NUGEO - Núcleo de Geotecnia

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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 Moura
Visto 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.
Análise da ruptura de taludes pelo mecanismo de STEP-PATH vía elementos finitos.
(2016) Oscamayta, Cesar Romero; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique
Na análise de estabilidade de taludes rochosos em 2D, ocorrem diferentes mecanismos de ruptura influenciados pelas descontinuidades pré-existentes, sendo os mais estudados aqueles gerados exclusivamente por descontinuidades persistentes (ruptura planar, em cunha e tombamento), para os quais existem métodos de cálculo analíticos bem estabelecidos do fator de segurança (FS). Tais mecanismos ocorrem geralmente em taludes de pequeno porte. Para taludes de médio a grande porte, a persistência das descontinuidades não é sempre suficiente para abranger toda a escala do talude e desenvolvem-se mecanismos do tipo “Step-Path”, que envolvem, necessariamente, tanto as descontinuidades como pontes de rocha intacta entre elas. No presente estudo são considerados taludes com alturas de 45,0 m, 75,0 m, 135,0 m e 270,0 m, ângulo de talude de 70º e inclinações do plano de ruptura de 20º, 30º, 45º e 60º. Foram estudadas configurações de descontinuidades coplanares e inclinadas em relação ao plano de ruptura, com ângulos das descontinuidades inclinados de 20º, 30º, 45º e 60º, pontes de rocha intacta com comprimentos de 2,50 m, 5,00 m e 10,00 m e faixa de variação do comprimento das descontinuidades de 2,98 m a 56,71 m. Os métodos empregados para se determinar os FS na análise de estabilidade foram: elementos finitos com as técnicas de SSR (Shear Strength Reduction) e GIM (Gravity Increase Method) e equilíbrio limite por Jennings (1970). Utilizou-se o programa PHASE 2D v.8.0 na análise numérica de 360 taludes, com modelo elasto-plástico perfeito, e, para o cálculo analítico de Jennings (1970), foram analisados 300 taludes em planilhas de EXCEL 2013. Das comparações de FSs entre os métodos SSR, GIM e de Jennings (1970), o método GIM apresentou valores muito mais elevados que os demais. Comparados apenas os métodos SSR e de Jennings (1970), encontraram-se FSs próximos para planos de ruptura com inclinações entre 30º e 45º. Realizaram-se também 84 modelagens para taludes de 270,0 m, 525,0 m e 705,0 m de altura, ângulo de talude de 50º e duas famílias de descontinuidades, considerando-se, além das forças de massa, as tensões in situ com razões entre a tensão horizontal e a vertical (K) de 0,43, 1,00 e 2,00. Observou-se que os FSs determinados, os deslocamentos totais no pé do talude e as tensões de tração que aparecem na crista dos taludes aumentam à medida que K aumenta. Portanto, das análises para taludes com uma e duas famílias de descontinuidades, percebeu-se que não é grande a diferença de FSs obtidos por SSR e Jennings (1970) para planos de inclinação que variam entre 30º a 45º, e que à medida que diminuem o comprimento das descontinuidades e as pontes de rocha intacta aumentam, os FS também aumentam, como esperado. Notou-se também que à medida que a altura dos taludes aumenta os FSs diminuem, devido ao efeito do fator de escala.
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 tensão-deformação aplicada a verificação de parâmetros elásticos provenientes de correlações geomecânicas e medidas de deslocamento.
(2020) Brandão, Ingrid Neves; Lana, Milene Sabino; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Cacciari, Pedro Pazzoto
O setor de mineração tem sido palco de muitas transformações nos últimos anos e a busca pela melhor compreensão do comportamento geotécnico dos materiais continua crescente. O avanço tecnológico tem proporcionado novos estudos, e novas formas de conhecimento. As soluções por Equilíbrio Limite são as análises mais corriqueiras na rotina de avaliação da estabilidade de taludes e atendem satisfatoriamente as demandas, porém algumas solicitações necessitam não somente do entendimento das equações de equilíbrio de momentos e forças, mas também das deformações que o maciço possa estar submetido, principalmente porque o setor mineral caminha para cenários de lavras mais profundas. Por outro lado, as análises por tensão-deformação exigem a entrada de parâmetros não somente de resistência, mas também de parâmetros elásticos das rochas em questão e o entendimento das tensões iniciais. Os parâmetros elásticos, assim como os parâmetros de resistência são obtidos via de regra através de ensaios geotécnicos de laboratório e/ou a partir de correlações geomecânicas. Mas em se tratando de rochas brandas de minério de ferro, há uma dificuldade intrínseca na amostragem, no ensaio e na interpretação dos resultados. Aliado ao avanço de novas tecnologias, tem sido prática comum na maioria das minas a céu aberto o emprego do monitoramento geotécnico através do equipamento RADAR que utiliza do princípio de interferometria para medidas de deslocamento nas superfícies dos taludes. Essa dissertação apresenta uma estimativa de parâmetros elásticos e tensões in situ utilizando modelagem numérica pelo método de tensão-deformação através da calibração dos resultados utilizando o deslocamento medido pelo RADAR em um evento que causou a mobilização de cinco bancos de 10m de altura cada em uma mina a céu aberto.
Análises computacionais dos comportamentos do revestimento em concreto projetado na mina Cuiabá – Sabará/MG.
(2019) Silva, Cristina Rodrigues; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Pinto, Cláudio Lúcio Lopes
Esta dissertação, apresenta um estudo realizado na mina Cuiabá, propriedade da empresa AngloGold Ashanti, localizada na cidade de Sabará. Com o aumento crescente da profundidade da extração mineral, a elevação das tensões é considerada relevante. Dessa forma é necessário utilizar elementos de contenção que auxiliem na estabilidade do maciço. Foram realizadas análises do comportamento do revestimento em concreto projetado em modelos bidimensionais em elementos finitos utilizando o programa Phase2. A dissertação apresenta revisão bibliográfica, abordando temas relacionados com o modo de atuação e dimensionamento do revestimento em concreto projetado para escavações subterrâneas. Foram realizadas coleta e compilação de dados da caracterização geológicageotécnica da área de estudo, bem como, da classificação geomecânica e propriedades que definem o maciço rochoso e o concreto projetado, com base em dados já disponíveis na mina Cuiabá. Os resultados obtidos utilizando modelos computacionais foram apresentadas para as diferentes espessuras e traços de concreto projetado modelados; avaliando a evolução da zona plástica no entorno da escavação. Com tais definições objetiva-se auxiliar a equipe de mineração na tomada de decisões em relação ao uso do concreto projetado como estrutura de suporte, visando otimizar os as soluções de projeto atendendo os requisitos de segurança.
Aplicação de diferentes metodologias de determinação de tensão in situ em maciços rochosos do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro.
(2021) Penido, Henrique de Andrade; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Freire, Germán Marcelo Martins Vinueza; Magalhães, Fábio Soares; Maia, José Allan Carvalho
Conhecer a distribuição das tensões atuantes nos maciços rochosos é uma das maiores preocupações da mecânica de rochas. Até a atualidade não existe um método específico que consiga determinar com precisão as tensões naturais in situ para qualquer maciço rochoso e de maneira geral aceita-se que nos locais onde as formações rochosas são relativamente uniformes como em acamamentos e planos extensivos de rochas sedimentares, a força vertical em uma determinada profundidade h irá desenvolver uma tensão uniforme σz proporcional ao peso da cobertura de rocha. Não obstante, falhas e outras heterogeneidades afetam a distribuição desse carregamento. Além disso, magnitudes e orientações das tensões locais in situ vêm sendo alteradas ao longo do tempo geológico, dobras e falhas foram criadas em resposta às forças de épocas passadas fazendo que tudo isto se envolva na criação de um sistema de forças heterogêneo, que é dominado pelo regime tectônico. A presente tese de doutorado, descreve-se, mediante um estudo de caso, a aplicação de ensaios de determinação das tensões in situ (magnitudes e orientações), por meio dos métodos de Fraturamento Hidráulico, DCDA - Diametric Core Deformation Analysis e DRA - Deformation Rate Analysis, para um maciço rochoso itabirítico do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro. Estudos anteriores disponíveis neste maciço rochoso consideram valores estimados de k, não sendo prática adotada a realização de ensaios de tensões in situ nos maciços rochosos desta região para subsidiar análises geotécnicas. A zona estudada está localizada a uma profundidade de até 400 m no entorno de uma cava; portanto, a determinação da distribuição de tensões in situ é muito importante para avaliar a sua estabilidade. As atividades desde o planejamento até a execução dos ensaios, e os resultados, são apresentados. O maciço em estudo mostra a presença de diferentes estruturas geológicas, como bandamento e foliação, o que dificultou a realização dos ensaios. Os ensaios DRA mostram uma marcada diferença comparado com os resultados de FH e DCDA, com tensões horizontais maiores que a vertical. Os resultados contribuem para o entendimento das deformações e das tensões induzidas pela atividade de mineração em taludes do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro e seus impactos nas estruturas circundantes. Para uma melhor determinação das tensões regionais in situ no maciço rochoso do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro, recomenda-se a realização de novos ensaios de Fraturamento Hidráulico e de ensaios de Fraturamento Hidráulico em Fraturas Pré-Existentes (HTPF).
Aplicação do sistema de avaliação de perigo “Rockfall Hazard Rating System” (RHRS) aos taludes da BR-356/rodovia dos Inconfidentes, MG.
(2016) Silva, Leonardo Carvalho da; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Gomes, Guilherme José Cunha; Lana, Milene Sabino
Taludes rochosos são superfícies potencialmente instáveis e diante deste perigo, é necessário se conhecer locais onde rupturas em potencial possam causar danos aos usuários de rodovias e sua infraestrutura. Esse fator, somado a dificuldade de investigações e analises de centenas de quilômetros de rodovias, fez com que países desenvolvidos trabalhassem em sistemas de classificação de taludes que pudessem ser obtidos através de investigações de campo e cálculos simplificados. Essas classificações buscam identificar e classificar locais de perigo, que demandem intervenções urgentes ou estudos detalhados futuros, possibilitando às agências ou departamentos de estradas uma ação direcionada às intervenções nestes locais. Esta pesquisa tem por objetivo a aplicação do sistema de avaliação de perigo em taludes rochosos “Rockfall Hazard Rating System” (RHRS) ao longo da BR-356 / Rodovia dos Inconfidentes, nos trechos entre os municípios de Ouro Preto, MG e Itabirito, MG. Ao todo, oito taludes foram analisados e cada um deles recebeu uma determinada pontuação quanto aos aspectos geométricos do segmento rodoviário e características geológico-geotécnicas do maciço. Essa pontuação, chamada de fator de queda de blocos (FQB), corresponde ao somatório de oito parâmetros analisados, que são eles: altura do talude, efetividade da área de captação, risco médio ao veículo, distância de visibilidade, largura da pista, características geológicas, tamanho do bloco e condições climáticas. Com a aplicação do sistema, foi possível adequá-lo a realidade dos taludes encontrados nas rodovias mineiras, bem como propor medidas prioritárias mitigadoras de situações críticas em cada trecho, além de um plano de atuação prioritária com base nos valores obtidos pelo sistema de avaliação de taludes.
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.
Caracterização e análise espaço-temporal da microssismicidade da mina Cuiabá – Sabará, Minas Gerais.
(2021) Horta, Laura Frota Campos; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Assumpção, Marcelo Sousa
A microssísmica, tema principal desta dissertação, vem sendo largamente desenvolvida ao longo das últimas décadas. No Brasil, sua aplicabilidade aumenta a cada ano, sendo aplicada no monitoramento de distintas estruturas geotécnicas. Nesse contexto, o presente trabalho utilizou como estudo de caso os dados do monitoramento microssísmico da mina Cuiabá entre os anos de 2016 e 2019. Cuiabá é uma mina subterrânea de ouro operada pela AngloGold Ashanti que atinge 1300 m de profundidade situada no município de Sabará, Minas Gerais, porção noroeste do Quadrilátero Ferrífero. O sistema implementado em dezembro de 2015 e vigente durante o período de análise consiste em um arranjo de 24 geofones instalados entre os Níveis 11 e 17 com o objetivo de melhor compreensão e monitoramento do maciço rochoso em tempo real, garantindo a segurança da operação. Dessa maneira, o presente estudo caracterizou a microssismicidade da mina Cuiabá, com base em um apanhado histórico dos dados do monitoramento aplicando metodologias estatísticas e análises espaço-temporais para melhor definição das zonas microssísmicas mais ativas e suas possíveis causas. As fontes geradoras dos eventos microssísmicos também foram investigadas a partir de uma amostra dos grandes eventos ocorridos em 2018, possibilitando o estudo do tensor de momento sísmico e das componentes da fonte sísmica destes eventos. Por fim, os tensores de momento sísmico ainda foram comparados com dados de ensaios de campo (sobrefuração) indicando o potencial da utilização da microssísmica como parâmetro complementar para avaliação das tendências de tensões locais em profundidade.
Comportamento dos parâmetros de rugosidade em descontinuidades rochosas do Sudeste do Quadrilátero Ferrífero, Ouro Preto (MG).
(2017) Chambi Tapahuasco, Gina Macklina; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Napa Garcia, Gian Franco
A rugosidade de uma descontinuidade em um maciço rochoso influencia a resistência a cisalhamento dessa descontinuidade e consequentemente a estabilidade do maciço, especialmente em caso de taludes. Portanto, sendo um parâmetro geométrico, a rugosidade tem uma consequência no comportamento mecânico da descontinuidade. A correlação entre os parâmetros geométricos e os mecânicos em uma descontinuidade é um dos desafios da mecânica das rochas nas últimas décadas com o objetivo de estimar a resistência ao cisalhamento de uma descontinuidade sem precisar de custosos e demorados ensaios de cisalhamento direto. Focando no critério de Barton (1973), esta dissertação desenvolve dois procedimentos de cálculos da rugosidade, o primeiro é mediante a parametrização da geometria das superfícies da rugosidade em 2D, calculados em três tipos de rocha de formações presentes em torno da cidade de Ouro Preto (MG); foram obtidos 70 perfis digitalizados dos quais 12 foram escolhidos para o segundo procedimento de calculo onde se realizou o desenvolvimento da modelagem numérica de tensão deformação, utilizando o método de elementos finitos com o software ABAQUS, para simular testes de cisalhamento direto. O objetivo principal desses cálculos foi o estudo da idoneidade dos parâmetros de rugosidade existentes para descrever a geometria das litologias estudadas e a capacidade que eles têm de predizer as características resistentes das superfícies que os contêm. Comprovou-se que dentre os parâmetros 2D mais aceitos (Z2, RP, θmax/(C+1)) existe pouca diferença à hora de estimar os parâmetros mecânicos, sendo aceitável essa ligação entre o parâmetro geométrico da rugosidade obtidos por metodologias geométricas e aqueles obtidos a partir da modelagem de tensão deformação.
Emprego da fotogrametria digital terrestre para análise de estabilidade de maciços rochosos. Caso de estudo na pedreira paralisada Mariano de Abreu, Belo Horizonte/MG.
(2019) Sant’Anna, Saulo Nunes; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Lana, Milene Sabino; Parizzi, Maria Giovana
O presente trabalho visa discutir dois métodos de aquisição de dados geotécnicos de maciços rochosos. A área de estudo é uma pedreira de brita desativada, localizada na região Leste da cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais, onde afloram gnaisses migmatizados, com constante queda de blocos. Os métodos empregados foram as aquisições de dados geotécnicos por meio tradicional — com mapeamento de frente de talude, já convencionado e aplicado em praticamente todos os levantamentos geotécnicos de taludes — e remoto — com fotogrametria digital terrestre para caracterização das descontinuidades. O estudo consistiu inicialmente na caracterização das descontinuidades com valoração dos índices relativos à resistência, compressão uniaxial da rocha intacta, persistência, espaçamento, orientação, preenchimento, abertura, rugosidade das paredes, grau de intemperismo e presença de água em descontinuidades. Com tais dados pôde-se enquadrar os taludes da pedreira pelas classificações geomecânicas RMR (Rock Mass Rating) e SMR (Slope Mass Rating). Os resultados evidenciaram diferenças nos ranges de detecção de estruturas, sendo que a fotogrametria se mostrou mais completa, com mais dados de descontinuidades do que o mapeamento tradicional, mas restritiva, com deficiência na obtenção de estruturas oblíquas ao talude. Quanto às classificações do maciço, houve queda considerável do índice SMR comparado ao RMR, indicando instabilidade teórica por rupturas planares e em cunha do maciço em alguns pontos, o que se traduziu em susceptibilidade em queda de blocos. A velocidade de aquisição de dados foi praticamente a mesma nos dois métodos, mas na questão da segurança operacional a fotogrametria mostrou maior comodidade para o operador, com risco de acidentes muito baixos.
Estudo da distribuição estatística das distâncias entre descontinuidades em testemunhos de sondagem de maciços rochosos.
(2019) Bruzzi, Antonio Fernando Gorgulho; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Pereira, Thiago Martins; Klen, André Monteiro; Alameda Hernández, Pedro Manuel
Os valores observados dos parâmetros empregados para descrever os maciços rochosos apresentam uma grande variabilidade sem seguir padrões bem definidos. Porém, é de grande interesse procurar o modo de padronizar essa variabilidade através da função densidade de probabilidade (fdp) mais apropriada. O conhecimento da fdp mais adequada para cada um desses parâmetros pode nos ajudar a entender melhor a natureza do maciço, no geral, mas também nos auxilia na geração dos cada vez mais empregados discrete fracture networks (DFN), ou para qualquer análise probabilística. O parâmetro estudado nesta dissertação é o grau de fraturamento, em particular, a série de valores de distância entre fraturas num testemunho de um furo de sondagem, que tem como aplicação mais comum a obtenção do Rock Quality Desgnation (RQD). A hipótese mais aceita é que estes valores seguem uma fdp exponencial negativa, porém, essa hipótese obteve algumas críticas. Esta dissertação, após o estudo de 920m de testemunhos de furo de sondagem relativos às amostras de dois maciços diferentes, com as litologias gnaisse, milonito, quartzo, clorita e xisto, chega à conclusão de que a fdp que mais comumente se adapta a estas séries de valores é a lognormal. Adicionalmente, observou-se que o xisto é a litologia com um comportamento mais difícil de padronizar através de uma fdp. Este trabalho se desenvolveu com dois grupos de amostras, sendo a primeira um banco de dados de rocha de uma empresa mineradora, e a segunda o levantamento de dados de testemunhos de rocha xisto cedida pelo Departamento de Geologia/UFOP, para obter a distribuição estatística destes dados. Foi utilizado o software R para traçar os histogramas e os gráficos de distribuição, e realizar os testes de aderência para confirmar as distribuições. Os gráficos apresentaram uma aproximação na distribuição dos dados nas distribuições lognormal, gama e exponencial. Fez-se uma comparação entre dados gerados aleatoriamente seguindo uma determinada fdp com os das amostras.
Estudo de breakouts em maciços rochosos para a determinação da magnitude das tensões in situ.
(2019) Guimarães, Alessandro Jésus; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Magalhães, Fábio Soares; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Armelin, João Luiz
A presente dissertação apresenta o estudo de um fenômeno que ocorre nos maciços rochosos quando estes são escavados de forma circular tais como furos de sondagem, shafts, túneis, poços de petróleo, etc. O breakout, como é conhecido o fenômeno nestas escavações, se caracteriza por duas rupturas praticamente diametralmente opostas nos maciços rochosos de comportamento frágil e tem sido objeto de estudos na indústria do petróleo, da mineração e da construção civil. A sua ocorrência é indesejada para estes setores, pois acarreta em perdas de caráter técnico, financeiro e pode até mesmo resultar em fatalidades nas situações onde o colapso provocado em túneis, galerias, shafts e outras estruturas não permite ação em tempo hábil para se evitar o pior. Porém, existe um campo de aplicação onde a ocorrência do breakout é útil e fornece importantes informações adicionais aos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Quando este ocorrer em furos de sondagens executados na vertical ou subverticalmente com a finalidade de serem instrumentalizados para se realizar ensaios de fraturamento hidráulico, indicará direções dos eixos das tensões horizontais máxima e mínima (σH e σh) presentes no maciço rochoso. Essa informação auxilia sobremaneira nos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Essa dissertação apresenta estudo de como aproveitar a ocorrência dos breakouts de forma a utilizar este fenômeno também para a obtenção da magnitude das tensões horizontais máxima e mínima que foram capazes de produzi-los. Os breakouts figuram como um método de estudo de tensões in situ baseado em comportamento do maciço rochoso sem qualquer influência de um método de ensaio. Eles são uma resposta da rocha ao desconfinamento provocado pela execução do furo no maciço cujo campo de tensão provoca na parede do mesmo uma tensão tangencial σθ que, se atingir magnitude superior a resistência à compressão uniaxial σc, provocará a ruptura que o caracteriza. Uma vez que tenha ocorrido o breakout, porque não utilizar a sua ocorrência para o cálculo das magnitudes das tensões horizontais máximas que levaram o maciço rochoso a romper dessa maneira tão peculiar? Foi com base no artigo Zoback et al. (1985) e em uma solução proposta por Figueiredo (2018) que o estudo apresentado nessa dissertação procurou analisar em detalhes e, a partir destas duas soluções analíticas, propor ajustes das magnitudes do campo de tensões in situ.
Extração automatizada de dados estruturais em maciços rochosos a partir de fotogrametria com drone.
(2022) Takano, Erika Cardoso; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Barella, Cesar Falcão; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
Os avanços tecnológicos nos equipamentos de tomada de dados em campo, como laser-scanner e drones, e a capacidade gráfica dos computadores apresentam-se como ferramentas relevantes que devem ser levadas em consideração no que tange a otimização e maior segurança nas rotinas de caracterização de maciços rochosos. O levantamento de dados para a caracterização de descontinuidades em maciços rochosos é indispensável para diversos estudos de cunho geotécnico, geomecânico e geológico-estrutural. Entretanto, as atividades de campo podem ser prejudicadas ou mesmo inviabilizadas devido a riscos iminentes no talude, restrições de acesso, limitações visuais, grande quantidade de dados a serem coletados e a logística de viagens. Diante disso, a extração automatizada de dados estruturais em maciços rochosos a partir de modelos tridimensionais reconstruídos por aerofotogrametria digital com drone se apresenta como um recurso de maior agilidade e segurança. O método proposto neste trabalho foi desenvolvido em um talude de quartzitos sericíticos localizado no município de Ouro Preto (Minas Gerais), o qual apresenta planos de descontinuidades frequentes e de pequena área exposta. Além disso, foi realizada uma avaliação sobre o melhor modo de execução dos voos com drone para levantamentos em taludes com diferentes geometrias, para a qual foi estudado um talude em quartzitos e xistos localizado no município de Nova Lima (Minas Gerais). A partir das etapas de aquisição das imagens com drone, processamento dos dados por meio da técnica fotogramétrica Structure-from-Motion e reconstrução do modelo tridimensional do talude a partir de nuvens de pontos, os parâmetros de orientação, espaçamento e persistência das descontinuidades foram extraídos automaticamente pelo software open source Discontinuity Set Extractor (DSE). Os resultados obtidos pela extração automatizada foram comparados com os dados coletados em campo, indicando o potencial de utilização do método proposto para maciços rochosos que apresentem planos de descontinuidades frequentes e de pequena área exposta. Para a obtenção dos parâmetros foram necessárias a eliminação de ruídos, como vegetação, calçadas e rodovias, e a separação de uma pseudo-família, identificada pelo software, a qual não representava uma família de descontinuidade do maciço. Visando subsidiar futuros trabalhos, foi proposta uma metodologia contendo as principais etapas e pontos de atenção observados no presente estudo. Os resultados deste trabalho também foram aplicados às classificações geomecânicas RMR, SMR e Q-Slope.
Metodologias analíticas e modelagem numérica para a otimização da inclinação de taludes de mineração com base no lucro.
(CAPELLI, Renata Bazzarella. Metodologias analíticas e modelagem numérica para a otimização da inclinação de taludes de mineração com base no lucro. 2018. 116 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018., 2018) Capelli, Renata Bazzarella; Gomes, Romero César; Napa Garcia, Gian Franco; Gomes, Romero César; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Assis, André Pacheco de
Os desafios associados às análises da estabilidade de taludes de grande porte têm sido crescentes com o avanço da atividade mineradora a céu aberto, principalmente quando a exploração atinge grandes profundidades. Neste cenário, impõe-se, portanto, a adoção de técnicas de análise que assegurem a segurança e a economia das escavações, sem a ocorrência de acidentes e/ou instabilidades nas cavas. Nas últimas décadas, modelos determinísticos foram empregados em larga escala em grandes taludes rochosos de mineração, embora representem um claro distanciamento da realidade do problema pelas incertezas inerentes à variabilidade espacial dos parâmetros geomecânicos adotados. Neste contexto, a evolução das análises para abordagens probabilísticas é bastante natural. A presente pesquisa aplica abordagens probabilísticas para as análises da estabilidade de taludes rochosos de grande porte de uma mina de ferro ainda em operação, visando estabelecer métodos de otimização do ângulo global, de inter-rampa e de banco de uma seção típica da cava. Foram utilizadas duas abordagens objetivando as otimizações: uma por meio de modelagem numérica (com base no programa FLAC3D) e baseada em conceitos de lucro e outra utilizando-se métodos analíticos baseados em valores de referência para os fatores de segurança (FS). Para a quantificação da probabilidade de falha (PF) e dos riscos associados, foram utilizadas simulações de Monte Carlo. Um estudo de sensibilidade foi realizado para se avaliar a influência do custo de falha na função de risco e foi desenvolvido um software, denominado ProBench, para solucionar a otimização dos ângulos de inter-rampas e bancos via metodologias analíticas. Na otimização do ângulo global por simulações numéricas, foi gerada uma superfície de resposta polinomial linear com intuito de se aliviar a carga computacional exigida pelo acoplamento direto das simulações de Monte Carlo. A configuração ótima encontrada para o ângulo global do caso estudado variou, de acordo com os valores dos custos de falha utilizados, entre 31° e 34,5°. Os ângulos ótimos para inter-rampa e banco foram, respectivamente, da ordem e 40° e 47°. Essas geometrias mostraram-se consistentes com a prática observada na mina em estudo e ratificaram o potencial das metodologias aplicadas de forma que estudos de quantificação do risco e do lucro em projetos ótimos de escavação mostram-se possíveis e eficientes no âmbito da prática geotécnica de taludes de mineração.
Modelação numérica para o dimensionamento de pilares de minas subterrâneas.
(2017) Martínez López, Maria Isabel; Gomes, Romero César; Velloso, Raquel Quadros; Gomes, Romero César; Velloso, Raquel Quadros; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Freire, Germán Marcelo Martins Vinueza
O dimensionamento tradicional de câmaras e pilares nas minas tem sido estabelecido convencionalmente por uma abordagem empírica simplificada, que tende a ser muito conservativa por não incluir um conhecimento efetivo do comportamento geomecânico do maciço rochoso, penalizando, assim, as taxas de recuperação do minério explorado. Análises numéricas permitem soluções muito mais otimizadas, a partir da modelação da distribuição de tensões iniciais e induzidas pela escavação, mediante o ingresso de parâmetros de resistência tais como coesão, ângulo de atrito, resistência à compressão da rocha intacta, resistência à tração, entre outros parâmetros, dependendo do critério de ruptura utilizado. No presente trabalho, estes estudos foram aplicados ao caso de uma galeria da Mina de Urucum propriedade da VALE, situada em Corumbá/MG no Brasil, em que o método de lavra adotado é o de câmaras e pilares, com pilares de dimensões 15 m x 15 m x 3,5 m e câmaras de 5 m, e recuperação do minério de 44%, contemplando os seguintes estudos: estimativa das tensões atuantes sobre os pilares com base no método da área tributária e em simulações numéricas realizadas por meio do software FLAC3D; determinação da resistência dos pilares para diferentes geometrias, considerando abordagens empíricas e diferentes simulações numéricas e determinação dos fatores de segurança dos pilares pelos métodos anteriores, estimando-se, assim, geometrias admissíveis e potenciais taxas de recuperação adicionais de minério.
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 de
As 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.
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.
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, Eduardo
Esta 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.
Proposta de sistema de análise de risco para queda de blocos em taludes rodoviários.
(2022) Silveira, Larissa Regina Costa; Lana, Milene Sabino; Lana, Milene Sabino; Santos, Tatiana Barreto dos; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Klen, André Monteiro; Charbel, Paulo André
Tem sido uma tendência na engenharia geotécnica o tratamento de problemas típicos da área, como aqueles relacionados à estabilidade de escavações em geral, com uma abordagem voltada para análise e gestão de riscos, utilizando preferencialmente sistemas quantitativos. Esta pesquisa apresenta uma proposta de um sistema quantitativo para análise de risco de queda de blocos com foco em taludes rodoviários, onde a classificação de risco é dada por uma matriz que relaciona a probabilidade (Likelihood) de queda de blocos e a consequência desse evento. A consequência leva em consideração a chance do bloco atingir a rodovia (consequência A) e a chance de causar acidentes (consequência B). Tanto a probabilidade quanto a consequência A são calculadas por meio de equações, cujos valores são classificados em alto, médio (zona de transição) ou baixo de acordo com a região dos respectivos gráficos dos modelos em que esses valores são plotados. Essas equações e gráficos destes modelos foram gerados utilizando Análise de Agrupamento, Análise de Componentes Principais, Análise Discriminante e Elipses de Confiança, que são técnicas de estatística multivariada. O modelo de probabilidade gerado apresentou taxa de erro igual a 9,1%, enquanto a taxa de erro média quando o modelo foi testado em 31 diferentes amostras foi de 9,5%. O modelo de consequência A apresentou taxa de erro igual a 1,5%, enquanto a taxa de erro média quando o modelo foi testado em 31 diferentes amostras foi de 2,2%. O modelo de Consequência B é baseado em análise direta dos parâmetros, visto que o banco de dados reservado para a Consequência B não era adequado para aplicação de estatística multivariada e apenas dois parâmetros foram avaliados. O banco de dados geral utilizado nesta pesquisa possui mais de 200 taludes e as principais variáveis consideradas são os parâmetros tradicionalmente utilizados nas classificações de perigo e risco de taludes de rodovias.

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Browsing NUGEO - Núcleo de Geotecnia by Author "Alameda Hernández, Pedro Manuel"

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