DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas

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    Blast-induced ground vibrations : a dynamic analysis by FEM.
    (2022) Zorzal, Caroline Belisário; Nogueira, Christianne de Lyra; Lima, Hernani Mota de
    The peak particle velocities (PPV) are fundamental for understanding and managing the levels of blast-induced ground vibrations and their effects on adjacent structures. Given that numerical analysis of seismic vibrations has been demonstrated to be a method that can significantly contribute to predicting PPV, this study adopts a numerical approach using the finite element method (FEM) to assess blasting-induced ground vibration in rock masses. A dynamic module of the stress-strain analysis based on the FEM displacement formulation is developed in ANLOG software to estimate the variations of displacement, velocity, strain, and stress induced by blasting. The dynamic modulus implemented is verified using two verification examples. After, ANLOG is used in an application example to estimate seismic vibrations induced by blasting and to define the attenuation law for a limestone quarry near an urbanized area in Spain. The effect of Rayleigh damping coefficients (α and β) on the PPV levels estimated by ANLOG was investigated, and the most appropriate numerical attenuation law is then obtained. The numerical analysis presents satisfactory results for elastic-wave propagation induced by blasting and the peak particle velocity values obtained shows good agreement with field and the numerical results available in the specialized literature. The results indicate that ANLOG can perform personalized analysis of rock mass under blast-induced dynamic stress taking into consideration the geological and geomechanical characteristics particular to each medium as well as the blast parameters.
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    Análise numérica via Mef de problemas poroelásticos.
    (2022) Vasconcelos, Luma Alvarenga Carvalho de; Nogueira, Christianne de Lyra; Nogueira, Christianne de Lyra; Porto, Thiago Bomjardim; Santos, Tatiana Barreto dos; Jaques, Daniel Silva; Azevedo, Roberto Francisco de
    A variação de volume sofrida por um meio poroso saturado e compressível origina-se da variação do estado de tensão, devido à variação das forças externas ou da condição da água subterrânea. Este fenômeno físico desempenha um papel muito importante em problemas geotécnicos relacionados ao petróleo e engenharia civil, mineração e geologia. Nesta tese, uma formulação acoplada em termos de deslocamento e poro-pressão via método dos elementos finitos considerando o efeito da compressibilidade dos grãos, e do esqueleto sólido e do fluido em meios poroelásticos é apresentada. Para fins de validação e aplicação, a formulação foi implementada no software ANLOG e então aplicada em problemas 1D, 2D e 3D. Quatro exemplos foram investigados: uma coluna poroelástica, o problema de Schiffman, o efeito Mandel e um talude carregado. Os resultados numéricos foram verificados a partir de soluções analíticas e outros resultados numéricos encontradas na literatura especializada, e uma boa concordãncia foi obtida entre eles.
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    Simulação numérica tridimensional de escavações em meios geológicos.
    (2022) Castro, Philipe Silva Cardoso de; Nogueira, Christianne de Lyra; Nogueira, Christianne de Lyra; Santos, Tatiana Barreto dos; Charbel, Paulo André
    Os processos de escavação, a céu aberto ou subterrâneo, estão intimamente relacionados com a atividade de mineração. Estes processos conduzem a uma alteração do estado de tensão e deformação no meio geológico que é altamente dependente, dentre outros fatores, das condições geométricas e suas variações intermediárias ao longo do processo. Para que seja possível o acompanhamento das variações dos campos de tensão e deformação no decurso do processo construtivo da escavação torna-se imprescindível a utilização de um método aproximado para a solução do sistema de equações diferenciais parciais que governam este problema mecânico de equilíbrio estático com contorno variando a cada estágio da escavação. As equações aproximadas deste problema mecânico, em condição tridimensional, são obtidas através da formulação em deslocamento do método dos elementos finitos juntamente com uma metodologia que avalia as forças nodais equivalentes à remoção de parte do domínio do problema, a partir do estado de tensão na porção remanescente da escavação. Com base nesta formulação, foi desenvolvido um módulo para simulação tridimensional de escavações tomando como base computacional o módulo para simulação de escavações em condição bidimensional já implementado no sistema computacional ANLOG. Vários modelos discretos 3D foram testados e o módulo adaptado apresentou resultados satisfatórios para diversos tipos de análise em comparação com soluções analíticas presentes na literatura especializada, assim como em comparação com simulações bidimensionais.
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    Análise dinâmica via MEF das vibrações induzidas pelo desmonte de rochas.
    (2019) Zorzal, Caroline Belisário; Nogueira, Christianne de Lyra; Lima, Hernani Mota de; Nogueira, Christianne de Lyra; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Silva, Valdir Costa e
    Desmonte de rochas por explosivos é a técnica mais usada na mineração para extração de rochas. Apesar de ser considerado um dos métodos mais rápidos e econômicos para se fragmentar e extrair rochas in situ, apenas uma parcela reduzida da energia gerada pelos explosivos é efetivamente utilizada na fragmentação. A energia remanescente é responsável pela geração de efeitos indesejáveis, tais como, as vibrações sísmicas do terreno. No que se refere à estabilidade e integridade do maciço rochoso e das estruturas adjacentes ao desmonte, esta vibração sísmica é o efeito mais crítico. A predição de velocidades de pico de partícula para desmontes de rocha por explosivos é fundamental para o entendimento e controle dos níveis de vibrações gerados e seus efeitos nas estruturas adjacentes. No entanto, a resposta de maciço rochoso aos esforços gerados por vibrações precisa ser melhor compreendida para que os níveis aceitáveis de vibrações sejam estimados com precisão. Esse estudo propõe avaliar as vibrações geradas por desmontes por meio de uma abordagem numérica. Com base numa formulação em deslocamento, foi implementado, dentro do programa ANLOG, um módulo de análise dinâmica tensão-deformação, via método dos elementos finitos, a fim de estimar as variações dos campos de deslocamento, velocidade e tensão induzidos por detonações. O módulo desenvolvido apresenta resultados satisfatórios para problemas de propagação de ondas elásticas quando comparados aos resultados obtidos analitica e numericamente disponíveis na literatura especializada. Os valores de velocidade de pico de partícula gerados a partir de desmonte de rochas por explosivos obtidos com o ANLOG apresentam boa concordância com valores estimados por meio de métodos empíricos e também com resultados numéricos disponíveis na literatura especializada.
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    Numerical simulation of hillside mine waste dump construction.
    (2012) Teixeira, Marcílio Baltazar; Nogueira, Christianne de Lyra; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
    Nas atividades que envolvem armazenamento de estéril de mineração é necessária, a realização de um estudo prévio do comportamento mecânico, tanto das pilhas de estéril, quanto do terreno de fundação. Face à complexidade relacionada a esse tipo de problema, a utilização de técnicas numéricas é indispensável, ainda que forneçam uma resposta aproximada para o problema. Desta forma, apresentam-se, nesse trabalho, os resultados de uma análise tensão-deformação-resistência com base no método dos elementos finitos (MEF), de pilhas de estéril construída pelo método ascendente e dispostas em encosta. Um modelo não linear elástico perfeitamente plástico, com plasticidade associada e de acordo com o critério de resistência de Mohr-Coulomb modificado é adotado para representar o comportamento constitutivo do material empilhado, enquanto o terreno de fundação é representado por um modelo linear elástico. A técnica de “ligar a gravidade” aplicada para simular a construção de aterros via MEF é adotada, nesse trabalho, juntamente com o procedimento da malha dinâmica. As diferentes configurações geométricas, tanto das pilhas, quanto do terreno de fundação, analisadas fornecem indicação de que alguns requisitos definidos pela legislação vigente devem ser reavaliados, principalmente no que diz respeito a algumas restrições geométricas, as quais deveriam ser revisitadas e melhor especificadas.
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    Estudo numérico do comportamento mecânico de pilhas de estéril de mineração.
    (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Teixeira, Marcílio Baltazar; Nogueira, Christianne de Lyra
    O objetivo desta dissertação consiste na aplicação do método dos elementos finitos (MEF), através da utilização do programa computacional ANLOG (Análise Não Linear de Obras Geotécnicas), para análise do comportamento mecânico, sob condição de equilíbrio estático e deformação plana, de pilhas de estéril de mineração, realçando os aspectos relacionados à geometria, às condições de contorno, às propriedades constitutivas (tanto do material da pilha quanto do terreno de fundação) e ao processo construtivo. Este trabalho visa contribuir para o maior entendimento do comportamento mecânico das pilhas de estéril (aterros) de modo a colaborar para a elaboração de projetos mais seguros e viáveis. Para representação do comportamento constitutivo foram adotados os modelos: linear-elástico e elástico perfeitamente plástico adotando o critério de Mohr-Coulomb modificado. No que diz respeito à simulação do processo construtivo adota-se a técnica de “ligar a gravidade” juntamente com o procedimento da malha dinâmica. Algumas análises preliminares são apresentadas com o objetivo de verificar a utilização do programa computacional ANLOG na análise tensão- deformação deste tipo de obra geotécnica. Neste caso, optou-se por apresentar situações as quais possuíam solução analítica e/ou numérica conhecida e disponível na literatura. Em seguida, considerando as normas reguladoras de mineração no que diz respeito à elaboração e apresentação de projeto de disposição de estéril em pilha, várias configurações geométricas de pilhas de estéril, dispostas em encostas e construídas pelo método ascendente, foram analisadas com o intuito de avaliar a aplicação destas normas reguladoras e verificar o comportamento das pilhas á luz da análise elastoplástica de equilíbrio estático. Por fim, um estudo de caso da pilha de estéril de Mont Jardin da Nickel SLN em New Caledonia é apresentado e os resultados desta análise numérica são comparados com os resultados obtidos por Omraci et al. (2002).