PPGEG - Programa de Pós-graduação em Engenharia Geotécnica

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Análise computacional probabilística e hipotética de uma cortina atirantada executada em uma cava de mineração.
(2018) Piazzalunga, Pedro Henrique; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Pereira, Eleonardo Lucas; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
Essa dissertação teve com objetivo avaliar a estabilidade de uma cortina atirantada que foi executada em uma cava de mineração, através de análises computacionais hipotéticas. Os parâmetros de resistência e deformação dos materiais que compõem o talude, foram ajustados mediante retroanálise da ruptura ocorrida no talude e resultados de ensaios triaxiais realizados em amostras de materiais retiradas de diferentes pontos do talude. Realizou-se primeiramente uma retroanálise da ruptura com o objetivo de conseguir informações para as futuras análises. Posteriormente, realizou-se a retroanálise do cálculo da cortina atirantada e da estabilidade do talude para a validação do projeto executivo da contenção; bem como às análises determinísticas de tensão deformação e de equilíbrio limite para a determinação do fator de segurança da estrutura e análises probabilísticas para avaliar o nível de confiabilidade da mesma. Os parâmentros utilizados nas análises basearam-se em relatórios de ensaios realizados com materiais similares em outros pontos da cava e no sistema de classificação de maciços rochosos de Hoek & Brown. Os programas de cálculo utilizados são baseados no método de elementos finitos e análises de tensão deformação. Apresentou-se os cálculos de estabilidade e de tensão deformação obtidos para a cortina atirantada, com suas respectivas probabilidades de falha, grau de confiabilidade e fator de segurança. Avaliou-se os resultados obtidos, onde a cortina se apresenta satisfatória com base nos parâmetros hipotéticos adotados pelo estudo. Foram apresentadas propostas para a mitigação de um possível processo erosivo nos taludes e uma proposta para futuros estudos de caso.
Análise da eficiência do sistema de vedação da fundação em granito de uma barragem de concreto.
(2015) Lopes, Marieli Biondo; Assis, André Pacheco de
O Brasil possui um dos maiores parques hidrelétricos do mundo, com capacidade de geração de energia comparado à posição da Arábia Saudita na extração de petróleo. Com isso é importante avançar em conceitos e técnicas, indo além das metodologias já consagradas. Este estudo aprofunda os conhecimentos sobre a eficiência de tratamentos de vedação em fundações rochosas de barragens de concreto, com o uso de cortinas de injeção com calda de cimento. Tratamentos como este permitem a redução do coeficiente de permeabilidade do maciço e a subpressão. Para atestar a real eficiência dos serviços de vedação no vertedouro da UHE Jirau, ela foi realizada através de três análises: redução do coeficiente de permeabilidade, redução da absorção de calda de cimento e redução da subpressão. Na primeira análise, observando a permeabilidade antes (furos de sondagem e furos obrigatórios de injeção) e depois (furos de verificação), concluiu-se que o maciço possui boas características mecânicas e hidráulicas (mesmo com a presença de fraturas sub-horizontais) por possuir coeficientes de permeabilidade baixos, sendo que a injeção auxiliou em uma pequena redução deste coeficiente, passando da ordem de 10-5 para 10-6 cm/s.. Na segunda análise, através do acompanhamento pari passu de consumo de calda, observando o maciço de forma geral, verificou-se que houve redução de absorção de calda de 27% e com isso a atividade de injeção foi funcional. Na terceira e última análise, verificando as leituras de piezometria, estas constataram que a subpressão não ultrapassou os limites referenciados em projetos, porém como não foi utilizado o método racional com retroanálise, não foi quantificado o quanto a cortina de injeção contribuiu para estes valores. De forma geral, adotando o critério de Cruz (2004), que prescreve que fundações com coeficientes menores que 5 x 10-4 cm/s não há necessidade de tratamento, conclui-se que as atividades de injeção na UHE Jirau poderiam ter sido anuladas ou reduzidas, reduzindo o prazo e custo destes serviços.
Análise do comportamento de telas de impacto para contenção de blocos de rocha.
(2019) Santos, Renata Pinto; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Maia, José Allan Carvalho
Quedas de bloco são fenômenos de alta velocidade e difícil previsão. Fatores de diferentes naturezas podem dar início ao processo de movimentação do bloco rochoso. Nesse contexto enquadra-se a Montanha Y, situada na cidade do Provo, estado de Utah - Estados Unidos da América, foco desse estudo. Essa montanha é palco de frequentes eventos de quedas de bloco, onde foram registrados consequências e danos associados. O presente trabalho propões uma intervenção passiva, utilizando telas de alto impacto, para a solução do problema. As intervenções passivas consistem em instalações de estruturas de convivência em taludes e encostas para interceptação de blocos através da análise de sua possível trajetória. Diferentemente das intervenções ativas, neste caso ocorre o desprendimento do bloco do maciço rochoso e o intuito é a interceptação do bloco ou o desvio de sua trajetória. Para a análise da trajetória foi utilizado o software Rocfall v5.0 (Rocscience, 2014). A partir das simulações é possível verificar que a trajetória e o alcance do bloco são influenciados por parâmetros intrínsecos ao bloco e à superfície de impacto. Portanto, o trabalho apresenta o dimensionamento do projeto de telas de impacto, a determinação do local de instalação do sistema e uma análise paramétrica dos dados relevantes que envolvem o problema com o objetivo de avaliar o comportamento da tela, bem como a influência desses parâmetros na análise.
Análise técnica e econômica para utilização de cabos duplos em realces de sublevel na mina Pequizão - mineração Serra Grande, Crixás – GO.
(2016) Lima, Túlio César Abduani; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Silva, Valdir Costa e
Métodos empíricos, baseados em modelos gráficos já difundidos mundialmente no ambiente de mineração subterrânea, vem sendo amplamente utilizados nas principais indústrias do setor mineral brasileiro. A mineralização de ouro, presente na cidade de Crixás, GO, possui a característica peculiar de se estender por veios estreitos, onde a viabilidade econômica depende de boas práticas na lavra, com baixos índices de diluição de material estéril junto a porção mineralizada. Durante vários anos a execução de tal premissa era facilmente cumprida com a utilização de métodos de lavra que priorizavam a seletividade, obtendo por consequência níveis baixos de diluição, porém com o avanço tecnológico e a necessidade de elevação dos índices de produção para garantir competitividade no mercado, a metodologia de lavra foi alterada por um modelo mais produtivo, entretanto com maiores dificuldades de se controlar a diluição entre o mineral de interesse e o material estéril. Nesta nova metodologia de lavra, a presença de um padrão de reforço do maciço rochoso se faz crucial para garantia de estabilidade da parede do teto (Hanging Wall) e consequente manutenção de níveis aceitáveis de diluição durante a lavra. Este trabalho busca encontrar um padrão de aplicação de cabos de aço como reforço do maciço nas operações da Mineração Serra Grande (MSG), baseado em análise técnica e econômica do sistema atualmente utilizado, contraposto por uma nova proposta de cabeamento, onde se altera a quantidade de cabos no furo, de um para dois, alterando também o espaçamento das linhas de reforço. A análise foi realizada utilizando dados históricos de estabilidade de realces de lavra, abertos na metodologia de sublevel stoping, onde foram utilizados cabos de aço como reforço do maciço e como elemento de contenção de blocos. Os custos associados também foram analisados relativos ao impacto no custo final da aplicação de cabos de aço.
Calibração do modelo numérico por meio da abordagem probabilística e da diluição estruturalmente controlada no método de lavra sublevel stoping.
(2019) Batista, Gustavo Antônio Pereira; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Charbel, Paulo André
A diluição não planejada representa um dos fatores que mais impactam economicamente a indústria da mineração. O seu aumento torna o processo de escavação instável e provoca o acréscimo nos custos de transporte, tratamento de minério e deposição do rejeito podendo inviabilizar áreas de lavra. A predição de eventos de instabilidade não desejados em uma mina subterrânea pode dar-se a partir da aplicação do conceito de retroanálise, a fim de proceder com a calibração do modelo. Nesse contexto, esta tese apresenta uma metodologia de retroanálise por meio de interpretações tridimensionais de juntas ubíquas e seus impactos na prevenção da diluição não planejada em lavra de veios estreitos pelo método sublevel stoping, bem como os resultados da calibração dos parâmetros de resistência do maciço em áreas escavadas a 750m de profundidade utilizando o critério de ruptura de Mohr-Coulomb. Os parâmetros de resistência do maciço foram calibrados utilizando um método probabilístico, respeitando a heterogeneidade natural do maciço rochoso e quantificando o dano causado a partir da probabilidade de ruptura. Após determinar a envoltória de ruptura, e fundamentado nos resultados da calibração do modelo com os dados reais de instabilidade, foi proposto um novo design de lavra com o intuito de reduzir a diluição não planejada e aumentar a produtividade. Quatro exemplos com o novo layout, a uma profundidade de 850m, foram analisados tornando possível determinar as condições de instabilidade da região de lavra, quantificar a diluição não planejada e comparar os resultados do layout antigo, além de demonstrar os ganhos na performance operacional e na redução da diluição. Os estudos corroboram para a importância da aplicação de uma metodologia adequada na previsão do comportamento do maciço e na identificação de áreas instáveis, sendo considerada fator essencial para o desenvolvimento de projetos de suporte assertivos e consequentemente a causa para a elevação dos índices de segurança no âmbito laboral.
Estudo do comportamento geomecânico de pilares esbeltos modelados em rocha dura na bacia do corpo I, Mina Nova – Crixás/GO.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Brandani, Diogo Braga; Assis, André Pacheco de
Nos dias de hoje o ouro tem motivado grandes investimentos. Tempos de crise são também tempos de oportunidade para o crescimento de empresas de mineração que trabalham na extração deste mineral. A demanda crescente associada à busca por investimentos seguros tem impulsionado o valor agregado desta commodity a preços recordes. Fato tal vem fomentando taxas de extração cada vez maiores e operações mais eficientes que impactam diretamente no controle dos aspectos relacionados à estabilidade do maciço rochoso. A Mina Nova está localizada no noroeste do estado de Goiás e trata-se de uma operação de lavra subterrânea pelo método de câmaras e pilares desde sua abertura em 1995. Ao longo dos últimos anos, informações adicionais permitiram um significativo aumento da reserva da mina, pela descoberta de novos corpos e pelo aumento nas dimensões dos corpos existentes. O Corpo I trata-se da principal reserva da mina e o aumento das reservas em sua porção central resultou na formação de uma região designada como bacia, onde a potência do minério varia de 6 a 20 metros. Por consistir em uma região previamente lavrada com câmaras e pilares, a recuperação da reserva implicaria na exposição de pilares esbeltos (w/h<0,5) que demandam cuidados a fim de garantir a segurança durante a operação e não comprometer a estabilidade local. O trabalho desenvolvido registra as etapas desta lavra na região da bacia do Corpo I, responsável por cerca de sessenta por cento da reserva do corpo na ocasião. Além disto, são apresentados os principais controles geotécnicos utilizados para o monitoramento do comportamento geomecânico. Em relação à lavra, técnicas diferentes das usuais foram adotadas e estudos técnicos foram desenvolvidos a fim de simular o comportamento dos pilares responsáveis pelo suporte de teto. Levantamentos em campo permitiram a definição dos parâmetros médios responsáveis pela resistência do maciço rochoso e das descontinuidades. De forma analítica, foi estudada a condição de estabilidade de 28 pilares a partir da Teoria da Área Tributária. Quando estes resultados são comparados a uma simulação numérica é possível identificar algumas das limitações do método que, entretanto, não invalidam seu uso de maneira preliminar.
Modelagem numérica tridimensional para análise de eventos de ruptura na base de pilares inclinados em rocha foliada.
(2019) Corredor Herrera, Jaime Andres; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
O corpo mineralizado da Mina Pilar de Goiás se apresenta em forma de veios de quartzo tabulares a lenticulares com espessura média de 1,5 m, mergulha suavemente entre 18° e 22° na direção SSW, o qual é explorado pelo método de lavra Câmaras e Pilares. Durante a finalização dos painéis de lavra nos setores RS 602/RS 603 no período entre agosto – setembro de 2017, foram identificadas as primeiras evidencias de puncionamento do piso, representados pela formação de trincas e protuberâncias longitudinais e obliquas ao eixo das câmaras de produção, seguido de frequentes registros de perda espontânea de massa dos pilares. Esta sequência de eventos levou à decisão de interromper e interditar indefinidamente o setor de produção com o intuito de estabelecer uma metodologia de monitoramento da deformação e entendimento do fenômeno. Uma revisão detalhada das informações geológicas do setor permitiu formular uma estreita relação das instabilidades com a presença local de uma camada concordante de 5 metros de espessura de Talco Xisto na base dos pilares. As deformações, quebras e recalques dos pisos e dos pilares neste maciço rochoso de resistência particularmente baixa foram tratados analogicamente sob os conceitos de capacidade última de carga para fundações quadradas rasas. Para oferecer uma análise mais próxima das características observadas em terreno, realizou-se uma estimativa do comportamento tensão deformação do maciço rochoso por modelagem numérica tridimensional por elementos finitos no software RS3 da RocScience®, devido às particularidades nos formatos das escavações como galerias shanty Back, pilares assimétricos anisotrópicos. Para calibração dos resultados de deslocamento na base de pilares em maciço anisotrópico, forem verificados os efeitos das tensões horizontais e cargas por cisalhamento com testes preliminares em médio homogêneo, os quais replicaram de maneira satisfatória as observações de campo, em contraste com as amplas variações dos resultados dos modelos analíticos para capacidade de carga de fundações para camadas horizontais.
Retroanálise probabilística tridimensional por equilíbrio-limite de rupturas de talude em Belo Horizonte/MG.
(2020) Bretas, Thiago Cruz; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Gomes, Romero César; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito
Este trabalho apresenta as retroanálises probabilísticas de duas rupturas que ocorreram no mesmo talude, situado em Belo Horizonte/MG, realizadas por meio do método de equilíbriolimite em três dimensões. A encosta em questão, com aproximadamente 60 m de altura total, é composta por camada superficial de canga de minério que recobre saprolito de itabirito com intercalações de filito. A primeira ruptura estudada, ocorrida no ano de 2010, possui cerca de 35 m de altura e geometria côncava típica de escorregamento rotacional, ideal para aplicação da análise de estabilidade em 3D. A segunda ruptura avaliada, com volume de massa deslocado inferior a primeira, deu-se em dezembro de 2016, durante período de chuvas intensas. As modelagens numéricas tridimensionais, por equilíbrio-limite, foram realizadas por meio do software Slide3 da Rocscience. Para tanto, foram utilizados parâmetros de resistência determinados por ensaios de cisalhamento direto e aferidos por retroanálises. O modelo geomecânico local foi desenvolvido a partir da análise de oito furos de sondagens mistas, através do software Leapfrog da Seequent. Como as análises de estabilidade em 2D, largamente utilizadas na prática, ignoram a terceira dimensão dos taludes, os estudos em 3D foram desenvolvidos para mitigar essa simplificação. Porém, a parte gráfica da modelagem numérica, compreendendo a superfície externa e todas as camadas da geologia local, tornou-se um dos principais empecilhos na difusão da utilização desse tipo de análise. De maneira comparativa, também foi realizada a retroanálise por equilíbrio limite em duas dimensões, através do software Slide2 da Rocscience, para uma seção transversal crítica traçada no eixo de cada ruptura. Conforme esperado, pôde-se concluir que as análises de estabilidade em 2D foram mais conservadoras que as realizadas em 3D, com variação média dos fatores de segurança em torno de 10%. Apesar de ainda existirem diversos inconvenientes na aplicação plena de análises de estabilidade em 3D (como assumir que a massa pode ser dividida em colunas), estudos mostram que a diferença entre os fatores de segurança calculados pelos dois métodos pode chegar a até 30%. Com relação à retroanálises, os parâmetros de resistência ao cisalhamento encontrados em análises tridimensionais, tais que o fator de segurança seja unitário, são inferiores aos encontrados em retroanálises em 2D. Portanto, as retroanálises em 3D são, em geral, mais conservadoras. Nesse trabalho foi encontrada uma diferença de valor de coesão de 26%, comparando-se retroanálise bidimensional com a tridimensional.
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 Silva
O 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.

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