Comprehensive analysis of cemented mine tailings granular materials anisotropy under multiaxial loading

• Autor(a) principal: Miguel, Gustavo Dias
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/277299
• topic: Estabilização do solo; Solo granular; Cimento portland; Comportamento geomecânico; Cement stabilization; Multiaxial loading; Mining; Tailings; Soil anisotropy; High pressure

Independentemente do país, o setor de mineração é uma das mais importantes fontes econômicas. Este setor econômico é responsável por produzir um grande volume de resíduos também conhecidos por rejeitos, que são oriundos da lavra e beneficiamento de minérios. Barragens de terra, diques, e pilhas são as formas mais comuns de dispor estes rejeitos, formas estas que demandam grandes volumes de solo. A despeito da metodologia adotada para dispor estes resíduos, sua correta disposição ainda é uma grande fonte de preocupação no setor minerário. Além do impacto visual em áreas naturais, há também apreensão quanto à possibilidade da poluição de corpos hídricos e a segurança destas estruturas executadas em solo. Este último aspecto veio à tona nos últimos anos, e atraiu a atenção de profissionais do mundo todo. Tópicos de estudo como a compreensão geomecânica dos rejeitos, sua susceptibilidade a liquefação, e metodologias para melhora de suas características se tornaram comuns na área geotécnica. Diversas alternativas surgiram na busca da melhora geomecânica destes materiais como o uso de agentes cimentantes clássicos e alternativos, e a utilização de fibras sintéticas se mostraram promissores. Este trabalho encontra-se inserido nesta perspectiva do tratamento de materiais granulares sob a ótica de rejeitos de mineração. O escopo deste trabalho é estudar o comportamento geomecânico de dois solos granulares (rejeito de minério de ferro e areia comum de rio) estabilizados pela inclusão de cimento Portland quando submetidos a um estado multiaxial de tensões. Ensaios como o de resistência à compressão, resistência à tração, pulso ultrassônico, triaxial e true triaxial foram realizados para uma ampla faixa de pesos específicos (16.0, 16.5, 17.5, 19.0, 20.5, e 22.0 kN/m³) e teores de cimento Portland (3, 2.66, 4.38, 5, 7, e 14.65%). São conclusões deste estudo: (i) o índice porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) provou ser útil, demonstrando ser uma robusta ferramenta de dosagem para materiais cementados mesmo quando submetidos a um estado multiaxial de tensões. A despeito da porosidade ou teor de cimento utilizado, um mesmo η/Civ resultará nas mesmas propriedades de engenharia. (ii) O impacto do peso específico (porosidade) na dosagem de solos cimentados pode ser descrito através de uma função do tipo potência, já o teor de cimento impacta de forma linear estes mesmos materiais. (iii) A quantidade de cimento inserido irá ditar a rigidez de amostras estabilizadas. (iv) Tensões efetivas médias (p’) acima da tensão de plastificação do material estabilizado resultam em perda parcial do benefício da inserção do cimento. Isto pode ser explicado pela quebra da cimentação quando da utilização de tensões elevadas. (vi) A anisotropia induzida pela compactação das amostras é eliminada com a inserção de cimento Portland. Entretanto, este fenômeno só é evidenciado em amostras submetidas a tensões efetivas médias inferiores a tensão de plastificação do material.