POSGEO - Mestrado (Dissertações)
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Item Retroanálise de talude rodoviário – abordagens determinísticas e probabilística.(2022) Pereira, Dariane Miranda; Porto, Thiago Bomjardim; Porto, Thiago Bomjardim; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Armando BelatoEste trabalho apresenta a análise de estabilidade de um talude rodoviário, cujos parâmetros geotécnicos (coesão, ângulo de atrito e peso específico) foram obtidos através de correlações com o ensaio SPT determinadas por Godoy (1972), Décourt (1989), Teixeira (1996), Hatanaka & Uchida (1996), Joppert (2007) e Berbérian (2018). As implicações do uso de parâmetros geotécnicos estimados por correlações na estabilidade de um talude são analisadas em termos determinísticos e probabilístico. A análise probabilística foi realizada com base na Simulação de Monte Carlo, enquanto a análise determinística baseou-se nos métodos de Fellenius (1936), Bishop Simplificado (1955), Janbu Simplificado (1973) e Morgestern & Price (1965). Para tanto utilizou-se dados de um talude rodoviário localizado em uma estrada rural pavimentada, no trecho entre a rodovia BR-262 e a Comunidade de Aracê, Município de Domingos Martins, Espírito Santo. O talude possui altura máxima de 8,0 m e a sua região crítica, local onde já ocorreu escorregamento, se estende por cerca de 16,0 m. As investigações geotécnicas realizadas indicam a presença de um perfil de solo residual maduro composto por argila arenosa e silte. Com a condução de uma retroanálise foi inferido que os valores de coesão efetiva obtidos pela correlação de Joppert (2007) se apresentou como a mais apropriada para a condução das demais análises de estabilidade, uma vez que o FS convergiu para 1,0. Os resultados da análise determinística para as condições geométricas atuais do talude, já com a validação da retroanálise, indicam a grande suscetibilidade do mesmo à ruptura quando considerados eventos críticos de chuvas, com fatores de segurança inferiores a 1,4. Com a solução de estabilização em solo grampeado o talude apresentou FS mínimo requerido apenas pelo método de Morgestern & Price (1965). Pela análise probabilística avaliou-se que os resultados apresentam razoável confiança, sendo encontradas probabilidades de ruptura relativamente baixas e índices de confiabilidade medianos, com as análises enquadradas em uma zona de desempenho acima da média. A significativa variação encontrada nos parâmetros geotécnicos com a aplicação de correlações com o ensaio SPT impõe às análises de estabilidade incertezas que podem culminar em resultados equivocados. No entanto, em um cenário onde as correlações são a única opção disponível para condução de análises de estabilidade, deve-se avaliar minunciosamente a aplicação de cada correlação.Item Metodologia de construção de modelo geotécnica com uso de geoestatística.(2022) Sala, Leonardo Alberto; Santos, Tatiana Barreto dos; Santos, Tatiana Barreto dos; Santos, Alan Erlikhman Medeiros; Costa, Teófilo Aquino Vieira daO conceito de modelo geotécnico em mineração a céu aberto consiste na elaboração de um produto que defina espacialmente domínios ou unidades de mesmo comportamento geotécnico, com a finalidade principal de subsidiar o dimensionamento dos taludes. A construção de um modelo geotécnico deve ser feita a partir da união de outros quatro modelos: geológico, estrutural, geomecânico e hidrogeológico. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para construção destes modelos com uso de geoestatística e modelagem implícita e, posterior integração para elaboração de um modelo geotécnico de blocos unificado, tridimensional, com informações de índice de resistência, grau de fraturamento, rugosidade das descontinuidades, Geological Strength Index (GSI), anisotropia e condutividade hidráulica. A metodologia desenvolvida mostra-se eficaz para integração dos modelos temáticos produzidos. A abordagem geoestatística reduz a subjetividade da construção, tornando este processo mais quantitativo. Este é um dos principais diferenciais deste trabalho, pois permite a classificação da confiabilidade das informações geotécnicas atribuídas à cada bloco.Item Estudo de otimização da geometria da cava Morro da Oficina aliado ao rebaixamento do nível d’água do maciço.(2021) Borges, Rúbia Prado; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Grasso, Carla Bertuccelli; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Gomes, Guilherme José Cunha; Parizzi, Maria GiovanaA engenharia geotécnica tem um papel fundamental em empreendimentos minerais, especialmente em projetos de taludes de mina a céu aberto uma vez que se impõe a exploração do bem mineral em diferentes frentes de avanço, exigindo-se a adoção de metodologias de escavação que possibilitem, de forma segura e econômica, a lavra da substância de interesse. Assim, do ponto de vista geotécnico, a estabilidade de taludes constitui uma ferramenta essencial na definição final das geometrias da cava. Este trabalho foi desenvolvido a partir de mapeamento de campo e execução de ensaios de laboratório, de forma a estabelecer as características das unidades geotécnicas estudadas e determinar os parâmetros de resistência desses materiais. Adicionalmente, foi realizada a instalação de instrumentos para mediação dos níveis d’água operacionais da mina e realizadas simulações de quatro cenários de rebaixamento do nível d’água para as cavas futuras. No cenário 1 buscou-se representar o sistema de drenagem atualmente instalado e em operação na cava Morro da Oficina, que é composto por drenos horizontais profundos (DHP’s), sump e drenagem que ocorre a partir do avanço da própria cava. Para os demais cenários, foi realizada a representação do sistema instalado acrescentando estruturas de drenagem com o objetivo de melhor avaliar a resposta à operação. Dessa forma, no cenário 2 foi acrescentado o bombeamento do poço PP01; no cenário 3, operação de drenos para obtenção do nível d’água cinco metros abaixo da topografia da cava nos planos de lavra considerados; no cenário 4, simulação da operação de três poços de bombeamento locados externamente à cava. Estes dados foram empregados para compor um modelo geotécnico consistente da cava Morro da Oficina, utilizado nas análises de estabilidade. Os fatores de segurança globais obtidos nas análises foram semelhantes para os quatro cenários, superiores a 1.40 em todas as seções, sendo ligeiramente superiores no cenário 3, que foi selecionado para realizar a segunda etapa de análises com o objetivo de otimizar ângulos de face e larguras de berma. O produto deste trabalho foi a otimização da geometria final dos taludes da cava que resultou, por sua vez, numa massa de minério liberada de 680.000 t, correspondente a nove meses de produção; massa de estéril de 260.000 t, correspondente a um mês e meio de lavra de estéril. A relação estéril/minério obtida a partir dessas massas é 0.38, bastante almejada na operação de mina por ser muito inferior à relação atual, próxima de 2. Os resultados obtidos foram consistentes com as informações das investigações e levantamentos de campo e confirmam a adequação da metodologia de trabalho adotada, conciliando aspectos de segurança e de economia nas operações de lavra.Item Estudo experimental e numérico para avaliação da estabilidade de talude em solos não saturados.(2021) Fernandes, Hemilly Cristine Lobo; Pereira, Eleonardo Lucas; Velloso, Raquel Quadros; Pereira, Eleonardo Lucas; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Vargas Júnior, Eurípedes do AmaralA chuva é o principal agente provocador de movimentos de terra, tornando-se uma possível ameaça para a sociedade e um motivador para analisar a susceptibilidade de taludes aos deslizamentos. Uma das causas que explica a ocorrência dos mesmos é a redução ou eliminação de uma parcela de resistência ao cisalhamento do solo devido à diminuição da parcela de sucção, ou também chamada de poropressão negativa, em solos não saturados, gerada pela infiltração de água de chuva. Para a análise da influência da infiltração na estabilidade de um talude, deve-se ter conhecimento dos parâmetros hidráulicos e de resistência do solo. Modelos conceituais e numéricos tem sido desenvolvidos para determinação dos parâmetros hidráulicos em meios porosos não saturados, assim como a utilização de ferramentas numéricas, que auxiliam na compreensão da dinâmica e influência da chuva na estabilidade de taludes. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo principal a avaliação da estabilidade de talude considerando meios porosos não saturados sob influência de precipitações. Para isso foram realizados ensaios de campo e laboratório para caracterização física, definição dos parâmetros de resistência do solo e o ensaio de infiltração monitorada (EIM) para obtenção de dados que foram retroanalisados numericamente visando a aquisição de parâmetros hidráulicos de solos não saturados. Essas informações serviram como dados de entrada para a determinação do fator de segurança transiente do talude em estudo. Finalmente, as análises de estabilidade sob influência de precipitações, foram capazes de representar a perda de sucção e, consequentemente, a diminuição do fator de segurança do talude ao longo do tempo analisado.Item Análise tensão-deformação aplicada a verificação de parâmetros elásticos provenientes de correlações geomecânicas e medidas de deslocamento.(2020) Brandão, Ingrid Neves; Lana, Milene Sabino; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Cacciari, Pedro PazzotoO setor de mineração tem sido palco de muitas transformações nos últimos anos e a busca pela melhor compreensão do comportamento geotécnico dos materiais continua crescente. O avanço tecnológico tem proporcionado novos estudos, e novas formas de conhecimento. As soluções por Equilíbrio Limite são as análises mais corriqueiras na rotina de avaliação da estabilidade de taludes e atendem satisfatoriamente as demandas, porém algumas solicitações necessitam não somente do entendimento das equações de equilíbrio de momentos e forças, mas também das deformações que o maciço possa estar submetido, principalmente porque o setor mineral caminha para cenários de lavras mais profundas. Por outro lado, as análises por tensão-deformação exigem a entrada de parâmetros não somente de resistência, mas também de parâmetros elásticos das rochas em questão e o entendimento das tensões iniciais. Os parâmetros elásticos, assim como os parâmetros de resistência são obtidos via de regra através de ensaios geotécnicos de laboratório e/ou a partir de correlações geomecânicas. Mas em se tratando de rochas brandas de minério de ferro, há uma dificuldade intrínseca na amostragem, no ensaio e na interpretação dos resultados. Aliado ao avanço de novas tecnologias, tem sido prática comum na maioria das minas a céu aberto o emprego do monitoramento geotécnico através do equipamento RADAR que utiliza do princípio de interferometria para medidas de deslocamento nas superfícies dos taludes. Essa dissertação apresenta uma estimativa de parâmetros elásticos e tensões in situ utilizando modelagem numérica pelo método de tensão-deformação através da calibração dos resultados utilizando o deslocamento medido pelo RADAR em um evento que causou a mobilização de cinco bancos de 10m de altura cada em uma mina a céu aberto.Item Influência da sazonalidade climática na estabilidade de taludes em Voçorocas no Complexo Metamórfico do Bação.(2020) Rodriguez Hernandez, Yesser Marin; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Gomes, Guilherme José Cunha; Mendonça, Marcos Barreto deA região de rochas gnáissicas e graníticas do Complexo do Bação, no interior do Quadrilátero Ferrífero (MG), é conhecida historicamente pela existência de alta densidade de voçorocas de grandes dimensões, alcançando até 50m de profundidade, configurando uma situação de elevado risco geotécnico para moradores e construções no entorno. Embora as causas que provocam tais erosões sejam variadas, é sabido que, ao atingir o nível freático, o avanço é controlado por condições complexas de erosão subsuperficial e, sobretudo, por escorregamentos rotacionais. Dados históricos mostram que os escorregamentos nos taludes destas voçorocas ocorrem não somente na estação chuvosa, como também na estação seca. Objetivando entender melhor a dinâmica destes taludes, foi elaborado um modelo conceitual detalhado de uma voçoroca instável baseando-se em grande volume de dados prévios e de novos levantamentos de campo geofísicos e de aerofotogrametria, além de novos ensaios de laboratório de caracterização dos solos. Com este modelo conceitual, fez-se pelo período de um ano hidrológico a análise de estabilidade do talude mais crítico desta voçoroca por equilíbrio-limite acoplada a uma simulação numérica de fluxo por elementos finitos. Os resultados mostraram duas variações cíclicas do nível freático ao longo do ano hidrológico, 2,97m no sopé do talude e 1,24m no interior do talude, atingindo o nível máximo geral no período de estiagem devido a recarga atrasada em consequência da espessa zona não saturada. Também foi constatada a existência de fluxos ascendentes no sopé do talude com elevados gradientes de saída. O fator de segurança do talude apresentou um comportamento cíclico e pouco variável, com valores baixos ao longo do ano hidrológico, com uma diminuição de 3% no período de estiagem. Comprovou-se, portanto, que os taludes das voçorocas apresentam condição metaestável e que podem se instabilizar tanto no período úmido, quando as águas recarregam o sopé do talude, como no período seco, por recarga atrasada. Acredita-se que com estes resultados seja mais fácil dimensionar métodos de estabilização destas feições.Item Análise de estabilidade tridimensional e estudo de sensibilidade dos parâmetros condicionantes da ruptura de um talude de cava.(2020) Oliveira, Davidson Miguel Avelar de; Lana, Milene Sabino; Lana, Milene Sabino; Santos, Tatiana Barreto dos; Magalhães, Fábio SoaresA identificação das zonas suscetíveis à instabilização de um talude de cava é imprescindível para o gerenciamento e operação de minas a céu aberto. Neste sentido, este trabalho destina-se ao estudo dos parâmetros condicionantes da ruptura combinada que ocorreu no setor norte de uma cava de uma mina a céu aberto. A ruptura global combinada é caracterizada por uma camada superior de solo, rocha intemperizada, na qual exerce uma tensão atuante em dois planos de famílias de falha, que se interceptam formando uma cunha. As principais rochas no talude de estudo são: Granodiorito, Quartzo-Biotita Xisto, Xisto Grafitoso e o Minério Sílico-Carbonatado. Entre os anos de 2013 a 2019 foram realizados cerca de 5014 pontos de levantamentos geológicos na cava de estudo. Estes dados foram tratados em conjunto com dados de ensaios e testes de campo para definição dos parâmetros geomecânicos. Adotou-se nas análises de estabilidade o critério de resistência de Hoek-Brown para o maciço rochoso, BartonBandis para as descontinuidades e Mohr-Coulomb para as rochas intemperizadas. Posteriormente, foram realizadas análises de estabilidade cinemática e por equilíbrio limite tridimensional com os parâmetros de resistência médios definidos. O resultado de fator de segurança (F.S.), definido com os parâmetros médios, apresentou valor muito próximo ao mínimo aceitável proposto por diversos autores na literatura, F.S.>1,3. Tendo em vista que a ruptura global é um fato concretizado, foram realizadas análises para definição dos parâmetros condicionantes da ruptura. Para esta condição os parâmetros das descontinuidades foram reduzidos progressivamente por fatores percentuais de redução. As análises cíclicas de estabilidade foram encerradas quando encontrou-se F.S.=1,0, e, então, determinou-se neste cenário os parâmetros das descontinuidades condicionantes da ruptura. A condição de susceptibilidade de ocorrência da ruptura do tipo cunha foi avaliada por meio de análises cinemáticas para condição de ângulo de atrito médio e para condição de ângulo de atrito determinado na condição de ruptura. Neste contexto, os resultados apontam um aumento considerável da probabilidade de falha cinemática. Por fim, foram realizados estudos de sensibilidade de inclinação de retaludamento do talude, correspondente à condição estável.