Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Tecnologia e Gestão de Recursos Minerais na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2010. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-05-03T15:54:17Z No. of bitstreams: 1 2010_JoaoLuizArmelin.pdf: 24597506 bytes, checksum: 4c0d82b719a6e68a3685e6686414ebf9 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2011-05-11T02:02:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_JoaoLuizArmelin.pdf: 24597506 bytes, checksum: 4c0d82b719a6e68a3685e6686414ebf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-11T02:02:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_JoaoLuizArmelin.pdf: 24597506 bytes, checksum: 4c0d82b719a6e68a3685e6686414ebf9 (MD5) / A determinação de tensões in situ em maciços rochosos tem assumido importância crescente quando se trata de projetar a ocupação do espaço subterrâneo uma vez que as manifestações dessas tensões influenciam não apenas a disposição espacial e a geometria das estruturas subterrâneas, mas também os processos executivos nelas aplicados. Por outro lado, tensões não previsíveis, que desencadeiam patologias têm sido detectadas em diversas estruturas de concreto, impondo-se também sua determinação de forma a subsidiar as providências de recuperação. As técnicas de medição de tensões in situ têm evoluído durante anos, tendo se iniciado com os métodos de alívio de tensões por exposição de superfícies nos anos 1930 e 1940, prosseguindo com as almofadas planas de 1950, os métodos de alívio de tensões em furos dos anos 1950 e 1960 e aplicações à engenharia do método do fraturamento hidráulico nos anos 1970. Métodos e dispositivos têm sido desenvolvidos em diversos países para a medição das tensões in situ. Nesse contexto esta tese trata do desenvolvimento de dois dispositivos para essa finalidade. O primeiro deles uma célula triaxial para a determinação das tensões in situ pelo método da sobrefuração (overcoring) e o segundo, um pressiômetro que determina essas tensões pelo método da reposição dos deslocamentos. A ênfase sobre os métodos mencionados deve-se à possibilidade de emprego dual dos mesmos, tanto em maciços rochosos quanto em estruturas de concreto. O estudo tem início com uma revisão sobre as origens das tensões na crosta terrestre e nas estruturas de concreto, analisando os fatores que influenciam na distribuição dessas tensões, avaliando diversos métodos e dispositivos dedicados à sua determinação com ênfase em dois métodos, o da sobrefuração (overcoring) e o da reposição dos deslocamentos/deformações. São discutidas ainda a acurácia dessas determinações, as incertezas que as cercam e ao final, é apresentada uma sequência de questões voltadas à definição de necessidades, escolha do método e garantia da sua qualidade. O desenvolvimento propriamente dito se inicia pela modelagem que definiu as características geométricas da célula triaxial, descreve a seleção dos seus sensores, detalha a sua fabricação e o projeto e desenvolvimento de dispositivos acessórios. São apresentados também os ensaios em laboratório e os testes in situ comparativos com células já consagradas no âmbito internacional. Com relação ao pressiômetro, são relatados os testes in situ iniciais que nortearam sua concepção e apresentado o projeto e o desenvolvimento final do dispositivo. Na sequência, são apresentadas as modelagens, física e numérica, cujo objetivo seria indicar a disposição ideal dos elementos de indicação e controle das deformações. Por fim descreve-se o emprego do pressiômetro em um furo circular na face de um bloco de argamassa submetido a um estado plano de tensões. As conclusões extraídas das análises dos experimentos e os resultados obtidos originaram sugestões para o prosseguimento dos estudos, tendo como foco o aprimoramento dos testes, dos dispositivos e métodos, bem como o conhecimento das incertezas relacionadas aos mesmos. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Determining in situ stress at rock masses has grown importance when projecting underground occupation, because these stress influence not only the special disposition and the geometry of underground structures, but also the executive processes applied to them. On the other hand, non-predictable stress that leads to ground pathologies has been detected in many concrete structures, whose determination is absolutely necessary in order to further rehabilitation. Techniques to measures in situ stress have improved during the past years, initiating with stress relief methods through surfaces exposition in the 30´s and 40´s, followed by small flat jack method in the 50´s, tension relief in holes in the 50´s and 60´s, and hydraulic fracturing method applied to engineering in the 70´s. Method and devices have been developed in several countries to measure in situ stress. In this context, this thesis aims to develop two new devices to measure in situ stress. The first one is a triaxial cell to determine in situ stress through overcoring method. The second is a pressuremeter that determines these stress on basis of displacement reposition method. The emphasis on above techniques is due to their dual usages, either at rock masses or concrete structures. This study starts with a review on the origin of the tensions at earth surface and concrete structure, analyzing the factors which influence the distribution of these tensions and then, evaluating several methods and displays, focusing two of them: overcoring and displacements/strains reposition. Furthermore, the debate goes through accuracy of these determinations, the uncertainty around them and, finally, it is presented a sequence of questions related to needs definition, methods choice and quality assurance. The development itself starts by the modeling that has defined the geometrical characteristics of triaxial cell. Then, describes the sensors selection process, manufacturing and devices development project. Moreover, the study presents lab essays and in situ comparative trials with cells established in international scope. Regarding pressuremeter, the thesis describes initial in situ trials that guided its conception and presents the device project and final development. After that, this paper presents physical and numerical modeling, which aims to indicate the ideal disposition of the strains control elements. At last, it describes pressuremeter usage in circular orifice at mortar block surface, submitted to a biaxial stress state. The conclusions extracted from experimental analysis and the main findings led to new suggestions for continuing the study, focusing the trials, devices and methods improvement, as well as the knowledge of uncertainities related to them.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-04-18T16:07:40Z No. of bitstreams: 1 2016_CiroCostaVieira.pdf: 4456423 bytes, checksum: 2aa05cc1beb77b5f7fa6162771c50a35 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2017-04-19T11:52:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CiroCostaVieira.pdf: 4456423 bytes, checksum: 2aa05cc1beb77b5f7fa6162771c50a35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T11:52:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CiroCostaVieira.pdf: 4456423 bytes, checksum: 2aa05cc1beb77b5f7fa6162771c50a35 (MD5) / O Maciço Granítico Mocambo (MGM) é um granito do tipo A localizado na região nordeste do Estado de Goiás, próximo à cidade de Monte Alegre de Goiás. Este maciço faz parte da Suíte Pedra Branca e está incluído na Província Estanífera de Goiás: uma série de granitos conhecidos por apresentarem, em comum, mineralizações de Sn e enriquecimento em elementos terras raras (ETR). Este trabalho aborda as formas de ocorrência dos ETR no MGM, tanto na rocha parental como em greisen, saprolito e solo, com ênfase para os ETR adosrvidos em argilominerais e todo o processo do transporte e fracionamento destes elementos da rocha sã até a adsorção. O objetivo do trabalho foi correlacionar o conteúdo de ETR na rocha parental, saprolito e solo, com as formas em que estes se encontram em cada tipo de amostra. Para isto coletaram-se amostra de rocha, saprolito e solo, lâminas delgadas foram feitas e analisadas em microssonda eletrônica, análises de difração de raios X foram efetuadas nas amostras de solo, e análises geoquímicas foram efetuadas nas amostras. Amostras de argila foram separadas a partir de amostras de solo e extrairam-se os íons trocáveis destas amostras de solo e de argila a partir de uma solução de [(NH4)2SO4]. Os resultados mostraram um enriquecimento dos solos em ETR, com exceção do Ce, especificamente de íons trocáveis em argilominerais, principalmente caulinita e ilita, descritos nos difratogramas de raios X. A oxidação do Ce+3 para Ce+4 na superfície faz com que este elemento provavelmente forme óxidos e assim apresente menor quantidade de íons trocáveis. A presença de grãos de cerianita em uma amostra de solo superficial demonstra o comportamento do Ce dentro do perfil, tendo em vista que neste mineral o Ce encontra-se na forma 4+. Observou-se que dentro de um perfil de solo o horizonte A apresenta enriquecimento em ETRL em relação aos pesados, com anomalia positiva de Ce, e os horizontes B e C possuem enriquecimento em ETRP e anomalia negativa de Ce. As observações em lâmina delgada e as análises de microssonda eletrônica revelaram a presença de minerais portadores de ETR: allanita e fergusonita, além de zircão e apatita ricos em ETR, como minerais primários, e xenotima, bastnaesita, torita, monazita e hingganita como minerais secundários. Fergusonita e hingganita foram descritas neste maciço pela primeira vez. Conclui-se que o MGM apresenta enriquecimento geral em ETR, com destaque para os horizontes B e C do perfil de solo que concentram relativamente mais ETR pesados sendo, portanto, uma ocorrência importante destes elementos, com potencial para hospedar depósito de ETR do tipo adsorção iônica. / The Mocambo Granitic Massif (MGM) is an A-type granite located in the northeastern part of Goiás State, near the city of Monte Alegre de Goiás. It belongs to the Pedra Branca Suite, which is itself part of the Goiás Tin Province, a group of stanniferous granites that exhibit similar geochemical features, including greater or lesser degrees of REEs enrichment. The parent rock in the MGM is a coarse porphyritic pink biotite granite. Thin section observations coupled with electron microprobe analyses revealed the presence of several REE-bearing minerals: allanite, fergusonite, zircon and apatite as accessory minerals, and xenotime, bastinäsite, thorite, monazite and hingganite as secondary minerals. Fergusonite and hingganite were identified in this massif for the first time. This work investigated the forms of occurrence of REEs in the MGM, in the parent rock, as well as in greisen, saprolite and soil, with emphasis placed on the REEs adsorbed on clay minerals, and the entire process of transport and fractionation of these elements from the fresh rock until adsorption. The objective of this work was to correlate the REEs contents of the parent rock, saprolite and soil with the forms of these elements found in each kind of sample. Therefore, rock, saprolite and soil samples were collected, and thin sections were made and analyzed using an electron microprobe, X-ray diffraction, and whole-rock analyses. Clay fractions were separated from the saprolite and soil samples, and exchangeable ions were extracted by ammonium sulfate [(NH4)2SO4]. The results showed an enrichment of REEs (with the exception of Ce) in soils, especially in the clay fraction. Moreover results suggest that these elements are mostly adsorbed on clay minerals, mostly kaolinite and illite, which were identified in the X-ray patterns. The oxidation of Ce3+ to Ce4+ on surfaces and the probable formation of Ce oxides cause this element to present a smaller quantity of exchangeable ions. The presence of cerianite grains in one superficial soil sample shows that Ce is found in the +4 state in this mineral in the soil profile. Within soil profiles, the A horizons are enriched in light rare earth elements (LREEs) compared to the heavy rare earth elements (HREEs), and displays a positive Ce anomaly, whereas, the B and C horizons display HREEs enrichment and mostly negative Ce anomalies. The MGM displays substantial enrichment in REEs, and the HREEs concentrations in the B and C soil horizons in particular, represent a potential target for an ion-adsorption type REEs deposit.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-17T12:12:50Z No. of bitstreams: 1 2016_LucianeKatiusciaOliveiradosReis.pdf: 9879617 bytes, checksum: 3830920e94223bcc0e354c8dfd5b68f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-16T16:43:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LucianeKatiusciaOliveiradosReis.pdf: 9879617 bytes, checksum: 3830920e94223bcc0e354c8dfd5b68f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-16T16:43:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LucianeKatiusciaOliveiradosReis.pdf: 9879617 bytes, checksum: 3830920e94223bcc0e354c8dfd5b68f7 (MD5) / A Faixa Brasília é a maior e mais complexa unidade da Província Tocantins, sendo um registro importante de episódios de formação do Gondwana Ocidental. Dentro das unidades se desenvolveram empurrões e falhas reversas em escala regional. Estas estruturas são fundamentais no entendimento da evolução de cinturões orogênicos, por marcarem limites dos terrenos e contribuirem para a exumação de rochas de alta pressão e temperatura. Sobre o processo de evolução da Faixa Brasília duas hipóteses principais foram consideradas. A primeira afirma que o Maciço de Goiás era um microcontinente que foi amalgamado à parte oeste do Cráton São Francisco no Neoproterozóico. A segunda hipótese considera que o Maciço de Goiás fazia parte da borda oeste do Paleocontinente São Francisco no início da orogenia Brasiliana e que seu embasamento estaria recoberto por rochas metassedimentares dos grupos Paranoá e Bambuí. Para reforçar uma destas hipóteses, o objetivo deste trabalho é a caracterização das assinaturas geofísicas dos blocos tectônicos, Arco Magmático de Goiás (AMG), Maciço de Goiás (MG) e Zona Externa (ZE), com base em dados de aeromagnetometria e gravimetria de satélite e terrestre, a fim definir regiões de contato entre estas unidades e indicar possíveis zonas de sutura crustal. Para conseguir isto, foram aplicadas técnicas de realce nos dados usados, a fim de facilitar a integração e interpretação dos dados tais como os mapas da Derivada Vertical, de Gradiente Horizontal Total, da Derivada Tilt e da Derivada Tilt do Gradiente Horizontal Total. As estruturas magnéticas apresentam trend NE-SW, que de acordo com matched filter se estendem até, pelo menos, 19 km de profundidade. O matched filter aplicado em sub-janelas para cada bloco indica que no bloco MG as fontes mais profundas (10,2 km) são mais rasas do que os blocos ZE e AMG (12,1 km e 11,9 km, respectivamente). Os mapas de anomalias Bouguer (modelo WGS 2012 e dados terrestres) confirmam o trend regional NE-SW, observado nos dados magnéticos. Ambos ressaltaram nos blocos ZE e MG anomalias de intensidade intermediária e no bloco AMG altos gravimétricos. Os altos gradientes no MG estão associados aos complexos máficos-ultramáficos. Com base nos dados observa-se que a Falha Rio Maranhão não é uma estrutura profunda, indicando que Maciço de Goiás constitui o embasamento do Paleocontinente São Francisco. / The Brasília Belt is the larger and complex unity of Tocantins Province, in geotectonic context this is an important recording of important episodes of formation of West Gondwana. Among the units developed thrusts and reverse faults of regional scale. Regional Faults and shear zones are fundamental for understanding the evolution of orogenic belts, for marking boundaries of areas and facilitate the exhumation of high pressure and temperature rocks. For explaining the evolution process of Brasília Belt two main hypotheses were considered. The first affirm that the Goiás Massif was a microcontinent which was alloyed to the western part of the São Francisco Craton in the Neoproterozoic. The second hypothesis considers that the Goiás Massif was part of the western edge of paleocontinent São Francisco in the early Proterozoic and that its basement would be covered by metassediments of the Paranoá and Bambuí Groups. To test these hypotheses, the objective of this study is to characterize the geophysical signatures of tectonic blocks, Goiás Magmatic Arc (AMG), Goiás Massif (MG) and External Zone (ZE), based on aeromagnetic, satellite and ground gravity data , to define regions of contact between these units and indicate possible crustal suture zone. To achieve this, enhancement techniques were applied to data which were used in order to facilitate integration and interpretation of the data such as Vertical Derivative, Total Horizontal Gradient, Tilt Derivative and Tilt Derivative of total horizontal gradient. The magnetic data presents trends NE-SW which according matched filter extend to at least 19 km depth. The matched filter applied in windows for each block indicates that the MG block the deeper sources (10.2 km) are shallower than those for AMG and ZE blocks (12,1 km and 11.9 km, respectively). The Bouguer anomalies (WGS 2012 and ground data) confirm the regional trend NE-SW observed in the magnetic data. Both highlights, in the ZE and MG blocks, intermediate intensity anomalies and in the AMG block gravity anoamlies intensity are higher. The high gradients in the MG block are associated with mafic-ultramafic complex. Based on the data it is observed that the Rio Maranhão Fault is not a deep structure, indicating that Goiás Massif is the basement of the São Francisco paleocontinent.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Laboratório Nacional de Engenharia Civil. 2010

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6249_1.pdf: 1353042 bytes, checksum: 50b1ffa43e2730186dd65167ccaade81 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / O comportamento macroscópico de um material pode ser descrito através de modelos constitutivos adequados a capturar as feições estruturais observáveis durante as diversas etapas da solicitação mecânica. A resposta constitutiva de maciços rochosos revela que, para determinados níveis de carregamento, modelos hidro-mecânicos baseados nas teorias da poroelasticidade representam satisfatoriamente as condições de equilíbrio de tensões e de fluxo. Os indícios do surgimento e evolução de algumas estruturas tais como fissuras e a localização de deformações/tensões durante a escavação em rochas, por exemplo, requerem a adoção de modelos inelásticos, como os baseados na Mecânica do Dano Contínuo, formulados em consistência com os princípios da termodinâmica dos processos irreversíveis. A redução progressiva das propriedades mecânicas (rigidez e resistência) da matriz porosa e o aumento na permeabilidade, evidenciados experimentalmente, são os reflexos mais visíveis do processo de danificação de um meio rochoso. Uma etapa crucial da formulação matemática do modelo de danificação consiste na escolha de uma variável de dano, necessária à descrição do grau de degradação sofrida pelo material. A adoção de uma variável escalar (dano isotrópico), além da facilidade concernente à sua implementação numérica, apresenta resultados satisfatórios em muitos casos. Durante o processo de elaboração do modelo constitutivo de um material que se danifica foram introduzidas variáveis de estado necessárias para representar as diversas configurações de equilíbrio assumidas pelo maciço. Além disso, para o modelo de dano isotrópico implementado neste trabalho, definiu-se uma superfície de danificação descrita por meio de uma função de dano, elaborada tanto no espaço das tensões quanto no das deformações. Para calcular o valor do dano em cada estágio de carregamento, fez-se uso de variáveis internas em ambos os espaços. A formulação matemática do modelo de dano aqui desenvolvido foi executada no espaço das deformações, uma vez escolhido o estado de deformações do material para representar as variáveis observáveis. A etapa de aplicação do modelo de dano fez-se mediante modelagens hidro-geomecânicas conduzidas em formações rochosas (entre as quais o caso de uma perfuração de um poço horizontal) utilizando-se o código de elementos finitos CODE_BRIGHT. A análise dos resultados obtidos mostrou-se satisfatória e coerente com observações experimentais, dentro da abordagem mecânica adotada