Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Laboratório Nacional de Engenharia Civil. 2009

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-02-03T16:21:58Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ EstudoParamétricoFormação.pdf: 5555726 bytes, checksum: 9f92f22f28401d079dc6ad3b6492cf9d (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-03T18:45:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ EstudoParamétricoFormação.pdf: 5555726 bytes, checksum: 9f92f22f28401d079dc6ad3b6492cf9d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-03T18:45:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ EstudoParamétricoFormação.pdf: 5555726 bytes, checksum: 9f92f22f28401d079dc6ad3b6492cf9d (MD5) Previous issue date: 2015 / O tombamento flexural é um tipo de ruptura comum na região do Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais, onde se situam inúmeras minas. Essas operações têm tido dificuldades em controlar essas rupturas, o que exige que novas abordagens sejam propostas e que mais detalhes sobre o mecanismo sejam conhecidos. Este trabalho pretende investigar o movimento de tombamento flexural em taludes, mais especificamente a formação da superfície basal de ruptura, usando retroanálise em uma simulação por elementos finitos de modelo real e em um procedimento de cálculo de equilíbrio desenvolvido no corpo do trabalho. A simulação computacional de um ensaio real tomado como base alcançou um bom ajuste após algumas modificações nos parâmetros de entrada. A análise dos resultados mostrou que a ruptura da rocha ocorre tanto por tração como por cisalhamento. Ela iniciou sempre no pé do talude e seguiu uma linha reta. Também foi possível notar a importância dos parâmetros pós-pico na análise, geralmente negligenciados nas simulações por sua difícil obtenção. O procedimento de cálculo para estabilidade foi baseado nas equações elaboradas de modo a definir as alturas em que rompem cada coluna, formando um caminho que seria a superfície basal de ruptura. Na simulação paramétrica verificou-se que a maioria das variáveis tem maior influência sobre as colunas superiores, indicando que as colunas inferiores comportam-se como bloco em contraposição às superiores, que se comportam individualmente. ____________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : The flexural toppling is a common type of failure in the region known as“QuadriláteroFerrífero” (Iron Quadrangle in English),inthe brazilian state of Minas Gerais, where there are numerous mines. These operations have had trouble controlling thosefailures, which requires new approaches andto better understand the mechanism. This study aims to investigate the flexural toppling on slopes, more specifically the formation of the basal surface failure, usingback calculation in a finite element simulation of the actual model and in an equilibrium calculation procedure developed here. The computer simulation of a real test reached a good fit after some changes in the input parameters. The results showed that the rock failure occurs either by tension or by shear. It always started on the slope toeand followed a straight line. It was also noted the importance of post-peak parameters in the analysis, usually neglected in simulations because of the difficult to be obtained. The calculation procedure for stability was based on the equations developed to define the heightsin which each column breaks, forming a path that were taken as the surface of failure. In parametric simulation it was foundthat most of the variables are more influential for the upper columns, indicating that they react individually and the lower columnsbehave together, as a block.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-05-08T20:01:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_GerenciamentoRiscosGeotécnicos.pdf: 118625409 bytes, checksum: faa66fdaf33cea62dcb2d40f5e252202 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-05-12T13:29:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_GerenciamentoRiscosGeotécnicos.pdf: 118625409 bytes, checksum: faa66fdaf33cea62dcb2d40f5e252202 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-12T13:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_GerenciamentoRiscosGeotécnicos.pdf: 118625409 bytes, checksum: faa66fdaf33cea62dcb2d40f5e252202 (MD5) Previous issue date: 2014 / Na engenharia civil, a construção de túneis e obras subterrâneas sempre foi, particularmente, afetada por incidentes, nomeadamente colapsos com consequências trágicas, que nos últimos anos se tem dado uma maior importância. O elevado grau de incerteza que caracteriza este tipo de obras, devido à variável e complexa envolvente geológica, pode muitas vezes sujeitá-las a problemas que põem em causa a sua estabilidade e consequentemente a sua segurança e sustentabilidade econômica. A análise destes incidentes e a preocupação de mitigar as suas consequências conduziu que organizações internacionais, particularmente as grandes empresas seguradoras, a dirigissem sua atenção para o problema e desenvolverem procedimentos adequados à gestão dos riscos que estas obras envolvem. A gestão de riscos em obras subterrâneas tem cada vez mais um papel relevante neste tipo de empreendimento para identificação, estudo e mitigação dos perigos que põem em causa a sua construção que consequentemente, originam derrapagens financeiras. Deste modo, torna-se uma ferramenta de tomada de decisões importante para os elementos responsáveis atuarem de modo atempado no controle da obra de forma a evitar qualquer tipo de desvio técnico e econômico e garantir a sua qualidade. Este Trabalho Final de Mestrado faz um levantamento e uma sistematização da temática da gestão dos riscos que ocorrem durante a construção de túneis e obras subterrâneas. Neste, são abordados primeiramente os processos e os princípios globais de gestão de riscos em empreendimentos, os diferentes tipos de riscos e a sua respectiva gestão. Seguidamente, é abordada a aplicação destes princípios à geotecnia e construção de obras subterrâneas e os seus procedimentos. São analisados os diversos mecanismos de colapso de túneis, as suas causas prováveis, incluindo a componente geológica, as várias medidas de monitoração e mitigação dos mesmos. Por fim, é feito uma síntese das ferramentas que podem ser utilizadas na gestão e monitoração do processo de construção, recorrendo a métodos lógicos e matemáticos. ________________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: In civil engineering, the construction of tunnels and underground works has always been particularly affected by incidents, namely collapses with tragic consequences, to which in recent years has been given greater importance. The high degree of uncertainty that characterizes this type of work due to the variable and complex geological environment, can often subject them to problems that undermine its stability and consequently its security and economic sustainability. The analysis of these incidents and the concern to mitigate their consequences has led to international organizations, particularly the large insurance companies, yielding their attention to the problem as to develop appropriate risk management procedures that these works involve. Risk management in underground works has an increasingly important role in this type of projects in the identification, study and mitigation of hazards that jeopardize its construction and therefore originate financial overruns. Thus, it becomes a tool for making important decisions so that the responsible parties can act in a timely manner in the management of the work in order to avoid any kind of technical and economic deviation and ensure its quality. This Master’s Degree Final Project aims to do a survey and a systematization of the subject of risk management that occur during the construction of tunnels and underground works. Firstly, it addresses the processes and the overarching principles of risk management in projects, the different types of risks involved and their respective management. Then, the application of these principles to the geotechnical area and to construction of underground structures and procedures is discussed. The various mechanisms of collapsing tunnels are analyzed, their probable causes, including the geological factors, the different measures in order to monitor and mitigate them. Finally, a brief summary of the tools that can be used in the management and monitoring of the construction process, using logical and mathematical methods is presented.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-22T17:03:30Z No. of bitstreams: 1 2016_LucasParreiradeFariaBorges.pdf: 40806462 bytes, checksum: 56dc8160ca1778614db9c842a373a58c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-06T17:16:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LucasParreiradeFariaBorges.pdf: 40806462 bytes, checksum: 56dc8160ca1778614db9c842a373a58c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-06T17:16:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LucasParreiradeFariaBorges.pdf: 40806462 bytes, checksum: 56dc8160ca1778614db9c842a373a58c (MD5) / Um dos principais objetivos da Engenharia Geotécnica é compreender como as partículas sólidas e os fluidos presentes em um solo comportam-se quando submetidos a diferentes tipos de solicitações. No caso em que o solo apresenta em sua composição mais de um fluido (ou fase), diz-se que o meio encontra-se não saturado. Esta situação é observada em diversos casos da engenharia geotécnica, sendo presentes em quase todas as situações, tais como encostas, estradas e rodovias, barragens, túneis. Portanto, é de extrema importância compreender as equações que regem o fluxo em um meio não saturado e como o teor de umidade volumétrica do solo é alterado espacial e temporalmente. A equação que governa o fluxo não saturado é a Equação de Richards. A forma usual dessa equação, por ser não-linear, apresenta dificuldades para ser solucionada analiticamente. O presente estudo mostra como linearizar tal equação, o que possibilita a obtenção de soluções analíticas. Todavia, como o fluxo não saturado pode ocorrer em meios cuja geometria de domínio é complexa, faz-se necessário modelar numericamente o fenômeno. Assim, propõe-se uma nova abordagem numérica, denominada Método Iota-delta Discreto. Esse método é capaz de lidar com domínios que tenham geometrias rebuscadas em diferentes escalas, tais como, as obtidas por micro-tomografias ou registros fotográficos, ou aquelas referentes aos domínios usuais da engenharia ou de ensaios geotécnicos. Tal método é validado por meio de soluções analíticas, comprovando sua consistência, ao representar um fenômeno físico, e sua convergência, ao demonstrar sua precisão matemática. Por mais, o método numérico é proposto não apenas considerando aspectos matemáticos, mas também considerando o processamento computacional. Com isso, visa-se eficiência computacional aliada à precisão físico-matemática. Por fim, simula-se o fluxo transiente não saturado numérica e analiticamente, em condições uni e bidimensionais. Tais simulações abrangem casos reais que vão desde domínios euclidianos até domínios representados por micro-tomografia de solo e fraturas em rocha. Em todos os casos analisados, o método numérico mostrou-se eficiente para amplamente descrever o fluxo não saturado para os casos presentes na engenharia geotécnica. ___________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / One of the main purposes of Geotechincal Engineering is to understand how solid and fluid particles of a soil behave. When the flow is characterized by the transportation of more than one fluid (or phase), such as air and water, it is denominated as an unsaturated flow. This type of flow is found in many cases of Geotechnical Engineering, and is present in almost every situation such as slopes, highways, dams, tunnels, and others. Therefore, it is extremely important to understand the equation that rules the unsaturated flow and how the volumetric water content changes over space and time. The equation that rules the unsaturated flow is the Richards' Equation. The usual form of this equation, due to its non-linearity, is difficult to be analytically solved. Thus, the current study shows how to linearize the equation, which enables one to find analytical solutions. However, once the unsaturated flow can occur in complex geometric domains, it is necessary to numerically model the phenomenon. Hence, it is proposed a new numerical approach denominated as Iota-delta Discrete Method. This method is capable to deal with complex geometry domains in different scales, such as the ones obtained through micro-tomography or photography captures, and standard domains for engineering and laboratory tests. Such method, is validated through analytical solutions, having its consistency ratified, representing the physical phenomenon, and its convergence affirmed, showing its mathematical precision. Moreover, the numerical method does not only consider the mathematical formulation on its scope, but also the computational processing. Thus, it is intended to combine both computational efficiency and physical-mathematical precision. Accordingly, it is simulated the unsaturated flow both numerically and analytically, in 1D and 2D. These simulations correspond to real physical situations, including euclidean domains, soil micro-tomography and rock fractures. In all cases, the numerical method demonstrated to be efficient and capable to describe the unsaturated flow for the current problems in Geotechnical Engineering.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-09-20T12:54:14Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7106505 bytes, checksum: 6e7bbac6d547dbebd1255bcf80191bcc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-20T12:54:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7106505 bytes, checksum: 6e7bbac6d547dbebd1255bcf80191bcc (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / O conhecimento das caracterizações e classificações geomecânicas dos maciços rochosos são de grande interesse e importância para o projeto de obras civis e mineração,já que a estabilidade de taludes e escavações subterrâneas está diretamente relacionada as propriedades geomecânicas dos maciços. As classificações geomecânicas surgiram com o intuito de ajudar a prever o comportamento dos maciços rochosos susceptíveis ã solicitações de obras de engenharia ou mineração, na fase de projeto. Algumas das principais classificações atualmente utilizadas são o RMR (Rock Mass Rating), proposta por Bieniawski (1989), o índice de qualidade Q (Tunelling Quality Index), de Barton et al. (1974) e o GSI (Geological Strength Index), proposta por Hoek (1994). Em 201 1, Bieniawski apresentou uma explicação sobre a forma exata de como usar os pesos adotados pelo seu método, uma vez que os usuários do RMR tiveram, na opinião do autor, um entendimento errôneo na hora de atribuir esses valores, já que os pesos adotados não eram mínimos, como estavam sendo utilizados, e sim valores médios. Nesse contexto, Celada et al. (2014) realizaram atualizações e melhorias no RMR89. Em sua nova versão, além de acrescentar um parâmetro referente a alterabilidade dos maciços, foram unificados e substituídos os parâmetros RQD e espaçamento das descontinuidades, pelo número de descontinuidades por metro. Devido ã grande dificuldade encontrada por alguns profissionais em classificar maciços rochosos altamente intemperizados usando o RMR89, Santos et al. (2012) propuseram uma correção dos pesos ao considerar o grau de intemperismo no RMR89. Também com dificuldades em classificar os maciços rochosos do Quadrilátero Ferrífero pela classificação RMR89, a mineradora Vale (2008) atribuiu alguns ajustes no RMR89. Neste contexto, o presente trabalho verificou, para os maciços rochosos do Quadrilátero de Ferrífero, Brasil, a eficacia dos ajustes utilizados na classificação RMR89, propostas por Santos et al. (2012), Bieniawski (2011) e Vale (2008). Além disso, na tentativa de estimar os valores de GSI, através da classificação RMR89,entre os valores de GSI e os valores ajustados de RMR . Como Hoek et al. (2013)possibilitaram a quantificação do GSI por meio de parâmetros encontrados na classificação RMR, o presente trabalho também verificou os resultados encontrados para os métodos quantitativo e qualitativo nos maciços rochosos de itabiritos de diferentes consistências da mina Sapecado. Apesar da explicação dada por Bieniawski (2011), a classificação RMR89 apresentou certa dificuldade em classificar os maciços rochosos do Quadrilátero Ferrífero, sendo, por isso, recomendado a utilização de outros ajustes para encontrar resultados mais fidedignos, como as apresentadas por Santos et al. (2012) e Vale (2008. As correlações de GSI com os RMR ajustados apresentaram resultados satisfatórios, podendo auxiliar em tomada de decisão em trabalhos que envolvam classificações geomecânicas em minas commaciços rochosos compostos por litotipos e graus de intemperismo semelhantes. Apesar das formas qualitativas e quantitativas de encontrar valores de GSI terem sido agrupadas regiõessemelhantes, o GSI apresentou dificuldades em aplicar as quantificações nos maciços rochosos de baixa qualidade. / The knowledge of the geomechanical characterizations and geomechanical classifications of the rock masses are of great interest and importance for the design of civil and mining works on rocks, as slope and underground excavations stability are directly related to the mechanical properties of each rock mass class. Geomechanical classifications have been developed to help predict the behavior of rock masses susceptible to requests for engineering works during the design phase. Some of the most common geomechanical rock mass classifications currently used are the RMR (Rock Mass Rating) proposed by Bieniawski (1989), the Tuning Quality Index (Q) by Barton et al. (1974) and the GSI (Geological Strength Index) proposed by Hoek (1994). On 2011, Bieniawski presented a new study in which the author points that an erroneous understand by some of the RMR user related to weights adopted for some parameters, as the proposed values were average values and not minimum values by the method. On this context, Celada et al. (2014) made updates and improvements on RMR89. ln its new version, besides adding a parameter referring to the alterability of the masses, the parameters RQD and the spacing of the discontinuities were unified and replaced by the number of discontinuities per meter Due to the great difficult found by some professionals to classify highly weathered rock masses by using the RM R89, Santos et al. (2012) have proposed a correction of these weights by considering weathering degree on RMR89. Additionally, Vale mining company (2008) have also attributed some a adjusts on RMR89 throughout a method already under development and testing. On this context, the present work has the aim of verifying, for rock masses from Inron Quadrangle, Minas Gerais, Brazil, the effectiveness of the proposed adjusts on RMR89 proposed by Santos et al. (2012), by Bieniawski (2011) and by Vale (2008.In addition, in an attempt to estimate the GSI values, through the classification RM R89, Hoek presented a correlation between the classifications as GSI : RMR89 - 5. However, since this correlation was estimated only for the RMR89, the formula should not be used for any other RMR version. Therefore, in order to find GSI values for the different proposed adjustments, correlations were made between the GSI values and the adjusted RMR values. As Hoek et al. (2013) made possible the quantification of the GSI by means of parameters found in the RMR classification, the present work also verified the results found for both quantitative and qualitative rocks proposed by hoek et al. (1994, 2013)for itabirites rock masses of different coherence of the Sapecado mine. Despite the explanation given by Bieniawski (2011), an RMR classification presented some difficulty in classifying the rocks masses of the Iron Quadrangle, and it is therefore recommended to use adjustments to find more reliable results. As correlations of GSI with the adjusted RMR presented satisfactory results, it can help in decision making in works that involve the geomechanical ranking in mines with rocky masses composed of lithotypes and degrees of weathering. The GSI it was difficult to find good correlations for low quality rock masses.

O trabalho faz uma análise da técnica de desaguamento de lodo e sedimentos dragados (contaminados ou não), por meio de tubos de geotêxtil, através da abordagem de suas características mais relevantes, apresentando exemplos de aplicação e avaliando o processo de desaguamento face às solicitações mecânicas e hidráulicas às quais todo o sistema está submetido. Este estudo é justificado pelo dilema enfrentado atualmente em relação a como, onde e por quanto tempo dispor os resíduos gerados pelas atividades humanas. O desaguamento é uma etapa pela qual os resíduos e sedimentos dragados devem ser submetidos em função do grande volume apresentado e a dificuldade de serem transportados e aterrados. A técnica de desaguamento por tubos de geotêxtil vem ao encontro desta necessidade de redução do teor de umidade, mostrando, em alguns casos, um melhor desempenho em relação a técnicas convencionais ou até mesmo podendo ser aproveitada como um recurso de otimização do processo de desaguamento sem abandonar a técnica já empregada para tal fim. Esta técnica teve seu início nos anos 80 com a finalidade de empregar tubos de geotêxtil para conter material granular, a fim de criar diques para a construção de aterros hidráulicos ou para controle de erosão. A partir do mesmo princípio, experiências voltadas para a questão ambiental, na contenção de material contaminado e material dragado fino foram surgindo e, desde então, tem-se confirmado que, se dimensionados corretamente, os tubos de geotêxtil para desaguamento de materiais finos são uma alternativa viável, principalmente do ponto de vista econômico.

A filtração de solos com granulometria ampla pode apresentar problemas devido ao risco de ruptura da estrutura do solo ou de colmatação do filtro, pois este tipo de solo pode não ser capaz de reter suas próprias partículas finas, apresentando um comportamento internamente instável. Assim, um solo é descrito como tendo uma granulometria instável se apresentar carreamento de suas partículas finas devido à ação de algum agente perturbador. Esta pesquisa apresenta um estudo sobre o desempenho de geotêxteis não-tecidos agulhados aplicados na filtração desses solos críticos. A campanha experimental envolve ensaios de caracterização dos geotêxteis e ensaios de filtração de longa duração tipo Razão entre Gradientes para avaliação do comportamento dos sistemas solo/filtro, tendo sido testados dois geotêxteis não tecidos de massa por unidade de área diferentes e três materiais de base preparados com frações de pó de brita, a partir de curvas granulométricas específicas com formato côncavo. O trabalho analisa a condição de estabilidade interna dos solos de base e discute a aplicabilidade dos métodos de classificação para solos granulares. O desempenho dos filtros é avaliado considerando critérios de retenção, colmatação e permeabilidade, aplicáveis a solos instáveis. Um critério de retenção racional, baseado em análises probabilísticas, é também considerado.Os resultados obtidos nos ensaios demonstram a influência da intensidade e do modo de aplicação do gradiente hidráulico no comportamento de um geotêxtil como elemento filtrante, sendo no caso estudado, a colmatação do sistema agravada com o aumento do gradiente. Dos solos utilizados apenas o de estrutura mais aberta e curva granulométrica com concavidade mais acentuada apresenta colmatação ao longo do tempo, enquanto os dois outros apresentam pouca variação do GR no decorrer do ensaio.

Para o dimensionamento de filtros têxteis, por teoria probabilística, é necessário o conhecimento da curva de distribuição de poros. A pesquisa apresenta uma discussão das metodologias para determinação desta curva, e a proposta de uma nova metodologia de ensaio de filtração em suspensão, baseada na proposta de SILVEIRA (1993). O trecho da curava de distribuição de poros, obtida através da retroanálise de resultados dos ensaios de filtração em suspensão, para diferentes geotêxteis, mostra boa concordância quando é comparada com a curva teórica de GOURC (1982), permitindo uma verificação do valor a ser adotado pela distância entre confrontos, que até o momento era uma questão aberta. Com objetivo de verificar a adequação da proposta, são feitas comparações entre resultados de dimensionamentos pelo CFGG (Comitê Francês de Geotêxteis e Geomembrana) e pela teoria probabilística.

Este trabalho tem por objetivo a localização e identificação das feições associadas aos solos lateríticos através da aplicação de técnicas de processamento de imagens de sensoriamento remoto. A área de estudo localiza-se no Estado de São Paulo, próxima à cidade de Campinas, abrengendo os municípios de Campinas, Sumaré, Nova Odessa, Monte-Mor e Nova Veneza. Trata-se de uma área cujos solos são ricos em ferro, de acordo com Oliveira et al. (1981), e da qual se dispunha de mapas pedológicos semidetalhados (1:50.000), bem como de imagens de um período bastante seco, onde os solos ficaram quase que descobertos, permitindo que uma grande quantidade de solos tivessem sua superfície exposta. O mapa semidetalhado de solos serviu de suporte para avaliação dos produtos gerados pelas técnicas de processamento digitais empregadas. foram utilizadas as imagens do sensor TM do Sistema Landsat para a localização, identificação das feições associadas aos solos lateríticos, utilizando-se as técnicas: restauração, realce linear de contraste, componentes principais e transformação IHS. Utilizou-se as bandas TM 1, TM 2, TM 3, TM 4, TM 5 e TM 7 do Sistema Landsat. A partir dessas bandas e das técnicas de processamento de imagens empregadas, verificou-se que as bandas TM 7, TM 5, TM 2 e TM 3, através das composições 7R/5G/2B, 7R/5G/3B e a transformação IHS da composição 7R/5G/2B, foram as que melhor identificaram as feições associadas a solos lateríticos.