Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-12T11:01:54Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3054682 bytes, checksum: 83a589ce980ac0ceffacc66cd0c98a12 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T11:01:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3054682 bytes, checksum: 83a589ce980ac0ceffacc66cd0c98a12 (MD5) Previous issue date: 2016-01-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta uma série de correlações de propriedades geomecânicas para anfibolitos e xistos da região Sul de Minas Gerais, na tentativa de se conseguir equações que permitam a obtenção da resistência mecânica das rochas através de ensaios mais simples, rápidos e menos onerosos que o convencional ensaio de resistência à compressão uniaxial. Assim, três ensaios foram realizados para fim desta correlação: o ensaio de carga pontual (point load test), o ensaio de dureza de Schmidt e o ensaio de velocidade de propagação de ondas, ambos realizados no Laboratório de Mecânica das Rochas da Universidade Federal de Viçosa. Os resultados se mostraram satisfatórios para os litotipos em estudo, tendo sido obtidos bons coeficientes de determinação e boas correlações. Como resultado da correlação entre resistência à compressão uniaxial (σ c ) e índice de carga pontual (Is 50 ), obtiveram-se valores de parâmetro de correlação “a” entre 13,92 e 24,62 para os anfibolitos e, para o xisto grafitoso estudado, um valor de “a” igual a 33,06. Uma equação linear de correlação entre σc x Is 50 foi encontrada para os anfibolitos em estudo, que formaram a maior parte das amostras ensaiadas, com um coeficiente de determinação (R2) igual a 0,81. Ao correlacionar resistência à compressão uniaxial e dureza de Schmidt analisando-se todos os litotipos, obteve-se uma equação exponencial apresentando R2 igual a 0,50. Este coeficiente apresentou significativa melhora ao se excluir da análise o anfibolito foliado, em que o novo coeficiente de determinação foi igual a 0,94. Por fim, analisando a correlação entre resistência à compressão uniaxial e velocidade de ondas, obteve-se uma equação linear com R2 igual a 0,78. Este mesmo coeficiente foi alterado para 0,90 ao se analisar apenas litotipos de mesmo grau de alteração. / This work presents the results of a series of geomechanical parameters tests performed on amphibolites and schist from south of Minas Gerais state, Brazil, in an attempt to support equations that allow the determination of mechanical strength from more simple and low-cost tests instead of uniaxial compressive strength tests. For this three tests were done to support those correlations: point load test, Schmidt Hammer hardness test and wave propagation velocity, all performed at Rock Mechanics Laboratory, Universidade Federal de Viçosa. Results have proved that good correlations and determination coefficient could be achieved for all rocks under study. For the correlation between uniaxial compressive strength (σ c ) and point load index (Is 50 ), values for “a” parameters between 13.92 and 26.62 were found for amphibolites, and equal to 33.06, for graphite-rich schists. A linear correlation equation, with R 2 equal to 0.81, for σ c x Is 50 was found for the amphibolites, that comprises the major amount of rocks under study. When trying to correlate uniaxial compressive strength with Schmidt hardness for rock types under study an exponential equation with a R 2 equal to 0.50. This coefficient has presented a significant improvement, passing to a value equal to 0.94. Finally, for the correlation between σ c and wave velocity propagation, a linear equation with R 2 equal to 0.78. This same coefficient has improved to 0.90 by analyzing only rock types of the same weathering level.

Os meios rochosos são compostos por blocos de rochas intactos e por descontinuidades. As descontinuidades representam zonas de baixa rigidez, onde as propriedades do maciço estão degradadas, reduzindo a resistência do mesmo. Elas também constituem caminhos para o fluxo de fluidos no interior da rocha. O estudo do comportamento hidráulico-mecânico acoplado existente nos meios porosos é realizado pela poroelasticidade, que relaciona os campos de tensões e deformações no maciço, gerados pela deformação mecânica do esqueleto e pela ação do fluido pressurizado nos poros. Uma abordagem micromecânica permite estender os resultados clássicos da teoria de poroelasticidade para o caso de juntas que são capazes de transferir esforços ao longo de suas faces. Neste contexto, o meio rochoso heterogêneo é substituído por um meio homogêneo equivalente, pela aplicação do conceito de mudança de escala da teoria da homogeneização, que possibilita a determinação das propriedades efetivas do maciço. Demonstra-se que, para certas distribuições geométricas das juntas, é possível obter soluções analíticas para o comportamento do maciço pela aplicação de estimativas como, por exemplo, o esquema Mori-Tanaka, onde as juntas são modeladas como esferoides. Um modelo numérico via método dos elementos finitos, que considera explicitamente as juntas, é usado para comparar os resultados obtidos. / Rock media are composed by blocks of intact rock and discontinuities. Discontinuities represent zones of low stiffness, where the mass properties of the rock are degraded, with reduced resistance. They also provide ways for fluid flow within the rock. The study of coupled mechanical-hydraulic behavior existing in porous media is perfomed by poroelasticity, which relates the stress and strain fields in a rock mass generated by the mechanical deformation of the skeleton and the action of pressurized fluid in the pores. A Micromechanics approach allows to extend the classical results of the theory of poroelasticity to the case of joints that are able to transfer stresses along their faces. In this context, a heterogeneous rock media is replaced by an equivalent homogeneous medium by applying the micro-macro approach from the theory of homogenization, which allows the determination of the effective properties of the rock mass. It is shown that, for some geometric distributions of the joints, it is possible to obtain analytical solutions for the rock behavior by applying estimates methods as the Mori-Tanaka scheme, where the joints are modeled as oblong spheroids. A numerical model via the finite element method, where the joints are considering explicitly, is used in order to compare the results.

Submitted by Teresa Cristina Rosenhayme (teresa.rosenhayme@cprm.gov.br) on 2017-10-09T16:26:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_LarissaMontandon.pdf: 11193037 bytes, checksum: 6fc12c8f34168564f04c7f380a1388b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-10-11T09:36:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_LarissaMontandon.pdf: 11193037 bytes, checksum: 6fc12c8f34168564f04c7f380a1388b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-10-11T09:45:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_LarissaMontandon.pdf: 11193037 bytes, checksum: 6fc12c8f34168564f04c7f380a1388b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-11T09:45:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_LarissaMontandon.pdf: 11193037 bytes, checksum: 6fc12c8f34168564f04c7f380a1388b6 (MD5) Previous issue date: 2017-08

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-19T14:04:19Z No. of bitstreams: 1 146176.pdf: 5048517 bytes, checksum: 9cb217bad7b47521af10303930a056ec (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-19T14:04:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 146176.pdf: 5048517 bytes, checksum: 9cb217bad7b47521af10303930a056ec (MD5) Previous issue date: 1977-06 / Neste trabalho desenvolveu-se um programa de elementos finitos para cálculo de deslocamentos e tensões no maciço e nos elementos de suporte de túneis. A análise foi realizada em estado plano de deformação e comportamento elastoplástico para o material do maciço. São também abordadas as características básicas dos demais métodos de dimensionamento de túneis. Paralelamente, deu-se ênfase ao estudo da teoria da plasticidade e ao comportamento tensão-deformação dos solos, tendo sido escolhido o modelo elasto-plástico de Drucker-Prager para idealizar o comportamento inelástico do maciço. Na análise por elementos finitos utilizou-se o elemento isoparamétrico quadrático no método dos deslocamentos e, para reproduzir a não-linearidade física, o método das "tensões iniciais" (incremental e iterativo). O programa permite simular as diversas fases construtivas de túneis. Com o objetivo de demonstrar a validade plástica do modelo elasto-plástico e do processo de simulação adotado, o programa foi aplicado a túneis de seções típicas, tendo sido obtidos resultados satisfatórios, os quais o credenciam para utilização em projetos de túneis. Este programa, como elaborado, permite ser utilizado em outros problemas geotécnicos nos quais possa ser admitido estado plano de deformação. / In this paper a finite element program for the elastoplastic plane strain analysis was developed. Its purpose is to compute the displacements and stresses in soil and rock masses, and in tunnel supporting elements. Basic characteristics of other tunnel design methods have also been discussed. At the sarne time, emphasis was given to the study of plasticity concepts and stress-strain behavior of soils. Drucker-Prager's model has been chosen to simulate the inelastic behavior of the medium. In the finite element analysis the isoparametric quadratic displacement method was used. In order to reproduce the physical non-linearity, the "initial stress" method (incremental and iterative) was applied. The program permits to analyse each step of excavation according to the construction methods. In order to show the validity of both the elasto-plastic model and the simulation process used, the program was applied to typical tunnel cross-sections. Since reasonable results were obtained the program will be seemingly useful in tunnel design. The program could also be used in other geotechnical problems where the plane strain condition is valid.

Submitted by Jesiel Ferreira Gomes (jesielgomes@ufcg.edu.br) on 2018-04-17T23:55:41Z No. of bitstreams: 1 KARINA FELÍCIA FISCHER LIMA SANTIAGO – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2015.pdf: 11955651 bytes, checksum: ed2b0ddfd6604f59ef01965e640d37ac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T23:55:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KARINA FELÍCIA FISCHER LIMA SANTIAGO – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2015.pdf: 11955651 bytes, checksum: ed2b0ddfd6604f59ef01965e640d37ac (MD5) Previous issue date: 2015-08-26 / Capes / Neste trabalho estudam-se as propriedades físicas e mecânicas das rochas da Bacia do Rio do Peixe (BRP), provenientes do furo estratigráfico 1-BSB01-PB. Esta bacia, localizada no extremo oeste do estado da Paraíba, tem se tornado alvo de estudos exploratórios, face à ocorrência de óleo próximo a superfície, à NW da cidade de Sousa. Em sua caracterização faciológica, identificam-se cinco fácies sedimentares: calcilutito vermelho, calcilutito cinza, arenito, folhelho negro e marga. Por meio de ensaios de propagação de ondas sísmicas, experimentos de petrofísica básica, e ensaios mecânicos de compressão uniaxial com o martelo de Schmidt, determinam-se para as amostras de rochas da BRP, a porosidade, as densidades total e de grão, as velocidades sísmicas, a resistência mecânica e as constantes elásticas estáticas e dinâmicas, destacando-se o módulo de Young. Os resultados obtidos mostram que as rochas em estudo apresentam valores de porosidade entre 0,5 e 20%, resistência à compressão uniaxial de 18 a 93 MPa, módulos de Young dinâmicos entre 9 a 58 GPa, desde 1,1 até 6 vezes maiores que os correspondentes módulos estáticos. As correlações observadas para as diferentes propriedades físicas e mecânicas mostram-se fortemente influenciadas por características como presença de material carbonático, matéria orgânica, óleo e estruturas sedimentares e tectônicas, evidenciando a complexidade das rochas analisadas. / In this paper, studies on physical and mechanical properties of rocks from the stratigraphic hole 1-BSB01-PB, in the Rio do Peixe Basin (BRP), are performed. This basin, located in the far west of the state of Paraíba, has become the subject of exploration studies due to the occurrence of oil near the surface, in the NW of Sousa city. In his facies characterization is possible to identify five sedimentary facies: red calcilutite, gray calcilutite, sandstone, black shale and marl. From seismic wave propagation tests, experiments of basic petrophysics, mechanical tests on uniaxial compressive with Schmidt’s hammer, are determined for samples of BRP rocks the porosity, the bulk and grain densities, the seismic velocities, the mechanical strength and the static and dynamic elastic constants, highlighting the Young's modulus. The results obtained show that the studied rocks have porosity values between 0.5 and 20%, uniaxial compressive strength from 18 to 93 MPa, dynamic Young's modulus between 9 and 58 GPa, from 1,1 to 6 times greater than the corresponding static modules Correlations observed for the different physical and mechanical properties shows strongly influences by characteristics such as the presence of carbonate material, organic material, oil and sedimentary and tectonic structure, showing the complexity of the analyzed rocks.

Uma maneira de analisar a estabilidade de túneis escavados em maciços rochosos fraturados é a baseada na teoria da análise limite utilizando um critério de resistência macroscópico desenvolvido a partir da teoria de homogeneização. Este trabalho primeiramente descreve o comportamento mecânico dos constituintes do maciço rochoso fraturado e os métodos usuais de análise. Posteriormente é descrita a teoria da análise limite e da homogeneização em análise limite, utilizando estas teorias é apresentado o critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados em estado plano de deformações desenvolvido por Fréard (2000) e desenvolvido um critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados para o caso tridimensional. A partir destes critérios aplicaram-se mecanismos de ruptura para se encontrar limites superiores da função de estabilidade. Assim permitindo a análise da previsibilidade do colapso do túnel estação Pinheiros do metrô de São Paulo o qual os resultados apresentavam a possibilidade de prever o colapso. / One way of analyze the stability of tunnels excavated at fractured rock masses is based on the theory of yield design using a macroscopic strength criterion developed from the theory of homogenization. This dissertation first describes the mechanical behavior of the fractured rock mass constituents and the usual methods of analysis. Later is described the yield design theory and the theory of homogenization applied to the yield design using these theories is presented macroscopic strength criterion for fractured rock masses in a state plan developed by Fréard (2000) and developed a macroscopic strength criterion for rock masses fractured to the three-dimensional case. Based on these criteria were applied failure mechanisms to meet the upper bounding of the stability function. So it’s possible to analyze the predictability of the collapse of the tunnel-station Pinheiros of the Sao Paulo subway which the results showed the possibility of predicting the collapse.

Os meios rochosos são compostos por blocos de rochas intactos e por descontinuidades. As descontinuidades representam zonas de baixa rigidez, onde as propriedades do maciço estão degradadas, reduzindo a resistência do mesmo. Elas também constituem caminhos para o fluxo de fluidos no interior da rocha. O estudo do comportamento hidráulico-mecânico acoplado existente nos meios porosos é realizado pela poroelasticidade, que relaciona os campos de tensões e deformações no maciço, gerados pela deformação mecânica do esqueleto e pela ação do fluido pressurizado nos poros. Uma abordagem micromecânica permite estender os resultados clássicos da teoria de poroelasticidade para o caso de juntas que são capazes de transferir esforços ao longo de suas faces. Neste contexto, o meio rochoso heterogêneo é substituído por um meio homogêneo equivalente, pela aplicação do conceito de mudança de escala da teoria da homogeneização, que possibilita a determinação das propriedades efetivas do maciço. Demonstra-se que, para certas distribuições geométricas das juntas, é possível obter soluções analíticas para o comportamento do maciço pela aplicação de estimativas como, por exemplo, o esquema Mori-Tanaka, onde as juntas são modeladas como esferoides. Um modelo numérico via método dos elementos finitos, que considera explicitamente as juntas, é usado para comparar os resultados obtidos. / Rock media are composed by blocks of intact rock and discontinuities. Discontinuities represent zones of low stiffness, where the mass properties of the rock are degraded, with reduced resistance. They also provide ways for fluid flow within the rock. The study of coupled mechanical-hydraulic behavior existing in porous media is perfomed by poroelasticity, which relates the stress and strain fields in a rock mass generated by the mechanical deformation of the skeleton and the action of pressurized fluid in the pores. A Micromechanics approach allows to extend the classical results of the theory of poroelasticity to the case of joints that are able to transfer stresses along their faces. In this context, a heterogeneous rock media is replaced by an equivalent homogeneous medium by applying the micro-macro approach from the theory of homogenization, which allows the determination of the effective properties of the rock mass. It is shown that, for some geometric distributions of the joints, it is possible to obtain analytical solutions for the rock behavior by applying estimates methods as the Mori-Tanaka scheme, where the joints are modeled as oblong spheroids. A numerical model via the finite element method, where the joints are considering explicitly, is used in order to compare the results.

Esta dissertação apresenta uma revisão bibliográfica dos principais aspectos envolvidos nas operações de escavação de rochas com furos de grande diâmetro na mineração a céu aberto. O trabalho expõe o método de perfuração rotativa por ser o mais utilizado na execução desta operação unitária de lavra. Faz-se também um estudo dos principais agentes de desmonte que contribuem no emprego de furos de grande diâmetro na indústria da mineração, especialmente na explotação de minérios metálicos. São analisadas as propriedades do maciço rochoso, na determinação da carga específica e sua influência nos resultados da escavação de rochas por explosivos. É realizada ainda uma análise da metodologia utilizada para o dimensionamento do plano de fogo, baseando-se na inter-relação existente entre seus diversos elementos geométricos. Apresenta-se também a teoria de crateras como uma metodologia alternativa para dimensionamento de plano de fogo. Finalmente mostram-se os principais impactos ambientais decorrentes da detonação de explosivos na escavação de rochas. / This dissertation presents a bibliographical review of the main aspects involved in the open pit blasting operation using large diameter blastholes. The work displays the method of rotary drilling, being the most frequent used in the execution of this mining unitary operation. Here is presented a study of the main blasting agents that contribute to the increasing application of large diameter blastholes in the mining industry, especially in the field of metallic ores. The properties of the rock mass are analysed, in the determination of the powder factor and its influence on the results of rock excavation by explosives. An analysis of the methodology used for the determination a shot plan is carried out based on the existing interrelation between diverse geometric elements involved. The crater theory is also presented as an alternative methodology for the same purpose. Finally, the main environmental impacts caused by blasting in the rock excavation are discussed.

Uma maneira de analisar a estabilidade de túneis escavados em maciços rochosos fraturados é a baseada na teoria da análise limite utilizando um critério de resistência macroscópico desenvolvido a partir da teoria de homogeneização. Este trabalho primeiramente descreve o comportamento mecânico dos constituintes do maciço rochoso fraturado e os métodos usuais de análise. Posteriormente é descrita a teoria da análise limite e da homogeneização em análise limite, utilizando estas teorias é apresentado o critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados em estado plano de deformações desenvolvido por Fréard (2000) e desenvolvido um critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados para o caso tridimensional. A partir destes critérios aplicaram-se mecanismos de ruptura para se encontrar limites superiores da função de estabilidade. Assim permitindo a análise da previsibilidade do colapso do túnel estação Pinheiros do metrô de São Paulo o qual os resultados apresentavam a possibilidade de prever o colapso. / One way of analyze the stability of tunnels excavated at fractured rock masses is based on the theory of yield design using a macroscopic strength criterion developed from the theory of homogenization. This dissertation first describes the mechanical behavior of the fractured rock mass constituents and the usual methods of analysis. Later is described the yield design theory and the theory of homogenization applied to the yield design using these theories is presented macroscopic strength criterion for fractured rock masses in a state plan developed by Fréard (2000) and developed a macroscopic strength criterion for rock masses fractured to the three-dimensional case. Based on these criteria were applied failure mechanisms to meet the upper bounding of the stability function. So it’s possible to analyze the predictability of the collapse of the tunnel-station Pinheiros of the Sao Paulo subway which the results showed the possibility of predicting the collapse.

Os meios rochosos são compostos por blocos de rochas intactos e por descontinuidades. As descontinuidades representam zonas de baixa rigidez, onde as propriedades do maciço estão degradadas, reduzindo a resistência do mesmo. Elas também constituem caminhos para o fluxo de fluidos no interior da rocha. O estudo do comportamento hidráulico-mecânico acoplado existente nos meios porosos é realizado pela poroelasticidade, que relaciona os campos de tensões e deformações no maciço, gerados pela deformação mecânica do esqueleto e pela ação do fluido pressurizado nos poros. Uma abordagem micromecânica permite estender os resultados clássicos da teoria de poroelasticidade para o caso de juntas que são capazes de transferir esforços ao longo de suas faces. Neste contexto, o meio rochoso heterogêneo é substituído por um meio homogêneo equivalente, pela aplicação do conceito de mudança de escala da teoria da homogeneização, que possibilita a determinação das propriedades efetivas do maciço. Demonstra-se que, para certas distribuições geométricas das juntas, é possível obter soluções analíticas para o comportamento do maciço pela aplicação de estimativas como, por exemplo, o esquema Mori-Tanaka, onde as juntas são modeladas como esferoides. Um modelo numérico via método dos elementos finitos, que considera explicitamente as juntas, é usado para comparar os resultados obtidos. / Rock media are composed by blocks of intact rock and discontinuities. Discontinuities represent zones of low stiffness, where the mass properties of the rock are degraded, with reduced resistance. They also provide ways for fluid flow within the rock. The study of coupled mechanical-hydraulic behavior existing in porous media is perfomed by poroelasticity, which relates the stress and strain fields in a rock mass generated by the mechanical deformation of the skeleton and the action of pressurized fluid in the pores. A Micromechanics approach allows to extend the classical results of the theory of poroelasticity to the case of joints that are able to transfer stresses along their faces. In this context, a heterogeneous rock media is replaced by an equivalent homogeneous medium by applying the micro-macro approach from the theory of homogenization, which allows the determination of the effective properties of the rock mass. It is shown that, for some geometric distributions of the joints, it is possible to obtain analytical solutions for the rock behavior by applying estimates methods as the Mori-Tanaka scheme, where the joints are modeled as oblong spheroids. A numerical model via the finite element method, where the joints are considering explicitly, is used in order to compare the results.