Caracterização laboratorial e modelação numérica do comportamento de um rejeito de mineração

Abstract

A gestão e deposição de rejeitos de mineração tem-se mostrado um problema,sobretudo devido a procedimentos inadequados na deposição e a lacunas naabordagem aos mecanismos de rotura destas grandes estruturas geotécnicas.Eventos como de Mariana (2015) e Brumadinho (2019) intensificaram a discussãonos últimos anos na segurança e estabilidade dessas estruturas. Um desígniorecente para solucionar a debilidade estrutural das barragens e depósitos comrejeitos soltos e submersos suscetíveis instabilização frágil por liquefação, é adeposição em pilhas do rejeito enxugado e depositado com alguma compactação.Nesta dissertação, pretende-se estudar um rejeito proveniente de um grandeempreendimento em Minas Gerais no Brasil, partindo de um estudo decaracterização física e compactação Proctor de um material específico, realizado naUniversidade Federal de Viçosa (UFV). Estes foram confirmados no laboratório degeotecnia da FEUP, que conjuntamente estimaram o comportamento mecânicodeste material, através de ensaios triaxiais avançados que permitiram determinarparâmetros para modelos de cálculos, nomeadamente baseados na teoria dosestados críticos, com vista à identificação de estados contrácteis e dilatantes, quepossam identificar eventuais suscetibilidades à liquefação. Estas estruturas empilhas requerem a verificação de segurança para condições de carregamentodrenadas e não drenadas, para a qual foi estabelecida uma abordagem numéricapelo Método dos Elementos Finitos, com os programas Plaxis e RS2 utilizando oCritério de Mohr-Coulomb no Estado Plano de Deformação.Pretende-se que esta dissertação contribua para a avaliação da segurança destasolução de deposição de rejeitos, alinhada com alguns dos objetivos da Agenda2030 das Nações Unidas.

The management and deposition of mining waste has proved to be a problem, mainly due toinadequate deposition procedures and gaps in the approach to the rupture mechanisms of theselarge geotechnical structures. Events such as Mariana (2015) and Brumadinho (2019) haveintensified the discussion in recent years on the security and stability of these structures. Arecent project to solve the structural weakness of dams and deposits with loose and submergedtailings susceptible to fragile instability by liquefaction, is the deposition of the dried anddumped tailings with some compaction. In this dissertation, we intend to study a tailings froma large enterprise in Minas Gerais in Brazil, starting from a study of physical characterizationand Proctor compaction of a specific material, carried out at the Federal University of Viçosa(UFV). These were confirmed in FEUP's geotechnical laboratory, which together estimated themechanical behavior of this material, through advanced triaxial tests that allowed determiningparameters for calculation models, namely based on the theory of critical states, with a view tothe identification of contractile and expanding states , which can identify any susceptibility toliquefaction. These stacked structures require a safety check for drained and undrained loadingconditions, for which a numerical approach was established using the Finite Element Method,with the Plaxis and RS2 programs using the Mohr-Coulomb Criterion in the Deformation PlaneState .It is intended that this dissertation contributes to the evaluation of the safety of this tailingsdisposal solution, in line with some of the objectives of the United Nations Schedule 2030.