Comportamento mecânico de rejeitos de mineração de ferro sob a ótica dos estados críticos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, João Paulo de Sousa
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/44030
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022.
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Enquanto se reconhece que os resíduos de mineração podem ocorrer em um largo espectro de materiais e condições, há uma crescente propensão nos meios técnicos e científicos a buscar modelos constitutivos que permitam a análise de seu desempenho. A presente tese realiza uma investigação experimental e numérica com foco em avaliar a efetividade da modelagem do comportamento de materiais por meio da Mecânica dos Estados Críticos. Demais disso, o programa experimental contemplou a caracterização química, física e dinâmica de rejeitos de mineração do Quadrilátero Ferrífero (QF). A campanha foi composta por ensaios de granulometria e granulo-química, compactação, adensamento unidimensional e hidrostático, permeabilidade, medida de velocidade de onda cisalhante com elementos Bender, ensaios de compressão triaxial e ensaios dinâmicos de Coluna Ressonante. No que se refere aos ensaios dinâmicos, foram determinados os módulos de amortecimento, a rigidez para pequenas deformações e as curvas de degradação da rigidez. Ademais, uma ampla bateria de simulações numéricos foi executada, a fim de avaliar a capacidade do modelo constitutivo NorSand. Outrossim, foi utilizado o NorSand na representação do comportamento de rejeitos do Quadrilátero Ferrífero (QF). No caso dessas simulações, foi selecionada aleatoriamente uma das amostras ensaiadas e, à luz dos resultados de laboratório, foi possível a determinação dos parâmetros de estado crítico para esse material. Inicialmente, procedeu-se à calibração do modelo por meio dos dados experimentais disponíveis, com o auxílio do software livre NorTxl. A calibração visou estabelecer o conjunto de parâmetros que melhor representasse o rejeito de flotação selecionado. Posteriormente, simulações numéricas mais avançadas foram processadas na plataforma de modelagem numérica comercial FLAC3D. Em referida plataforma, foi implementado o modelo NorSand como um User Defined Models. A sua vez, com o UDM, foram reproduzidos ensaios triaxiais e cisalhamento simples. Demais disso, solicitações dinâmicas foram modeladas em ensaios de cisalhamento simples cíclico. Como conclusão dos experimentos, verificou-se que o modelo NorSand se mostrou adequado para avaliar o comportamento dos rejeitos de mineração estudados. No caso da implementação numérica FLAC3D, houve aderência em solicitações drenadas, deformações inferiores a 5% e em amostras nas quais o Parâmetro de Estado tenha pequena magnitude.Classical Soil Mechanics often characterizes the behaviour of soils through in situ tests and laboratory tests that seek to simulate actual field conditions. However, this approach in some cases has proved to be insufficient and limited to understanding the behaviour of certain classes of materials. At the same time, it is recognized that mining waste can occur in a wide range of materials and conditions. There is an increasing propensity in technical and scientific circles to seek constitutive models that allow the analysis of its performance. The present thesis carries out an experimental and numerical investigation focusing on evaluating the effectiveness of modelling the behaviour of materials through the Mechanics of Critical States. In addition, the experimental program included the chemical, physical and dynamic characterization of mining waste from the Quadrilátero Ferrífero. The investigation base was Granulometric, compaction, consolidation, permeability, and triaxial tests. In addition, chemical, dynamic resonant column and BE tests were performed. The damping modules, the stiffness for small deformations, and the stiffness degradation curves were determined regarding dynamic tests. A large battery of numerical simulations was performed to assess the capacity of the NorSand constitutive model. Furthermore, NorSand was used to represent the QF tailings behaviour. In the case of these simulations, one of the tested samples was randomly selected. Considering the laboratory results, it was possible to determine the critical state parameters for this material. Initially, the model was calibrated using the experimental data available with the aid of the free NorTxl software. The calibration aimed to establish the parameters that best represented the selected flotation tailings. Subsequently, more advanced numerical simulations were processed on the commercial numerical modelling platform FLAC3D. The NorSand model was implemented as a User Defined Model on this platform. In turn, with the UDM, triaxial tests and simple shear were reproduced. In addition, dynamic stresses were modelled in simple cyclic shear tests. As a conclusion of the experiments, it was verified that the NorSand model was shown to be adequate to evaluate the behaviour of the studied mining tailings. In the case of the numerical implementation FLAC3D, there was adherence in drained requests, deformations below 5%, and samples in which the State Parameter has a small magnitude.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em GeotecniaA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessComportamento mecânico de rejeitos de mineração de ferro sob a ótica dos estados críticosMechanical behaviour of iron ore tailings through critical state soil mechanicsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisEstados críticosNorSandRejeitos de mineraçãoMecânica dos estados críticosporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2022_JoãoPaulodeSousaSilva.pdf2022_JoãoPaulodeSousaSilva.pdfapplication/pdf8211856http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/44030/1/2022_Jo%c3%a3oPaulodeSousaSilva.pdf5eaf695eea34714853d2631ad9fce87aMD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain671http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/44030/2/license.txtbacfee268cc5d4f6aaa2e6e0066d38f5MD52open access10482/440302024-02-20 13:47:50.146open accessoai:repositorio2.unb.br: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Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2024-02-20T16:47:50Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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