POSGEO - Mestrado (Dissertações)
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Resultados da Pesquisa
Item Comparação de metodologias para estimativa da resistência não drenada de um solo tropical silto argiloso a partir de ensaios CPTu.(2023) Rigatto, Ingrid Belcavello; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Porto, Thiago Bomjardim; Araújo, Mariana Tonini deEste trabalho apresenta um estudo de caso de seção de barragem de terra apoiada sobre um solo tropical silto argiloso, analisando sua fundação. Os dados utilizados consistem em ensaios de caracterização geotécnica, SPT e CPTu com dissipação de poropressão. Além de mapas e descrições geológicas regionais e locais, utilizou-se os ensaios SPT e CPTu para estimativa do perfil estratigráfico, interpretando a condição de drenagem da seção pelos ensaios de dissipação. Subdividiu-se a fundação segundo o comportamento em relação ao sobreadensamento e valores de Bq, caracterizando dois materiais principais. A partir dessa seção principal, estima-se a resistência não drenada normalizada (Su/σ’v0) ao longo dos materiais da fundação, a partir dos ensaios CPTu realizados e interpretados por cinco metodologias (autores diferentes e fator de capacidade de carga pela resistência de ponta ou poropressão como base). Também estimou-se a resistência não drenada normalizada a partir do modelo de Mayne e Mitchell (1988), que utiliza ensaios de caracterização laboratorial. O estudo compara os valores obtidos entre si e entre os dois materiais principais, destacando as particularidades das metodologias que focam na resistência de ponta ou na poropressão do ensaio CPTu, comparando com a metodologia que não utiliza CPTu. Entre os principais resultados, observa-se a necessidade de uma boa estimativa das condições de poropressão em profundidade e influência do OCR no valor da resistência, que não é contemplado em alguns modelos. O estudo destacou a importância da avaliação da metodologia que se aplica ao local estudado com a avaliação conjunta de ensaios de campo e laboratório, principalmente para solos tropicais. Dentre as metodologias analisadas, Battaglio et al. (1981) e Robertson e Cabal (2014) foram as mais conservadoras, enquanto as mais arrojadas foram as de Mayne e Peuchen (2018) e Agaiby e Mayne (2018). Já a metodologia de Mantaras et al. (2014b) indicou variabilidade dos resultados em virtude dos valores de OCR.Item Análise geotécnica da erodibilidade do rejeito proveniente do rompimento da barragem de Fundão : um estudo de caso na Bacia do Rio Gualaxo do Norte.(2023) Baudson, Diogo Reis Stavaux; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Couto, Bruno de Oliveira CostaO rompimento da barragem de Fundão foi responsável pela geração de inúmeros impactos ambientais. A bacia do Rio Gualaxo do Norte foi umas das áreas mais afetadas pela tragédia, onde a deposição do rejeito provocou um agravamento dos processos erosivos, sobretudo nos períodos chuvosos, em que os mecanismos de erosão hídrica se intensificam. Apesar de muitas medidas terem sido tomadas, em diversas localidades da bacia o rejeito ainda se encontra presente. Este trabalho teve como objetivo principal investigar a erodibilidade do rejeito, comparando-o com duas classes de solo e utilizando metodologias indiretas sob a perspectiva da engenharia geotécnica. A campanha experimental contemplou ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT. Também foram realizados ensaios de sucção, adensamento e cisalhamento direto em amostras indeformadas de rejeito. Paralelamente aos estudos de erodibilidade, foram realizados ensaios para comparar os principais parâmetros geotécnicos, químicos e mineralógicos de amostras de solo coletadas em áreas diretamente impactadas e não impactadas pela lama. Os resultados de caracterização física confirmaram a menor resistência do rejeito, representada pelos elevados teores de silte (48%) e areia fina (32%), baixa plasticidade, elevado peso específico natural (1,93 g/cm3 ) e de partículas (2,95 g/cm3 ), baixa porosidade (36%) e a menor condutividade hidráulica. Os ensaios químicos e mineralógicos identificaram baixo teor de matéria orgânica e a presença de óxidos e hidróxidos de Fe e Al, enquanto os solos apresentaram mineralogia variável. A metodologia MCT mostrou ser coerente com as características das amostras e de boa aplicação para materiais como o rejeito. Os ensaios de adensamento indicaram uma baixa compressibilidade e comportamento colapsível para as tensões de 25, 50 e 100 kPa. A perda de resistência ao cisalhamento devido à inundação foi significativa, cerca de 15 vezes menor que na condição seca. Quanto aos solos coletados nas áreas impactadas e não impactadas, a caracterização geotécnica mostrou que o solo impactado apresentou o dobro da fração argila e uma pequena redução da porosidade e do índice de vazios. Os ensaios de FRX apresentaram um aumento expressivo de Fe2O3 (88%), enquanto os ensaios de DRX foram inconclusivos, não permitindo afirmar que a deposição da lama teve influência direta na mineralogia do solo impactado. Através das análises foi possível constatar que o rejeito apresenta elevada predisposição à erosão hídrica, contribuindo significativamente com os processos erosivos e favorecendo a degradação ambiental na bacia.Item Utilização do pó de escória de desulfuração do reator Kambara como agente estabilizador de solo argiloso para camadas de pavimentação.(2023) Causado Mendoza, Luis Eduardo; Gomes, Guilherme José Cunha; Pires, Patrício José Moreira; Gomes, Guilherme José Cunha; Porto, Lia de Mendonça; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Hilário, Ronderson QueirozO uso da escória de dessulfuração do reator Kambara (escória KR) tem atraído atenção na indústria de material rodoviário para melhorar o desempenho do projeto de estradas. No entanto, o potencial de reutilização da escória KR em pó (KRSP), coletada por coletores de poeira, como filtros de manga, ainda não foi suficientemente estudado. Este trabalho investiga a composição química, propriedades físicas e características mecânicas de solo argiloso misturado com KRSP. Para avaliar a capacidade do coproduto de estabilizar dito solo, foram realizados experimentos de laboratório com materiais brutos e solo misturado com 3% e 5% de KRSP. Os resultados revelam que a densidade específica do KRSP (2,23 g/cm3 ) é menor do que a da escória KR granulada. A análise de Fluorescência de raios-X não detectou ferro (Fe) na sua composição, e a porcentagem de óxido de cálcio (CaO) foi inferior a 40%. O Portlandita (Ca(OH)2) foi identificado como o principal mineral presente através da análise de difratometria de raios-X, e Brucita (Mg(OH)2) como o mineral menor. A adição de 3% e 5% de KRSP ao solo argiloso resultou em um aumento nos valores do Índice de Suporte Califórnia (CBR de 13% para 42% e 41%, respectivamente, em apenas 4 dias de cura. E em resistência à compressão não confinada de 1,25 MPa e 0,95 MPa os 7 dias. Limites de Atterberg, distribuição granulométrica e testes de expansão reforçaram nossos resultados, mostrando conformidade com os requisitos para materiais de sub-base de primeira classe. A descoberta demonstra que o pó de despoeiramento de dessulfuração KR tem potencial para ser utilizado como agente estabilizador ambientalmente amigável, contribuindo para a melhoria da gestão de resíduos no setor siderúrgico.Item Desempenho do resíduo de quartzito como agregado em camadas de base e revestimento de pavimentos.(2023) Mendonça, Whilison Marques; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Gomes, Guilherme José Cunha; Borges, Paulo RobertoAs rodovias são responsáveis por 65% do transporte de cargas no Brasil, mas apenas 12,4% da extensão rodoviária é pavimentada. A utilização de agregados alternativos na pavimentação busca alcançar a sustentabilidade ambiental e reduzir os custos de construção e manutenção das rodovias. A extração e o beneficiamento do quartzito como rocha ornamental produz grande volume de resíduos, cuja utilização como material de pavimentação ainda é pouco explorada. Essa pesquisa investigou as propriedades geotécnicas dos resíduos dos quartzitos maciço e foliado, por meio de ensaios de laboratório e simulações numéricas, visando avaliar o seu desempenho em camadas de rodovias. Os agregados gerados dos resíduos foram avaliados por meio de ensaios tradicionais da engenharia rodoviária. As misturas granulares foram submetidas aos ensaios de compactação, índice de suporte Califórnia (CBR), módulo de resiliência e deformação permanente. As misturas asfálticas com ligante asfáltico CAP 50/70 foram dosadas pelo método Marshall, sendo avaliado a resistência à tração, módulo de resiliência, vida de fadiga e dano por umidade induzida. Simulações numéricas foram realizadas no programa MeDiNa para avaliar a performance mecanística das misturas compostas de resíduos. Os resultados mostraram que a fração fina do resíduo não é prejudicial ao pavimento e as partículas graúdas não apresentaram problemas de forma, durabilidade ou adesividade. As misturas granulares para base apresentaram valores de CBR acima de 130%, expansão máxima de 0,02%, módulo de resiliência médio de 130 MPa para a mistura granular com quartzito foliado (MGQF) e 224 MPa para a mistura granular com quartzito maciço (MGQM), e deformação permanente máxima de 1,2%. A mistura asfáltica com quartzito maciço (MAQM) apresentou teor de ligante de projeto de 5,0% e a com quartzito foliado (MAQF), 6,0%. Ambas as misturas asfálticas atenderam à especificação de resistência à tração e se enquadram na Classe 0 de Fadiga no programa MeDiNa. As simulações numéricas no programa MeDiNa mostraram que as misturas estudadas podem ser aplicadas como materiais de base e revestimento de rodovias com tráfego de até 5x106 repetições (tráfego médio pesado). Dessa forma, os resíduos de quartzito podem ser transformados em subprodutos a serem utilizados como agregados na pavimentação de rodovias.Item Estudo de classificação de um projeto protótipo de pilha de rejeitos segundo o sistema de avaliação de estabilidade e classificação de perigos WSRHC.(2023) Gonçalves, Pablo Camilo de Carvalho; Lima, Hernani Mota de; Lopes, Germano Silva; Lima, Hernani Mota de; Ferreira, Lucas Deleon; Lopes, Paulo Filipe TrindadeCom a crescente produção mineral e o uso de seus produtos derivados, vem a reboque um aumento proporcional na geração de rejeitos. Porém, com os acontecimentos envolvendo ruptura de barragens contendo rejeitos dispostos, hidraulicamente, levaram as autoridades brasileiras a enrijecer o processo de licenciamento de novas estruturas de contenção de rejeitos. Esta determinação legal juntamente com a crescente pressão ambiental para a reutilização de água em processos industriais da mineração está mudando a prática de disposição de rejeitos no país. A necessidade de melhorar a imagem das mineradoras frente à opinião pública e os órgãos regulamentadoras está movendo as empresas mineradoras a solicitarem, crescentemente, projetos e construção de pilhas de rejeito do tipo “Dry stacking”, empilhamentos considerando o desaguamento de rejeitos. Embora haja a crescente tendência para a utilização de estruturas desse tipo, por se tratar de uma aplicação nacional recente, verifica-se a existência desafios para a comunidade geotécnica em relação às referências normativas e guias de boas práticas destinadas a este tipo de disposição, uma vez que é extrema importância avaliar aspectos relacionados: características dos materiais, geometria, fatores de segurança, modos de falha, taxa de alteamento e demais fatores que, eventualmente, podem interferir na integridade física da estrutura. Portanto, esta dissertação busca aplicar e avaliar uma metodologia de classificação de pilhas de estéril denominada Waste dump and stockpile stability rating and hazard classification system (WSRHC), proposta por Hawley e Cunning (2017), em um protótipo de uma pilha de rejeitos filtrados, avaliando sua coerência, assim como sugerir adequações na metodologia para que ela possa ser utilizada como um guia de referências e boas práticas para pilhas de rejeitos. Embora o sistema de classificação tenha sido desenvolvido com uma base de dados para diferentes tipos de material estéril de mineração, entende-se que a metodologia é potencialmente promissora para utilização também com empilhamentos construídos com rejeitos de mineração. Para tal, faz-se necessária a incorporação de alguns elementos adicionais no processo de avaliação dos fatores-chaves da metodologia associados ao grupo de qualidade do material empilhado e análises de estabilidade, assim como a criação de um grupo relacionado a aspectos gerais.Item Creep em rejeito de bauxita : caracterização reológica e simulação numérica.(2023) Duarte, Jessica Pereira; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Delgado, Bruno GuimarãesO conhecimento do comportamento de fluência de rejeitos de mineração pode auxiliar na acurácia da previsão do comportamento tensão-deformação-tempo dos materiais e na otimização de espaço para armazenamento de rejeitos, porém estudos sobre o assunto ainda são limitados. O comportamento da fluência em rejeitos de bauxita foi analisado através de uma abordagem teórica e prática, baseada na caracterização reológica (ensaios reológicos de creep e rotacionais) e análises numéricas. Os testes de fluência e recuperação realizados nos rejeitos de bauxita revelaram que o material apresentou deformações irreversíveis quando submetido a ciclos de carregamento constantes, indicando alterações em sua estrutura sólida com comportamento viscoelástico-plástico. O desenvolvimento do modelo numérico foi baseado em parâmetros geotécnicos estimados a partir de um compilado de ensaios de laboratório e de campo. Por meio da análise numérica, foi possível comparar o desenvolvimento de deslocamentos, poropressão e tensões entre um modelo constitutivo que considera fluência (Soft Soil Creep, SSC) e um modelo constitutivo simplificado (elástico perfeitamente plástico com critério de ruptura de Mohr-Coulomb), que não incorpora a dimensão do tempo. O trabalho destaca que a incorporação da dimensão temporal e das características viscoplásticas do material é fundamental para uma caracterização mais completa e assertiva dos fenômenos de adensamento e fluência, principalmente para rejeitos.Item Modelagem litogeoquímica e geotécnica em depósito de níquel.(2022) Vilela, Felipe de Freitas Moreira; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Marques, Eduardo Antônio Gomes; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Jaques, Daniel Silva; Aguiar, Cibele Clauver deAs variações das propriedades geomecânicas do maciço rochoso são modificadas principalmente pelo intemperismo, que gera um perfil de alteração com variações químicas, físicas e mineralógicas, sendo o intemperismo químico o principal fator que controla essas transformações. Este estudo aborda algumas metodologias para a caracterização do maciço rochosos a partir da correlação entre dados geoquímicos e geotécnicos e a divisão de zonas de mesmo comportamento mecânico em um maciço rochoso intemperizado. A dissertação se mostrou necessária pelos recorrentes eventos em rupturas nos taludes da Mina de Barro Alto no estado de Goiás, Brasil, pela falta de conhecimento geológico e geotécnico dos materiais e a existência de investigações provenientes apenas de sondagem de circulação reversa (RC). As atividades incluíram a caracterização do perfil de intemperismo por mapeamento geomecânico de campo, descrição de sondagem diamantada, análises mineralógicas por difratometria de Raios-x (DRX) e análises químicas por fluorescência de Raios-x (FRX). Os índices físicos foram aferidos por meio de análises granulométricas e limites de Atterberg, e dados de resistência foram obtidos a partir de ensaios triaxiais em laboratório e por Esclerometria de Schimdt em campo. As resistências e índices físicos foram avaliados juntamente com a geoquímica e deram suporte para o desenvolvimento de diagramas de correlação. Pelas análises mineralógicas foi possível identificar as transformações que ocorrem em diferentes zonas do perfil de intemperismo. Os resultados químicos e a utilização da metodologia de classificação por árvores de decisão foram muito importantes para a classificação das amostras do banco de dados geológico (assay) da mina para a definição de Unidades Lito-Geomecânicas. Os gráficos de correlação entre química e parâmetros geotécnicos, mostraram uma forte correlação entre o teor de MgO e o aumento do UCS e diminuição de φ, como também a o aumento de Fe e maiores valores de c’. A partir do entendimento das Unidades Lito-Estruturais regionais e Lito- Geomecânicas locais, foi possível a confecção de um Modelo Litoquímico Geotécnico tridimensional para dar suporte aos trabalhos de geotecnia operacional.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 Influência do estado de tensão na obtenção dos parâmetros de estado crítico de rejeitos filtrados de minério de ferro.(2022) Oliveira, Stefânia Corrêa de; Pereira, Eleonardo Lucas; Delgado, Bruno Guimarães; Pereira, Eleonardo Lucas; Ferreira, Lucas Deleon; Consoli, Nilo CesarO estudo experimental foi conduzido para analisar o comportamento geomecânico dos rejeitos de minério de ferro filtrado sob diferentes densidades, faixas de tensões e condições de consolidação. Considerando a ascensão da técnica de empilhamento de rejeitos filtrados no Brasil, tornam-se relevantes pesquisas voltadas à estimativa das propriedades e comportamento desses materiais. Foram analisados dois rejeitos, ambos com distribuições granulométricas correspondentes a uma areia siltosa com finos não plásticos e diferentes teores de finos. As amostras foram reconstituídas simulando condições soltas e densas sob tensões de confinamento que variaram entre 200 e 1600 kPa. As Linhas de Estado Crítico (LECs) dos rejeitos se mostraram curvas no plano 𝑙𝑜𝑔 𝑝’ − 𝑒, com tendência a serem horizontalizadas a baixos níveis de tensão média efetiva, refletindo a instabilidade do material em condições mais soltas. Com o aumento da tensão confinante, verificou-se redução do amolecimento dos rejeitos, sendo que as LECs se tornaram mais íngremes e paralelas às respectivas linhas de consolidação. Para os níveis de tensões ensaiados (de até 1.600 kPa) não foi verificada quebra de grãos, sugerindo que a inclinação mais acentuada da LEC está associada à evolução da morfologia dos grãos (forma e rugosidade). A consolidação com 𝐾0=0,7 se mostrou pouco relevante na definição das LECs (comportamento não newtoniano) diferentemente da linha de instabilidade que se mostrou fortemente influenciada pela anisotropia induzida.