PPGEG - Programa de Pós-graduação em Engenharia Geotécnica
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Item Fechamento de barragens de contenção de rejeitos da mineração.(2017) Bento, Gláucia Rodrigues; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Porto, Thiago Bomjardim; Custódio, Gisele SantosA mineração, setor de importante contribuição socioeconômica, enfrenta inúmeros desafios, principalmente técnicos e legais. Dentre alguns desafios técnicos do setor destaca-se a disposição dos rejeitos, que em sua maioria, são realizados em barragens. O Brasil detém em seu histórico, graves desastres em barragens, com destaque para o rompimento da barragem de Fundão em 2015. Nesse contexto, as mineradoras necessitam cada vez mais de soluções tecnológicas para minimizar os riscos de rupturas de barragens, que podem alcançar graves magnitudes. Nos últimos anos, outros métodos de disposição de rejeitos têm evoluído positivamente e assumido maior expressão, desta forma, as investigações geotécnicas assumem importante papel para avaliação e apropriada utilização dos materiais nos projetos, gerando maior confiabilidade e segurança. Já dentre os desafios legais, observa-se que o Brasil ainda não dispõe de uma legislação efetiva com definição de responsabilidades, quanto aos estudos necessários ao processo de fechamento de uma barragem, embora o país caminhe no sentido de criar um arcabouço legal relativo a este assunto. Em 2017, a legislação de barragens de rejeito no Brasil, passa por um período de mudanças principalmente nas esferas federais e estaduais. Assim, este trabalho visa apresentar termos, critérios, exigências de legislações e tendências aplicáveis ao fechamento de barragens de contenção de rejeitos da mineração, que surge a partir do momento em que a estrutura chega ao seu final de vida útil ou que inovações tecnológicas permitam a eliminação das barragens. O estudo de caso desta dissertação apresenta a barragem de contenção de rejeitos de minério de ferro de propriedade da Vallourec Mineração. As inovações tecnológicas aliadas as alterações nas etapas de processamento industrial de minério de ferro, com a construção de uma usina de rejeitos filtrados, culminaram em duas principais consequências positivas: o empilhamento drenado e a possibilidade de recuperação do minério de ferro contido no rejeito (da ordem de 47% de Fe).Item Análise do comportamento tensão-deformação de cortinas atirantadas.(2016) Silva, Kamila Fernanda da; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Porto, Thiago Bomjardim; Velloso, Raquel QuadrosAs estruturas em cortina atirantada constituem obras convencionais adotadas para a estabilização de taludes e escavações de subsolos, sendo comumente analisadas por meio de programas computacionais. Neste contexto, torna-se muito importante aferir as variáveis mais relevantes no comportamento tensão-deformação de tais estruturas. O presente estudo teve por objetivo avaliar as influências da rigidez do paramento, da inclinação dos tirantes em relação a horizontal e do método executivo sobre o comportamento de uma estrutura de contenção em cortina atirantada. No estudo foi utilizado software GEOSTUDIO 2007, módulos SLOPE/W e SIGMA/W, por meio de abordagens convencionais por equilíbrio limite (método de Morgenstern e Price) e simulações numéricas por elementos finitos, respectivamente. As análises foram desenvolvidas adotando-se uma seção hipotética padrão em corte vertical no terreno com altura variando em três patamares, a saber: 6 m, 8 m e 12 m. O talude escavado foi admitido como sendo constituído por um solo homogêneo e isotrópico, com parâmetros de resistência obtidos por meio de correlações com NSPT com topo horizontal. A influência da rigidez dos paramentos foi contemplada pela variação das espessuras dos paramentos e a influência da inclinação dos tirantes determinada adotando as inclinações entre 10° a 40° em relação a horizontal para o talude de 8 m de altura. As simulações contemplaram ainda a influência relativa da metodologia construtiva destas estruturas. Os estudos aplicados ao talude-tipo foram posteriormente extrapolados a uma estrutura real, implantada na cidade de João Monlevade/MG e caracterizada por problemas generalizados de instabilidades. Os resultados demonstraram o papel relevante da função estrutural do paramento e como elemento de estabilização do solo superficial, susceptível à erosão e movimentação após o desconfinamento. Uma face mais rígida tende a diminuir os deslocamentos e a plastificação do solo, promovendo, entretanto, um aumento dos momentos atuantes no paramento. Tirantes com a inclinação a partir de 30° provocaram o aumento significativo dos deslocamentos de face e a expansão das zonas de plastificação, porém, sem alteração nos momentos atuantes, resultados contrários aos obtidos ao utilizar o método construtivo em que a cortina é executada em etapa anterior ao início do processo de escavação.Item Análise da influência das raízes de vetiver nos parâmetros de resistência dos solos com a profundidade.(2017) Teixeira, Thiago Marques Baptista; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Aloísio RodriguesA utilização de técnicas de bioengenharia na estabilização de taludes tem crescido dentre os projetos geotécnicos nos últimos anos. Taludes vegetados apresentam inúmeras vantagens no que se refere à redução de processos erosivos e aumento da estabilidade contra escorregamentos rasos além de serem menos onerosos e de fácil implantação. A espécie de planta recomendada pelo Banco Mundial para projetos de engenharia de taludes e uma das mais utilizadas é a "Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty" conhecida mundialmente como Vetiver. Buscou-se nesta dissertação compreender a influência do sistema de raízes do Vetiver nos parâmetros geotécnicos do solo, coesão (c) e ângulo de atrito (φ), bem como as alterações no Fator de Segurança de acordo com a profundidade. Foram desenvolvidos ensaios de cisalhamento direto a partir de amostras indeformadas com a presença do vetiver e também sem as raízes. Posteriormente foram simuladas condições de taludes hipotéticos nos ângulos de inclinação de 15º, 30º e 45º utilizando-se o método do talude infinito e também modelagens numéricas pelos métodos de Bishop e Janbu Simplificado. Os resultados demonstraram a efetiva influência das raízes de Vetiver no aumento da coesão aparente do solo, contribuindo para a melhoria das condições de estabilidade dos taludes.Item Levantamento de parâmetros geomecânicos de uma cavidade natural subterrânea utilizando técnologias de laser scanner 3D.(2016) Araújo, Ramon Nunes; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Lima, Hernani Mota de; Braga, Marco Antônio da SilvaAs cavidades naturais subterrâneas próximas a lavras de minério de ferro são hoje um dos principais desafios da mineração, uma vez que a atual legislação ambiental adota um raio de proteção de 250 metros de cavidades classificadas como máxima relevância, levando a perdas de reservas de minério e aumento dos custos de produção. Alguns estudos apontam que o raio de proteção de 250 metros necessita de revisão, motivando vários trabalhos sobre o tema. Motivado pela linha de pesquisa da ISRM - International Society for Rock Mechanics, o presente trabalho aborda o levantamento de parâmetros geomecânicos através do Laser Scanner 3D e Realidade Virtual, desde a aquisição do dado, seu processamento, bem como a forma de levantamento dos parâmetros geotécnicos em ambiente virtual 3D. O método desenvolvido se mostrou satisfatório em uma cavidade natural subterrânea localizada em Carajás – PA, nas imediações da mina de N4E, fomentando conhecimentos geotécnicos e tecnológicos para uma maior conciliação entre a mineração e o patrimônio espeleológico.Item Influência de fatores geológicos e mecânicos no rendimento de sondagem rotativa em itabiritos.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Brito, Hermando; Leite, Adilson do LagoA sondagem rotativa em minério de ferro apresenta problemas como perda de ferramental, trancamento de furos, perda de fluido de sondagem, baixa recuperação, desgaste de material de corte e maior tempo na execução das manobras. Esta dissertação focou nestes problemas por meio da avaliação de 13 furos de sondagem rotativa diamantada nos itabiritos da Serra Azul (MG), na tentativa de relacioná-los principalmente à qualidade dos maciços rochosos perfurados. Assim, foram desenvolvidos trabalhos de descrição geológica e geotécnica dos testemunhos, levantamento do Índice RQD, grau de fraturamento, classificação geomecânica RMR e estimativa da perda de fluidos e da condutividade hidráulica. Foram também analisados os parâmetros de sondagem, como: rotação do motor; pressão de injeção do fluido; tempo de execução das manobras; porcentagem de recuperação por manobra e desgaste do material de corte. Foi possível concluir que os parâmetros de RQD e o grau de fraturamento influenciam no desempenho da sondagem rotativa em minério de ferro, principalmente na perda de fluido. A sondagem apresenta respostas distintas conforme a classificação do litotipo ferroso. Nos Itabiritos Compactos (IC) valores baixos de RQD são associados a zonas fraturadas com elevadas perda de fluido. De modo geral, a sondagem rotativa nestas rochas possui um tempo de execução de manobra três vezes maior que nos demais litotipos. Nos Itabiritos Friáveis (IF) e Itabiritos Lateríticos (IL), devido ao grau de altearão, o RQD apresenta valores nulos. Adicionalmente, o grau de fraturamento macroscópico observado nos testemunhos de sondagem foi baixo nos itabiritos compactos. Entretanto quantifição da perda de fluido de sondagem nesta litologia resultou em valores superiores a uma unidade Lugeon, fato que indica alta condutividade hidráulica, o que possivelmente está relacionado á existência de microfaturamento. As altas perdas de fluido resultaram em maior desgaste do ferramental de perfuração.Item Avaliação do suporte com cabos de aço na mina Cuiabá (Sabará/MG).(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Barbosa, Edvaldo Santos; Figueiredo, Rodrigo Peluci deEsta dissertação tem por objetivo avaliar o suportecom cabos de aço utilizado na mina Cuiabá, situada em Sabará/MG. Para sua realização, inicialmente, fez-se acurada pesquisa bibliográfica sobre os maciços rochosos e seu comportamento quando sob intervenção, aí incluindo as recomendações de tratamentos a eles destinados nas escavações. Nessa investigação, deu-se relevo aos sistemas de classificação desses maciços, Sistema RMR, Sistema Q e GSI, somados a parâmetros deles derivados ou a eles associados. Aplicados à mina Cuiabá, que teve sua geologia e ciclo operacional devidamente descritos, esses estudos ajudaram no levantamento dos principais parâmetros para a atualização da classificação geomecânica das rochas em torno da escavação do corpo Fonte Grande Sul, selecionado como objeto especial da pesquisa efetuada. Os dados obtidos possibilitaram a classificação desse maciço rochoso, segundo as metodologias empíricas dos sistemas acima mencionados, às quais se associaram, de forma bastante pontual, o uso de programas computacionais e de extensômetros utilizados apenas para calibrar a modelagem numérica. As análises realizadas a partir desses procedimentos permitirama avaliação do sistema de suporte com cabos de aço empregado na mina Cuiabá, discutido em termos do comprimento e da densidade necessários à garantia da estabilidadedo maciço escavado. Os resultados dessas discussões mostraram evidências de que, na situação atual da mina, essa estabilidade existe, mas não está permanentemente garantida. Essa conclusão exige o estabelecimento de diretrizes que contemplem uma observação constante do comportamento do maciço e o monitoramento freqüenteda sua movimentação relativa, visando determinar a necessidade de ajustes dos parâmetros de análise da estabilidade das escavações. Esses procedimentos produzirão conhecimentos a serem lançados em programas computacionais que favorecerão a visualização rápida de soluções quando de consulta no caso de problemas que impliquem em probabilidade de ocorrência de colapsos.Item Caracterizacion y modelamiento geomecanico del macizo rocoso de Mina Pirquitas / Argentina.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Tolaba, Sandra Elizabeth; Gomes, Romero CésarEm uma mina a céu aberto, a determinação de parâmetros geotécnicos e a observação do comportamento geomecânico do maciço rochoso são procedimentos básicos para as análises de estabilidade da cava. O desenvolvimento de um modelo geotécnico não pode prescindir de estudos detalhados para a obtenção e processamento destes dados. A construção de um modelo geotécnico tem início com dados de campo, por meio de mapeamento de seções específicas e do mapeamento de estruturas de bancos maiores e menores, tipos litológicos e graus de alteração das rochas, bem como de informações a partir de sondagens rotativas. Todos estes dados são dispostos em uma base geral, e, em seguida, são processados e interpretados por um programa computacional com base em análises estatísticas. A base para a modelagem do maciço rochoso é a caracterização geológico-estrutural, que define os domínios que têm propriedades geotécnicas similares, que direta e indiretamente afetam a estabilidade do maciço. A sistematização das variáveis geotécnicas permitem a determinação e a previsão do comportamento do maciço rochoso durante todas as fases de projeto (fases de perfuração, bancadas duplas, malhas de perfuração, etc) e de sua futura operação. Neste trabalho, foram adotadas as seguintes variáveis geotécnicas: RQD, GSI e frequência de fraturas, que podem ser modeladas a partir da geoestatística linear, juntamente com variáveis geológicas empíricas. Assim, foram obtidos modelos geotécnicos representativos das diferentes fases operacionais da mina, que permitem estabelecer critérios efetivos para um adequado planejamento das atividades mineiras, melhores condições de segurança dos taludes da cava e uma redução significativa dos custos econômicos operacionais.Item Estudo da liquefação estática em rejeitos e aplicação de metodologia de análise de estabilidade.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Freire Neto, João Pimenta; Espósito, Terezinha de JesusA liquefação é um fenômeno que ocorre em solos granulares saturados quando submetidos a carregamentos suficientemente rápidos para produzir um grande acréscimo das poropressões com a consequente redução das tensões efetivas e da resistência ao cisalhamento. No contexto da mineração, a possibilidade de ocorrência da liquefação nos rejeitos granulares, quando saturados, é uma preocupação relevante que deve ser considerada na avaliação da segurança de barragens de rejeitos. A liquefação pode ser ativada tanto por carregamentos dinâmicos, tais como aqueles provocados por terremotos, quanto por carregamentosestáticos, como, por exemplo, a construção de um dique de alteamento em uma barragem de rejeitos. Como o território brasileiro está localizado em umaárea predominantemente assísmica, o escopo desta dissertação está restrito apenas à liquefação estática, com um enfoque especial nos rejeitos granulares. Nesta dissertação está apresentada a metodologia proposta por Olson (2001), que avalia a suscetibilidade à liquefação, o gatilho da liquefação e a estabilidade relativa à ruptura em fluxo por liquefação. Esta metodologia utiliza correlações, entre valores de resistência à penetração de SPT e/ou CPT corrigidos e razões de resistência ao cisalhamento, obtidas pela retro-análise de casos históricos de ruptura por liquefação. O objetivo principal desta dissertação é a avaliação da liquefação estática de uma barragem de rejeitos de minério de ferro a partir da Metodologia de Olson (2001). Com a aplicação de uma segunda metodologia, denominada Metodologia Comparativa, baseada em resultados de ensaios triaxiais, busca-se também a validação da Metodologia de Olson (2001) como técnica aplicável para a avaliação da liquefação estática em barragens de rejeitos. Os resultados encontrados nas análises realizadas nesta dissertação mostram que a Metodologia de Olson (2001) é uma ferramenta simples, eficaz e conservadora, que pode ser incorporada na rotina dos projetos de barragens de rejeitos.Item Avaliação mínero-geoambiental da mina de Gongo Soco para fins de descomissionamento – propostas.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Eustáquio Neto, Sérgio; Prado Filho, José Francisco doA mineração é uma das atividades que mais interferesobre os recursos naturais causando impactos ambientais expressivos quando desenvolvidade maneira não planejada. Partindo desta afirmação este trabalho apresenta, diante da legislação minerária e ambiental atualizada, proposta de descomissionamento para a mina de Gongo Soco da Vale – Companhia Vale do Rio Doce, visando o uso futuro daárea, aptidões e particularidades técnicas e ambientais. Desde 2000 a Vale desenvolve na mina de Gongo Soco uma atividade minerária de forma planejada. A exaustão do minério está prevista para2014 e um novo uso deve ser dado ao local. Com base na caracterização do empreendimento, diagnóstico ambiental e situação sócioeconômica regional, inserida no bioma de Mata Atlântica, a proposta base de uso futuro para Gongo Soco foi dirigida para a criação de uma unidade de conservação na categoria de reserva particular de patrimônio natural – RPPN. Esta unidade abrangerá as áreas de propriedade da empresa que não sofreram intervenções minerárias, mais as áreas recuperadas e recompostas com vegetação nativa das estruturas minerárias remanescentes, tais como as pilhas de disposição de estéril, totalizando 1.133,47 hectares. No entanto, frente à situação sócio-econômica regional, uma outra alternativa de uso misto mineração/conservação foi delineada, resultando em duas alternativas desenhadas e planejadas, para que no momento do fechamento, sejam executadas, a fim de dar novo uso à área minerada a saber: Uso exclusivo para conservação fomentando a recomposição dos ambientes remanescentes com os ecossistemas originais, criação de unidade de conservação com vistas à implantação de estrutura de pesquisa, divulgação, visitação e educação. Para essa alternativa haverá necessidade de desmobilização das instalações de tratamento de minérios e formação de um lago na cava. Uso misto para outra atividade minerária, aproveitando as instalações de tratamento de minérios e o ramal ferroviário para escoamento da produção de produto final. A cava pode ser usada como bacia de contenção de rejeitos para tratamentos de minério de outras minas próximas. Paralelamente a empresa poderá fomentar a recuperação dos ambientes remanescentes, criar a unidade de conservação, desenvolver um ambiente de educação e pesquisa, oportunizando planos de visitação de caráter técnico e educativo. Tais alternativas podem ajudar a empresa a decidir sobre o melhor uso a ser dado para seu empreendimento, lembrando que parte do sítio é tombado pelo IEPHA e integrante de bioma protegido por Lei.Item Estudos para avaliação da capacidade de reservatório de rejeitos de nióbio.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Lemos Júnior, Marcos Antônio; Gomes, Romero CésarCom o crescente desenvolvimento das atividades de mineração e por consequência, a elevação da taxa de geração de rejeitos ou subprodutos do processo de beneficiamento mineral, torna-se necessário otimizar as estruturas em operação e melhorar o entendimento do sistema de disposição desses materiais. Atualmente, as mineradoras têm adotado como alternativa para a disposição desses materiais, o lançamento na forma de polpa (sólido + água) em reservatórios contidos por barragens, sejam estas construídas com o próprio rejeito ou mesmo com materiais de empréstimo. Este trabalho consiste em avaliar a melhor alternativa de disposição dos rejeitos gerados no processo de beneficiamento do nióbio, da mina localizada em Araxá – MG. Para a concentração do minério são gerados três tipos de rejeito: Lama, Magnetita e Rejeito da Flotação, os quais podem ser dispostos em diversas formas. Neste estudo foi avaliado o modelo deposicional das misturas de ‘Lama+Flotação’, ‘Lama+Flotação+Magnetita’ e somente da Magnetita para identificar em qual das metodologias de disposição é possível otimizar ao máximo o reservatório. As análises foram realizadas através do controle das massas específicas, do adensamento, da segregação hidráulica, da declividade das praias de sedimentação, da compressibilidade das partículas submersas e da influência do sistema de disposição do rejeito, em baias experimentais e na barragem em operação. Além disso, no laboratório, foi realizada uma caracterização tecnológica dos rejeitos gerados. Com base nos estudos desenvolvidos nesta pesquisa, conclui-se que, quando a magnetita é adicionada ao rejeito de ‘lama+flotação’, o modelo deposicional dos materiais é comprometido, impactando negativamente na capacidade de armazenagem do reservatório. Portanto, a melhor forma de disposição é aquela em que os rejeitos são lançados com ‘Lama+Flotação’ e somente a Magnetita.