PPGEG - Mestrado Profissional (Dissertações)

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Metodologia para otimização de leiaute de câmaras e pilares da Mina Urucum em Corumbá-MS.
(2023) Nascimento, Lucas Martins da Costa do; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Charbel, Paulo André; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Santos, Allan Erlikhman Medeiros; Magalhães, Fábio Soares
O dimensionamento de leiaute de câmaras e pilares em mineração subterrânea é feito comumente por meio de métodos de dimensionamento tradicionais, principalmente por meio da teoria da área tributária e fórmulas empíricas de resistência, metodologia que tende a ser muito conservadora e assim não se configura como a melhor premissa para extração de minério. Neste trabalho, é estudado um redimensionamento otimizado de leiaute das câmaras e pilares de uma área definida na Mina Urucum, uma mina de manganês, situada em Corumbá-MS, onde os corpos de minério tabulares horizontais, ou sub-horizontais, são lavrados, há décadas, pelo método câmaras e pilares. Para isso, apresenta-se um problema padrão de matemática, no qual o objetivo é estabelecer funções de recuperação do minério, cujas variáveis são geométricas com restrições geotécnicas e operacionais. Como a recuperação e as restrições são funções, via de regra, não-lineares dos parâmetros geométricos do leiaute, têm-se em questão um problema particularmente intricado de programação não-linear. Com a utilização dessas funções e estimativas mais acuradas de tensão e resistência aplica-se a metodologia proposta em uma área específica da mina com objetivo de determinar as dimensões ótimas da seção de pilares quadrados e vãos. Adicionalmente, e de forma complementar, propõe-se um dimensionamento de contenção específico para maciços estratificados, caso da Mina Urucum. Os resultados de estudos paramétricos são relatados, comparando a recuperação por meio da metodologia usualmente utilizada e a metodologia de dimensionamento otimizada, o que, como resultado, viabilizou um aumento de 30% na taxa de recuperação com as novas dimensões de vãos e pilares obtidas por meio da metodologia proposta.
Avaliação do tempo de auto sustentação do teto de mina subterrânea de sal com as classificações geomecânicas RMR e CMRR.
(2023) Brasil, Alisson Carvalho Santos; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Jaques, Daniel Silva; Marques, Eduardo Antônio Gomes
Os sistemas de classificação geomecânica são comumente utilizados em escavaçõessubterrâneas, pois permitem identificar parâmetrossignificativos que influenciam o comportamento do maciço rochoso. Minas de sal e em especial de potássio, existem parâmetros específicos como: marco geológico, distância ao topo da camada de estéril, profundidade, orientação da lavra, espessura da argila. Foi estudado uma mina localizada em Rosário do Catete (SE) sendo a única do Brasil de extração de potássio que não possui sistema de categorização geotécnica comumente adotada do tipo RMR, GSI, CMRR e Q, que possa auxiliar no enquadramento geotécnico do maciço rochoso em classes. A não antecipação das atividades de reforço de teto em minas de sal ocasiona uma deformação dos estratosrochosos causando trincas e posteriores aberturas, que originam paradas não programadas afetando diretamente a produção por interrupção das atividades, além de maior risco operacional no quesito segurança. Foi escolhido como estudo piloto nessa mina um local de lavra com maior percentual de paradas não programadas datadas em 2021, além da escolha estar atrelada a lavra ao mínimo até o ano de 2024. Foram captados o tempo do stand up time, ou seja, a diferença do tempo da abertura e o início de trincas e aberturas no teto da escavação por diferentes variáveis, resultando em análises quantitativas e correlações para diferentes situações encontradas em campo. Baseado nessa captura de dados e análises foi compreendido a previsibilidade do tempo de auto sustentação da escavação para cada variável geotécnica analisada, e criado uma base de dados eficaz na melhor tomada de decisão que ajudará a promover a antecipação de atividades prevencionistas de atirantamento de teto pela previsibilidade do tempo de auto sustentação do teto imediato. Os resultados da correlação do tempo de auto sustentação por diferentes marcos geológicos e diferentes variáveisse mostraramse promissores podendo ser uma ferramenta de apoio para programação do tempo de reforço de teto. Com o propósito de analisar a adoção de alguma classificação geomecânica já adotada no meio científico para uma mina de sal, foram realizadas as inspeçõesincipientes pelossistemas de classificação geomecânicas RMR e CMRR, correlacionando-os ao tempo de auto sustentação. A classificação RMR mostrou boa correlação com o tempo de abertura da escavação e o vão livre escavado. Já o sistema CMRR mostrou correlações fracas, mesmo sendo essa classificação similar a estratificação geológica de mina de sal.
Desempenho geotécnico de cortinas atirantadas executadas em Cascavel-PR.
(2023) Oliveira, Thays Car Feliciano de; Porto, Thiago Bomjardim; Porto, Thiago Bomjardim; Ferreira, Lucas Deleon; Rincent, Jean Jacques
As estruturas de contenção atirantadas são amplamente utilizadas no cenário nacional, o que inclui o uso de tirantes para fins provisórios, principalmente em escavações de subsolos em regiões urbanas. Verifica-se a deficiência de dados quanto à capacidade de carga dos tirantes, considerando a ampla variabilidade geológico-geotécnica nacional. Assim, este trabalho teve o objetivo de estudar a capacidade de carga de tirantes para o contexto geológico-geotécnico de Cascavel-PR. Para tanto foram utilizados dados de duas obras do município, principalmente quanto a caracterização preliminar por sondagens e a boletins do controle tecnológico dos tirantes. Ademais foram coletadas amostras indeformadas de cada obra, para caracterização complementar mais detalhada dos índices físicos e parâmetros de resistência dos solos. A análise da capacidade de carga última dos tirantes foi realizada por meio de extrapolação matemática, visto que os tirantes eram provisórios e não atingiram a ruptura no procedimento de protensão. Também verificou-se a estabilidade global das cortinas atirantadas, em conjunto com análises de sensibilidade dos parâmetros geotécnicos, para uma avaliação preliminar das estruturas de contenção dos estudos de caso. Os resultados de caracterização indicaram que os maciços estudados eram constituídos por solos argilosos e argilo-siltosos. Encontrou-se uma ampla faixa de capacidade de carga dos tirantes, para a obra 1 de 45 a 97 kN/m e, para a obra 2 de 60 a 103 kN/m. Apesar da variabilidade, os resultados se enquadram em valores previamente apresentados na literatura para solos com caracterização geotécnica semelhante. As cortinas de ambos os estudos de caso apresentaram resultados satisfatórios de fator de segurança (FS) nas análises de estabilidade e a avaliação de sensibilidade indicou que os parâmetros de resistência do maciço são determinantes para o FS. Em suma, os resultados da pesquisa foram satisfatórios para auxiliar em definições básicas e importantes para análises de contenções atirantadas na região de estudo, principalmente quanto a faixas de resistência coerentes para o solo da região e valores de capacidade de carga para os tirantes.
Análise probabilística de estabilidade de um talude grampeado sobre emboque de um túnel.
(2023) Silva Júnior, Paulo César da; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Porto, Thiago Bomjardim; Pereira, Armando Belato
A caracterização de maciços terrosos e rochosos é uma necessidade para elaboração de projetos geotécnicos, com a ampliação e popularização de ensaios geotécnicos de campo e de laboratório, a obtenção de parâmetros geotécnicos representativos do local de estudo torna-se uma realidade, mas ainda existem incertezas relacionadas com a variabilidade geológica/geotécnica desses maciços. Nesse contexto, a utilização de métodos determinísticos em análises e em projetos tem sido substituída pela aplicação de métodos probabilísticos de análise. Os métodos probabilísticos complementam e permitem quantificar as incertezas inerentes às variabilidades dos parâmetros geotécnicos por meio do Índice de Confiabilidade β. Esse, por sua vez, evidencia o quanto o fator de segurança probabilístico apresenta valores mais confiáveis e de impacto na redução da Probabilidade de Ruptura, embora não expresse todas as fontes de dispersão envolvidas na obtenção dos dados. No presente trabalho é apresentado um estudo de caso relacionado com a análise de estabilidade de duas seções de um talude reforçado com grampos. As simulações foram conduzidas por métodos de equilíbrio limite utilizando-se de análises determinísticas e probabilísticas. Foram avaliadas a influência de parâmetros geométricos (inclinação e altura dos taludes), bem como a configuração dos grampos no Fator de Segurança (FS) da estrutura. Adicionalmente, foi constatado por intermédio de análises de sensibilidade as influências dos parâmetros geotécnicos no FS. Neste estudo foram utilizados dois métodos probabilísticos complementares (FOSM e Monte Carlo) usualmente empregados em análises de estabilidade de taludes. As duas seções do estudo de caso de um talude reforçado com grampos, apresentaram índice β distintos, apesar de possuírem geometrias semelhantes. A estratificação e interpretação das camadas dos solos apresentaram ter grande relevância na probabilidade de ruptura da estrutura.
Comportamento de ancoragens passivas em ensaios de arrancamento executados em Itabirito friável.
(2023) Gomes, Daniel da Silva; Porto, Thiago Bomjardim; Porto, Thiago Bomjardim; Ferreira, Lucas Deleon; Rincent, Jean Jacques
Nos últimos anos ocorreu um aumento nas aplicações da técnica de solo grampeado, no entanto há uma dificuldade na compreensão do comportamento das ancoragens, seja para dimensionamento ou por questões de funcionamento do elemento, sendo promissoras as pesquisas que se concentram a ampliar o conhecimento neste quesito. Esta dissertação apresenta informações do comportamento de ancoragens passivas inseridas em material itabirito friável, submetidas a ensaios de arrancamento convencionais e monitorados com extensômetros elétricos. Estes ensaios de arrancamento foram executados em uma obra geotécnica com características peculiares e com a utilização de infraestrutura pesada, no total foram submetidas aos ensaios, 18 ancoragens concentradas numa região da obra. As ancoragens foram executadas com variabilidade do comprimento do trecho ancorado, com 1,00 metro, 2,00 metros e 3,00 metros do trecho ancorado com preenchimento por calda de cimento. Seis ancoragens destas foram ensaiadas após a instalação de extensômetros elétricos, bem como a utilização de célula de carga e transdutor LVDT para a validação da carga aplicada sobre a ancoragem e obtenção do deslocamento respectivamente, no intuito de avaliar o comportamento da distribuição da carga durante os estágios de carregamento e descarregamento. Nove ensaios foram realizados com o procedimento adaptado da NBR 5629 (ABNT, 2018), obtendo informações de carregamento e descarregamento, enquanto três ensaios foram executados com o procedimento com taxa de carregamento constante até a ruptura geotécnica, os quais não foram obtidos diferenciação nos resultados de carga de ruptura comparado aos ensaios com execução de carregamento/descarregamento. Foram também realizados ensaios de laboratório para caracterização do material e execução de ensaios de cisalhamento direto. As amostras foram coletadas em região próxima aos ensaios de arrancamento. Os resultados obtidos nos ensaios de arrancamento demonstraram que com o aumento do comprimento do trecho ancorado ocorre uma ligeira redução na resistência ao arrancamento das ancoragens. E que os valores de resistência ao arrancamento obtidos nos ensaios com taxa de carregamento constante foram considerados mais conservadores comparado aos ensaios de arrancamento executados com metodologia convencionais. A partir disto conclui que esta pesquisa apresentou resultados com boas perspectivas para o aperfeiçoamento no conhecimento do comportamento de ancoragens passivas a partir da execução de ensaios de arrancamento em itabirito friável.
Análise experimental de um aterro de rejeito arenoso compactado para fins de disposição em pilha.
(2022) Borges, Rodrigo dos Passos; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Oliveira, Tales Moreira de; Duarte, Leandro Neves
As execuções de aterros experimentais embasam diretrizes técnicas para o desenvolvimento de projetos, bem como para a definição de premissas de campo. Percebe-se que o estudo bem elaborado é capaz de antever os desafios que serão encontrados durante a implantação da obra e ou estrutura. Com as recentes mudanças na legislação, associadas aos incidentes com barragens de rejeitos, uma alternativa que vem sendo estudada e recomendada é o empilhamento de rejeitos. Essa opção, no entanto, precisa ser analisada com os devidos critérios, para que problemas relacionados a instabilidades de maciços e outas variáveis sejam cada vez menores. A proposta experimental realizada neste trabalho leva em consideração uma sequência metodológica, visando a melhor configuração para a compactação, visto que as normas vigentes foram desenvolvidas para estudos envolvendo solos naturais. Considera-se para esse estudo a utilização de rejeitos arenosos que eram dispostos em uma estrutura denominada “Cava de Germano”, que possui o comportamento similar ao rejeito que será produzido no retorno das operações da Samarco Mineração. Devido ao volume expressivo e à velocidade de geração de rejeitos, esse estudo leva em consideração a utilização de equipamentos de maior porte. Observou-se inicialmente uma dificuldade para manter os rejeitos na condição de umidade ideal para os trabalhos, devido à baixa retenção de água do material. Com o uso de vários equipamentos para compactação, foi possível analisar o comportamento do rejeito juntamente com as dificuldades operacionais, pois alguns equipamentos não conseguiram trafegar sob a praça de rejeitos. Outra observação pertinente foi a condição de compactação, tanto no ramo seco como no ramo úmido, que para alguns casos, não apresentou uniformidade. Tal condição foi necessária para prever os trabalhos no período seco e no período de chuvas mais intensas. A produtividade com camadas mais espessas foi com certeza maior, porém, caso seja necessário adequar a camada a algum parâmetro, o trabalho torna-se bem mais difícil. Essa condição foi observada tanto para umidade fora do padrão como para condição de compactação na camada (excesso de compactação). Os resultados indicaram o uso de camadas com espessura de 0,75 m como a melhor configuração.
Contribuição ao estudo do comportamento mecânico de um solo residual compactado empregado no Dique Direito da UHE Baguari.
(2022) Capanema, Priscila Ítala; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Ferreira, Lucas Deleon; Villar, Lúcio Flávio de Souza
Por muitos anos privilegiou-se na construção de barragens de terra no Brasil o emprego de solos mais nobres em detrimento dos solos residuais. A dificuldade em se lidar com os solos residuais reside no fato destes se comportarem de maneira distinta dos solos sedimentares, predominantes no hemisfério norte e nos quais toda a Mecânica dos Solos Clássica foi baseada. O principal fator responsável pelo comportamento mecânico diferenciado dos solos residuais é a presença de uma pressão negativa na água dos poros, denominada sucção. Apesar de conferir ao solo um acréscimo de resistência, a sucção costuma ser desprezada nos projetos geotécnicos por se entender que na maioria dos casos a condição saturada corresponde à situação mais crítica à qual a obra pode estar sujeita ou pela dificuldade em se obter os parâmetros de resistência do solo não saturado necessários às análises. O desenvolvimento da Mecânica dos Solos Não Saturados, entretanto, proporcionou o surgimento de formulações empíricas para estimativa da resistência na condição não saturada, que podem ser úteis nas fases preliminares dos projetos geotécnicos, tais como a função hiperbólica proposta por Vilar (2006). Com o objetivo de caracterizar geotecnicamente e avaliar experimentalmente a influência da sucção na resistência ao cisalhamento de um solo residual de gnaisse compactado empregado na construção do Dique Direito da Usina Hidrelétrica Baguari, foi realizado um extenso programa experimental em amostra deformada de solo coletada em uma das áreas de empréstimo utilizadas na época da construção, que permitiu constatar que o solo residual corresponde a um silte areno argiloso de baixa plasticidade, altamente intemperizado, com estrutura composta por micro-agregados e que sua curva de retenção de água apresenta distribuição bimodal de poros. Empregando-se a metodologia proposta por Vilar (2006) foram verificadas alterações significativas nos parâmetros de resistência do solo na passagem da condição saturada para a condição não saturada. Enquanto o intercepto coesivo variou de 16,9 kPa para 52,2 kPa, o que representa um ganho de 3 vezes, o ângulo de atrito variou de 31,1o para 43,2o, representando um aumento de cerca de 40%. A função hiperbólica de Vilar (2006) possibilitou ainda a estimativa da envoltória de resistência ao cisalhamento do solo não saturado.
Proposta de metodologia para definição dos níveis de controle da instrumentação associados aos modos de falha : estudo de caso em uma barragem para disposição de rejeito de mineração.
(2022) Marinaro, Rodrigo de Aguiar; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
No setor mineral é cada vez mais frequente a elaboração de “carta de risco” como ferramenta de gestão de segurança, principalmente após ser exigida por alguns órgãos fiscalizadores/ regulatórios de barragens, através da definição de níveis de controle da instrumentação. No entanto, a definição dos níveis de controle por meio da abordagem comumente utilizada no setor possui limitações e não deve ser utilizada isoladamente como instrumento de gestão de segurança de barragens. Este trabalho objetiva correlacionar os parâmetros avaliados aos possíveis modos de falha e, a partir de uma abordagem qualitativa e quantitativa, definir os níveis de controle da instrumentação de uma barragem de rejeito, denominada neste trabalho como Barragem-Piloto. A consistência dos dados básicos, o julgamento de engenharia com a análise crítica dos dados conjuntos da instrumentação foi fundamental e priorizado na avaliação de desempenho e comportamento da estrutura avaliada. A partir do entendimento dos mecanismos que controlam o comportamento da barragem, foi possível associar aos respectivos modos de falha aplicáveis na estrutura. Neste estudo de caso considerou-se o modo de falha instabilização, uma vez que os resultados revelaram a possibilidade de ocorrência deste modo de falha na estrutura. E com isto definiu-se os parâmetros que precisam ser monitorados. A interpretação destes parâmetros ocorreu por meio da adoção de métodos determinísticos e estatísticos. Como resultado, pode-se estabelecer zonas de aceitação ou não aceitação da leitura da instrumentação e a partir daí auxiliar na tomada de decisão e investigação de um comportamento anômalo da barragem. Sendo assim, concluiu-se que foi possível fazer uma crítica construtiva das atuais cartas de riscos usualmente utilizadas por métodos determinísticos para definição dos níveis de controles da instrumentação.
Uso de estacas metálicas tubulares em estruturas de proteção de barragens de rejeito de mineração.
(2022) Viel, Isabella do Nascimento; Ferreira, Lucas Deleon; Futai, Marcos Massao; Ferreira, Lucas Deleon; Oliveira, Tales Moreira de; Candido, Eduardo Souza
Os acidentes ocorridos com barragens de mineração na última década, provocaram atualizações na legislação brasileira vigente, das quais destaca-se a necessidade de descaracterização das barragens alteadas pelo método de montante ou método declarado desconhecido. A obrigatoriedade de descaracterização desses barramentos em prazos reduzidos, associada à necessidade de implantação de estruturas de contenção a jusante dessas barragens para viabilização do processo de descaracterização, vem impulsionando a busca por novas tecnologias construtivas. Neste contexto, e tendo como referência as barreiras de contenção utilizadas no Japão contra Tsunamis, instaladas pelo método Press in, o uso de estacas metálicas torna-se uma possibilidade para a construção de estruturas provisórias de proteção contra possíveis rupturas de barragens de rejeito em processo de descaracterização. Além da própria matéria prima (aço), que apresenta resistência superior aos materiais tradicionalmente utilizados, a cravação pelo método press in ainda minimiza a geração de ruídos e vibrações durante a execução da obra, o que possibiliza sua instalação em regiões mais próximas às barragens a serem descaracterizadas. O fato de ser um método mais silencioso, também diminui os transtornos junto às comunidades, reduzindo o impacto social negativo inerentes em implantações dessa natureza. A adoção do sistema de estacas ainda ocupa menores áreas, minimizando as intervenções na região de jusante. Para o dimensionamento dessas contenções alguns itens merecem atenção especial, dentre os quais o cálculo das pressões de impacto provocadas pelo rejeito mobilizado, os momentos e deslocamentos atuantes nas estacas, além da avaliação do comportamento dos materiais de fundação frente às solicitações impostas. O presente trabalho apresenta um contexto geral da aplicação de estacas tubulares metálicas para fins de contenção através da tecnologia do press in e o dimensionamento geotécnico dessas estruturas provisórias mediante a análise de uma contenção hipotética. O objetivo deste dimensionamento é de promover discussões sobre estas estruturas provisórias de proteção à jusante de barragens rejeitos em processo de descomissionamento.
Desenvolvimento de dispositivos para avaliar propriedades de geossintéticos.
(2021) Oliveira, Pedro Victor Garcia de; Pereira, Eleonardo Lucas; Urashima, Denise de Carvalho; Pereira, Eleonardo Lucas; Ferreira, Lucas Deleon; Castro, Carlos Alberto Carvalho
Nos últimos anos, o emprego de geossintéticos em obras de engenharia civil e ambiental vem ganhando espaço devido a distintos fatores, tais como: substituição de soluções convencionais, ou mesmo propostas de novas soluções, aliada à relação custo benefício. Com o avanço do uso desses materiais, surgiu a necessidade de se conhecer melhor suas propriedades e melhorar o controle de qualidade, podendo assim garantir maior confiabilidade ao projeto. Esse trabalho apresenta o desenvolvimento de equipamentos e dispositivos para auxiliar nos estudos e caracterização das propriedades físicas e mecânicas de geossintéticos. Tais equipamentos e dispositivos idealizados nesta pesquisa permitiram a avaliação da espessura de geossintéticos e a resistência à tração do tipo faixa estreita. A validação dos aparatos desenvolvidos foi realizada por meio de comparação com os dados fornecidos pelo fabricante de um determinado geotêxtil, com os obtidos na pesquisa, comprovando a eficácia deles. Além disso, por meio da adequação de uma prensa universal foi possível a execução de ensaios de tração dinâmica em geotêxtil, ou seja, geotêxteis foram submetidos a ensaios de tração cíclica com as variáveis controladas: número de ciclos e percentual de carga aplicada. De forma a possibilitar geração de dados para a avaliação do acúmulo de danos por esforços de fadiga dinâmica. A partir desses dados, um estudo estatístico foi realizado para a estimativa da resistência retida do material, fazendo a comparação dos dados da resistência à tração do material intacto, com aqueles que foram submetidos a ciclos dinâmicos de carregamento e descarregamento em distintas situações de percentuais de carga nominal (10, 30 e 50 %) e número de ciclos (10, 20, 30 e 90), pode-se observar que o material com 10% da carga nominal até os 30 ciclos, apresentou um ganho de resistência mecânica, porém visto que diretamente ligado ao aumento de ciclos e de percentual de carga sua resistência cai de forma sistêmica. A análise dos resultados obtidos foi realizada por meio de ferramentas estatísticas, demostrando com 95% de confiabilidade que o material ao aumentar o nível de carga e ciclos perde sua resistência à tração e se torna frágil, perdendo sua capacidade de deformação e sustentação da carga aplicada. Os resultados foram promissores em relação às metodologias para o estudo da durabilidade dos geossintéticos pela simulação em laboratório de situações que estes poderão ser submetidos antes, durante e pósaplicação em obras.
Metodologia de gestão de risco de barragens de rejeitos de minério com vistas à fiscalização.
(2020) Tavares, Ana Paula Magalhães; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Barella, Cesar Falcão; Marques, Eduardo Antônio Gomes
No processo de beneficiamento de minérios (ferro, ouro, nióbio e etc.) são gerados rejeitos que, muitas vezes, apresentam baixos teores de sólidos, impossibilitando a disposição destes materiais em pilhas e demandando seu armazenamento em reservatórios de barragens. Atualmente, os órgãos de fiscalização de barragens aplicadas à mineração classificam as barragens, de maneira subjetiva, baseadas em análises de documentação técnica e estimativa de danos potenciais . A proposta metodológica desse trabalho visa reduzir a subjetividade na avaliação do risco e propõe a necessidade de serem definidos níveis de riscos aceitáveis baseados nos estudos e aplicados pelas legislações internacionais. Serão apresentados 03 estudos de casos, de barragens hipotéticas. O desenvolvimento da análise de risco é realizado em cinco etapas sequenciais: identificação dos modos de falhas, cálculo da probabilidade de ruptura, mensuração das consequências e cálculo do risco. A partir dos modos de falhas definidos, devem ser realizadas análises probabilísticas por diversas metodologias existentes. Após esta etapa, cenários de hipotéticos de rupturas (dam break) são simulados. Com a definição da mancha de inundação, foram realizados inventários com o levantamento das consequências. Por fim, tem-se uma estimativa de risco que é comparado ao risco aceitável proposto.. Os riscos das barragens estudadas foram mensurados e classificados conforme metodologia proposta nesse estudo, que comparados aos resultados da classificação de risco da Agência Nacional de Mineração, percebe-se que as barragens apresentam condições de risco distintas, porém na ANM apresentam a mesma classificação segundo os seus critérios.
Análise comparativa de métodos para determinação da tensão de escoamento em rejeitos de mineração.
(2020) Santos, Átila Geraldo Rochido dos; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Lima, Hernani Mota de; Russo, Mário Luís Cabello
As propriedades reológicas dos rejeitos são amplamente utilizadas na indústria da mineração como ferramenta de investigação, capazes de fornecer o correto detalhamento dos sistemas de bombeamento das plantas de tratamento de minérios, transporte dos rejeitos para deposição e parâmetros de entradas para software que realizam análises de rupturas hipotéticas de barragens de rejeitos. As propriedades reológicas dos rejeitos são obtidas a partir de ensaios geotécnicos de laboratório, ou seja, os ensaios de reometria. Nesse contexto, os ensaios realizados através dos Slump são usualmente utilizados pela facilidade de ser executado e promover baixo custo financeiro. Entretanto, é possível encontrar, nas pesquisas que tratam da sua utilização, questionamentos referentes aos materiais e os procedimentos de realização dos testes, como, por exemplo, os moldes com formas geométricas do tipo cilíndrica ou do tipo tronco de cone, as metodologias de cálculos utilizadas, a influência dos tempos de leituras, bem como as estruturas dos moldes. Considerando os fatores mencionados, o presente estudo objetivou avaliar, por meio de ensaios de Slump e de palheta (Vane Test), a tensão de escoamento do rejeito do minério de ferro, fazendo-se o uso de diferentes tipos de materiais e de procedimentos para realização destes ensaios. Neste estudo,foi realizada a caracterização dos rejeitos de mineração, definidas as dosagens associadas às misturas dos rejeitos e determinada a tensão de escoamento através de ensaios de Vane e de Slump. Os ensaios de Vane foram realizados com o objetivo de correlacionar os seus resultados com aqueles obtidos no teste de Slump, considerando os valores de tensão de escoamento. As análises mostraramse satisfatórias, dado que o Vane Test apresentou bons resultados validando a rotina das correlações realizadas nesta pesquisa. Apesar de pequenas variações na correlação, ao verificar suas regressões lineares, constatou-se que os resultados foram satisfatórios, no âmbito da proposta inicial desta dissertação.
Análise de desempenho de uma barragem de rejeito considerando interferências de detonações em uma mina a céu aberto.
(2020) Guimarães, Filipe Colen de Freitas; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Lima, Hernani Mota de; Mendanha, Fabiano Oliveira
A metodologia aplicada para análises de estabilidade em barragens, sobretudo no que diz respeito à análises considerando eventos sísmicos, vem sendo cada dia mais aplicada no estudo de projetos de barragens de mineração, sobretudo pelo fato dos últimos acidentes ocorridos com este tipo de estrutura, os quais têm sido apontados como eventos relacionados à liquefação. Desta forma, os gatilhos de liquefação devem ser considerados de maneira mais conservadora ou mais precisa para as análises de estabilidade. É comum observar nos projetos de barragens no Brasil, a adoção de coeficientes sísmicos sugeridos em normas brasileiras e elaboração de análises de estabilidade pseudo-estáticas em softwares de geotecnia. Porém os coeficientes aplicados pelas empresas de projeto, podem estar aquém de uma determinada região; seja pelo fato de haver sismos naturais, sismos induzidos ou mesmo tráfego de equipamentos que podem causar vibrações em uma determinada estrutura, levando ao colapso. Esta dissertação tem como objetivo avaliar o desempenho de uma barragem de rejeitos perante os impactos ocasionados por detonações de rochas promovidas em uma mina à céu aberto localizada próxima à barragem. Os resultados de análises de estabilidade gerados, mostraram que o fator de segurança da barragem de rejeito em estudo foi superior aos estabelecidos pelas normas e critérios de projetos brasileiros. Além disso, os valores de aceleração de partícula registrados por sismógrafos instalados na barragem permitiram a classificação das detonações como Intensidades Instrumentais de nível VI, associadas a danos potenciais leves.
Estudo comparativo da estimativa da resistência não-drenada liquefeita a partir de correlações propostas para ensaios de campo de CPTU.
(2020) Oliveira, Rodrigo Peres de; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Pereira, Eleonardo Lucas; Ribeiro, Luís Fernando Martins
O método de alteamento a montante foi muito utilizado no passado pelas minerações no Brasil para a construção de barragens de rejeitos, ao passo que, muitas delas foram concebidas sem o devido controle operacional. Os últimos acidentes envolvendo barragens de rejeitos alteadas para montante resultaram em crescentes restrições e, recentemente, na proibição da construção ou operação de estruturas alteadas pela mesma técnica em todo o território nacional. O empreendedor responsável deve realizar ainda, em prazo legal, a descaracterização de todas as suas estruturas remanescentes que se encaixem nesta condição. No estado de Minas Gerais, a avaliação da estabilidade dessas barragens deve ser realizada para o potencial de liquefação dos rejeitos, incluindo-se a condição mais crítica pré-ruptura, em termos de resistência não-drenada liquefeita do material. Neste sentido, verifica-se a importância da definição desse parâmetro a partir de dados consistentes, uma vez que o seu valor irá subsidiar a avaliação da condição de segurança de uma barragem, sob o aspecto legal, que pode implicar em uma séria de ações de controle na estrutura e até mesmo na sua área à jusante. Existem diversas metodologias para a estimativa da resistência não-drenada liquefeita por meio de ensaios de campo. O objetivo deste trabalho foi de realizar um estudo comparativo das estimativas do parâmetro para um dado rejeito, por meio de ensaios de campo de CPTu, a partir de correlações propostas por metodologias consagradas, observando-se as limitações e incertezas de cada uma. A base de dados utilizada foi proveniente de uma barragem de rejeitos de minério de ferro construída pelo método de montante e foi utilizada meramente para a proposta deste estudo, não sendo objeto a avaliação da condição de estabilidade da estrutura. Os resultados mostraram uma significante diferença entre os valores de resistência obtidos por cada correlação, indicando a importância de se utilizar a metodologia mais aplicável em função das características do rejeito. No caso do rejeito avaliado, essencialmente arenoso, as metodologias de Olson (2001) e Sadrekarimi (2014) se mostraram mais aplicáveis para as estimativas.
Retroanálise probabilística tridimensional por equilíbrio-limite de rupturas de talude em Belo Horizonte/MG.
(2020) Bretas, Thiago Cruz; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Gomes, Romero César; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito
Este trabalho apresenta as retroanálises probabilísticas de duas rupturas que ocorreram no mesmo talude, situado em Belo Horizonte/MG, realizadas por meio do método de equilíbriolimite em três dimensões. A encosta em questão, com aproximadamente 60 m de altura total, é composta por camada superficial de canga de minério que recobre saprolito de itabirito com intercalações de filito. A primeira ruptura estudada, ocorrida no ano de 2010, possui cerca de 35 m de altura e geometria côncava típica de escorregamento rotacional, ideal para aplicação da análise de estabilidade em 3D. A segunda ruptura avaliada, com volume de massa deslocado inferior a primeira, deu-se em dezembro de 2016, durante período de chuvas intensas. As modelagens numéricas tridimensionais, por equilíbrio-limite, foram realizadas por meio do software Slide3 da Rocscience. Para tanto, foram utilizados parâmetros de resistência determinados por ensaios de cisalhamento direto e aferidos por retroanálises. O modelo geomecânico local foi desenvolvido a partir da análise de oito furos de sondagens mistas, através do software Leapfrog da Seequent. Como as análises de estabilidade em 2D, largamente utilizadas na prática, ignoram a terceira dimensão dos taludes, os estudos em 3D foram desenvolvidos para mitigar essa simplificação. Porém, a parte gráfica da modelagem numérica, compreendendo a superfície externa e todas as camadas da geologia local, tornou-se um dos principais empecilhos na difusão da utilização desse tipo de análise. De maneira comparativa, também foi realizada a retroanálise por equilíbrio limite em duas dimensões, através do software Slide2 da Rocscience, para uma seção transversal crítica traçada no eixo de cada ruptura. Conforme esperado, pôde-se concluir que as análises de estabilidade em 2D foram mais conservadoras que as realizadas em 3D, com variação média dos fatores de segurança em torno de 10%. Apesar de ainda existirem diversos inconvenientes na aplicação plena de análises de estabilidade em 3D (como assumir que a massa pode ser dividida em colunas), estudos mostram que a diferença entre os fatores de segurança calculados pelos dois métodos pode chegar a até 30%. Com relação à retroanálises, os parâmetros de resistência ao cisalhamento encontrados em análises tridimensionais, tais que o fator de segurança seja unitário, são inferiores aos encontrados em retroanálises em 2D. Portanto, as retroanálises em 3D são, em geral, mais conservadoras. Nesse trabalho foi encontrada uma diferença de valor de coesão de 26%, comparando-se retroanálise bidimensional com a tridimensional.
Retroanálise do registro de um sistema de monitoramento microssísmico de uma ruptura de talude de mina.
(2020) Paula, Amanda Queiroz de; Braga, Marco Antônio da Silva; Gomes, Romero César; Braga, Marco Antônio da Silva; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Cembranelli, Silvana Brandão Fontes
A sismicidade é intrínseca à existência do nosso planeta, bem como a mineração é necessária à sociedade em que vivemos, de forma que o entendimento da sismologia é imprescindível para uma operação segura e sustentável na mineração. O presente estudo busca avaliar a hipótese de que o monitoramento microssísmico é capaz de registrar eventos microssísmicos que antecedem a macroruptura do talude, a partir da retroanálise de registros do sistema de monitoramento microssísmico de uma ruptura ocorrida em 21 de março de 2019 em um talude de cava situada no Estado de São Paulo, Brasil, na qual houve comissionamento de sistema de monitoramento microssísmico a partir do final de abril de 2018. Para tal, a metodologia consistiu na caracterização geral dos dados microssísmicos da cava entre maio de 2018 e abril de 2019. Observou-se que no ano de 2019 houve uma superficialização dos eventos, bem como uma concentração na região norte da cava, o que presumivelmente está associado a feição estrutural indicada em levantamento geofísico realizado em 2019. Em complemento, observou-se que a relação de Gutenberg-Richter apresenta b-value inferior ao unitário. Atribuiu-se esta questão à sismicidade local, atípica para os padrões brasileiros, e à sensibilidade do sistema de monitoramento e às regras de associação, que podem alterar a quantidade de eventos. Finalmente, no tocante à ruptura de 00:30 do dia 21 de março de 2019, os registros apontaram dez eventos desde o dia 15 de março de 2019, quando foram percebidas trincas na superfície, até às 4h do dia 21, sendo todos eles posteriores às 23:45 do dia 20 de março, dentre os quais três foram descartados por não atenderem as regras de associação. Ao se observarem os parâmetros das fontes e as formas de ondas, percebe-se que os seis primeiros estão associados a desacoplamento rochoso, enquanto o último, às 03:13 do dia 21 de março, está associado a um impacto de massa a uma superfície, atribuído a remobilizações de blocos rochosos que repousam sobre os taludes após detonações. Dessa forma, em retroanálise, os registros se apresentam como evidências do poder preditivo do sistema, com aproximadamente 45 minutos de antecedência de eventos entendidos como associados à ruptura de interesse. Com isso, admite-se a hipótese inicial do trabalho, de que o monitoramento microssísmico é capaz de registrar eventos que permitam identificar padrão de fraturamento rochoso que culmine na ruptura.
Estimativa da rugosidade e das perdas de carga ao longo de túneis adutores de circuitos hidráulicos em usinas hidrelétricas.
(2019) Costa, Mary Elma Ferreira; Gomes, Romero César; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Martinez, Carlos Barreira
No projeto de usinas hidrelÈtricas, a fase de dimensionamento das estruturas hidr·ulicas, no caso de t˙neis adutores, È de grande import‚ncia para se obter valores teÛricos de perda de carga aferidos com os dados levantados em campo durante as escavaÁıes, de modo a garantir a mesma ou menor perda de carga para o circuito hidr·ulico de geraÁ„o, garantindo assim a energia na qual a usina foi concebida. O uso de t˙neis como condutores de ·gua exige que suas caracterÌsticas hidr·ulicas sejam conhecidas pelo projetista, podendo ser executados em diversos formatos, com grandes dimensıes e possuindo ou n„o revestimento. O objetivo geral deste estudo È calcular a perda de carga durante o dimensionamento dos t˙neis adutores, atravÈs do uso de algumas metodologias existentes para a determinaÁ„o do coeficiente de rugosidade em t˙neis e comparar os resultados obtidos nos c·lculos teÛricos com dados experimentais das escavaÁıes. Os c·lculos realizados para as usinas hidroelÈtricas de Capim Branco I e Cachoeir„o s„o usados como estudos de caso. A caracterizaÁ„o do maciÁo È realizada atravÈs das interpretaÁıes das sondagens e observaÁıes em campo, aplicando os tratamentos especÌficos nas ·reas onde forem necess·rias e com isso adotar valores adequados para o coeficiente de rugosidade (manning). Os resultados da an·lise das perdas de carga na fase do projeto executivo, dever„o ser iguais ou menores aos dos c·lculos do projeto b·sico, que foram objeto de contrataÁ„o das turbinas, para garantir maior confiabilidade na geraÁ„o de energia das usinas hidroelÈtricas.
Emprego da fotogrametria digital terrestre para análise de estabilidade de maciços rochosos. Caso de estudo na pedreira paralisada Mariano de Abreu, Belo Horizonte/MG.
(2019) Sant’Anna, Saulo Nunes; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Lana, Milene Sabino; Parizzi, Maria Giovana
O presente trabalho visa discutir dois métodos de aquisição de dados geotécnicos de maciços rochosos. A área de estudo é uma pedreira de brita desativada, localizada na região Leste da cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais, onde afloram gnaisses migmatizados, com constante queda de blocos. Os métodos empregados foram as aquisições de dados geotécnicos por meio tradicional — com mapeamento de frente de talude, já convencionado e aplicado em praticamente todos os levantamentos geotécnicos de taludes — e remoto — com fotogrametria digital terrestre para caracterização das descontinuidades. O estudo consistiu inicialmente na caracterização das descontinuidades com valoração dos índices relativos à resistência, compressão uniaxial da rocha intacta, persistência, espaçamento, orientação, preenchimento, abertura, rugosidade das paredes, grau de intemperismo e presença de água em descontinuidades. Com tais dados pôde-se enquadrar os taludes da pedreira pelas classificações geomecânicas RMR (Rock Mass Rating) e SMR (Slope Mass Rating). Os resultados evidenciaram diferenças nos ranges de detecção de estruturas, sendo que a fotogrametria se mostrou mais completa, com mais dados de descontinuidades do que o mapeamento tradicional, mas restritiva, com deficiência na obtenção de estruturas oblíquas ao talude. Quanto às classificações do maciço, houve queda considerável do índice SMR comparado ao RMR, indicando instabilidade teórica por rupturas planares e em cunha do maciço em alguns pontos, o que se traduziu em susceptibilidade em queda de blocos. A velocidade de aquisição de dados foi praticamente a mesma nos dois métodos, mas na questão da segurança operacional a fotogrametria mostrou maior comodidade para o operador, com risco de acidentes muito baixos.
Estudo tensão deformação da barragem do Torto.
(2020) Zanon, Bernardo Beteli Silva; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva; Ferreira, Lucas Deleon; Ribeiro, Fernando Sgavioli
A economia mundial demanda uma grande quantidade de minério de ferro gerando a necessidade de disposição de resíduos provenientes do beneficiamento do minério através de pilhas ou barragens. A engenharia geotécnica aplicada à mineração busca trabalhar de forma assertiva para obter projetos seguros e de qualidade e vem evoluindo constantemente, principalmente, após os acidentes da barragem de Fundão no ano de 2015 em Mariana - MG (distrito de Bento Rodrigues) e barragem B1 no ano de 2019 em Brumadinho - MG. Este trabalho teve seu desenvolvimento baseado em uma barragem de solo compactado destinada a acumulação de água e rejeitos cujo projeto foi realizado com fundamentação geotécnica de ensaios, sondagens e amostras dos materiais de empréstimo. Desta forma, foram realizados estudos tensão deformação contemplando os efeitos da fundação e o posicionamento e geometria do sistema de drenagem. A solução numérica desenvolvida foi obtida através do software GeoStudio 2020, módulo Sigma. Estes resultados gerados através da modelagem em elementos finitos permitiram analisar a condição do comportamento da fundação em tensões, recalques e também possibilitaram as comparações dos cenários, os quais foram elaborados a partir de situações reais e hipóteses que permitiram uma avaliação econômica da solução aplicada ao projeto. O estudo de caso apresenta resultados que indicam a viabilidade qualitativa e quantitativa na troca do solo de fundação de aluvião para colúvio no que tange deformações verticais do barramento, deslocamentos verticais, tensões totais além da análise de arqueamento do filtro.
Análise de soluções para projeto de fundação de aterro sobre solo compressível no km 571+100 da pista norte da BR-381.
(2019) Bicalho, Anna Luiza Braga Amaral; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Oliveira, Tales Moreira de; Silva, Rodolfo Gonçalves Oliveira da
A execução de aterros sobre solos moles ainda é um grande desafio na engenharia geotécnica, inclusive na engenharia rodoviária. Estes solos apresentam grandes dificuldades construtivas em função de suas características peculiares, tais como a baixa capacidade de suporte e a elevada compressibilidade. Diversas técnicas vêm sendo adotadas em fundações de aterros sobre solos moles, com o intuito de acelerar e estabilizar os recalques, e cada uma delas apresenta vantagens e desvantagens em sua utilização, a depender do caso analisado. Este trabalho consiste na apresentação de um estudo de caso da fundação de aterro sobre solo mole em um trecho da BR-381 (Fernão Dias) – Pista Norte. O local em estudo possui 120 metros de extensão, e apresenta, atualmente, afundamento na pista de rolamento devido a presença de solo compressível em seu subleito. Para solucionar o problema, foram analisados os recalques em função do tempo para cinco soluções geotécnicas. Dentre as soluções analisadas estão: a simples reconstrução do aterro (sem o uso de drenagem profunda), a remoção e substituição da camada de solo mole, atualmente em desuso na engenharia rodoviária, a utilização de sobrecarga temporária aliada à execução de drenagem profunda e a utilização somente de drenagem profunda na espessura com solo mole, ambas soluções mais usuais, e, por fim, a utilização de material leve (EPS) na reconstrução do corpo do aterro, uma solução menos comum e com algumas limitações econômicas. Para as análises computacionais foram realizadas por meio do software Geostudio 2018. Com base nos parâmetros adotados e análises efetuadas, a melhor resposta, do ponto de vista técnico e econômica foi a execução do aterro considerando o uso de drenagem profunda, sem aplicação de sobrecarga.

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