PPGEM - Mestrado (Dissertações)

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Avaliação do perigo de queda de blocos em taludes urbanos e ferroviários e simulação de sua trajetória.
(2017) Silveira, Larissa Regina Costa; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Lana, Milene Sabino; Souza, Leonardo Andrade de; Sobreira, Frederico Garcia
O crescimento desordenado da população faz com que áreas com problemas de instabilidade de encostas sejam ocupadas, sendo assim, movimentos de massa, como queda de blocos, podem causar perdas de vidas e bens materiais. Neste trabalho, foi feita uma análise de perigo de queda de blocos, utilizando três metodologias diferentes, sendo duas adaptadas com base em um método já divulgado. Em todas as metodologias foram inseridos parâmetros ligados à caracterização geotécnica dos maciços rochosos, bem como indícios de atividade do evento, impacto das influências externas, como sismos e precipitação e sua intensidade, relacionada ao volume de blocos. Além desses parâmetros, tanto a metodologia original quanto a primeira adaptação consideraram as características relacionadas com o ambiente geomecânico regional, no caso, tipo de formação, deformações em larga escala e movimentos de massa no pé do talude. A primeira adaptação modificou os parâmetro relacionados aos tipos de formação e às influências externas, considerando sismos não tectônicos e também a faixa de precipitação local na análise. A segunda adaptação manteve as mudanças relacionadas às influências externas e substituiu o ambiente geomecânico pela geometria e características do talude e da área de captação de blocos. Como estudos de casos, três taludes foram selecionados, são eles: o talude do bairro Cabanas, na cidade de Mariana; um talude em corte para a passagem da linha do Trem da Vale, em Ouro Preto e um talude no bairro Vila Aparecida, também em Ouro Preto. A metodologia original de análise de perigo classificou o talude da linha do trem como de muito baixo perigo; os demais foram classificados como de baixo perigo. As duas metodologias adaptadas classificaram o talude da linha do trem como de perigo muito baixo quando a precipitação era mínima e alto quando a precipitação era alta. Os demais taludes foram classificados como de baixo perigo na primeira adaptação. A segunda adaptação testada mostrou que dois setores do talude do bairro Cabanas e o talude da Vila Aparecida são potencialmente mais problemáticos devido à proximidade da encosta com a área habitada, fato que foi reforçado após a simulação das trajetórias prováveis dos blocos para estimar seu alcance.
Estimativa do comprimento médio de traços de descontinuidades em maciços rochosos utilizando métodos estatísticos e fotogrametria digital terrestre.
(2018) Lacerda, Syro Gusthavo; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Napa Garcia, Gian Franco; Cabral, Ivo Eyer
O maciço rochoso é material de trabalho para muitas obras de engenharia, tais como taludes rodoviários e de mineração, escavações subterrâneas de túneis e galerias mineração. O comportamento mecânico e as propriedades hidráulicas deste maciço são fortemente influenciados pela presença das descontinuidades que o divide em porções de rocha intacta. A caracterização quantitativa dos parâmetros geomecânicos das descontinuidades é uma tarefa muito complicada e demorada. O tamanho, ou persistência, das descontinuidades, é um dos parâmetros mais importantes para esta caracterização, mas é também o mais difícil de se avaliar. Ao longo dos anos, foram desenvolvidos métodos de amostragem areal para se estimar o comprimento médio das descontinuidades. No entanto, os métodos de amostragem carregam vieses, principalmente de censura e de tamanho que perturbam as estimativas. Para reduzir estes vieses, algumas considerações podem ser feitas em relação à forma e distribuição espacial dos centróides de descontinuidades no maciço rochoso. A partir disso, os métodos de amostragem podem definir, ou não, funções de distribuição para se estimar a média e o desvio padrão do comprimento de traços a partir de interpretações estereológicas. Os métodos de amostragem utilizando janelas circulares não assumem nenhuma função de distribuição de probabilidade específica para o tamanho ou a orientação das descontinuidades. Mais recentemente, o uso de métodos de fotogrametria tem ganhado relevância para o mapeamento geomecânico devido à facilidade e agilidade dos procedimentos, mas também a bons resultados representativos. Este estudo utiliza métodos de fotogrametria e mapeamento geomecânico para estimar a média e o desvio padrão do diâmetro das descontinuidades. Esse comprimento médio de traço é medido diretamente, obtendo um valor numérico e é comparado com o valor obtido por meio de métodos de amostragem utilizando janelas circulares. As exposições de rochas mostram uma distribuição Log-Normal dos discos de descontinuidades. No entanto, o comprimento médio dos traços de descontinuidade obtido por janelas de amostragem é decididamente menor do que o comprimento médio dos traços medido diretamente com o auxílio da fotogrametria.
Simulação do empilhamento e retomada de granéis por autômatos celulares.
(2017) Castro, Matheus Henrique de; Luz, José Aurélio Medeiros da; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Russo, Mário Luís Cabello
Materiais granulares detêm uma fenomenologia muito rica e contra-intuitiva, qualidade característica dos sistemas complexos, no qual a influência de pequenas interações entre inúmeros elementos reflete em comportamentos macroscópicos distintos. A segregação granulométrica é um efeito indesejado em indústrias que manuseiam materiais granulares, por alterar as características locais do material durante a sua estocagem, e em seu transporte. O propósito deste trabalho é investigar os efeitos da segregação granulométrica em operações presentes na indústria mineral, que consistem no exemplo da alimentação pontual de uma pilha de estoque cônica, e a sua subsequente retomada por gravidade pela base. Para isso, um modelo de autômatos celulares 2D, é desenvolvido a fim de recriar os comportamentos decorrentes do efeito da segregação granulométrica, durante a construção da pilha, e durante o fluxo gravitacional de material. Autômatos celulares, ou AC, é uma técnica de simulação que consiste em células dispostas em uma rede discreta, que interagem localmente a partir de regras simples, e a repetição destas regras em passos de tempo discretos. Para dar suporte aos resultados do modelo computacional, também são realizados experimentos com um modelo físico quasi-bidimensional em escala reduzida, composto por duas placas de vidro paralelas, a fim de investigar visualmente os efeitos da segregação granulométrica em um plano transversal a pilha cônica. Os testes no modelo computacional e no modelo físico, são realizados analisando como diferentes composições iniciais de granulometria do material, fina, intermediária e grosseira, correspondem em sua distribuição na formação da pilha e na saída do material. A tendência geral da segregação é a acumulação de partículas finas sobre o eixo da pilha e partículas grosseiras na base, mas também pode ocorrer a formação de camadas estratificadas de grãos finos, intermediários e grosseiros, repetindo-se em ordem ascendente durante o crescimento da pilha. Por estas razões, durante a descarga inicial de material, há sempre uma granulometria mais fina do que a alimentação correspondente, e ao final da descarga do volume útil, há a convergência das amostras para a composição da alimentação. O modelo de autômatos celulares representou com sucesso o fenômeno da segregação durante o fluxo gravitacional dos grãos, porém apenas captou as características gerais da segregação durante construção da pilha.