Avaliação do potencial de liquefação e análises 2D e 3D da percolação e estabilidade de uma barragem de rejeitos, alteada por montante, a partir de métodos de elementos finitos e equilíbrio limite

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza Neto, Francisco Alberto David Duarte de
Data de Publicação: 2023
Outros Autores: francisco.david@poli.ufrj.br
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20249
Resumo: Tailings dams constructed using the upstream method may have their main failure mode as instability due to liquefaction of the tailings in the reservoir. Thus, structures built using this method must be subject to careful analysis regarding the susceptibility of the stored tailings to liquefaction and the impact of this phenomenon on dam stability. This study aims to present an evaluation of the liquefaction potential of the tailings contained in an upstream raised dam, referred to as GR Dam in this work. Additionally, the study presents a seepage analysis and stability through three-dimensional (3D) numerical modeling for the dam under study, comparing the results with conventional 2D analyses. The 3D geological-geotechnical model of the structure was developed based on available investigations and project data. The 3D percolation analysis was calibrated based on permeability test data of the materials and instrumentation of the dam, using the software RS3 from Rocscience™'. Stability analyses were performed using the limit equilibrium method (Slide3 software) and the finite element method (RS3 software) employing the Mohr-Coulomb constitutive model. For the stability analyses, the susceptibility to liquefaction was evaluated, and the peak and residual undrained strength ratio of the tailings were estimated based on correlations with CPTu tests. The result of the 3D flow analysis indicated a good fit of the model to the field data. In the stability analyses, considering the peak undrained strength for the tailings, the 3D factor of safety obtained using both the limit equilibrium and finite element methods was approximately 10% higher than that obtained from the 2D analyses. However, even the 3D factor of safety obtained is still below the minimum required by national regulations.
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Thus, structures built using this method must be subject to careful analysis regarding the susceptibility of the stored tailings to liquefaction and the impact of this phenomenon on dam stability. This study aims to present an evaluation of the liquefaction potential of the tailings contained in an upstream raised dam, referred to as GR Dam in this work. Additionally, the study presents a seepage analysis and stability through three-dimensional (3D) numerical modeling for the dam under study, comparing the results with conventional 2D analyses. The 3D geological-geotechnical model of the structure was developed based on available investigations and project data. The 3D percolation analysis was calibrated based on permeability test data of the materials and instrumentation of the dam, using the software RS3 from Rocscience™'. Stability analyses were performed using the limit equilibrium method (Slide3 software) and the finite element method (RS3 software) employing the Mohr-Coulomb constitutive model. For the stability analyses, the susceptibility to liquefaction was evaluated, and the peak and residual undrained strength ratio of the tailings were estimated based on correlations with CPTu tests. The result of the 3D flow analysis indicated a good fit of the model to the field data. In the stability analyses, considering the peak undrained strength for the tailings, the 3D factor of safety obtained using both the limit equilibrium and finite element methods was approximately 10% higher than that obtained from the 2D analyses. However, even the 3D factor of safety obtained is still below the minimum required by national regulations.Barragens de rejeito construídas pelo método de montante podem ter como principal modo de falha a instabilidade devido à liquefação dos rejeitos no reservatório. Dessa forma, estruturas construídas por este método devem ser objeto de análise cuidadosa quanto a suscetibilidade dos rejeitos armazenados à liquefação e do impacto deste fenômeno na estabilidade da barragem. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma avaliação do potencial de liquefação dos rejeitos contidos por uma barragem alteada por montante, denominada neste trabalho como Barragem GR. Além disso, o trabalho apresenta uma análise de percolação e estabilidade por meio de modelagem numérica em três dimensões (3D) para a barragem em estudo, comparando os resultados com análises convencionais em 2D. O modelo geológico-geotécnico 3D da estrutura foi desenvolvido com base nas investigações e dados de projetos disponíveis, e as análise de percolação tridimensional foi calibrada com base nos dados de ensaios de permeabilidade dos materiais e da instrumentação da barragem, tendo sido utilizando o software RS3 da Rocscience™. As análises de estabilidade foram realizadas pelos métodos de equilíbrio limite (software Slide3) e elementos finitos (software RS3) empregando modelo constitutivo Mohr-Coulomb. Para as análises de estabilidade foi avaliada a suscetibilidade à liquefação e estimadas a razão de resistência não drenada de pico e residual dos rejeitos com base em correlações com ensaios CPTu. O resultado da análise de fluxo 3D indicou uma boa aderência do modelo aos dados lidos em campo. Nas análises de estabilidade, considerando a resistência não drenada de pico para o rejeito, o valor do fator de segurança 3D obtido por equilíbrio limite e elementos finitos foi cerca de 10% superior ao obtido pelas análises 2D. No entanto, mesmo o fator de segurança 3D obtido ainda é inferior ao mínimo exigido pela legislação nacional.Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2023-08-31T14:34:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Francisco Alberto David Duarte de Souza Neto - 2023 - Completo.pdf: 13679109 bytes, checksum: 79b15039ab7023a2547274b6b319914a (MD5)Made available in DSpace on 2023-08-31T14:34:46Z (GMT). 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