POSGEO - Mestrado (Dissertações)

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    Comparação de metodologias para estimativa da resistência não drenada de um solo tropical silto argiloso a partir de ensaios CPTu.
    (2023) Rigatto, Ingrid Belcavello; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Porto, Thiago Bomjardim; Araújo, Mariana Tonini de
    Este trabalho apresenta um estudo de caso de seção de barragem de terra apoiada sobre um solo tropical silto argiloso, analisando sua fundação. Os dados utilizados consistem em ensaios de caracterização geotécnica, SPT e CPTu com dissipação de poropressão. Além de mapas e descrições geológicas regionais e locais, utilizou-se os ensaios SPT e CPTu para estimativa do perfil estratigráfico, interpretando a condição de drenagem da seção pelos ensaios de dissipação. Subdividiu-se a fundação segundo o comportamento em relação ao sobreadensamento e valores de Bq, caracterizando dois materiais principais. A partir dessa seção principal, estima-se a resistência não drenada normalizada (Su/σ’v0) ao longo dos materiais da fundação, a partir dos ensaios CPTu realizados e interpretados por cinco metodologias (autores diferentes e fator de capacidade de carga pela resistência de ponta ou poropressão como base). Também estimou-se a resistência não drenada normalizada a partir do modelo de Mayne e Mitchell (1988), que utiliza ensaios de caracterização laboratorial. O estudo compara os valores obtidos entre si e entre os dois materiais principais, destacando as particularidades das metodologias que focam na resistência de ponta ou na poropressão do ensaio CPTu, comparando com a metodologia que não utiliza CPTu. Entre os principais resultados, observa-se a necessidade de uma boa estimativa das condições de poropressão em profundidade e influência do OCR no valor da resistência, que não é contemplado em alguns modelos. O estudo destacou a importância da avaliação da metodologia que se aplica ao local estudado com a avaliação conjunta de ensaios de campo e laboratório, principalmente para solos tropicais. Dentre as metodologias analisadas, Battaglio et al. (1981) e Robertson e Cabal (2014) foram as mais conservadoras, enquanto as mais arrojadas foram as de Mayne e Peuchen (2018) e Agaiby e Mayne (2018). Já a metodologia de Mantaras et al. (2014b) indicou variabilidade dos resultados em virtude dos valores de OCR.
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    Análise geotécnica da erodibilidade do rejeito proveniente do rompimento da barragem de Fundão : um estudo de caso na Bacia do Rio Gualaxo do Norte.
    (2023) Baudson, Diogo Reis Stavaux; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Couto, Bruno de Oliveira Costa
    O rompimento da barragem de Fundão foi responsável pela geração de inúmeros impactos ambientais. A bacia do Rio Gualaxo do Norte foi umas das áreas mais afetadas pela tragédia, onde a deposição do rejeito provocou um agravamento dos processos erosivos, sobretudo nos períodos chuvosos, em que os mecanismos de erosão hídrica se intensificam. Apesar de muitas medidas terem sido tomadas, em diversas localidades da bacia o rejeito ainda se encontra presente. Este trabalho teve como objetivo principal investigar a erodibilidade do rejeito, comparando-o com duas classes de solo e utilizando metodologias indiretas sob a perspectiva da engenharia geotécnica. A campanha experimental contemplou ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT. Também foram realizados ensaios de sucção, adensamento e cisalhamento direto em amostras indeformadas de rejeito. Paralelamente aos estudos de erodibilidade, foram realizados ensaios para comparar os principais parâmetros geotécnicos, químicos e mineralógicos de amostras de solo coletadas em áreas diretamente impactadas e não impactadas pela lama. Os resultados de caracterização física confirmaram a menor resistência do rejeito, representada pelos elevados teores de silte (48%) e areia fina (32%), baixa plasticidade, elevado peso específico natural (1,93 g/cm3 ) e de partículas (2,95 g/cm3 ), baixa porosidade (36%) e a menor condutividade hidráulica. Os ensaios químicos e mineralógicos identificaram baixo teor de matéria orgânica e a presença de óxidos e hidróxidos de Fe e Al, enquanto os solos apresentaram mineralogia variável. A metodologia MCT mostrou ser coerente com as características das amostras e de boa aplicação para materiais como o rejeito. Os ensaios de adensamento indicaram uma baixa compressibilidade e comportamento colapsível para as tensões de 25, 50 e 100 kPa. A perda de resistência ao cisalhamento devido à inundação foi significativa, cerca de 15 vezes menor que na condição seca. Quanto aos solos coletados nas áreas impactadas e não impactadas, a caracterização geotécnica mostrou que o solo impactado apresentou o dobro da fração argila e uma pequena redução da porosidade e do índice de vazios. Os ensaios de FRX apresentaram um aumento expressivo de Fe2O3 (88%), enquanto os ensaios de DRX foram inconclusivos, não permitindo afirmar que a deposição da lama teve influência direta na mineralogia do solo impactado. Através das análises foi possível constatar que o rejeito apresenta elevada predisposição à erosão hídrica, contribuindo significativamente com os processos erosivos e favorecendo a degradação ambiental na bacia.
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    Utilização do pó de escória de desulfuração do reator Kambara como agente estabilizador de solo argiloso para camadas de pavimentação.
    (2023) Causado Mendoza, Luis Eduardo; Gomes, Guilherme José Cunha; Pires, Patrício José Moreira; Gomes, Guilherme José Cunha; Porto, Lia de Mendonça; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Hilário, Ronderson Queiroz
    O uso da escória de dessulfuração do reator Kambara (escória KR) tem atraído atenção na indústria de material rodoviário para melhorar o desempenho do projeto de estradas. No entanto, o potencial de reutilização da escória KR em pó (KRSP), coletada por coletores de poeira, como filtros de manga, ainda não foi suficientemente estudado. Este trabalho investiga a composição química, propriedades físicas e características mecânicas de solo argiloso misturado com KRSP. Para avaliar a capacidade do coproduto de estabilizar dito solo, foram realizados experimentos de laboratório com materiais brutos e solo misturado com 3% e 5% de KRSP. Os resultados revelam que a densidade específica do KRSP (2,23 g/cm3 ) é menor do que a da escória KR granulada. A análise de Fluorescência de raios-X não detectou ferro (Fe) na sua composição, e a porcentagem de óxido de cálcio (CaO) foi inferior a 40%. O Portlandita (Ca(OH)2) foi identificado como o principal mineral presente através da análise de difratometria de raios-X, e Brucita (Mg(OH)2) como o mineral menor. A adição de 3% e 5% de KRSP ao solo argiloso resultou em um aumento nos valores do Índice de Suporte Califórnia (CBR de 13% para 42% e 41%, respectivamente, em apenas 4 dias de cura. E em resistência à compressão não confinada de 1,25 MPa e 0,95 MPa os 7 dias. Limites de Atterberg, distribuição granulométrica e testes de expansão reforçaram nossos resultados, mostrando conformidade com os requisitos para materiais de sub-base de primeira classe. A descoberta demonstra que o pó de despoeiramento de dessulfuração KR tem potencial para ser utilizado como agente estabilizador ambientalmente amigável, contribuindo para a melhoria da gestão de resíduos no setor siderúrgico.
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    Desempenho do resíduo de quartzito como agregado em camadas de base e revestimento de pavimentos.
    (2023) Mendonça, Whilison Marques; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Gomes, Guilherme José Cunha; Borges, Paulo Roberto
    As rodovias são responsáveis por 65% do transporte de cargas no Brasil, mas apenas 12,4% da extensão rodoviária é pavimentada. A utilização de agregados alternativos na pavimentação busca alcançar a sustentabilidade ambiental e reduzir os custos de construção e manutenção das rodovias. A extração e o beneficiamento do quartzito como rocha ornamental produz grande volume de resíduos, cuja utilização como material de pavimentação ainda é pouco explorada. Essa pesquisa investigou as propriedades geotécnicas dos resíduos dos quartzitos maciço e foliado, por meio de ensaios de laboratório e simulações numéricas, visando avaliar o seu desempenho em camadas de rodovias. Os agregados gerados dos resíduos foram avaliados por meio de ensaios tradicionais da engenharia rodoviária. As misturas granulares foram submetidas aos ensaios de compactação, índice de suporte Califórnia (CBR), módulo de resiliência e deformação permanente. As misturas asfálticas com ligante asfáltico CAP 50/70 foram dosadas pelo método Marshall, sendo avaliado a resistência à tração, módulo de resiliência, vida de fadiga e dano por umidade induzida. Simulações numéricas foram realizadas no programa MeDiNa para avaliar a performance mecanística das misturas compostas de resíduos. Os resultados mostraram que a fração fina do resíduo não é prejudicial ao pavimento e as partículas graúdas não apresentaram problemas de forma, durabilidade ou adesividade. As misturas granulares para base apresentaram valores de CBR acima de 130%, expansão máxima de 0,02%, módulo de resiliência médio de 130 MPa para a mistura granular com quartzito foliado (MGQF) e 224 MPa para a mistura granular com quartzito maciço (MGQM), e deformação permanente máxima de 1,2%. A mistura asfáltica com quartzito maciço (MAQM) apresentou teor de ligante de projeto de 5,0% e a com quartzito foliado (MAQF), 6,0%. Ambas as misturas asfálticas atenderam à especificação de resistência à tração e se enquadram na Classe 0 de Fadiga no programa MeDiNa. As simulações numéricas no programa MeDiNa mostraram que as misturas estudadas podem ser aplicadas como materiais de base e revestimento de rodovias com tráfego de até 5x106 repetições (tráfego médio pesado). Dessa forma, os resíduos de quartzito podem ser transformados em subprodutos a serem utilizados como agregados na pavimentação de rodovias.
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    Estudo de classificação de um projeto protótipo de pilha de rejeitos segundo o sistema de avaliação de estabilidade e classificação de perigos WSRHC.
    (2023) Gonçalves, Pablo Camilo de Carvalho; Lima, Hernani Mota de; Lopes, Germano Silva; Lima, Hernani Mota de; Ferreira, Lucas Deleon; Lopes, Paulo Filipe Trindade
    Com a crescente produção mineral e o uso de seus produtos derivados, vem a reboque um aumento proporcional na geração de rejeitos. Porém, com os acontecimentos envolvendo ruptura de barragens contendo rejeitos dispostos, hidraulicamente, levaram as autoridades brasileiras a enrijecer o processo de licenciamento de novas estruturas de contenção de rejeitos. Esta determinação legal juntamente com a crescente pressão ambiental para a reutilização de água em processos industriais da mineração está mudando a prática de disposição de rejeitos no país. A necessidade de melhorar a imagem das mineradoras frente à opinião pública e os órgãos regulamentadoras está movendo as empresas mineradoras a solicitarem, crescentemente, projetos e construção de pilhas de rejeito do tipo “Dry stacking”, empilhamentos considerando o desaguamento de rejeitos. Embora haja a crescente tendência para a utilização de estruturas desse tipo, por se tratar de uma aplicação nacional recente, verifica-se a existência desafios para a comunidade geotécnica em relação às referências normativas e guias de boas práticas destinadas a este tipo de disposição, uma vez que é extrema importância avaliar aspectos relacionados: características dos materiais, geometria, fatores de segurança, modos de falha, taxa de alteamento e demais fatores que, eventualmente, podem interferir na integridade física da estrutura. Portanto, esta dissertação busca aplicar e avaliar uma metodologia de classificação de pilhas de estéril denominada Waste dump and stockpile stability rating and hazard classification system (WSRHC), proposta por Hawley e Cunning (2017), em um protótipo de uma pilha de rejeitos filtrados, avaliando sua coerência, assim como sugerir adequações na metodologia para que ela possa ser utilizada como um guia de referências e boas práticas para pilhas de rejeitos. Embora o sistema de classificação tenha sido desenvolvido com uma base de dados para diferentes tipos de material estéril de mineração, entende-se que a metodologia é potencialmente promissora para utilização também com empilhamentos construídos com rejeitos de mineração. Para tal, faz-se necessária a incorporação de alguns elementos adicionais no processo de avaliação dos fatores-chaves da metodologia associados ao grupo de qualidade do material empilhado e análises de estabilidade, assim como a criação de um grupo relacionado a aspectos gerais.
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    Creep em rejeito de bauxita : caracterização reológica e simulação numérica.
    (2023) Duarte, Jessica Pereira; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Delgado, Bruno Guimarães
    O conhecimento do comportamento de fluência de rejeitos de mineração pode auxiliar na acurácia da previsão do comportamento tensão-deformação-tempo dos materiais e na otimização de espaço para armazenamento de rejeitos, porém estudos sobre o assunto ainda são limitados. O comportamento da fluência em rejeitos de bauxita foi analisado através de uma abordagem teórica e prática, baseada na caracterização reológica (ensaios reológicos de creep e rotacionais) e análises numéricas. Os testes de fluência e recuperação realizados nos rejeitos de bauxita revelaram que o material apresentou deformações irreversíveis quando submetido a ciclos de carregamento constantes, indicando alterações em sua estrutura sólida com comportamento viscoelástico-plástico. O desenvolvimento do modelo numérico foi baseado em parâmetros geotécnicos estimados a partir de um compilado de ensaios de laboratório e de campo. Por meio da análise numérica, foi possível comparar o desenvolvimento de deslocamentos, poropressão e tensões entre um modelo constitutivo que considera fluência (Soft Soil Creep, SSC) e um modelo constitutivo simplificado (elástico perfeitamente plástico com critério de ruptura de Mohr-Coulomb), que não incorpora a dimensão do tempo. O trabalho destaca que a incorporação da dimensão temporal e das características viscoplásticas do material é fundamental para uma caracterização mais completa e assertiva dos fenômenos de adensamento e fluência, principalmente para rejeitos.
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    Modelagem litogeoquímica e geotécnica em depósito de níquel.
    (2022) Vilela, Felipe de Freitas Moreira; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Marques, Eduardo Antônio Gomes; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Jaques, Daniel Silva; Aguiar, Cibele Clauver de
    As variações das propriedades geomecânicas do maciço rochoso são modificadas principalmente pelo intemperismo, que gera um perfil de alteração com variações químicas, físicas e mineralógicas, sendo o intemperismo químico o principal fator que controla essas transformações. Este estudo aborda algumas metodologias para a caracterização do maciço rochosos a partir da correlação entre dados geoquímicos e geotécnicos e a divisão de zonas de mesmo comportamento mecânico em um maciço rochoso intemperizado. A dissertação se mostrou necessária pelos recorrentes eventos em rupturas nos taludes da Mina de Barro Alto no estado de Goiás, Brasil, pela falta de conhecimento geológico e geotécnico dos materiais e a existência de investigações provenientes apenas de sondagem de circulação reversa (RC). As atividades incluíram a caracterização do perfil de intemperismo por mapeamento geomecânico de campo, descrição de sondagem diamantada, análises mineralógicas por difratometria de Raios-x (DRX) e análises químicas por fluorescência de Raios-x (FRX). Os índices físicos foram aferidos por meio de análises granulométricas e limites de Atterberg, e dados de resistência foram obtidos a partir de ensaios triaxiais em laboratório e por Esclerometria de Schimdt em campo. As resistências e índices físicos foram avaliados juntamente com a geoquímica e deram suporte para o desenvolvimento de diagramas de correlação. Pelas análises mineralógicas foi possível identificar as transformações que ocorrem em diferentes zonas do perfil de intemperismo. Os resultados químicos e a utilização da metodologia de classificação por árvores de decisão foram muito importantes para a classificação das amostras do banco de dados geológico (assay) da mina para a definição de Unidades Lito-Geomecânicas. Os gráficos de correlação entre química e parâmetros geotécnicos, mostraram uma forte correlação entre o teor de MgO e o aumento do UCS e diminuição de φ, como também a o aumento de Fe e maiores valores de c’. A partir do entendimento das Unidades Lito-Estruturais regionais e Lito- Geomecânicas locais, foi possível a confecção de um Modelo Litoquímico Geotécnico tridimensional para dar suporte aos trabalhos de geotecnia operacional.
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    Influência do teor de finos no comportamento geomecânico de um rejeito de minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero.
    (2022) Freire, Antônio Serpa; Ferreira, Lucas Deleon; Delgado, Bruno Guimarães; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Silva, Sara Rios da Rocha e
    O presente trabalho avalia a influência da adição de finos não plásticos no comportamento geomecânico e nos parâmetros últimos de um rejeito proveniente do beneficiamento de minério de ferro em Minas Gerais. Como parte do escopo deste trabalho, foram obtidas três Linhas de Estados Críticos, sendo uma para o rejeito granular sem adição de finos, uma para o rejeito granular com adição de 10% de finos (90/10) e outra com adição de 20% de finos não plásticos (80/20). De maneira geral, observou-se que à medida que a proporção de finos aumenta, a LEC tende a ocupar posições progressivamente inferiores no espaço e − log p′, ou seja, para uma determinada tensão octaédrica, quanto maior a proporção de finos adicionado ao rejeito granular menor o índice de vazios crítico. Além disso, foi observada uma tendência de rotação das Linhas de Estados Críticos das misturas no plano e − log p′, principalmente se comparado o rejeito granular sem adição de finos com o rejeito na proporção 90/10. Em relação ao parâmetro M, obtido pela inclinação da LEC no plano p ′ − q, foram verificadas alterações mais significativas para a mistura na proporção 80/20, possivelmente, em função da maior influência dos finos no comportamento geomecânico do material e na sua resistência ao cisalhamento. Durante um empilhamento de rejeitos filtrados é recomendado manter um estado dilatante em condição drenada, o que condicionaria a geração de excessos negativos de poropressão no caso de um eventual carregamento não-drenado e, consequentemente, um incremento na tensão efetiva e na resistência ao cisalhamento do material. Nesse sentido, um aumento no teor de finos e/ou finos no material produzido, seja por um descontrole do processo de filtragem dos rejeitos seja pela introdução de partículas finas durante a disposição, demanda condições de compactação que possibilitem a obtenção de índices de vazios adequados e que possam condicionar um estado suficientemente denso em condições de tensão compatíveis com a configuração final da estrutura de disposição de rejeitos projetada.
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    Análise da aplicabilidade do recurso "sistema de juntas" na modelagem por elementos finitos de maciço rochoso foliado.
    (2021) Duarte, Andyara Pinto; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Gomes, Guilherme José Cunha; Aquino, Iure Borges de Moura
    Visto a complexidade do estudo da mecânica das rochas em maciços rochosos anisotrópicos foliados escavados em profundidade, estre trabalho propõe a discussão da aplicabilidade da utilização de um sistema de juntas na representação do caráter foliado de um maciço Xistoso, localizado a 1250 metros de profundidade em uma mineração de Ouro de grande porte no Quadrilátero Ferrífero – MG, Brasil. Para isso são instrumentadas seções de uma escavação orientadas em direções distintas para medição de deslocamentos de pontos em seu entorno. Os resultados são confrontados com resultados obtidos por modelagem numérica de um maciço nas mesmas condições. Nas simulações o caráter foliado do maciço é representado por um sistema de juntas. Nessa análise, verifica-se a compatibilidade entre a dimensão de deslocamentos obtidos em campo e calculados em modelo e entre o posicionamento das zonas de maior deslocamento no entorno da escavação obtidos em campo e calculados em modelo quando utilizado um sistema de juntas. É discutida a eficácia de dois softwares (Phase2 e Adonis) distintos quando utilizado um sistema de juntas na representação do maciço foliado e a influência de cada parâmetro de entrada referente às juntas nos resultados de modelo e são indicados valores que melhor se aplicam a realidade de campo. Em síntese, a utilização de um sistema de juntas para representação do caráter foliado do maciço aproxima o modelo da realidade indicando as regiões afetadas pelo caráter anisotrópico da rocha enquanto apresenta valores de deslocamentos maiores que os observados em campo. Entende- se que a localização relativa dos maiores deslocamentos no entorno de escavações é altamente influenciada pela inclinação das juntas se dando principalmente onde o plano de foliação tangencia a escavação, e pelos parâmetros rigidez e ângulo de atrito entre elas. A diminuição do ângulo de atrito e dos valores de rigidez entre as juntas favorece a correspondência entre as regiões de maior deslocamento notadas na instrumentação e aquelas simuladas. Além disso, foi comprovada a possibilidade de utilização do Software gratuito Adonis 3.0 em modelos semelhantes.
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    Influência do estado de tensão na obtenção dos parâmetros de estado crítico de rejeitos filtrados de minério de ferro.
    (2022) Oliveira, Stefânia Corrêa de; Pereira, Eleonardo Lucas; Delgado, Bruno Guimarães; Pereira, Eleonardo Lucas; Ferreira, Lucas Deleon; Consoli, Nilo Cesar
    O estudo experimental foi conduzido para analisar o comportamento geomecânico dos rejeitos de minério de ferro filtrado sob diferentes densidades, faixas de tensões e condições de consolidação. Considerando a ascensão da técnica de empilhamento de rejeitos filtrados no Brasil, tornam-se relevantes pesquisas voltadas à estimativa das propriedades e comportamento desses materiais. Foram analisados dois rejeitos, ambos com distribuições granulométricas correspondentes a uma areia siltosa com finos não plásticos e diferentes teores de finos. As amostras foram reconstituídas simulando condições soltas e densas sob tensões de confinamento que variaram entre 200 e 1600 kPa. As Linhas de Estado Crítico (LECs) dos rejeitos se mostraram curvas no plano 𝑙𝑜𝑔 𝑝’ − 𝑒, com tendência a serem horizontalizadas a baixos níveis de tensão média efetiva, refletindo a instabilidade do material em condições mais soltas. Com o aumento da tensão confinante, verificou-se redução do amolecimento dos rejeitos, sendo que as LECs se tornaram mais íngremes e paralelas às respectivas linhas de consolidação. Para os níveis de tensões ensaiados (de até 1.600 kPa) não foi verificada quebra de grãos, sugerindo que a inclinação mais acentuada da LEC está associada à evolução da morfologia dos grãos (forma e rugosidade). A consolidação com 𝐾0=0,7 se mostrou pouco relevante na definição das LECs (comportamento não newtoniano) diferentemente da linha de instabilidade que se mostrou fortemente influenciada pela anisotropia induzida.
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    Avaliação comparativa de modelos constitutivos para um rejeito de minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero.
    (2022) Faria, André de Oliveira; Ferreira, Lucas Deleon; Delgado, Bruno Guimarães; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Cirone, Alessandro
    A Mecânica dos Solos em sua abordagem clássica apresenta limitações no que tange, principalmente, o comportamento plástico dos solos na medida em que aspectos de resistência e de deformabilidade são tratados de maneira distinta e simplificada. Neste contexto, a Mecânica dos Solos dos Estados Críticos propõe uma abordagem integrada do comportamento do solo, introduzindo o conceito de estado crítico associado à teoria da plastificação com endurecimento e amolecimento. Essa consideração permite um tratamento mais rigoroso na resolução dos problemas, em especial àqueles relacionados ao comportamento tensão-deformação. A disseminação desse conceito ainda é relativamente nova no Brasil, uma vez que o tema não é usualmente abordado na esfera acadêmica e tem sido aplicado pontualmente no mercado de trabalho, em que tradicionalmente são adotadas soluções de modelagem mais simples. Neste contexto, o objetivo deste trabalho consiste em comparar a capacidade preditiva de três modelos constitutivos para a simulação do comportamento de um rejeito de minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero, considerando o modelo de Mohr-Coulomb, amplamente utilizado no mercado de trabalho, Cam-Clay Modificado e NorSand, os quais consideram o conceito de estado crítico em suas formulações. Para o desenvolvimento das modelagens foi utilizado o programa GeoStudio (SIGMA/W) e dados experimentais disponíveis na literatura. Os resultados numéricos a partir da utilização do modelo constitutivo Mohr-Coulomb confirmaram as suas limitações em termos de resposta perfeitamente plástica. Dentre os três modelos, o NorSand foi aquele que apresentou melhor representatividade numérica em relação ao comportamento experimental, o que pode estar atrelado à utilização do maior número de parâmetros, à aplicação do parâmetro de estado, bem como à natureza siltosa do rejeito analisado. Adicionalmente, observou-se dificuldade em simular o comportamento denso do material, o que pode estar associado à formação de planos de cisalhamento durante o ensaio triaxial, bem como à complexidade em modelar a ocorrência desse fenômeno em ensaios virtuais utilizando o modelo NorSand. Por fim, a melhor aderência aos resultados experimentais evidenciou a importância da aplicação da Mecânica dos Solos dos Estados Críticos nos estudos tensão-deformação, a qual pode ser eventualmente adotada na simulação do comportamento de estruturas reais submetidas a altas tensões, como perspectiva de pesquisas futuras.
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    Retroanálise de talude rodoviário – abordagens determinísticas e probabilística.
    (2022) Pereira, Dariane Miranda; Porto, Thiago Bomjardim; Porto, Thiago Bomjardim; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Armando Belato
    Este trabalho apresenta a análise de estabilidade de um talude rodoviário, cujos parâmetros geotécnicos (coesão, ângulo de atrito e peso específico) foram obtidos através de correlações com o ensaio SPT determinadas por Godoy (1972), Décourt (1989), Teixeira (1996), Hatanaka & Uchida (1996), Joppert (2007) e Berbérian (2018). As implicações do uso de parâmetros geotécnicos estimados por correlações na estabilidade de um talude são analisadas em termos determinísticos e probabilístico. A análise probabilística foi realizada com base na Simulação de Monte Carlo, enquanto a análise determinística baseou-se nos métodos de Fellenius (1936), Bishop Simplificado (1955), Janbu Simplificado (1973) e Morgestern & Price (1965). Para tanto utilizou-se dados de um talude rodoviário localizado em uma estrada rural pavimentada, no trecho entre a rodovia BR-262 e a Comunidade de Aracê, Município de Domingos Martins, Espírito Santo. O talude possui altura máxima de 8,0 m e a sua região crítica, local onde já ocorreu escorregamento, se estende por cerca de 16,0 m. As investigações geotécnicas realizadas indicam a presença de um perfil de solo residual maduro composto por argila arenosa e silte. Com a condução de uma retroanálise foi inferido que os valores de coesão efetiva obtidos pela correlação de Joppert (2007) se apresentou como a mais apropriada para a condução das demais análises de estabilidade, uma vez que o FS convergiu para 1,0. Os resultados da análise determinística para as condições geométricas atuais do talude, já com a validação da retroanálise, indicam a grande suscetibilidade do mesmo à ruptura quando considerados eventos críticos de chuvas, com fatores de segurança inferiores a 1,4. Com a solução de estabilização em solo grampeado o talude apresentou FS mínimo requerido apenas pelo método de Morgestern & Price (1965). Pela análise probabilística avaliou-se que os resultados apresentam razoável confiança, sendo encontradas probabilidades de ruptura relativamente baixas e índices de confiabilidade medianos, com as análises enquadradas em uma zona de desempenho acima da média. A significativa variação encontrada nos parâmetros geotécnicos com a aplicação de correlações com o ensaio SPT impõe às análises de estabilidade incertezas que podem culminar em resultados equivocados. No entanto, em um cenário onde as correlações são a única opção disponível para condução de análises de estabilidade, deve-se avaliar minunciosamente a aplicação de cada correlação.
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    Metodologia para determinação da probabilidade de falha durante a vida de serviço de projetos de geossintéticos.
    (2022) Urashima, Beatriz Mydori Carvalho; Ferreira, Lucas Deleon; Duarte, Anderson Ribeiro; Ferreira, Lucas Deleon; Vidal, Delma de Matos; Silva, Jefferson Lins da
    Diversos campos da Engenharia empregam ferramental estatístico para a execução de análises de risco ao longo da vida de serviço de projetos, com intuito de fomentar indicadores de confiabilidade. Os geossintéticos são produtos de matriz polimérica empregados nas últimas décadas em obras de Engenharia, tais como, geotécnicas, ambientais e de mineração. Para os geossintéticos, a análise da durabilidade usualmente se desenvolve a partir de experiência pregressa e ainda é assunto recorrente em diversos trabalhos. Até então, existe consenso do emprego de fatores de redução para o dimensionamento desses sistemas. Este artigo apresenta uma nova abordagem, complementar, para a determinação da probabilidade de falha ao longo da vida de serviço de projetos de geossintéticos por meio de estatística não paramétrica, com emprego de núcleos estimadores e técnica de reamostragem (Bootstrap), para determinação das probabilidades de falha intrínsecas aos problemas de degradação com base na função geossintética pretendida ou propriedade de desempenho, que irão nortear a censura a ser empregada. Isso é feito dentro das condições de contorno estabelecidas em projeto, de forma a garantir a sua confiabilidade. Abordagens Bayesianas guiadas pelos próprios dados são empregadas. Adicionalmente, um estudo de caso é apresentado para exemplificar o uso das sub- rotinas desenvolvidas por meio do software R, no qual foi possível avaliar as probabilidades para distintos níveis de censura estabelecidos para uma propriedade parâmetro de um geossintético exposto às intempéries. Além disso, o estudo de caso possibilitou diferenciar a somatória de efeitos degradantes e a exposição total: para probabilidade da variável aleatória X ser maior que 70% da resistência disponível inicial de serviço do material, ou seja, P (X > 0,7R), foram encontrados valores de probabilidades de 1,00 (somatório) e 0,56 (exposição total). A aplicação apresentada demostra a quão promissora pode ser a metodologia ora apresentada na análise da confiabilidade da vida de serviço de projeto de um sistema que emprega geossintéticos.
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    Extração automatizada de dados estruturais em maciços rochosos a partir de fotogrametria com drone.
    (2022) Takano, Erika Cardoso; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Barella, Cesar Falcão; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
    Os avanços tecnológicos nos equipamentos de tomada de dados em campo, como laser-scanner e drones, e a capacidade gráfica dos computadores apresentam-se como ferramentas relevantes que devem ser levadas em consideração no que tange a otimização e maior segurança nas rotinas de caracterização de maciços rochosos. O levantamento de dados para a caracterização de descontinuidades em maciços rochosos é indispensável para diversos estudos de cunho geotécnico, geomecânico e geológico-estrutural. Entretanto, as atividades de campo podem ser prejudicadas ou mesmo inviabilizadas devido a riscos iminentes no talude, restrições de acesso, limitações visuais, grande quantidade de dados a serem coletados e a logística de viagens. Diante disso, a extração automatizada de dados estruturais em maciços rochosos a partir de modelos tridimensionais reconstruídos por aerofotogrametria digital com drone se apresenta como um recurso de maior agilidade e segurança. O método proposto neste trabalho foi desenvolvido em um talude de quartzitos sericíticos localizado no município de Ouro Preto (Minas Gerais), o qual apresenta planos de descontinuidades frequentes e de pequena área exposta. Além disso, foi realizada uma avaliação sobre o melhor modo de execução dos voos com drone para levantamentos em taludes com diferentes geometrias, para a qual foi estudado um talude em quartzitos e xistos localizado no município de Nova Lima (Minas Gerais). A partir das etapas de aquisição das imagens com drone, processamento dos dados por meio da técnica fotogramétrica Structure-from-Motion e reconstrução do modelo tridimensional do talude a partir de nuvens de pontos, os parâmetros de orientação, espaçamento e persistência das descontinuidades foram extraídos automaticamente pelo software open source Discontinuity Set Extractor (DSE). Os resultados obtidos pela extração automatizada foram comparados com os dados coletados em campo, indicando o potencial de utilização do método proposto para maciços rochosos que apresentem planos de descontinuidades frequentes e de pequena área exposta. Para a obtenção dos parâmetros foram necessárias a eliminação de ruídos, como vegetação, calçadas e rodovias, e a separação de uma pseudo-família, identificada pelo software, a qual não representava uma família de descontinuidade do maciço. Visando subsidiar futuros trabalhos, foi proposta uma metodologia contendo as principais etapas e pontos de atenção observados no presente estudo. Os resultados deste trabalho também foram aplicados às classificações geomecânicas RMR, SMR e Q-Slope.
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    Análise do desempenho de geotêxteis como elemento filtrante no processo de adensamento eletrocinético.
    (2022) Oliveira, Lilian Agda de; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Urashima, Denise de Carvalho; Silva, Jefferson Lins da
    Os geossintéticos são aplicados em obras de engenharia em diversas funções, uma vez que que estes materiais apresentam acentuada versatilidade e se adaptam à diferentes demandas da engenharia. Neste contexto, estão inseridos os geossintéticos condutores de eletricidade (GCE), também conhecidos pela terminologia em inglês Electrically Conductive Geosynthetics (EKG’s), trata-se de um geocomposto drenante. O conceito GCE consiste em materiais geossintéticos tradicionalmente utilizados na função de filtrar e drenar e recebem a inserção de elementos condutores de eletricidade em sua estrutura. Tais materiais têm sido empregados em projetos de desaguamento de rejeitos de mineração e adensamento de solos moles, o presente trabalho se insere nesta aplicação. Com o intuito de analisar o desempenho dos geossintéticos na filtração do adensamento eletrocinético, foram realizados ensaios de adensamento eletrocinético de um solo em consistência de lama (teor de sólidos próximo a 45%). Na série de experimentos, avaliou-se o efeito do gradiente de potencial elétrico (com 100V/m e 50V/m) submetido a uma corrente contínua. Como elemento filtrante, utilizou-se um tipo de geotêxtil não tecido e outros dois tecidos. Foram verificadas a influência destes elementos a partir da eficiência de desaguamento, da perda de voltagem na interface geocomposto/solo e do volume de água drenado. Foi possível perceber o melhor desempenho do geotêxtil tecido no que tange a quantificação do volume drenado se comparado ao geotêxtil não tecido. Além disso, registrou-se o fluxo eletrosmótico que foi no sentido do catodo para o anodo em todos os experimentos com gradiente de 100V/m. Amaior eficiência de desaguamento foi no ensaio que utilizou gradiente de 100V/m e autilização do geotêxtil tecido. Verificou-se que os materiais analisados não obtiveram bom desempenho em testes cone para análise de eficiência de filtração, contudo, nos ensaios de adensamento eletrocinético todos os materiais apresentaram resultados satisfatórios a partirda coleta do fluido com baixa turbidez nestes ensaios.
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    Modelagem numérica de pilha de rejeito filtrado reforçada com geogrelha.
    (2022) Torres, Ana Clara dos Anjos; Ferreira, Lucas Deleon; Gomes, Romero César; Ferreira, Lucas Deleon; Urashima, Denise de Carvalho; Vidal, Delma de Mattos
    Os rejeitos filtrados possuem alto teor de sólidos, o que possibilita sua disposição por meio de processo de compactação e empilhamento, caracterizando tais estruturas com fechamento progressivo, com menor potencial de risco e menores impactos ambientais, quando comparadas aos aterros hidráulicos. É possível ainda que as pilhas de rejeitos sejam reforçadas com geogrelhas para a melhoria das condições de estabilidade e aumento da capacidade de disposição. Este estudo procurou identificar a melhor solução de reforço com geogrelha para uma pilha de rejeitos filtrados de lavagem de bauxita através de análises numéricas no software de MEF Plaxis 2D. Foram feitas comparações entre o projeto de uma pilha sem reforço e projetos desta mesma pilha com diferentes propostas de reforços (geogrelhas na fundação e/ou nos taludes da pilha), totalizando 51 configurações diferentes. A pilha foi dividida em zona externa (estrutural) e zona interna (não estrutural). Para as análises elastoplásticas e cálculo de Fator de Segurança (FS), foi feita uma calibração para o modelo constitutivo do rejeito filtrado para as zonas externa e interna. Os critérios para a identificação da melhor solução de reforço para a pilha foram: a garantia de estabilidade externa baseada em FS superiores a 1,5 e a garantia de estabilidade interna a partir do dimensionamento do reforço de acordo com a tração máxima da geogrelha. Dentre os modelos testados, o Hardening Soil representou melhor a tendência do comportamento tensão-deformação do rejeito filtrado. A pilha sem reforço apresentou FS satisfatório até 18m de altura na zona externa e 12m na zona interna. Por fim, foi feita uma análise simplificada de custo-benefício das configurações que atenderam a estes quesitos. Dentre as simulações realizadas, a melhor solução identificada foi dimensionada com geogrelhas de resistência nominal à tração igual a 1600 kN/m, com espaçamentos verticais uniformes iguais a 1,00m. O reforço da pilha influenciou diretamente nos deslocamentos horizontais e verticais da estrutura. O reforço apenas na fundação apresentou os menores deslocamentos verticais e horizontais. Os resultados apresentados não devem ser interpretados como uma recomendação de projeto, mas sim como uma avaliação de algumas variáveis de projeto e cada caso deve ser analisado individualmente.
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    Metodologia de construção de modelo geotécnica com uso de geoestatística.
    (2022) Sala, Leonardo Alberto; Santos, Tatiana Barreto dos; Santos, Tatiana Barreto dos; Santos, Alan Erlikhman Medeiros; Costa, Teófilo Aquino Vieira da
    O conceito de modelo geotécnico em mineração a céu aberto consiste na elaboração de um produto que defina espacialmente domínios ou unidades de mesmo comportamento geotécnico, com a finalidade principal de subsidiar o dimensionamento dos taludes. A construção de um modelo geotécnico deve ser feita a partir da união de outros quatro modelos: geológico, estrutural, geomecânico e hidrogeológico. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para construção destes modelos com uso de geoestatística e modelagem implícita e, posterior integração para elaboração de um modelo geotécnico de blocos unificado, tridimensional, com informações de índice de resistência, grau de fraturamento, rugosidade das descontinuidades, Geological Strength Index (GSI), anisotropia e condutividade hidráulica. A metodologia desenvolvida mostra-se eficaz para integração dos modelos temáticos produzidos. A abordagem geoestatística reduz a subjetividade da construção, tornando este processo mais quantitativo. Este é um dos principais diferenciais deste trabalho, pois permite a classificação da confiabilidade das informações geotécnicas atribuídas à cada bloco.
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    Comparação entre simulação bidimensional e tridimensional de queda de blocos.
    (2022) Brito, Erika Santos; Santos, Tatiana Barreto dos; Porto, Thiago Bomjardim; Santos, Tatiana Barreto dos; Lana, Milene Sabino; Santos, Alan Erlikhman Medeiros
    Os movimentos de massa nos centros urbanos estão ligados a tragédias provocadas por eventos naturais. A queda de blocos é um tipo de movimento de massa que ocorre em taludes íngremes que quando situados em zonas urbanas pode trazer prejuízos, inclusive à vida. A Pedreira Prado Lopes é um dos bairros mais antigos da cidade de Belo Horizonte, porém sua ocupação ocorreu de maneira desordenada e sem preocupação com infraestrutura, no entorno de uma mina a céu aberto de material gnáissico. A finalização das atividades da pedreira resultou em um talude rochoso, muito íngreme e ocupado pela população. Este trabalho estudou o talude rochoso da Pedreira Prado Lopes, através da análise cinemática, e então, simulou quedas de blocos. As simulações realizadas com o Trajec3D, programa de simulação tridimensional e com o Rocfall, programa de simulação bidimensional, tem como objetivo entender a trajetória e alcance dos blocos, bem como comparar as simulações e os resultados. Para a calibração dos modelos de simulação realizada utilizou-se os dados de uma queda de bloco ocorrida em 2014, através da análise de sensibilidade. As simulações bidimensionais se mostraram mais simplificadas, enquanto as simulações tridimensionais mais complexas devido a necessidade de um arquivo de topografia de boa qualidade. A trajetória resultante da simulação tridimensional apresenta mais possibilidades por não estar limitada a uma seção como ocorre na simulação bidimensional. Ambos os métodos de simulação estudados foram considerados confiáveis, a depender de uma calibração correta do modelo.
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    Uso de veículos aéreos não tripulados para mapeamento de descontinuidades em afloramento rochoso.
    (2022) Araujo, Letícia Pereira; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dos; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Lana, Milene Sabino; Parizzi, Maria Giovana
    Os processos de instabilidade de taludes e encostas podem levar a perigosos acidentes que resultam em grandes danos sociais e econômicos. Essa instabilidade está relacionada com as características geológicas e geomecânicas dos maciços rochosos, com o seu grau de alteração e anisotropia, além da geometria do talude e das características geológicasgeotécnicas das descontinuidades, como: orientação, espaçamento, persistência, preenchimento, rugosidade e presença de água. Esse trabalho tem como objetivo criar uma metodologia de mapeamento de descontinuidades em afloramentos rochosos, utilizando veículo aéreo não tripulado (drone) para a aquisição de imagens com a técnica de fotogrametria digital terrestre. As imagens obtidas pelo drone foram processadas em softwares (Agisoft e WebODM) para gerar a nuvem de pontos densa georreferenciada, modelo digital de superfície e ortofoto. No programa DSE foi utilizada a nuvem de pontos para determinar as características geométricas das famílias de descontinuidades e nos softwares Gem4D ou CloudCompare essas famílias foram analisadas com o modelo digital de superfície. O grande diferencial desse trabalho é a aquisição de dados de forma remota, rápida e segura e fazer a análise das descontinuidades com o uso de ferramentas digitais confiáveis utilizando ao máximo softwares livres.
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    Análise do comportamento geotécnico de um rejeito de minério de ouro no estado crítico.
    (2021) Souza, Hiago Apolinário de; Pereira, Eleonardo Lucas; Gomes, Romero César; Pereira, Eleonardo Lucas; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Queiroz, Paulo Ivo Braga de
    Os estudos envolvendo a liquefação de rejeitos de mineração, principalmente a partir da popularização da metodologia de Olson (2001), vêm sendo amparados, muitas vezes exclusivamente, por correlações empíricas envolvendo medidas diretas de ensaios de campo, particularmente ensaios CPTu. Não obstante, o desenvolvimento histórico da compreensão do fenômeno, parte do conceito de índice de vazios crítico postulado por Casagrande (1936), amparado em ensaios laboratoriais de cisalhamento direto. O conhecimento claro dos estados limites dos rejeitos, a partir de ensaios laboratoriais, materializado nas respectivas linhas de estados críticos, compreende um pré-requisito básico, entretanto pouco difundido em âmbito profissional, no que tange à avaliação da susceptibilidade à liquefação destes rejeitos, à luz da previsão de seu comportamento não drenado. Neste cenário, através de uma série de ensaios triaxiais drenados e não drenados, em amostras adensadas isotropicamente, foram conduzidos estudos para determinação da linha dos estados críticos de um rejeito de ouro. Assim, tomandose as condições pré-cisalhamento e crítica como referência, determinou-se os valores dos parâmetros de estado, índices de estado e índices de fragilidade não drenada, correlacionandoos com o comportamento geomecânico do rejeito, através de parâmetros que quantificam a contratilidade e a resistência não drenada dos solos. Os pontos de pico das trajetórias de tensão no diagrama de Cambridge, foram utilizados para determinação das superfícies de colapso e linhas de instabilidade, conforme propostas de Sladen et al. (1985) e Lade (1992,1994), respectivamente. Conhecendo-se a influência das variáveis que tomam o estado crítico como referência no comportamento geomecânico do rejeito, similar à proposição de Pereira (2005), utilizou-se de uma adaptação da proposta de Poulos et al. (1985). Destarte, foram calculados fatores de segurança para taludes hipotéticos, constituídos do rejeito estudado, para diferentes condições de estado e geometria. Por fim, as envoltórias e relações de proporcionalidade obtidas nesta dissertação, foram extensivamente comparadas com dados disponíveis na literatura, sendo observada boa aderência dos resultados obtidos com a bibliografia analisada.