POSGEO - Mestrado (Dissertações)

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Geologia estrutural do Supergrupo São Francisco ao longo da seção regional Coromandel - Três Marias • Conselheiro Mata, MG.
(1989) Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alkmim, Fernando Flecha de
O Supergrupo São Francisco, de idade proterozóica superior, consiste numa seqüência de mais de 900 m de carbonatos e terrigenos. Encontra-se depositado na bacia de são Francisco, que atinge grande parte do cráton homônimo e se estende para zonas onde se desenvolveram faixas de dobramento de idade brasiliana (por ex (Faixas Araçuaí e Brasília). O ciclo brasiliano afetou as rochas do Supergrupo São Francisco de tal modo que na região central das bacias estas mostram pouco ou nada perturbadas e, rumo às faixas marginais de dobramento apresenta magnitudes crescentes de deformação. Com o propósito de caracterizar o arcabouço estrutural da bacia do São Francisco, interpretá-lo do ponto de vista cinemático e investigar suas relações com as faixas de dobramento Araçuaí e Brasília realizaram se uma análise estrutural ao longo de uma seção regional leste-oeste, que passa por conselheiro mata – Três Maria – Coromandel, MG. Ao longo da seção, observa se um comportamento estrutural diferenciado dos setores leste oeste da bacia, que são separados por um setor central pouco deformado. No setor leste cuja deformação esta associada com a faixa de Dobramento Araçuaí, foi caracterizada uma assembléia de estrutura relacionável a duas fases, englobada num único evento de deformação progressiva e heterogênea. Nessas condições, desenvolveu se um cinturão de falhas e dobras com orientação preferencial N-S e vergencia para oeste. As falhas de empurrão obedecem a uma geometria em rampas e patamares, sendo responsáveis pelo cavalga mento das unidades do Supergrupo Espinhaço sobre as do Supergrupo do São Francisco. Como estruturas associadas, tem-e se um par um par conjugado de falhas direcionais (WNW e NNE) Foram distinguidos dois domínios estruturais, caracterizados por magnitude de deformação decrescente para o oeste. No setor oeste as rochas do setor canastra (faixa Brasília) foram envolvidas numa fase de deformação compressional antes da sedimentação das unidades do Supergrupo São Francisco. Alem disso existência evidencia que ao menos a base do Supergrupo São Francisco tenha se depositado simultaneamente a um episódio de tectônicas extensionais. Posteriormente, todas as unidades foram submetidas a uma nova fase compressional, que resultou n desenvolvimento de um cinturão de dobras e falhas orientadas conforme NNW-N-NME, vergentes para leste. A essa fase se deve o cavalga mento das unidades do Grupo Canastra sobre as do Supergrupo São Francisco, o desenvolvimento de falhas inversas de alto ângulo e a nucleação de um par conjugado de falhas direcionais (WNW e NNE). Apesar de algumas inversões locais de polaridade deformacional, devido a uma alto estrutural de rochas do grupo Canastras ou as zonas de cisalhamento no interior da bacia, os quatros domínios estruturais discriminados no setor oeste denotam uma intensidade de deformação decrescente para leste. A presença de um setor central, não deformado, impede qualquer tipo de correlação entre as fases deformacionais identificadas nos setores lestes e oeste.
Deposição e evolução diagenética dos reservatórios do membro Mucuri (Cretáceo inferior), nos campos de Rio Preto e São Mateus, bacia do Espírito Santo, Brasil.
(Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 1990) Leite, Mariangela Garcia Praça; Evangelista, Hanna Jordt
O Membro Mucuri corresponde à seção rifte de coluna sedimentar da Bacia do Espírito Santo, sendo uma das principais acumulações de hidrocarboneto na porção emersa da bacia, onde se situam os campos de Rio Preto e São Mateus. Para o intervalo sedimentar correspondente ao Membro Mucuri, nos dois campos, foram identificadas 14 litofacies, que incluem litologias desde conglomeráticas, peliticas, ate evaporiticas. A relação vertical destas, aliadas a semelhança entre processos deposicionais, permitiu a definição de 5 associações: praia, talude, canal. Intercanal e fundo de lago, todas depositadas em clima seco-arido, no interior de um lago salino. A distribuição vertical das associações litofacies possibilitou a elaboração de um modelo deposicional, que corresponde à porção subaquosa de um leque deltaico do tipo “talude”, retrabalhando por ondas. A sedimentação foi controlada por variações relativas de nível do lago, ficando representada sob a forma de 5 ciclos de granodecrescencia ascendente, reconhecidos em perfis elétricos. A evolução diagenética inicia-se imediatamente após a deposição, tendo sido provavelmente controlada por ácidos carboxílicos nos fluidos intersticiais. Como resultado da variação da concentração desses ácidos, foi possível a divisão da seqüência diagenetica em 3 intervalos: diagense rasa, diagenese intermediaria e diagenese tardia. Com base nos estudos sedimentalógicos e diageneticos bem como nos dados de petrofisica, 5 litofacies foram caracterizadas como fácies- reservatório: arenito como estratificação plana- paralela (AP). Análises estatísticas dos dados de petrofisica sugerem que, dessas fácies, as de melhor potencial são as relacionadas com associação de canal. A maior ocorrência dessa associação, aliada à atuação de águas meteóricas, definem o comportamento, em termos de recuperação de hidrocarbonetos, de cada zona produtora.
Influência do teor de ferro nos parâmetros de resistência de um rejeito de minério de ferro.
(2002) Presotti, Ednelson da Silva; Ribeiro, Luís Fernando Martins; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Assis, André Pacheco de
A grande evolução tecnológica do processo de concentração mineral tem proporcionado o enriquecimento de jazidas de baixo teor metálico, contudo esta evolução tem resultado em volumes cada vez maiores de rejeitos gerados no beneficiamento destes minérios. Neste contexto, a necessidade de armazenagem destes grandes volumes de rejeito tem exigido uma evolução nas alternativas de disposição e tecnologias de controle de qualidade destas estruturas. De uma maneira geral, as mineradoras têm adotado como alternativa de disposição a execução de barragens de contenção construídas com o próprio rejeito visando aumentar a capacidade de estocagem. Na construção destas barragens o rejeito é lançado de forma quase aleatória sem o controle das variáveis de descarga da lama. Assim o processo de deposição juntamente com as características do rejeito tendem a condicionar um padrão de segregação de partículas que ocorre na praia. A influência das características do rejeito de minério de ferro está relacionada às diferenças na sua composição mineralógica condicionando principalmente as diferenças no valor da densidade, devido principalmente a presença das partículas de ferro. Assim, em função do processo de segregação, pode-se encontrar em determinadas regiões da barragem de rejeitos, zonas de alta concentração de partículas de ferro. Estas regiões normalmente apresentam densidades diferentes em função do teor de ferro e consequentemente propriedades geotécnicas distintas. Neste contexto, a proposta desta dissertação é investigar a influência do teor de ferro nas propriedades geotécnicas do rejeito, enfatizando sua influência nos parâmetros de resistência de um rejeito de minério de ferro. Estes parâmetros foram obtidos a partir de ensaios triaxiais drenados realizados em amostras com diferentes teores de ferro obtidas a partir de ensaios de simulação de deposição hidráulica (RIBEIRO, 2000). Com base nesta investigação foram obtidas correlações entre o teor de ferro, granulometria e porosidade das amostras, enfatizando a influência destes parâmetros no valor do ângulo de atrito deste rejeito.
Análise de estabilidade e de compressibilidade de aterros sobre solos moles - caso dos aterros de encontro da ponte sobre o Rio dos Peixes (BR 381).
(2003) Perboni, Jane Paula; Gomes, Romero César; Ribeiro, Luís Fernando Martins; Almeida, Márcio de Souza Soares de
Os projetos de aterros sobre solos moles incorporam diferentes concepções pra a superação dos problemas geotécnicos provenientes da baixa resistência ao cisalhamento e à elevada compressibilidade do solo de fundação. Neste contexto, a utilização conjugada de drenos verticais pré-fabricados para a aceleração do processo de adensamento da camada compressível e de geossintéticos como elementos de reforço na base do aterro constitui uma metodologia de excelente desempenho e de uso generalizado na prática da engenharia geotécnica. A utilização destes procedimentos em projetos de aterros de encontro de ponte e assentes sobre solos moles implica, além de estudos convencionais relativos à estabilidade das estruturas e à determinação da magnitude dos recalques e o tempo de adensamento, a estimativa da magnitude e distribuição dos deslocamentos horizontais e dos esforços transferidos aos elementos estruturais da ponte. Sendo assim, este trabalho apresenta e discute os estudos e análises implementadas para a execução do projeto dos aterros de encontro da ponte sobre o Rio dos Peixes, estrutura situada no sul do estado de Minas Gerais e pertencente às obras de duplicação da rodovia Fernão Dias (BR 381), que interliga as cidades de Belo Horizonte e São Paulo. O projeto engloba a estabilização do solo de fundação através da aplicação de drenos verticais pré-fabricados, o reforço dos aterros pela inclusão de geogrelhas e o reforço das estacas tipo Franki da ponte com a implementação de estacas-raiz. Neste sentido, esta dissertação apresenta as metodologias de projeto, o programa de investigação geotécnica que envolve os ensaios de campo e de laboratório do solo compressível local e do material de aterro, bem como os resultados das análises de estabilidade e de compressibilidade e os resultados obtidos através do monitoramento realizado.
Estudos piezométricos e análise de estabilidade de taludes da barragem Bico da Pedra.
(2003) Montes, Cleber Camargo; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva; Gomes, Romero César; Silva Filho, Jorge Felippe da
Este trabalho procurou estabelecer um procedimento simples de campo, que possibilitasse a avaliação da segurança da barragem de Bico da Pedra, município de Janaúba - Minas Gerais. Este procedimento foi aqui denominado de Carta de Risco. Para elaboração da Carta de Risco, foram desenvolvidos uma série de estudos e simulações numéricas, com base em dados de ensaios de laboratório e campo. Os estudos iniciaram-se através do desenvolvimento de análises de sensibilidade de sistemas de controle de percolação (tapete impermeável e trincheira de vedação), presentes na barragem Bico da Pedra. Com base em um protótipo simples, foi possível interpretar o comportamento destes elementos de controle, sendo também relevante a familiarização com o programa de computador. Um protótipo numérico de fluxo em estado plano, foi elaborado com base no perfil mais alto da barragem e nos dados de campo e laboratório disponíveis. A barragem de Bico da Pedra tem fluxo predominantemente passando pela fundação sendo então sua permeabilidade no protótipo, determinada através de calibração, com base nas leituras de nível do reservatório e respectivas leituras piezométricas. Com o sistema de fluxo calibrado, o protótipo numérico foi utilizado nas análises clássicas de estabilidade em termos de tensões efetivas e/ou totais (final de construção, operação, rebaixamento rápido). Os estudos demonstraram que a barragem de Bico da Pedra encontra-se em satisfatória condição de estabilidade em termos de ruptura de taludes, piping e liquefação.
Auscultação por instrumentação de barragens de terra e enrocamento para geração de energia elétrica - estudo de caso das barragens da UHE São Simão.
(2003) Fonseca, Alessandra da Rocha; Gomes, Romero César; Leite, Adilson do Lago; Martilla, Judy Norka Rodo de
Os procedimentos de controle e monitoramento de obras geotécnicas de grande porte constituem parte integrante do projeto de tais estruturas, visando, entre outros objetivos, a previsão do comportamento da obra ao longo de sua vida útil e a aferição das premissas adotadas em projeto. Em projetos de barragens de terra e enrocamento, destinadas a projetos de geração de energia elétrica, estes estudos abrangem a fase construtiva, de enchimento e pós-enchimento do reservatório. Este trabalho contempla as análises dos resultados da instrumentação instalada em barragens de terra e enrocamento de um dos mais complexos e bem instrumentados empreendimentos hidrelétricos do Brasil - UHE São Simão, implantado na divisa dos estados de Minas Gerais e Goiás. Estas estruturas foram analisadas como estudo de caso por comportar complexidades específicas em termos da geometria geral, materiais de construção e condicionantes geológico-geotécnicos de fundação. A auscultação por instrumentação geotécnica das barragens da UHE São Simão incluiu piezômetros (Casagrande Modificado, pneumáticos Hall e corda vibrante tipo Maihak), medidores de N.A., medidores de recalque IPT, caixas suecas, marcos de superfície, inclinômetros, células de tensão total e medidores de vazão. As análises abrangeram os principais resultados e conclusões deste monitoramento desde a fase construtiva até os dias atuais, após 25 anos de plena operação das barragens, ratificando as premissas de projeto e a segurança global destas estruturas.
Diagnóstico do meio físico como contribuição ao ordenamento territorial do município de Mariana (MG).
(2004) Souza, Leonardo Andrade de; Sobreira, Frederico Garcia; Leite, Adilson do Lago; Amaral, Cláudio Palmeiro do
Nos últimos anos o Município de Mariana - MG vem enfrentando vários problemas decorrentes da má utilização do meio físico. A desconsideração das peculiaridades geológicas e geomorfológicas locais, o crescimento acelerado da população e a inexistência de políticas públicas de planejamento urbano ajudaram a configurar o quadro atual. A complexidade dos componentes geológicos e geomorfológicos, associada às intervenções antrópicas têm contribuído intensamente para o surgimento de problemas geoambientais (alterações na paisagem, ocupação de áreas inadequadas, desmatamentos, alteração dos cursos das drenagens, poluição das águas fluviais com efluentes líquidos e pelo descarte irregular de resíduos sólidos e entulhos diversos). Na área urbana são freqüentes as ocorrências de movimentos gravitacionais de massa e erosão, além do risco de inundação pelo transbordamento do Ribeirão do Carmo e afluentes. Inicialmente este trabalho abordou o estudo do meio físico do Município no geral e de sua área urbana em particular, enfocando os aspectos geológicos e ambientais, com objetivo principal de fornecer subsídios para o ordenamento territorial em ambos os níveis e a agregação das informações sobre o meio físico, em um único documento. Na segunda etapa, a partir da análise de documentos cartográficos compilados e produzidos para o território municipal, foram avaliadas as características gerais dos terrenos, os conflitos de usos e os impactos existentes, visando definir a capacidade das unidades de território, para acolher os diversos usos. No âmbito da área urbana, foram detalhados os trabalhos de cartografia geotécnica existentes enfocando os principais problemas relacionados ao meio físico e seu uso e elaborado um cadastro geral de ocorrências de processos geodinâmicos. Os elementos obtidos nas etapas anteriores possibilitaram, numa última fase, a elaboração de cartas temáticas derivadas (carta de risco a processos geológicos, carta de recomendação de uso do solo, etc.) que foram a base para a análise final do meio físico e a proposição de medidas mais adequadas em relação ao uso e ocupação territorial.
Avaliação geotécnica de misturas de um solo laterítico com cimento e bentonita para uso em cortinas verticais.
(2006) Batista, Priscila; Leite, Adilson do Lago
Esta dissertação relata estudos laboratoriais que avaliam misturas de um solo tropical, bentonita sódica e cimento com vistas à sua utilização como reaterro de cortinas verticais para contenção de plumas contaminantes em água subterrânea. A pesquisa laboratorial envolveu a caracterização geotécnica, mineralógica e físico-química, além de ensaios de condutividade hidráulica e resistência em três diferentes amostras (solo natural, solo+bentonita e solo+cimento+bentonita). O ensaio de dosagem físico-química do cimento mostrou que a amostra de solo+cimento+bentonita não se encontra totalmente equilibrada em termos físico-químicos com 3% de cimento e que a quantidade suficiente para sua estabilização seria de aproximadamente 9% (peso seco). Com relação à condutividade hidráulica, os resultados mostram principalmente que a bentonita por si somente não diminuiu significativamente este parâmetro. Adicionalmente, o acréscimo de cimento em 3% (peso seco) resultou num aumento da condutividade hidráulica da ordem de 100 vezes. O que se pode concluir dos ensaios realizados é que o acréscimo de bentonita resultou numa melhora nas condições de retenção de contaminantes do solo natural coletado às custas do aumento ou manutenção da condutividade hidráulica. Igualmente, o acréscimo de cimento à mistura solo natural+bentonita resultou em ganho de resistência, porém às custas de um aumento expressivo na condutividade hidráulica.
Metodologia e análise experimental do comportamento geotécnico da estrutura de pavimentos rodoviários.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2006) Saraiva, Sérgio Luiz Costa; Gomes, Romero César
Este trabalho apresenta um estudo da utilização de materiais alternativos para construção da estrutura de pavimentos rodoviários. Sua metodologia envolve a construção de trecho experimental de 300 m de extensão inseridos na rodovia de ligação Itabira - Senhora do Carmo, em Minas Gerais e divididos em seis seções-testes. Foi utilizada uma mistura composta de , argila e jigue como material de base, combinando-se com geossintéticos de acordo com a seção. Além dos ensaios específicos todos os ensaios tradicionais de controle de qualidade na construção de superestrutura rodoviária foram executados e comparados com os resultados dos equipamentos de monitoração. O método executivo adotado seguiu o padrão de controle tecnológico recomendado pelo Departamento Estadual de Estradas de Rodagem do Estado de Minas Gerais. A metodologia do projeto foi essencialmente experimental comportando um programa de medições utilizando-se sensores strain gage tipo KM – 120 instalados na posição vertical e horizontal, nas camadas de base, sub-base e subleito, debaixo do caminho de rolamento com o objetivo de registrar deformações transversais e longitudinais em todas as camadas do pavimento. Sensores de temperatura e umidade foram colocados na camada de base. Os dados foram coletados através de uma datalogger e processados no Excel, comparando-se com as deflexões obtidas por Viga Benkelman e ensaios realizados com aparelho Geogauge. Apresenta-se neste todo procedimento de montagem dos sensores em laboratório em forma de corpo de prova com solo compactado e resina e ainda as etapas de implantação dos sensores nas camadas de pavimento. Nesta pesquisa os sensores danificados foram retirados e analisados para detecção das causas do não funcionamento. Serão mostradas as causas dos danos referentes à montagem com utilização de resina, ao tráfego e inerentes ao próprio sensor. Algumas sugestões de mudanças na montagem dos corpos de prova serão abordadas. Finalmente são apresentados os resultados, análises, conclusões, e as dificuldades encontradas nesta pesquisa.
Estabilidade de poços de petróleo em rochas fraturadas : modelagens computacionais e soluções analíticas.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Rodrigues, Clarisse da Silva; Figueiredo, Rodrigo Peluci de
Problemas de estabilidade de poços de petróleo em rochas fraturadas têm despertado um crescente interesse da indústria petrolífera e da comunidade acadêmica. Devido à existência de inúmeros poços atravessando formações fraturadas em rochas carbonáticas da Bacia de Campos e no Golfo do México, esse problema é particularmente relevante para a indústria nacional e internacional do petróleo. Constata-se que os poucos estudos existentes na literatura utilizam exclusivamente técnicas computacionais, normalmente, elementos discretos (Santarelli et al., 1992; Zhang et al., 1999; Chen et al., 2001; Chen et al., 2003). Essa é uma técnica reconhecidamente poderosa e apta ao trato de tais problemas. Portanto, é de interesse da indústria o desenvolvimento de soluções analíticas, que permitam uma avaliação expedita da estabilidade de blocos rochosos no entorno do poço, pela interseção das fraturas existentes na formação rochosa. Sendo esta uma solução de engenharia para os limites inferior e superior da massa específica do fluido de perfuração. Neste presente trabalho são propostas soluções analíticas para o problema de estabilidade de poços bem como a validação das soluções analíticas propostas através de comparações com modelagens computacionais paramétricas com o uso do software UDEC, para a estabilidade de poços em rochas fraturadas de diferentes características geomecânicas e geométricas.
Modelagem computacional dos realces de lavra da mina Cuiabá, com vista ao dimensionamento da malha de cabos de contenção.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Ferreira, Alexandre Martins; Figueiredo, Rodrigo Peluci de
Esta dissertação descreve uma modelagem numérica das estruturas de lavra subterrânea da Mina Cuiabá em Sabará (MG), de propriedade da empresa AngloGold Ashanti Brasil Mi-neração Ltda. Enfatizaram-se os domínios de aplicação dos métodos numéricos emprega-dos e a concepção e análise dos modelos computacionais elaborados. O objetivo principal foi introduzir as modelagens computacionais no dimensionamento da malhas de cabos de sustentação da Mina Cuiabá. A metodologia utilizada consistiu, pri-meiramente, em realizar uma retroanálise de deslocamentos 2D, com elementos finitos, para calibração das propriedades do maciço rochoso e do aterro, bem como das tensões in situ. Posteriormente, em elaborar modelos elásticos tridimensionais, com o método de ele-mentos de contorno (Displacement Discontinuities Method, DDM), utilizando o programa MAP3D, e modelos elasto-plásticos bidimensionais paramétricos, com o método dos ele-mentos finitos (MEF), utilizando o programa Phase2, com os parâmetros calibrados. Os modelos tridimensionais lineares buscaram avaliar a condição de estabilidade global da mina e os modelos paramétricos não-lineares bidimensionais visaram analisar a estabilida-de local de determinados realces, bem como, o dimensionamento de suporte e reforço, em especial, dos cabos de contenção (cablebolts). Os resultados foram compilados sob a forma de ábacos, visando obter soluções de engenharia, rápidas e práticas, para a definição de uma malha de cabos adequada às várias condições existentes na mina.
Estudo do comportamento mecânico de rejeitos de minério de ferro reforçados com fibras sintéticas.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Coelho, Edmar Fernando Freitas; Gomes, Romero César
Atualmente a reutilização e disposição final de resíduos ou subprodutos da mineração passou a ser encarada não mais como uma alternativa para redução de custos mas como uma necessidade, de forma a eliminar ou minimizar problemas de cunho ambiental. Com a redução da disponibilidade de materiais naturais devido a novas exigências e limitações impostas pelos órgãos governamentais na execução de obras de engenharia, ganha importância o estudo da utilização destes materiais. Rejeitos de mineração constituem agregados potencialmente interessantes como materiais de construção, desde que atendidas as premissas de melhoria de suas propriedades geotécnicas. Neste trabalho, esta condição foi analisada sob a forma de reforço estrutural mediante a utilização de fibras sintéticas em um material compósito a base de resíduos de mineração. Estes estudos foram realizados através de um amplo programa experimental em laboratório, compreendendo ensaios de compactação, CBR, ensaios de cisalhamento convencional e de grande porte, ensaios de módulo de resiliência e ensaios de compressão triaxial para as matrizes de solo e de solo-fibra. Os resultados indicaram que as fibras de polipropileno, quando adicionadas ao solo, alteraram de forma marcante e definitiva as suas propriedades de resistência e deformabilidade, principalmente para grandes deformações, ratificando a eficácia desta técnica de reforço, que se mostra potencialmente interessante em obras geotécnicas no âmbito da mineração.
Metodologia para análise e gestão de riscos em projetos de pavimentos ferroviários.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Pardo, Johanna Andrea Rodriguez; Gomes, Romero César
As análises de risco proporcionam um melhor entendimento dos processos de ruptura associados às estruturas geotécnicas. É indicado utilizar técnicas de análises de risco semi-quantitativas para modelar problemas geotécnicos e, principalmente, de pavimentos ferroviários que permitam a quantificação das observações qualitativas de campo tornando os valores comparáveis para definir a hierarquização dos riscos. Os projetos de pavimentos ferroviários seguem normas e regulamentos técnicos que fornecem uma indicação do nível de confiança, mas não garantem a segurança da estrutura. Por outro lado, os projetos de vias ferroviárias baseados na análise de riscos focam-se no funcionamento das obras, de forma a minimizar a ocorrência de eventos e suas possíveis conseqüências; no entanto, observa-se a falta de estudos voltados ao gerenciamento de riscos que auxiliem na concepção do projeto e no planejamento das vistorias técnicas e da manutenção da via. Nesse sentido, justifica-se a relevância da proposição de uma metodologia de análise que avalie as causas, efeitos e conseqüências dos riscos em pavimentos ferroviários, escopo desta dissertação de mestrado. Entre todas as técnicas de gestão dos riscos, optou-se pela aplicação de análises centradas na confiabilidade, envolvendo os métodos FMEA (Failure Mode and Effects Analysis), FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) e FTA (Fault Tree Analysis). As análises centradas na confiabilidade identificam as funções e o desempenho dos elementos que compõem o sistema, os modos e causas das falhas, detalham as conseqüências da ocorrência do evento e ajudam na definição da criticidade dos eventos e da relevância das conseqüências na operação ou funcionamento do sistema, por meio dos índices de criticidade definidos (ocorrência, severidade e detecção). Como resultado da aplicação da gestão de riscos em pavimentos ferroviários é possível determinar a hierarquização dos riscos. Foi proposta uma ficha de campo para auxiliar as vistorias técnicas da via e estabelecida uma escala de valores dos índices de criticidade para subsidiar a quantificação das observações qualitativas efetuadas em campo. A definição dos valores dos índices de criticidade baseou-se em um trecho de referência da Estrada de Ferro Carajás, uma das ferrovias que transporta minério para o mundo.
Avaliação do perigo relacionado à queda de blocos em rodovias.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Gomes, Guilherme José Cunha; Sobreira, Frederico Garcia
A malha rodoviária brasileira está inserida num ambiente geológico bastante heterogêneo, onde trechos transpõem maciços rochosos diversos e descontínuos, com características geotécnicas muitas vezes desconhecidas ou incertas. Taludes rochosos são superfícies potencialmente instáveis, que freqüentemente condicionam quedas de blocos, afetando a segurança dos usuários de rodovias, a infra-estrutura dos transportes e o meio ambiente. O comportamento geológico-geotécnico dos maciços rochosos e as condições geométricas e de trafegabilidade das rodovias são aspectos fundamentais na avaliação do perigo de queda de blocos. Esta pesquisa busca aplicar um método de avaliação do perigo de queda de blocos rochosos em taludes de rodovias do Estado do Espírito Santo, objetivando a classificação e hierarquização dos segmentos com base em critérios definidos. O esforço deste trabalho corresponde a um primeiro passo para a correção de problemas em taludes de rodovias causados pelas quedas de blocos. A abrangência deste estudo esteve condicionada a levantamentos de campo, incluindo a aplicação de sistema de classificação geomecânica aos maciços cristalinos que constituem as litologias das encostas rodoviárias capixabas. O comportamento geomecânico dos maciços foi similar, atestando para taludes com boas propriedades geotécnicas, apesar de, na maioria das vezes, as descontinuidades constituírem planos com mergulho adverso à estabilidade dos taludes. Neste contexto, taludes rochosos em doze segmentos rodoviários do Espírito Santo foram investigados, a partir de parâmetros, visando à obtenção de um índice para expressar o grau de perigo aos condutores que trafegam pelos trechos, denominado índice de queda de blocos (IQB). O IQB é obtido da soma de oito parâmetros: altura do talude, área de captação, risco médio ao veículo, porcentagem da distância de visibilidade, largura do pavimento, dimensão do bloco, condição climática e característica geológica. Os taludes foram analisados individualmente, avaliando-se a influência de cada parâmetro na pontuação global. A efetividade dos parâmetros no método adotado também foi avaliada. Os taludes problemáticos foram identificados, definindo-se ainda medidas prioritárias para intervenções em cada trecho, de forma a minimizar os problemas causados em cada segmento.
Gestão de riscos e plano de ações emergenciais aplicado à barragem de contenção de rejeitos Casa de Pedra/CSN.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Pereira, Frank Marcos da Silva; Gomes, Romero César
A produção mineral no Brasil tem sido bastante incrementada nos últimos anos, particularmente na região da província mineral do Quadrilátero Ferrífero, o que tem exigido, por parte das empresas de mineração, a adoção de políticas de controle e monitoramento dos seus sistemas de disposição de rejeitos. Recentes rupturas destas estruturas têm mobilizado grandes preocupações por parte dos órgãos ambientais, do poder público, das agências reguladoras e das próprias empresas de projeto e construção, justificando, assim, a implementação de sistemas de gestão de riscos. Um processo de gestão de riscos consiste na percepção de eventuais anomalias associadas à segurança ou à funcionalidade de uma determinada estrutura geotécnica; neste contexto, uma análise de riscos é realizada para se determinar quais são as decisões ou as recomendações a serem adotadas e, assim, implementar uma gestão de riscos. Entre as diversas ferramentas de gestão de riscos disponíveis, a metodologia FMECA destaca-se por permitir a realização de uma análise básica com o objetivo de proporcionar uma visão estruturada dos modos potenciais de ruptura ou um estudo mais elaborado por meio de análise probabilísticas detalhadas, associados a sistemas múltiplos integrados. A elaboração de um Plano de Ações Emergenciais (PAE), de forma sistematizada e alinhada à gestão de riscos, apresenta-se como uma ferramenta complementar de apoio às tomadas de decisão para cada nível de alerta definido na gestão de risco. A definição, quanto à necessidade de preparação de um PAE, deverá ser tomada, por meio de uma análise específica, quanto às condições de risco a jusante da barragem. Este trabalho apresenta a definição e a discretização dos principais sistemas geotécnicos da Barragem de Rejeitos Casa de Pedra, visando a aplicação da metodologia FMECA de gestão de riscos e a elaboração de um PAE para o empreendimento. Com a aplicação destas metodologias, foi implantada uma ferramenta de gestão que permite uma operação mais segura e eficiente da barragem e a percepção e a sistematização dos impactos e prevenções necessárias no caso de uma eventual ruptura da barragem.
Análise da influência de barreiras hidráulicas no padrão do fluxo e na estabilidade de taludes de cavas a céu aberto de minas de ferro do Quadrilátero Ferrífero, MG.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Ventura, Leonardo Carvalho; Bacellar, Luis de Almeida Prado
Camadas menos permeáveis, diques e até mesmo descontinuidades podem atuar como barreiras hidráulicas, interferindo no padrão de fluxo hídrico e com reflexos deletérios na estabilidade dos taludes de mineração. Neste sentido, este trabalho objetivou analisar as possíveis influências que os filitos da formação Batatal proporcionam, atuando como barreiras hidráulicas, tanto no padrão do fluxo hídrico, como também, na estabilidade dos taludes das cavas finais das minas do Tamanduá, Pico e Capitão do Mato, situadas no Quadrilátero Ferrífero (MG). Para tanto, foram levantadas características geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas das unidades geológicas, e realizado o modelamento matemático do padrão do fluxo e da estabilidade dos taludes globais sob diversas condições possíveis de condutividade hidráulica dos filitos. Estas análises foram realizadas através dos programas SEEP/W® e SLOPE/W®, neste caso aplicando o método de equilíbrio limite, com os procedimentos de Bishop, Janbu e Morgenstern Price. Fundamentadas nos resultados obtidos nas análises, as possíveis influências nas condições de fluxo e nos coeficientes de segurança das seções dos taludes das minas foram avaliadas e discutidas. O grande número de variáveis e incertezas dificultou o perfeito entendimento dessas influências. Mesmo com todas estas dificuldades, foi possível concluir principalmente que: a análise da condição de estabilidade acoplada com a análise de percolação se mostrou eficaz para o objetivo proposto; a utilização de curvas características de condutividade indiretamente estimadas é preferível que assumir-se recarga uniformemente distribuída por todas as unidades geológicas; as componentes verticais de fluxo são relevantes para o nível de segurança de taludes e podem condicionar rupturas locais; o emprego dos valores de permeabilidade obtidos por retro-análise (cenário 1) em modelos bidimensionais de fluxo sugere a possibilidade de ocorrer um fluxo considerável pela Formação Batatal.
Desenvolvimento de metodologia para concepção de traçados de dutos de transporte de gás natural.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Corteletti, Rosyelle Cristina; Sobreira, Frederico Garcia
A participação do gás natural na matriz energética mundial tem sido cada vez mais incrementada, motivada pela necessidade de uma fonte energética mais limpa e polivalente. No Brasil sua importância tornou-se notória e ganhou espaço, de forma que malhas de gasodutos para transporte e distribuição desse combustível passaram a ser construídas e expandidas, em ritmo acelerado, a fim de o transportarem desde as estações de extração e processamento até o consumidor final. Dentro do conceito de desenvolvimento sustentável, a indústria de rede de gás natural tem a oportunidade de ser um empreendimento desenvolvido de forma sustentável ambientalmente, se observados com critérios toda a sua cadeia de produção, planejamento e instalação da rede de distribuição. Este tipo de infra-estrutura linear pode percorrer áreas com diferentes realidades, que vão desde Áreas de proteção Ambiental - APA, Unidades de Conservação, Áreas de Preservação Permanente – APP, áreas rurais que possuem porções com estágios de conservação altos, até dentro das malhas urbanas e industriais, ou seja, um ambiente complexo e dinâmico, o que se torna relevante e necessário a existência de estudos de localização consistentes, possibilitando o atendimento efetivo ao consumidor. Desta forma, foi desenvolvida uma metodologia utilizando como base os conceitos ligados à Avaliação de Impactos Ambientais – AIA e Avaliação de Risco – AR, e tendo como termo geral avaliar quaisquer traçados de RDGN e de gasodutos de alta pressão. A metodologia proposta foi validada através do estudo de caso do traçado da 3ª Etapa da RDGN Pólo Vale do Aço, onde foram elaborados cinco cenários que foram examinados simultaneamente, possibilitando apresentar qual a melhor estratégia para o planejamento de uma Rede de Distribuição de Gás Natural – RDGN. Demonstrando-se técnica e flexível, a metodologia permite a obtenção de uma comparação entre traçados e análise de propostas, que possuem uma distância menor entre city gate e os “clientes ancora”, menor custo e menor probabilidade de acidentes e risco de danos
Condutividade hidráulica e compatibilidade em combinações de solo tropical e bentonita para uso em barreiras.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Morandini, Thiago Luiz Coelho; Leite, Adilson do Lago
As barreiras selantes são elementos chave na proteção ambiental de sítios de disposição de resíduos. Adicionalmente, a aplicação dos solos tropicais compactados possui grande potencial para construção destas barreiras, desde que algumas propriedades sejam satisfeitas, incluindo baixa condutividade hidráulica e compatibilidade adequada com os fluidos existentes no sítio. Dentro deste contexto, a adição de bentonita nos solos tropicais pode ser uma alternativa para melhorar estas e outras propriedades técnicas. Esta dissertação consistiu um estudo laboratorial integrado na avaliação da condutividade hidráulica em misturas de um solo tropical e bentonita e da compatibilidade entre estas misturas e soluções químicas diversas. Os teores de bentonita avaliados foram de 3, 6, 9 e 12% (peso seco), além da amostra do solo tropical e bentonita puros. O programa experimental compreendeu três etapas: (1) caracterização das amostras com o propósito de verificar possíveis alterações das propriedades (geotécnicas e físico-químicas) do solo tropical quando em misturas com a bentonita; (2) avaliação da condutividade hidráulica em câmara triaxial (permeâmetro de parede flexível), sob condições de carga hidráulica constante de 50 kPa e tensões confinantes de 20, 40 e 80 kPa; e (3) avaliação da compatibilidade entre as amostras e algumas soluções químicas (HNO3 - pH 3; NaOH - pH 11; NaCl - 5g/l; e álcool etílico), por meio da determinação dos limites de Atterberg modificados e expansão livre da bentonita. Os resultados da caracterização revelaram importantes alterações nas propriedades índices do solo tropical, destacando acréscimos na plasticidade, CTC e expansão livre devido à adição de bentonita. A condutividade hidráulica, por sua vez, revelou significativo decréscimo com o aumento do teor de bentonita e da tensão confinante. Já os resultados de compatibilidade mostraram um decréscimo da plasticidade das amostras quando submetidas às soluções químicas, mais relevantes para a solução salina, porém não desprezíveis para as soluções ácida, básica e orgânica. A perda da plasticidade mostrou-se maior nas amostras com maior percentual de bentonita, provavelmente como resultado da contração da dupla camada iônica. Por fim, os resultados gerais recomendam o uso da adição de bentonita a solos tropicais para fins de sistemas de selagem em sítios de disposição de resíduos, desde que sejam ponderados os critérios geotécnicos (resistência e permeabilidade) e os critérios de compatibilidade entre o solo e o contaminante retido.
Aspectos geotécnicos e econômicos da recuperação ambiental de áreas degradadas por antigas pilhas de rejeitos : um estudo de caso.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Vieira, Karippe Gerçossimo; Lima, Hernani Mota de
A disposição dos resíduos da mineração pode ser realizada pela formação de pilhas (comumente para estéril) ou através da contenção em diques e barragens (para o caso dos rejeitos). Pilhas de estéril e barragens de rejeito devem ser construídas dentro dos critérios geotécnicos e constantemente monitoradas conforme definido pelas normas – NBR 13028 e 13029, respectivamente (ABNT 2006 a e b). No entanto, é comum a existência de tais estruturas construídas em desacordo com as normas vigentes atualmente, gerando impactos no meio ambiente. Este é o caso da empresa Emicon Mineração e Terraplanagem Ltda. que atuava na Serra Azul e dispunha seus rejeitos (finos de minério) em encostas sem nenhum tipo de contenção, formando pilhas de mais de 40m de altura e ocasionando o assoreamento dos córregos Quéias e Pica-Pau. Estas estruturas foram consideradas passivos ambientais durante muito tempo uma vez que a empresa não dispunha de processo capaz de aproveitar tais materiais. A utilização de um processo de beneficiamento mais complexo possibilitou o aproveitamento dos finos, antes considerados resíduos. No presente trabalho será abordada a recuperação do terreno remanescente à pilha de rejeitos (pilha de finos) 2 através da proposição de uma geometria final, da drenagem superficial e da revegetação, tornando-o estável fisicamente. Será abordada também a hipótese de que o passivo representado pelas pilhas de finos pode se tornar um ativo para a empresa. Para a confirmação da hipótese foi necessário quantificar as medidas de recuperação mencionadas anteriormente, pois assim, é possível conhecer o quanto será gasto pela empresa para recuperar a pilha 2. Desta forma, ao conhecer o quanto a empresa ganhará com o reprocessamento dos finos e o quanto ela irá gastar para reprocessá-los e recuperar a área remanescente às pilhas, comprovamos ou não a hipótese das pilhas se tornarem um ativo. A partir dos estudos realizados, pode-se concluir que as pilhas de finos são um ativo para a empresa e que as atividades de mineração quando planejadas adequadamente geram menor impacto ambiental. Com a tecnologia adequada e os investimentos necessários é possível maximizar o aproveitamento das reservas gerando menos resíduos e consequentemente menor degradação.
Estudo de estabilização química, geo-mecânica e ambiental das escórias de aciaria LD para fins de aplicação como material de lastro ferroviário em vias sinalizadas.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Fernandes, Daniel Pinto; Fernandes, Gilberto
A reutilização de resíduos constitui uma grande alternativa para a preservação dos recursos naturais e do meio ambiente. Nesse sentido, as escórias de aciaria LD apresentam-se como um dos resíduos de maior geração nas usinas siderúrgicas. Estima-se que para cada tonelada de aço produzida, gera-se cerca de 150 kg de escória de aciaria no processo LD. Geralmente, as escórias de aciaria LD recém produzidas são volumetricamente instáveis, apresentando características expansivas, e por esta razão, a aplicação das mesmas deve ser feita a partir de estudos de estabilização. O objetivo precípuo desta pesquisa é elaborar e implantar uma metodologia de estabilização química da escória de aciaria LD para fins de aplicação como lastro ferroviário em vias sinalizadas. Procura-se dessa maneira caracterizar definitivamente o uso da escória de aciaria em larga escala como lastro de ferrovias. Para atingir esse objetivo foi definida uma metodologia para a cura do material no pátio de beneficiamento de escória da USIMINAS com base na hidratação e na carbonatação em pilhas de 2 metros de altura, umectadas com aspersores e que foram instrumentadas com sensores de molhamento foliar, temperatura, precipitação, umidade relativa do ar e teor de dióxido de carbono. Foi montada ainda uma pilha controle para acompanhar o processo de estabilização chamado “weathering” ou ao tempo, que consiste na metodologia adotada pela siderúrgica. Nesta campanha de campo, foi feito um monitoramento do teor de cal livre e também da expansibilidade presente nas pilhas de escória de aciaria analisadas durante o período de 180 dias. Durante este acompanhamento foram realizadas extensas campanhas de campo para caracterizar quimicamente, geo-mecânicamente, fisicamente, ambientalmente, antes e depois do processo de estabilização. As campanhas laboratoriais foram desenvolvidas nos laboratórios da Universidade Federal de Ouro Preto. Dessa forma, por meio dos resultados obtidos foi possível concluir que a metodologia de estabilização com base na hidratação e carbonatação para a escória de aciaria LD foi bastante eficiente, diminuindo o teor de cal livre a valores bem abaixo ao prescrito por normas internacionais e consequentemente reduzindo também a expansão destrutiva da escória. Os resultados também mostraram que a escória estabilizada obteve classificação ambiental como resíduo IIB, enquanto que a escória não estabilizada foi classificada como resíduo IIA. Assim, conclui-se que a escória estabilizada possui grande potencial para ser aplicado como lastro ferroviário em vias sinalizadas em termos de comportamento mecânico, ambiental e propriedades elétricas.