as an improvement to Australian Standard AS 2758.7 (1996) and the other one was prepared in accordance with Brazilian standard NBR 5564. The results showed that gradation had major influence on the permanent deformation and breakage of railroad ballast. Also, it is presented a compression test modelling on railway ballast using the discrete element method. Typical railways ballast properties, such as specific weight, particle-size-distribution, void ratio, layers thickness were used. The virtual test comprises monotonic vertical loading through a piece with similar dimensions to sleeper on particles that simulates ballast inside a 600 x 800 x 800 mm box. Stresses and velocities developed in particles are observed, which are difficult sighting characteristics in real conventional tests.

[pt] Esta pesquisa é motivada, principalmente, por problemas da geomecânica do petróleo como produção de sólidos em poços produtores e dano mecânico de formação. Produção de sólidos é o fenômeno onde partículas sólidas são produzidas juntamente com os fluidos de um reservatório de formação geralmente pouco ou não consolidada, podendo também ocorrer em formações mais resistentes. Dano de formação é o termo usado para identificar a redução da permeabilidade por diversos processos que ocorrem nas formações geológicas, e que reduzem a produtividade e injetividade de poços de sistemas de produção de óleo e gás. Neste trabalho desenvolveu-se uma ferramenta numérica com acoplamento fluidomecânico (mono e bifásico) para ser utilizada em análises destes problemas na microescala (poro e grão). Utilizou-se o método dos elementos discretos (DEM) para a simulação do movimento e interação das partículas sólidas e o método de lattice-Boltzmann (LBM) para a simulação do fluxo nos poros do meio geológico. A principal diferença desta ferramenta numérica em relação a trabalhos anteriores que acoplam o DEM com o LBM (DEM-LBM) está na implementação da formulação do LBM incompressível sugerida por (He e Luo, 1997) permitindo a aplicação de gradientes de pressão sensivelmente maiores do que na formulação convencional, o que é importante para as simulações de produção de sólidos. A ferramenta desenvolvida pode ser vista como um laboratório virtual para testar/verificar leis constitutivas, e que aliada a dados experimentais poderá melhorar o entendimento de mecanismos básicos envolvidos nos processos de dano mecânico de formação e de produção de sólidos. O programa computacional implementado foi verificado através de comparações com soluções analíticas ou resultados publicados na literatura. Simulações relacionadas às aplicações de interesse foram realizadas. / [en] The present research was mainly motivated by petroleum geomechanics problems such as solids production and formation damage. Solids production is related to phenomena whereby solid particles are produced together with fluids from reservoir rocks having little or no consolidation although it is reported that those phenomena have already happened to more resistant materials. Formation damage is the term used in order to identify permeability reduction occurring for various processes and which reduce productivity and injectivity of wells in oil and gas production systems. In the present work, a numerical tool considering fluidmechanical coupling (one and two phase flow) was developed for analyses in the microscale (pores and grains). The DEM (Discrete Element Method) was used for the simulation of motion and interaction of solid particles and the lattice Boltzmann method (LBM) for the simulation of flow inside pores of the geological media. The main difference between the developed tool and the ones developed in previous works that couple DEM with LBM is the introduction of incompressible LBM as suggested by (He e Luo, 1997), one that allows the application of pressure gradients considerably larger than the conventional formulation which is important for the simulation of solids production. The developed tool can be viewed as a virtual laboratory for testing and verification of constitutive laws which together with experimental data may improve the understanding of basic phenomena involved in formation damage and solids production. The numerical implementation was verified through comparisons with analytical solutions and other results from the literature. Simulations related to practical applications were carried out and discussed.

[pt] O método dos elementos discretos (MED), desenvolvido na década de 70, tem despertado, com o aumento da capacidade de processamento e o desenvolvimento de técnicas de computação de alto desempenho, crescente interesse de diversos pesquisadores como ferramenta de estudo de problemas de engenharia. Um campo de estudo de grande apelo é a modelagem de fenômenos associados a materiais granulares, dentre eles a compacta ção de pacotes granulares - como por exemplo em pós metálicos na indústria siderúrgica - , a produção de areia e a produção de material de sustenta ção de fraturas estimuladas hidraulicamente na indústria do petróleo, motivação deste trabalho. A aplicação do método requer em sua primeira etapa a geração da configuração inicial das partículas ou o preenchimento de domínios com as mesmas. Alguns estudos têm se voltado para o desenvolvimento de algoritmos de geração de arranjos densos de partículas. Neste trabalho apresenta-se um algoritmo geométrico de geração de arranjos densos de partículas que correspondam a uma dada curva granulométrica e estejam de acordo com outros parâmetros definidos para o pacote granular. No presente trabalho é dada atenção especial a geração de arranjos bidimensionais de discos para modelar o fenômeno de preenchimento de fraturas em poços estimulados por fraturamento hidráulico. O refluxo desse material com o bombeamento de óleo é uma das principais causas de declínio de produção de petróleo em poços fraturados, além de causar danos ao equipamento. O algoritmo proposto foi implementado em linguagem Java e a otimização dos arranjos segundo a porosidade foi realizada através da aplicação de algoritmos genéticos. Aplicações do algoritmo a alguns arranjos de partículas e ao problema de preenchimento de fraturas são apresentados. / [en] The Discrete Element Method (DEM), developed in the 70’s, has become more a attractive with the increasing computer processing capacity and the development of high-performance computational techniques. This scenario induced growing interest of many researchers as a tool to study engineering problems. A very appealling field of study is the modeling of phenomena associated with granular materials, including the compaction of granular packages, such as metal powders in the steel industry, sand production and proppant flowback in the petroleum industry, which is motivation to this work. The application of the method in its first step requires the generation of the particles’ initial configuration or the filling of domains with them. Some studies have focused on the development of algorithms to generate dense packing of particles. This work presents an algorithm to generate random dense packing of particles that correspond to a given granulometric curve and are consistent with other parameters set for the granular package. In the present work special attention is given to generation of two-dimensional packings of disks to model the phenomenon of fractures filling in wells stimulated by hydraulic fracturing. The proppant flowbak generated by the oil pumping is a leading cause of production decline in fractured wells, besides causing damage to the production equipment. The proposed algorithm was implemented in Java language and the optimization of packings was performed according to the porosity using genetic algorithms. Applications of the algorithm to some packings of particles and the problem of filling of fractures are presented.

[pt] A técnica para estimulação de um campo de petróleo através de fraturamento hidráulico inclui a injeção, com o fluido de fraturamento, de um material para sustentação da abertura da fratura, denominado propante. Uma das dificuldades deste processo é o refluxo do material de sustentação para o interior do poço durante a fase de produção de óleo, ocasionando diversos problemas que podem chegar, em situações extremas, à interrupção definitiva da produção. O controle do fluxo de propante representa, portanto, um grande desafio para a indústria do petróleo. Alguns modelos empíricos - correlação Stimlab, modelo de cunha livre, modelo da velocidade mínima de fluidificação, modelo semi- mecânico - foram desenvolvidos para a previsão desse fenômeno, mas não contemplam todas as variáveis que influenciam no refluxo do material de sustentação da fratura. Uma alternativa aos modelos empíricos é utilizar o método dos elementos discretos para simular computacionalmente a instabilidade do pacote granular. Nesta dissertação busca-se modelar o comportamento do refluxo do propante utilizando uma modelagem 3D da fratura, partículas e fluxo de óleo com auxílio do programa computacional PFC3D baseado no método dos elementos discretos. Os dados das análises (tipos de propante, temperatura, características do fluido e do propante, etc) se referem a 4 cenários principais considerando fraturas sob diversos níveis de tensão e forças de arraste. Foram feitas discussões considerando os resultados numéricos obtidos por análises computacionais bi e tridimensionais, bem como comparações com modelos empíricos de previsão do refluxo do material de sustentação. / [en] The technique for stimulating an oil field through hydraulic fracturing consists of pumping into the oil bore the fracturing fluid mixed with a material to hold the fracture open, called proppant. One of the difficulties in this process is the occurrence of proppant flowback into the well bore during oil production, causing several problems that can result, in critical situations, in a definitive interruption of the oil production. Control of proppant flowback represents a great challenge for the petroleum industry. Some empirical models - Stimlab correlation, propped- free wedge model, minimum fluidization velocity, semi-mechanistic model - were developed for prediction of proppant flowback, yet they do not encompass all variable that play a role in this complex phenomenon. An alternative is to employ the discrete element method in order to computationally simulate the instability of the granular package. The main goal of this thesis is to investigate the proppant flowback phenomenon, through a 3D model of the fracture, particles and flow conditions using the computational program PFC3D, a code based on the discrete element method. The input data (type of proppant, temperature, characteristics of the fluid and proppant, etc.) relate to 4 main scenarios that consider fractures under several levels of stress closure and drag forces. The numerical results computed from 2D and 3D analyses were discussed, as well as comparisons were done with the predictions obtained with empirical methods.

[pt] A proposta deste trabalho é viabilizar e acelerar a simulação de um sistema de grãos implementado inteiramente na GPU, utilizando o Método dos Elementos Discretos (MED). O objetivo de implementar todo o sistema na GPU é evitar o custo de transferência de informações entre a placa gráfica e a CPU. O sistema proposto simula partículas de diferentes diâmetros, com tratamento de colisão entre partículas e entre partículas e o ambiente. Com o Método dos Elementos Discretos são consideradas forças normais e forças tangenciais aplicadas sobre as partículas. Algoritmos paralelos foram desenvolvidos para construção e armazenamento do histórico de forças tangenciais existente em cada contato entre partículas. São comparadas duas propostas de construção de grade regular de células para realizar a detecção de contato. A primeira proposta é muito eficiente para partículas com raio fixo, enquanto que a segunda se mostra com maior escalabilidade para modelos com variação de raio. O sistema é composto por diversos algoritmos executados em threads, responsáveis por cada etapa da simulação. Os resultados da simulação foram validados com o programa comercial PFC3D. O sistema de partículas em GPU consegue ser até 10 vezes mais rápido do que o programa comercial. / [en] The purpose of this work is to make possible and speed up a grain system simulation implemented entirely on GPU, using the Discrete Element Method (DEM). The goal of implementing all the system on GPU is to avoid the cost of data transfer between the graphics hardware and the CPU. The proposed system simulate particles of different diameters, with collision treatment between particles and between particles and the environment. The Discrete Element Method consider normal forces and tangential forces applied on the particles. Parallel algorithms were designed to construct and storage the tangential forces history present in each contact between particles. Two ideas for the construction of the regular grid of cells are proposed and compared to perform the collision detection. The first one is very efficient to particles with fixed radius, while the second one shows more scalability in models with radius variation. The system consists of several algorithms running in threads, responsible for each step of the simulation. The results of the simulation were validated with the commercial program called PFC3D. The GPU particle system can be up to 10 times faster then the commercial program.

[pt] Considerando o investimento do governo federal na expansão da malha ferroviária com o programa de aceleração do crescimento (PAC2) e com o programa de investimento em logística (PIL), vem sendo desenvolvidas no país inúmeras pesquisas envolvendo ferrovias, inclusive na área de materiais, como o lastro ferroviário, objeto de estudo deste projeto. Paralelamente, pesquisas com foco em modelagem computacional vem sendo desenvolvidas a fim de otimizar a avaliação do comportamento dos materiais. O projeto tem como objetivo desenvolver modelos computacionais para avaliar a capacidade do método dos elementos discretos em reproduzir o comportamento mecânico de lastro ferroviário submetido a carregamentos cíclicos, com base em um ensaio triaxial cíclico. O ensaio analisou o comportamento mecânico de duas distribuições granulométricas de lastro ferroviário, sendo a primeira sugerida por Indraratna et al. (2004), referente a alterações para melhorias da normativa australiana, enquanto a segunda, utiliza a normativa brasileira. O modelo computacional foi desenvolvido no software WooDEM (2012). Foram realizadas análises mecânicas do comportamento do lastro ferroviário considerando as coordenadas das partículas em relação ao tempo e a profundidade, a fim de determinar o deslocamento gerado pelo carregamento cíclico. / [en] Considering the federal government s investment in the expansion of the railway network with the growth acceleration program (PAC2) and with the investment in logistics program (PIL), numerous surveys involving railways have been developed in the country, including in the area of materials, such as the rail ballast, object of study of this project. In parallel, research focused on computational modeling has been developed in order to optimize the evaluation of the behavior of materials. This dissertation aims to develop computational models to evaluate the ability of the discrete element method to reproduce the mechanical behavior of cyclically loaded rail ballast, based on a cyclic triaxial test. The study analyzed the mechanical behavior of two rail ballast granulometric distributions, the first being suggested by Indraratna et al. (2004), regarding changes to improve Australian regulations, while the second, uses the Brazilian legislation. The computational model was developed in WooDEM software (2012). Mechanical analysis of the rail ballast behavior was performed considering the coordinates of the particles in relation to time and depth in order to determine the displacement generated by the cyclic loading.

[pt] Este trabalho tem como finalidade comparar e analisar diferentes modelos numéricos na análise do processo de queda de blocos com diferentes geometrias, para que seja possível determinar os riscos à infraestrutura e à população local que este evento pode causar. Foram utilizados o software RAMMS e o programa de modelagem PFC3D para simulação de queda de blocos. O primeiro foi desenvolvido pelo instituto suíço WSL, o software utiliza a dinâmica não suave (nonsmooth), não havendo penetração dos blocos com a superfície, e as leis de contato são feitas por restrições. O segundo utiliza o método dos elementos discretos através de dinâmica de contato suave. Na primeira parte do trabalho foram realizadas simulações de casos simples de queda de blocos para ambos os modelos, a fim de analisar o principal parâmetro do contato rocha-solo de cada programa com o alcance das rochas. O modelo de contato no programa PFC3D utilizado foi o método linear, e depois foi adicionada uma força de resistência ao rolamento para que o modelo conseguisse reproduzir o comportamento de solos mais macios. Os modelos foram simulados para casos reais, primeiro foram aplicados para uma encosta na BR116, onde um evento de deslizamento já tinha ocorrido. Foram realizadas simulações com os dois modelos na região, comparando-os e analisando com os vestígios deixados pelo evento. Outro caso estudado foi o de blocos susceptíveis ao deslizamento no bairro Glória, no município de Petrópolis. E por último, foram criados modelos para analisar o comportamento da vegetação em ambos os modelos. Com os resultados obtidos, conclui-se que o PFC3D consegue simular o processo de queda com melhor precisão através do auxílio da força de resistência ao rolamento. Para ambas simulações, o caso da BR116 e o do bairro Glória, os modelos apresentarem uma mesma tendência quanto a trajetória do bloco, mas melhorias na calibração do modelo linear com resistência ao rolamento precisam ser realizadas para que melhores resultados sejam obtidos. A presença de vegetação se mostrou como um mecanismo muito eficiente para perdas de energia no sistema, diminuindo significativamente a velocidade dos blocos. / [en] The aim of this work is to compare and analyze different numerical models on the rockfall process with different geometries, to determine the risks to the local infrastructure and population. It was used the software RAMMS and the modeling program PFC3D to simulate rockfall events. The first software was developed by the Swiss institute WSL, it uses the nonsmooth dynamics system, it is a dynamic behavior where there is no penetration between the rock and the surface and the contact laws are created by restrictions laws. And the second one uses the discrete element method applying the smooth dynamics system to simulate the event. On the first part of the work, numerical models were created on both models to simulate simple cases of rockfall events, to compare the main soil-rock parameter of both modeling program with the distance reached of the rocks. The contact model used on the PFC3D program was the linear method, and after the first simulations was added a rolling resistance force to the model reproduce soft. Both models were applied to real cases, the BR116 was the first case modeled, where some natural hazards have already happened. The results of the numerical simulations were compared and analyzed. It was also created a model to simulate the rockfall event of the Gloria neighborhood, in Petropolis; rocks that could fall were determined and simulations for those blocks were performed, the deposition area and the blocks trajectory of each model were examined. And finally, it was studied the vegetation effect of each model and its particularities. Through the results, it is possible to conclude that the PFC3D can simulate the rockfall process with better accuracy using the rolling resistance method. For both simulation, the BR116 and the Gloria neighborhood, the models showed the same tendency of the blocks trajectory, but it is necessary to improve the calibration of the rolling resistance coefficient. The existence of the vegetation revealed as a very effect lose energy mechanism on the system, decreasing significantly the velocity of the blocks.

[pt] O método de exploração Sublevel Caving é um dos métodos de extração massiva mais usados na indústria mundial de exploração subterrânea, sendo considerado pela indústria de mineração, num futuro próximo dentre os substitutos naturais das atuais minas a céu aberto. Uma operação Sublevel Caving requer que o maciço rochoso circundante ao minério rompa continuamente e se movimente para dentro do espaço criado pela extração do minério. Análises existentes na literatura consideram apenas configurações parciais do processo Sublevel Caving sem considerar o processo evolutivo da extração, e o dano induzido ao maciço rochoso decorrente deste processo. Esta dissertação desenvolve uma modelagem numérica utilizando o método dos elementos discretos para simular o mecanismo de ruptura e a subsidência causada pelo método de exploração Sublevel Caving, analisando o referido efeito e suas consequências na evolução do mecanismo de ruptura e subsidência no Sublevel Caving. O software comercial Particle Flow Code (PFC2D) foi selecionado para esta modelagem devido à capacidade de simular, em um evento de excesso de tensão, o fraturamento do maciço rochoso e sua desintegração, desta forma, originam-se o fluxo do material e os deslocamentos em grande escala, os quais são considerados fenômenos físicos dominantes que regem a formação da subsidência e fraturamento num processo Sublevel Caving. Os resultados obtidos nesse estudo mostraram-se satisfatórios, reproduzindo adequadamente a superfície de subsidência induzida por Sublevel Caving, conseguindo-se uma simulação física realista da sua evolução desde o início do fraturamento até à subsidência final. / [en] The Sublevel Caving Method is one of the most massive extraction methods used in underground mining industry worldwide and is considered by the mining industry as one of the natural replacements of the current open cut mines in the near future. A Sublevel Caving operation requires that the rockmass surrounding the orebody continually fails and moves into the void created by ore extraction. This dissertation develops a modeling using the discrete element method to simulate the failure mechanism and subsidence caused by Sublevel Caving method. Analyses reported in the literature consider only partial configurations of process Sublevel Caving, without taking into consideration the excavation evolution process, and damage induced to the rock mass resulting from this process. This dissertation analyzes this effect and its consequences on the evolution of failure mechanism and subsidence in Sublevel Caving. Particle Flow Code (PFC2D) was selected for modeling because of its ability to simulate, if the event of excess stress, fracturing and disintegration of the rock mass and large-scale deformation and material flow, to be simulated, which are believed to be the dominant physical phenomena governing the formation of subsidence and fracturing of Sublevel Caving. The results obtained in this study were satisfactory, reproducing properly the surface subsidence induced by Sublevel Caving, allowing physically realistic simulation of its evolution since the beginning of the fracturing to final subsidence.

[pt] O objetivo deste trabalho foi o de verificar a influência da modificação no campo de tensões ao redor de uma escavação em um maciço rochoso fraturado, observando a ocorrência do fechamento de fraturas e a redução da condutividade hidráulica na região ao redor da escavação. São apresentadas inicialmente as características básicas que devem ser consideradas ao analisar problemas em maciços rochosos fraturados e apontados os possíveis efeitos de uma escavação neste tipo de material. Uma breve revisão bibliográfica mostra alguns tipos de técnicas de análises numéricas disponíveis para simulação de problemas em meios descontínuos, com ênfase no método dos elementos discretos e, em especial, no método dos elementos distintos (DEM), empregado no software UDEC da Itasca Consulting Group Inc., utilizado neste trabalho. As simulações utilizam um acoplamento hidromecânico, onde o maciço é representado por um conjunto de blocos e as descontinuidades são tratadas como contornos dos blocos, sendo o fluxo permitido apenas no interior das fraturas. Foi utilizado um modelo hipotético com escavação circular para validação da modelagem a partir de soluções analíticas presentes na literatura. Além disso, foi realizado um estudo de caso real, de dois túneis localizados em uma importante via na cidade do Rio de Janeiro. A análise paramétrica do problema mostra a influência da modificação de algumas variáveis importantes neste tipo de fenômeno. Por fim, foram analisados os resultados de todos os casos, com suas considerações finais e sugestões para trabalhos futuros. / [en] This work aims to verify the influence of the stress field changing around an excavation in a jointed rock mass, noticing the fracture closure and the hydraulic conductivity decrease in the region surrounding the excavation. At first, the basic characteristics that should be considered in jointed rock masses analyses are presented, pointing out the potential effects caused by excavations in such materials. A brief literature review presents some types of numerical analysis techniques available for discontinuous medium modeling, focusing on the discrete elements methods and, specifically, in the distinct element method (DEM), applied in the UDEC software by Itasca Consulting Group Inc., which was utilized in this work. The simulations make use of a hydromechanical coupling, being the rock mass represented by an assembly of blocks. The water flow takes place among the discontinuities, which are treated as blocks’ boundaries. A hypothetical model was used for modeling validation by comparison with analytical solutions from the literature. Besides that, it was accomplished a real case study of two tunnels located at an important road in Rio de Janeiro city. The parametric analyses of the problem show the influence of changing some important variables in this type of phenomenon. At last, all the results have been discussed, with final considerations and future works suggestions.

[pt] Injeção de CO2 em reservatórios depletados tem ocorrido nos últimos anos como uma forma efetiva de recuperação avançada de óleo e gás. Mais recentemente, a injeção de CO2 em depósitos geológicos vem sendo considerada uma alternativa viável para a redução da emissão de gases de efeito estufa na atmosfera. Nesses dois cenários, o CO2 injetado reage com a rocha, alterando algumas de suas propriedades petrofísicas e geomecânicas. Um dos principais depósitos são os reservatórios carbonáticos. O objetivo desta tese é aprimorar o entendimento em relação aos efeitos mecânicos da injeção de CO2 em rochas carbonáticas. Esse tópico é de grande interesse para a indústria de óleo e gás, devido aos procedimentos de sequestro de CO2 e recuperação avançada de óleo. Nesses dois cenários, o CO2 é injetado em reservatórios carbonáticos, alterando algumas das propriedades petrofísicas e geomecânicas da rocha reservatório. Essas alterações podem aumentar os riscos relacionados à produção, uma vez que essas mudanças na estrutura porosa da rocha tendem a modificar o fluxo de óleo e também de provocar a compactação do reservatório. Com o objetivo de melhorar a compreensão da interação CO2 e rochas carbonáticas, nesta tese foram feitos ensaios de laboratório e modelos numéricos. Para os ensaios de laboratório, uma solução de CO2 e água deionizada foi injetada em amostras de Indiana Limestone e coquina. Também foram executados ensaios mecânicos antes e depois da injeção de CO2, com o objetivo de avaliar os efeitos nas propriedades mecânicas das rochas carbonáticas. A caracterização mecânica foi realizada a partir de ensaios de compressão uniaxial e triaxial. Foram observadas consideráveis reduções nas resistências à compressão e nos módulos de Young das amostras de coquina e Indiana Limestone, quando submetidas ao ensaio de injeção de CO2. Houve também um aumento na porosidade medida pelo MicroCT e pelo porosímetro na amostra de coquina sujeita a injeção de solução de CO2. Os resultados experimentais foram utilizados para calibração e validação dos modelos numéricos. Com relação aos modelos numéricos, o método dos elementos discretos (DEM) foi utilizado. Para simular de forma adequada o comportamento do material, uma metodologia, englobando o modelo de contato, a geração da amostra e o procedimento de calibração foi apresentada. A calibração dos parâmetros do DEM foi feita considerando os resultados dos ensaios mecânicos realizados antes e depois do ensaio de dissolução. O modelo numérico foi capaz de simular corretamente os ensaios uniaxiais e triaxiais realizados nas amostras de Indiana Limestone e coquina. Adicionalmente, a metodologia apresentada para o modelo em DEM conseguiu gerar bons resultados considerando a degradação pela injeção de CO2 das propriedades mecânicas da Indiana Limestone, e resultados satisfatórios para a coquina. / [en] CO2 injection in depleted reservoirs has been largely employed over the past years as an effective process for oil and gas enhanced recovery. More recently, the injection of CO2 in geological deposits is considered a viable alternative to reduce greenhouse gases in the atmosphere. In these two scenarios, the injected CO2 interacts with the rock deposit altering some petrophysical and geomechanical properties. One of the main deposits is carbonate reservoirs. The objective of this research is to improve the knowledge regarding the mechanical effects of CO2 injection on carbonate rocks. Changes to the rock pore structure may change oil flow, cause reservoir compaction and containment issues. In order to improve the insight on the interaction between CO2 and carbonate rocks, laboratory tests and numerical models were carried out in this study. For the laboratory tests, a solution of liquid CO2 and deionized water was injected through Indiana Limestone and coquina samples. In addition, mechanical tests were executed before and after CO2 injection, to evaluate the effects on the mechanical properties from the carbonate rocks. The mechanical characterization was conducted by performing uniaxial and triaxial compressive tests. From the laboratory results, significant reduction on the unconfined compressive strength and on Young s moduli from the coquina and Indiana Limestone samples when subjected to the CO2 injection test was observed. In addition, an increase in porosity was also noted from MicroCT scans and porosimetry measurements on the coquina sample after the injection of CO2 solution. These results were used for the numerical model calibration and validation. Regarding the numerical model, the Discrete Element Method (DEM) was adopted. To accurately simulate the material behavior, a methodology encompassing the contact model, the sample generation and the calibration procedure is presented. The calibration of the DEM parameters used the results from the mechanical tests on the rocks prior and after the dissolution tests. The numerical model was able to accurately simulate the uniaxial and triaxial tests on the Indiana Limestone and coquina samples. In addition, the methodology presented for the DEM model managed to accurately reproduce the mechanical degradation due to CO2 injection on Indiana Limestone and to a lesser degree, on coquina samples.