EM - Escola de Minas
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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.
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Item Nova metodologia para análise de suscetibilidade a ruptura de taludes rochosos de mineração.(2022) Ferreira Filho, Flavio Affonso; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dos; Assis, André Pacheco de; Marques, EduardoEsta tese apresenta um novo procedimento de análise de suscetibilidade a rupturas para taludes rochosos de mineração, apoiado na conjunção entre os sistemas de classificação de taludes, elaborado em formações ferríferas e rochas encaixantes. Este procedimento apresenta, como uma das etapas, agrupar os taludes em cinco classes: T1, T2, T3, T4 e T5 de acordo com o índice GAMAH-R, definido pela soma das pontuações dadas a cinco parâmetros: geometria, drenagem superficial, modo de ruptura, erosão e deformação. O índice GAMAH-R tem 60% do peso associado à drenagem superficial e padrão geométrico, o que o torna muito apropriado para rochas brandas. Esta classificação permite que os taludes sejam representados em um mapa de taludes de mineração (Mapa GAMAH-R). Uma segunda etapa do procedimento consta da aplicação do GSPI (Global Slope Performance Index), um sistema tradicional que prevê o desempenho de taludes em relação à instabilidade baseado na resistência da rocha intacta, estrutura geológica e água. A conjunção proposta entre GAMAH-R e GSPI possibilitou selecionar taludes mais suscetíveis a rupturas pela inserção na matriz de ruptura (MatRTRM). Esta conjunção é fortemente influenciada pelas condições geológico-geotécnicas e de manutenção das minas. Os taludes com média-alta e alta suscetibilidade foram selecionados para análise de estabilidade com abordagem probabilística, para definição de critérios de aceitabilidade de projeto. A metodologia foi aplicada a vinte e cinco taludes de três minas com diferentes estágios operacionais: a mina juvenil A, em encosta; a mina madura C, em desenvolvimento; e a mina senil B, em geometria de cava final. A mina A mostrou suscetibilidade média-alta em relação a rupturas de banco e quedas de blocos, porém dentro dos critérios de aceitabilidade para taludes de mineração. Para a redução da suscetibilidade deve-se tomar algumas medidas operacionais. A mina B, apresenta uma diversificação de taludes T2, T3, T4 e T5, o que condiz com o estágio de evolução da mina, bem como as condições geológicas. É uma mina de suscetibilidade média-alta a alta em relação a rupturas de banco e colapsos, com taludes fora das condições de aceitabilidade envolvendo altas consequências. Desta forma, trata-se de uma mina instrumentada e com periódicas inspeções e revisões dos parâmetros geotécnicos. A mina C, apresenta taludes T2 e T3 caracterizados pela boa geometria e sem deformação. É uma mina de suscetibilidade média a média-alta em relação a rupturas de banco, atendendo prontamente as condições de aceitabilidade impostas para a mineração.Item Análise de agrupamentos aplicada à setorização geotécnica de minas a céu aberto.(2020) Nazareth, Ana Flávia Delbem Vidigal; Lana, Milene Sabino; Lana, Milene Sabino; Pereira, Tiago Martins; Klen, André MonteiroEsta pesquisa objetiva aplicar a análise estatística multivariada de agrupamentos (clustering), através do algoritmo de agrupamento k-Protótipos, a um banco de dados geológico-geotécnico dos taludes de uma mina de minério de manganês, visando estudar a estrutura espacial dos dados, e propor uma nova setorização geotécnica da cava. O banco de dados consiste em um levantamento de parâmetros geológico-geotécnicos medidos diretamente em diversos pontos da mina, estruturado em vinte e oito variáveis. A metodologia utilizada foi composta de um estudo teórico e prático da análise multivariada de agrupamentos, em paralelo a um pré-tratamento do banco de dados para adequá-lo à realização da análise, realização de estatísticas descritivas dos dados e construção de gráficos auxiliares. Após estas etapas foi realizada a modificação da função kproto( ), do pacote clustMixType, em linguagem R, obtendo-se a função kproto.modif( ). Em seguida foi aplicada a técnica de agrupamentos ao banco de dados por meio do software R e do algoritmo de agrupamentos k-Protótipos (função kproto.modif( )), variando o número de grupos k e os pesos dados à cada variável. A relação entre as variáveis é expressa pela distância Euclidiana ao quadrado, para quantificar a distância entre as variáveis numéricas, e a distância a partir do coeficiente de similaridade de Jaccard, para as variáveis nominais. Os diferentes resultados de agrupamentos obtidos foram validados por meio da análise de variância multivariada (MANOVA), pelo uso de 100 sementes aleatórias iniciais do algoritmo e escolha do melhor resultado, e pela sobreposição dos pontos de cada grupo ao mapa geológico da mina. A identificação das estruturas de agrupamentos é seguida pela plotagem das mesmas no mapa em planta da mina (segundo as coordenadas espaciais de cada observação do banco de dados) e, posteriormente, pela subdivisão da área de investigação, e culmina na regionalização ou mapeamento da classificação no plano, definindo os setores geotécnicos propostos. As regiões são subdivisões da área do mapa que são espacialmente contíguas e relativamente homogêneas em suas propriedades geológico-geotécnicas, indicadas pela densidade espacial de pontos de um mesmo grupo. Foram propostos 7 setores geotécnicos para as regiões de domínio de maciços rochosos da mina. Cada setor proposto foi descrito segundo suas propriedades geológicas, mecânicas e estruturais. Observou-se uma grande aderência da setorização proposta à geologia da mina, indicando a representatividade prática dos resultados de agrupamentos obtidos e da setorização proposta.Item Estudo da erodibilidade em horizontes de taludes de corte rodoviário por meio de procedimentos de laboratório e de campo.(2020) Couto, Bruno de Oliveira Costa; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Pereira, Eleonardo Lucas; Marangon, Márcio; Carvalho, José Camapum deA erodibilidade é comumente definida como a facilidade com a qual as partículas do solo são carreadas pela ação de um agente erosivo. Apesar de muitos estudos com enfoque agronômico e geotécnico, ainda existem lacunas no que se refere a taludes de corte rodoviários, principalmente pelas condições diferentes existentes entre o uso e a estrutura do solo. Este trabalho apresenta o estudo da erodibilidade de solos em taludes de corte localizados na região do Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais, conformados por dois horizontes de comportamento antagônico frente a erosão. Ao se estudar materiais sob as mesmas condições ambientais, pode-se minimizar a interferência de outros parâmetros, condicionando majoritariamente o efeito da erosão às propriedades intrínsecas dos solos. Com a definição dos pontos, foram coletadas amostras deformadas e indeformadas, e, posteriormente, realizados ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT em laboratório. Para avaliação da resistência do solo “in situ” foram utilizados mini vane test e penetrômetro portátil. Como metodologia de estimativa direta, é proposto um erosímetro para avaliar as perdas de solo, baseado no teste de resistência à erosão do “Council for Scientific and Industrial Research” (CSIR) da África do Sul. As frações de argila se mostram superiores nos horizontes resistentes, ao passo que a fração silte tende a ser maior nos solos suscetíveis à erosão. O ensaio de estabilidade de agregados por via úmida se mostra bastante eficiente na distinção de solos potencialmente erodíveis. Os parâmetros químicos: pH (Δ pH), CTC, matéria orgânica e os teores de óxidos majoritários aliados aos coeficientes de intemperismo demonstram que solos em maior grau de intemperismo são menos suscetíveis aos processos erosivos. Os ensaios da metodologia MCT, principalmente o método expedido das pastilhas e o critério de erodibilidade ilustram o comportamento diferenciado entre os horizontes estudados, demonstrando que as propriedades lateríticas conferem resistência à erosão. A resistência “in situ” e as perdas de massa obtidas pelo erosímetro se mostram promissoras na investigação da erodibilidade, permitindo distinguir o comportamento de solos resistentes e erodíveis. A contextualização pós ensaio se mostrou interessante, uma vez que permitiu verificar a sensibilidade dos métodos utilizados em relação ao comportamento dos solos em campo, sendo possível formular um procedimento para investigação da erodibilidade em taludes de corte, com destaque para as perdas de solo determinadas por meio do erosímetro proposto.Item Estimativa do comprimento médio de traços de descontinuidades em maciços rochosos utilizando métodos estatísticos e fotogrametria digital terrestre.(2018) Lacerda, Syro Gusthavo; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Napa Garcia, Gian Franco; Cabral, Ivo EyerO maciço rochoso é material de trabalho para muitas obras de engenharia, tais como taludes rodoviários e de mineração, escavações subterrâneas de túneis e galerias mineração. O comportamento mecânico e as propriedades hidráulicas deste maciço são fortemente influenciados pela presença das descontinuidades que o divide em porções de rocha intacta. A caracterização quantitativa dos parâmetros geomecânicos das descontinuidades é uma tarefa muito complicada e demorada. O tamanho, ou persistência, das descontinuidades, é um dos parâmetros mais importantes para esta caracterização, mas é também o mais difícil de se avaliar. Ao longo dos anos, foram desenvolvidos métodos de amostragem areal para se estimar o comprimento médio das descontinuidades. No entanto, os métodos de amostragem carregam vieses, principalmente de censura e de tamanho que perturbam as estimativas. Para reduzir estes vieses, algumas considerações podem ser feitas em relação à forma e distribuição espacial dos centróides de descontinuidades no maciço rochoso. A partir disso, os métodos de amostragem podem definir, ou não, funções de distribuição para se estimar a média e o desvio padrão do comprimento de traços a partir de interpretações estereológicas. Os métodos de amostragem utilizando janelas circulares não assumem nenhuma função de distribuição de probabilidade específica para o tamanho ou a orientação das descontinuidades. Mais recentemente, o uso de métodos de fotogrametria tem ganhado relevância para o mapeamento geomecânico devido à facilidade e agilidade dos procedimentos, mas também a bons resultados representativos. Este estudo utiliza métodos de fotogrametria e mapeamento geomecânico para estimar a média e o desvio padrão do diâmetro das descontinuidades. Esse comprimento médio de traço é medido diretamente, obtendo um valor numérico e é comparado com o valor obtido por meio de métodos de amostragem utilizando janelas circulares. As exposições de rochas mostram uma distribuição Log-Normal dos discos de descontinuidades. No entanto, o comprimento médio dos traços de descontinuidade obtido por janelas de amostragem é decididamente menor do que o comprimento médio dos traços medido diretamente com o auxílio da fotogrametria.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 Predição da condição de estabilidade de taludes de mina por meio de estatística multivariada.(2016) Santos, Allan Erlikhman Medeiros; Lana, Milene Sabino; Cabral, Ivo Eyer; Lana, Milene Sabino; Pereira, Tiago Martins; Klen, André MonteiroNa geociências, as técnicas multivariadas encontram amplo campo de aplicação, tais como as técnicas de agrupamentos, analise fatorial, componentes principais, regressão multivariada, análise discriminante, entre outras (Andriotti, 1997). Neste contexto o presente trabalho propõe a aplicação de técnicas multivariadas a um banco de dados geotécnico, com objetivo de predizer as condições de estabilidade de taludes de mina. O objetivo da pesquisa é aplicar técnicas de estatística multivariada a um banco de dados geotécnico com o intuito de discriminar os taludes de mina quanto às suas condições de estabilidade. Foi utilizado o banco de dados geotécnico proposto por Naghadehi et al. (2013), que apresenta 84 taludes coletados em diferentes locais do mundo com 18 variáveis relacionadas a parâmetros geomecânicos e características dos taludes, e uma variável qualitativa relacionada às condições de estabilidade dos taludes. A metodologia propõe primeiramente a aplicação da análise de componentes principais e em seguida a aplicação do procedimento boosting nas componentes principais geradas pela análise de componentes principais, utilizando como classificador base a função discriminante linear de Fisher. O classificador, baseado na análise discriminante, gerado pela metodologia foi validado apresentando probabilidade global de acerto de 94,73% e consequentemente uma taxa de erro aparente de 5,26%, sendo que o erro relacionado aos casos em que taludes instáveis são classificados como estáveis, apresentou valores desprezíveis e o erro relacionado aos casos em que taludes estáveis sejam classificados como instáveis, apresentou uma taxa de 10,0%. No contexto do trabalho as técnicas estatísticas multivariadas forneceram uma ferramenta simples e com grande aplicabilidade para as operações de mineração relacionadas à estabilidade de taludes.Item Solução em solo grampeado com faceamento flexível de alta resistência.(2016) Franco, Lessandro de Almeida; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Silveira, Felipe Gobbi; Assis, André Pacheco de; Ribeiro, Saulo Gutemberg SilvaO desenvolvimento tecnológico tem trazido gradativamente soluções alternativas de estabilização de talude tanto no aspecto tecnológico como ambiental. Neste sentido, esta pesquisa apresenta o sistema de estabilização com utilização de malhas de aço de alta resistência como mais uma alternativa no campo da engenharia geotécnica para contenção de encostas. Destaca-se que esta solução não substitui a necessidade de um amplo conhecimento tanto das características geotécnicas do maciço a ser estabilizado quanto da resistência dos materiais a serem empregados como reforço no sistema de contenção. Buscou-se na presente pesquisa, através do estudo de caso da grande obra de proteção da encosta da cava da Mina de Águas Claras, compreender o comportamento da estrutura de contenção aplicado na estabilização do talude e posteriormente fazer uma comparação com a aplicação da técnica convencional em concreto projetado. O sistema de estabilização de talude em solo grampeado associado à malha de alta resistência como faceamento, assim como o concreto projetado mostrou-se uma técnica viável aplicada exclusivamente para estabilização de camadas superficiais, sendo que os esforços mobilizados pela instabilidade do maciço atuariam na face somente nos primeiros metros da camada. Por fim, a técnica utilizada mostrou-se viável principalmente pelas vantagens ambientais e estéticas.Item Análise de erodibilidade em taludes com horizontes resistentes e suscetíveis aos processos erosivos.(2015) Couto, Bruno de Oliveira Costa; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Pejon, Osni JoséA erodibilidade é considerada a propriedade mais complexa que regula o processo erosivo, devido ao grande número de variáveis que a controlam, sendo simplificadamente definida como a suscetibilidade do solo à erosão. O presente trabalho aborda a erodibilidade de solos no âmbito de taludes de corte adotando-se como padrão de referência, taludes conformados por dois horizontes tipicamente distintos em relação à ação de processos erosivos. Ao se estudar as variáveis geotécnicas que tenderiam a condicionar o comportamento distinto de ambos os horizontes, a partir de uma mesma referência espacial e ambiental, torna-se viável estabelecer correlações diretamente associadas às naturezas específicas dos solos locais. Para estabelecimento destas relações, foram coletadas amostras deformadas e indeformadas em cada um destes solos, e foram realizados ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT. As frações de areia e silte tenderam a ser dominantes, com significativa concentração de pedregulho em algumas amostras. Pode-se associar a erodibilidade dos solos a baixos valores de Índice de Plasticidade (IP). O índice de atividade (Skempton, 1953) apresentou valores elevados para os horizontes resistentes à erosão, mostrando-se importante para diferenciação de solos erodíveis. Os resultados da Metodologia MCT foram bem expressivos, confirmando o caráter mais erodível de solos NA, NA’ e NS’. As análises químicas mostram que os parâmetros CTC, pH (Δ pH), e teores de matéria orgânica são mais relevantes na distinção dos horizontes. A partir dos dados obtidos foram empregados alguns critérios propostos na literatura para avaliação do potencial de erodibilidade, porém seus resultados foram limitados e inconclusivos. Ainda foi proposto, em caráter absolutamente preliminar, um novo critério de erodibilidade, baseado na seleção de dois conjuntos de fatores: o primeiro chamado de Relação de Erodibilidade (ε), e o segundo denominado Índice de Resistência à Erosão (IRε). Estes valores foram distintos para os horizontes suscetíveis e resistentes à erosão da seguinte forma: solos erodíveis: IRε ≤ 5,0 e solos resistentes à erosão: ε ≤ 5,0 e IRε ≥ 5,0.Item Abordagem qualitativa e quantitativa de encostas urbanas aplicada a dois taludes no município de Vitória.(2012) Souza, Jaime Mesquita de; Sobreira, Frederico GarciaAs análises de estabilidade têm sido executadas através de levantamentos que levam em consideração as feições de estabilidade observadas em campo, ou seja, levantamentos de cunho qualitativo. Estes levantamentos são realizados em alguns municípios do Brasil com um histórico de sucesso. O histórico positivo dos trabalhos de cunho qualitativo é proveniente da continuidade destes trabalhos e da qualidade do seu corpo técnico. Excetuando-se Vitória, os demais municípios citados e o estado de São Paulo possuem trabalhos de cunho quantitativo como avanço nos estudos de análise de risco. Essencialmente os trabalhos quantitativos apresentam avaliações do risco através de dados geotécnicos oriundos de ensaios de campo (sondagens geotécnicas, permeabilidade, geofísica, etc.) e de laboratório (ensaio granulométrico, limites de Atterberg, adensamento, mineralógico, resistência, etc.). A união dos dados gerados através de anos de levantamento de campo dos condicionantes dos movimentos de massa (atuação da água, geometria do processo, atuação antrópica, etc.) juntamente com os dados gerados dos ensaios geotécnicos (ângulo de atrito, coesão, permeabilidade, composição mineralógica, etc.) e o caminho a ser tomado pelos municípios para a construção do conhecimento consolidado do risco geológico. A consolidação do conhecimento do risco geológico apresentará benefícios para entendimento dos processos e principalmente para a execução das soluções de estabilização, proporcionando dados qualitativos e quantitativos mais realista. Esta dissertação apresentará os resultados de ensaios geotécnicos e uma análise integrada com o levantamento de campo em dois taludes de diferentes características geológicas e de intervenção antrópica, culminando na definição dos condicionantes para a ocorrência de escorregamentos e do fator de segurança. Por fim, é apresentada uma visão critica do trabalho executado em Vitória na questão do risco geológico e na utilização deste trabalho na elaboração dos projetos para melhoria da infraestrutura nos assentamentos precários.Item Metodologia para análise de riscos geotécnicos em taludes de ferrovias - estudo de caso : Estrada de Ferro Vitória-Minas.(2014) Alves, Stefânia Moreira; Gomes, Romero CésarO objetivo do trabalho foi desenvolver matrizes de perigo (modelos), que associados a vulnerabilidade possibilitassem determinar o grau de risco para taludes de solo, saprolito e rocha. A criação destes modelos foi espelhada nas classificações geomecânicas de Bieniavisk e Barton, nas quais são analisados e ponderados os parâmetros físicos do talude, de forma a obter a classificação do maciço. No caso deste trabalho, são feitas essas avaliações para determinação do grau de risco. Na abordagem inicial os taludes são analisados de forma qualitativa, que embasa a posterior análise semi-quantitativa. O trabalho foi desenvolvido desta forma, pois não havia um banco de dados com históricos de rupturas que possibilitasse a realização de uma análise puramente quantitativa. Outro desafio ao realizar um trabalho deste tipo é a aplicação dessas avaliações de riscos aos inúmeros taludes presentes em obras lineares. Devido a grande extensão de tais obras, são encontrados diferentes tipos de relevos, vegetações, geologias e condicionantes geotécnicos, fazendo-se necessária a setorização geológicageoténica. Além disto, objetivou-se criar um procedimento padrão para percorrer a ferrovia de posse de um material que enquadre o talude em um modelo Z criado, que resulte no grau do risco apresentado no campo, por exemplo. Esta metodologia desenvolvida foi aplicada à linha tronco da Estrada de Ferro Vitória Minas (EFVM) pertencente à empresa Vale S.A. Foram discriminados todos os taludes da EFVM como estando sujeitos a um risco alto, portanto carecendo de um tratamento imediato; um risco médio, sendo necessário um monitoramento constante; risco baixo e muito baixo como sendo aqueles que se apresentaram estáveis e são plausíveis de reavaliações após períodos chuvosos. Com isso é possível melhorar o planejamento, a manutenção dos taludes e mitigar as ocorrências de deslizamentos que podem causar diversos danos.