POSGEO - Mestrado (Dissertações)
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Item Influência do teor de finos no comportamento geomecânico de um rejeito de minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero.(2022) Freire, Antônio Serpa; Ferreira, Lucas Deleon; Delgado, Bruno Guimarães; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Silva, Sara Rios da Rocha eO presente trabalho avalia a influência da adição de finos não plásticos no comportamento geomecânico e nos parâmetros últimos de um rejeito proveniente do beneficiamento de minério de ferro em Minas Gerais. Como parte do escopo deste trabalho, foram obtidas três Linhas de Estados Críticos, sendo uma para o rejeito granular sem adição de finos, uma para o rejeito granular com adição de 10% de finos (90/10) e outra com adição de 20% de finos não plásticos (80/20). De maneira geral, observou-se que à medida que a proporção de finos aumenta, a LEC tende a ocupar posições progressivamente inferiores no espaço e − log p′, ou seja, para uma determinada tensão octaédrica, quanto maior a proporção de finos adicionado ao rejeito granular menor o índice de vazios crítico. Além disso, foi observada uma tendência de rotação das Linhas de Estados Críticos das misturas no plano e − log p′, principalmente se comparado o rejeito granular sem adição de finos com o rejeito na proporção 90/10. Em relação ao parâmetro M, obtido pela inclinação da LEC no plano p ′ − q, foram verificadas alterações mais significativas para a mistura na proporção 80/20, possivelmente, em função da maior influência dos finos no comportamento geomecânico do material e na sua resistência ao cisalhamento. Durante um empilhamento de rejeitos filtrados é recomendado manter um estado dilatante em condição drenada, o que condicionaria a geração de excessos negativos de poropressão no caso de um eventual carregamento não-drenado e, consequentemente, um incremento na tensão efetiva e na resistência ao cisalhamento do material. Nesse sentido, um aumento no teor de finos e/ou finos no material produzido, seja por um descontrole do processo de filtragem dos rejeitos seja pela introdução de partículas finas durante a disposição, demanda condições de compactação que possibilitem a obtenção de índices de vazios adequados e que possam condicionar um estado suficientemente denso em condições de tensão compatíveis com a configuração final da estrutura de disposição de rejeitos projetada.Item Análise da aplicabilidade do recurso "sistema de juntas" na modelagem por elementos finitos de maciço rochoso foliado.(2021) Duarte, Andyara Pinto; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Gomes, Guilherme José Cunha; Aquino, Iure Borges de MouraVisto a complexidade do estudo da mecânica das rochas em maciços rochosos anisotrópicos foliados escavados em profundidade, estre trabalho propõe a discussão da aplicabilidade da utilização de um sistema de juntas na representação do caráter foliado de um maciço Xistoso, localizado a 1250 metros de profundidade em uma mineração de Ouro de grande porte no Quadrilátero Ferrífero – MG, Brasil. Para isso são instrumentadas seções de uma escavação orientadas em direções distintas para medição de deslocamentos de pontos em seu entorno. Os resultados são confrontados com resultados obtidos por modelagem numérica de um maciço nas mesmas condições. Nas simulações o caráter foliado do maciço é representado por um sistema de juntas. Nessa análise, verifica-se a compatibilidade entre a dimensão de deslocamentos obtidos em campo e calculados em modelo e entre o posicionamento das zonas de maior deslocamento no entorno da escavação obtidos em campo e calculados em modelo quando utilizado um sistema de juntas. É discutida a eficácia de dois softwares (Phase2 e Adonis) distintos quando utilizado um sistema de juntas na representação do maciço foliado e a influência de cada parâmetro de entrada referente às juntas nos resultados de modelo e são indicados valores que melhor se aplicam a realidade de campo. Em síntese, a utilização de um sistema de juntas para representação do caráter foliado do maciço aproxima o modelo da realidade indicando as regiões afetadas pelo caráter anisotrópico da rocha enquanto apresenta valores de deslocamentos maiores que os observados em campo. Entende- se que a localização relativa dos maiores deslocamentos no entorno de escavações é altamente influenciada pela inclinação das juntas se dando principalmente onde o plano de foliação tangencia a escavação, e pelos parâmetros rigidez e ângulo de atrito entre elas. A diminuição do ângulo de atrito e dos valores de rigidez entre as juntas favorece a correspondência entre as regiões de maior deslocamento notadas na instrumentação e aquelas simuladas. Além disso, foi comprovada a possibilidade de utilização do Software gratuito Adonis 3.0 em modelos semelhantes.Item Estudo de breakouts em maciços rochosos para a determinação da magnitude das tensões in situ.(2019) Guimarães, Alessandro Jésus; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Magalhães, Fábio Soares; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Armelin, João LuizA presente dissertação apresenta o estudo de um fenômeno que ocorre nos maciços rochosos quando estes são escavados de forma circular tais como furos de sondagem, shafts, túneis, poços de petróleo, etc. O breakout, como é conhecido o fenômeno nestas escavações, se caracteriza por duas rupturas praticamente diametralmente opostas nos maciços rochosos de comportamento frágil e tem sido objeto de estudos na indústria do petróleo, da mineração e da construção civil. A sua ocorrência é indesejada para estes setores, pois acarreta em perdas de caráter técnico, financeiro e pode até mesmo resultar em fatalidades nas situações onde o colapso provocado em túneis, galerias, shafts e outras estruturas não permite ação em tempo hábil para se evitar o pior. Porém, existe um campo de aplicação onde a ocorrência do breakout é útil e fornece importantes informações adicionais aos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Quando este ocorrer em furos de sondagens executados na vertical ou subverticalmente com a finalidade de serem instrumentalizados para se realizar ensaios de fraturamento hidráulico, indicará direções dos eixos das tensões horizontais máxima e mínima (σH e σh) presentes no maciço rochoso. Essa informação auxilia sobremaneira nos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Essa dissertação apresenta estudo de como aproveitar a ocorrência dos breakouts de forma a utilizar este fenômeno também para a obtenção da magnitude das tensões horizontais máxima e mínima que foram capazes de produzi-los. Os breakouts figuram como um método de estudo de tensões in situ baseado em comportamento do maciço rochoso sem qualquer influência de um método de ensaio. Eles são uma resposta da rocha ao desconfinamento provocado pela execução do furo no maciço cujo campo de tensão provoca na parede do mesmo uma tensão tangencial σθ que, se atingir magnitude superior a resistência à compressão uniaxial σc, provocará a ruptura que o caracteriza. Uma vez que tenha ocorrido o breakout, porque não utilizar a sua ocorrência para o cálculo das magnitudes das tensões horizontais máximas que levaram o maciço rochoso a romper dessa maneira tão peculiar? Foi com base no artigo Zoback et al. (1985) e em uma solução proposta por Figueiredo (2018) que o estudo apresentado nessa dissertação procurou analisar em detalhes e, a partir destas duas soluções analíticas, propor ajustes das magnitudes do campo de tensões in situ.Item Estudo dos parâmetros relacionados à natureza das descontinuidades e sua aplicação a maciços rochosos de mineração.(2018) Gouveia, Gustavo Vinicius; Gomes, Romero César; Napa Garcia, Gian Franco; Assis, André Pacheco de; Gomes, Romero CésarEsta dissertação tem como foco o estudo das características naturais das paredes das descontinuidades dos maciços rochosos de formações ferríferas, estratigraficamente relacionada a fm. Cauê, e a expressão e quantificação destas características em parâmetros geomecânicos. Em maciços rochosos com intensa presença de descontinuidades é atribuído a estas o controle geomecânico dos taludes, ou seja, é mais provável que haja uma ruptura através de uma superfície de fraqueza pré-existente, ao invés de desenvolver uma nova superfície através do material intacto. Sendo assim o entendimento das propriedades e características das estruturas atuantes em um processo de ruptura é de fundamental importância para a compreensão do conceito de estabilidade de um maciço. Para melhor entendimento do controle que as descontinuidades exercem no processo de ruptura se realizou uma revisão bibliográfica abordando diversos autores, desde Patton em 1996 até Barton & Bandis (1990), para assim compreender a evolução destes conceitos ao longo do tempo. O estudo teórico foi então aplicado a uma mina a céu aberto localizada no Complexo Vargem Grande – Itabirito (MG), no qual se obteve os dados necessários para a aplicação dos conceitos envolvidos na “lei empírica do atrito”, critério formulado para expressar as condições de ruptura pela descontinuidade em função dos parâmetros geomecânicos determinados para cada superfície e em cada material presente na cava. Para o levantando e determinação dos parâmetros necessário para análise segundo a “lei empírica do atrito”, utilizou-se as recomendações propostas por Barton & Choubey (1977) sempre que possível adaptando e modernizando a aquisição de dados perante as novas tecnologias disponíveis. Com auxílio da análise estereográfica determinou-se os cenários potenciais para rupturas planares e em cunhas, caso haja tal potencial, realizou-se a análise de estabilidade no pacote de software RocPlane 3.0 e Swedge 6.0. Dessa forma, é possível realizar uma nova interpretação da estabilidade dos principais setores da cava.Item Análise das zonas plastificadas da Rampa Fonte Grande Sul (Mina Cuiabá) via modelagem numérica.(2017) Pimenta, Lívia Maria Vasconcelos; Peluci, Figueiredo Rodrigo; Peluci, Figueiredo Rodrigo; Lana, Milene Sabino; Napa Garcia, Gian FrancoEscavações subterrâneas profundas estão submetidas a um alto nível de tensões e, a depender das características de resistência e feições estruturais do maciço rochoso, são formadas zonas plastificadas no entorno da abertura, as quais podem comprometer sua estabilidade. Especificamente para escavações realizadas em rochas metamórficas foliadas/xistosas, o mecanismo de iniciação e progressão das rupturas está intrinsicamente relacionado à presença dessa feição estrutural, sendo esse um relevante aspecto a ser compreendido. Nesse contexto, esse estudo teve como objetivo avaliar os potenciais fatores que influenciaram a formação e contribuíram para variabilidade das zonas plastificadas que ocorrem entre os níveis 12 e 15 da Rampa Fonte Grande Sul (Mina Cuiabá, Sabará-MG), escavada em um maciço rochoso foliado. A partir de imagens de escaneamento 2-D da região, inicialmente foi medida a extensão da zona plastificada em 17 pontos no entorno de 124 seções, demonstrando-se que as tensões induzidas por bifurcações adjacentes à rampa contribuem para a alta a variabilidade do padrão (extensão/orientação) das zonas plastificadas. Restringindo a análise a 39 seções isoladas, distantes ao menos 15 m de escavações secundárias, constatou-se que o padrão das zonas plastificadas é altamente influenciado pela direção da escavação. Essa tendência foi comprovada por modelagens numéricas bidimensionais (Phase²) e tridimensionais (RS3), as quais evidenciaram que a anisotropia do maciço rochoso e sua orientação relativa ao eixo da escavação afeta o padrão das zonas plastificadas no entorno da escavação. Tendo em vista que dentre os fatores avaliados nas análises numéricas (profundidade, resistência do maciço, tensão in situ) a anisotropia foi aquele que demonstrou afetar mais fortemente o padrão médio das zonas plastificadas, as modelagens considerando o maciço rochoso isotrópico (critério de Hoek Brown) apresentaram limitações em reproduzir precisamente o padrão real das rupturas da rampa, sendo esse problema satisfatoriamente contornado através do uso da ferramenta de juntas ubíquas.Item Avaliação da influência da escala do mapa litológico nos modelos de suscetibilidade a escorregamentos, no município de Caeté (MG), utilizando métodos estatísticos.(2017) Montandon, Larissa Flávia; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Barella, Cesar Falcão; Corteletti, Rosyelle Cristina; Parizzi, Maria GiovanaAs cartas de suscetibilidade a escorregamentos são ferramentas fundamentais no reconhecimento de áreas sujeitas a esse fenômeno e no planejamento territorial, a fim de se evitar as possíveis consequências socioeconômicas associadas. Uma das maiores dificuldades na execução do mapeamento sistemático desse tema é a inexistência de bases cartográficas em escala compatível com o detalhamento pretendido, tal como o mapa geológico. Este trabalho tem o objetivo de avaliar a possibilidade de utilização do mapa de unidade litológica em escala menor do que a escala de trabalho, por meio da ponderação do ganho/perda da qualidade do modelo comparativamente àqueles elaborados com esse parâmetro na escala adequada. Para tanto, o estudo de caso foi desenvolvido no município de Caeté (MG), com a produção de três modelos. O Modelo I se refere àquele com o emprego do mapa litológico na escala 1:25.000, o Modelo II com o mapa litológico na escala 1:100.000 e o Modelo III não utiliza esse parâmetro. Foram aplicadas técnicas de análise de sensibilidade – Área Abaixo da Curva, Accountability e Reliability – a fim de analisar o grau de relevância de cada fator no condicionamento dos escorregamentos. Os métodos de Curva de Sucesso e Curva de Predição foram ampregados para avaliar o grau de adequação e a capacidade preditiva dos diferentes modelos elaborados. De modo geral, o ângulo de inclinação das encostas, a orientação das vertentes e a unidade litológica foram os parâmetros que apresentaram maior importância no desenvolvimento de escorregamentos na área de estudo. A análise de sensibilidade também indicou melhores resultados para a unidade litológica na escala 1:100.000, do que na escala 1:25.000. No que diz respeito ao grau de adequação, o Modelo II obteve resultado ligeiramente melhor que o Modelo I, sendo ambos mais satisfatórios do que o Modelo III. Em relação à capacidade preditiva, os Modelos I e III apresentaram valores maiores que o Modelo II. Tendo em vista os valores das curvas de Sucesso e Predição obtidos, acredita-se que as bases geológicas de menor detalhe podem ser utilizadas sem prejuízos à qualidade do modelo final, com a ressalva de sempre priorizar a validação do modelo em campo.Item Análise da infraestrutura de pavimento rígido com reforço diferenciado de fibras de aço.(2017) Maciel, Priscila de Souza; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Martins, Cláudio JoséAtualmente, os concretos reforçados com fibras curtas de aço são amplamente utilizados no Brasil e no mundo, em especial nas obras de pavimentos e túneis. O uso das fibras de aço em pavimentos de concreto se dá pela necessidade de melhoria da eficiência do concreto em função da sua reduzida capacidade de resistência à tração, consequência da dificuldade em interromper a propagação de fissuras. A fibra atua como ponte de transferência de tensão nos pontos de fissura do pavimento, restringindo a propagação da mesma devido à redução do efeito de concentração de tensões. Neste estudo adotou-se uma faixa com maior volume de fibras na área ínfera da estrutura. Os corpos de prova foram moldados em três modelos: (i) sem fibras, (ii) com fibras distribuídas uniformemente e (iii) com fibras concentradas na área inferior, utilizando concreto com aproximadamente 30MPa de resistência à compressão. Os agregados foram caracterizados quanto à granulometria e massa específica, e as fibras quanto à geometria, resistência à tração e microestrutura. Realizou-se a moldagem de oito corpos de prova cilíndricos (100x200mm) e dois prismáticos (150x150x500mm) para cada modelo. Os compósitos produzidos foram avaliados quanto à resistência à compressão, ao módulo de elasticidade, resistência à tração na flexão, à tenacidade e à absorção de água. A análise da infraestrutura se deu pelo coeficiente de recalque em função da resistência à tração na flexão. Os resultados demonstraram que a configuração de fibras concentradas na parte inferior das peças contribui para o desempenho do concreto.Item 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 deEsta 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.