Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9684635 bytes, checksum: 3491aec02ba187b7f125d21090d312b3 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / This paper presents a slope stability and groundwater flow analysis of rock masses of Alegria Centro and Alegria Sul pits, Samarco Mineração S.A., located in the Iron Quadrangle region, Minas Gerais State, Brazil. The main purpose was to characterize the mechanical properties - throughout GSI and RMR geomechanics classification methods, and hydrogeological characterization, of all rock and soil masses in the studied area, in order to produce data to support the preparation of a suitable pit design covering local particularities. This study included geological-geotechnical mapping, geotechnical drillhole logging, sampling of 45 undisturbed highly weathered block samples (classes V and VI) and drillhole core sampling. Physical and strength tests performed comprised geotechnical characterization tests, direct shear tests, uniaxial and triaxial strength tests and point load tests. To characterize the hydrogeological properties, in addition to the monitoring of groundwater level, field and laboratory experiments were carried out to determine the hydraulic conductivity and frequency fractures analyzes through the Cubic Law relation. In this study slope stability analyzes were performed by limit equilibrium and analyzes of flows by the finite element method, using the software SLIDE Rocscience Inc., with the determination of the critical safety factors before and after the drawdown. / Este trabalho apresenta uma avaliação da estabilidade e do fluxo subterrâneo dos maciços das cavas de expansão da Samarco Mineração S.A., denominadas Alegria Centro e Sul, localizadas na região do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil. O principal objetivo foi realizar uma caracterização das propriedades mecânicas para as quais combinaram-se os métodos de classificação geomecânica RMR e GSI, e hidrogeológicas, dos maciços rochosos e solos existentes na área de estudo, de maneira a produzir dados que permitissem a elaboração de um projeto de cava adequado à essas características. Este estudo contou com mapeamento geológico-geotécnico, descrição geotécnica de testemunhos de sondagens rotativas, amostragem de 45 blocos indeformados de rochas de alto grau de alteração (classes V e VI) e amostragem de testemunhos de furos de sondagens. Para caracterização das propriedades de resistência foram realizados ensaios de caracterização física, ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compressão uniaxial e triaxial e ensaios de resistência à compressão puntiforme. Para caracterização das propriedades hidrogeológicas, além do monitoramento do nível d água subterrânea, foram conduzidos ensaios para determinação da condutividade hidráulica em campo, em laboratório e análises de frequência de fraturas através da relação conhecida como Lei Cúbica. No presente estudo foram realizadas análises de estabilidades por equilíbrio limite e análises de fluxos pelo método de elementos finitos, utilizando o software SLIDE da Rocscience Inc., com a determinação dos fatores de segurança críticos antes e após o rebaixamento do nível d água.

Orientadores: Fosca Pedini Pereira Leite, Sergio Ricardo Floeter / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:50:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Krajewski_JoaoPaulo.pdf: 9575479 bytes, checksum: 263e857c27328008c50d4b577be61438 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os recifes proporcionam abrigo e alimento para diversas espécies de peixes e, portanto, pode haver uma relação entre a distribuição e comportamento de peixes recifais e a composição de substratos do recife. Fatores físicos, especialmente o hidrodinamismo e profundidade, também parecem ter grande influência sobre a distribuição e comportamento de algumas espécies de peixes recifais. No presente estudo a relação entre a distribuição e atividade de espécies de peixes, especialmente as que se alimentam de invertebrados bentônicos (zoobentivoras), e a composição de substratos do recife, hidrodinamismo e profundidade foi estudada em recifes do arquipélago de Fernando de Noronha, Pernambuco. As principais espécies zoobentivoras de Fernando de Noronha forrageiam principalmente sobre substratos compostos por algas filamentosas verdes e vermelhas e algas pardas cobertas de sedimento, e sua atividade alimentar não é distribuída proporcionalmente à abundância relativa dos diferentes substratos. Ainda, para algumas espécies, o uso de substrato pode variar entre recifes. A dieta principal dos zoobentívoros mais abundantes em Fernando de Noronha são poliquetas e crustáceos. Quatro espécies foram estudadas quanto à variação de sua atividade entre diferentes recifes. Haemulon chrysargyreum, Halichoeres radiatus, e Cephalopholis fulva em geral parecem evitar nadar na coluna d'água quando há maior batimento de ondas. Por outro lado, Thalassoma norohhanum não varia seu comportamento em função do hidrodinamismo. A presença de distúrbio no substrato também pode influenciar o comportamento dos peixes recifais de Fernando de Noronha, uma vez que experimentalmente foi demonstrado que espécies carnívoras oportunistas são atraídas por distúrbios causados no substrato não consolidado. Em geral, o hidrodinamismo é o principal fator que influencia a distribuição e comportamento de peixes recifais em Fernando de Noronha, especialmente os planctívoros e alguns herbívoros. A abundância e biomassa de peixes em geral foi maior em recifes com menor hidrodinamismo, mais fundos (>10m) e maior cobertura de corais. Os peixes zoobentívoros de Fernando de Noronha, porém, aparentam ser generalistas na escolha de substrato de forrageamento e habitat e, portanto, parece não haver relação entre sua abundância e a disponibilidade de seus principais substratos de forrageamento. / Abstract: Reefs provide shelter and food for several fish species and, thus, there may be a correlation between the abundance and behaviour of fishes and the reef bottom composition-Physical factors, such as water movement and depth, may also have a profound impact in species distribuiton and activity on reefs. Here, the possible relationship between the distribution and activity of reef fishes, mainly benthic carnivores, and reef bottom composition, water movement and depth was studied in the Fernando de Noronha Archipelago, off Northeast Brazil. The main benthic carnivorous fishes at the archipelago forage mostly on substrata composed by filamentous and brown algae covered by sediments, and the different types of substrata present on reefs were used disproportionaly to their availability. Some studied species also varied their foraging substratum selection between nearby reefs. The main items in the diet of the benthic carnivorous fishes were polychaetes and crustaceans. We also studied the local variation in the activity of four fish species, and Haemulon chrysargyreum, Halichoeres radiatus, e Cephalopholis fulva tended to avoid swimming in the water column when there was higher water movement. On the other hand, Thalassoma noronhanum did not vary its activity with diferent degres of water movement. We also recorded that the presence of substratum disturbance on soft sediments may alter the activity of opportunistic carnivorous fishes, since they were attracted by disturbance on the bottom caused experimentaly and started to forage in the area where the substratum was disturbed. In general, water movement was the main factor influencing the fish communities in Fernando de Noronha, especially of herbivorous and planktivorous fishes. Abundance and biomass of fishes in general were greater in reefs with less water movement, deeper (>10m) and whith more coral cover. The benthic carnivorous fishes of Fernando de Noronha, however, were mostly versatile in their habitat use and foraging substratum selection and its distribution seem not to be influenced by the avalability of their main foraging substratum. / Tese (doutotrado) - Universida / Ecologia / Doutor em Ecologia

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Floriano Rodrigues de Moraes Neto.pdf: 3384428 bytes, checksum: 25598c7b69ec1f6df8596059eb0b923b (MD5) Previous issue date: 2011-08-29 / With the accelerated occupation of the space, the use of tunnels play an important role in engineering, in this sense, the deformations control during it s construction process is very important for the best performance of tunnels. In this sense the numerical analyzes represent a likely economy in the design process. This paper uses a theory of elasticity in the FlexPDE, the same allows the solution of a system of partial differential equations using the finite elements method and producing a graphical output of the problem. In this sense simulations were performed using three-dimensional numerical deep tunnel under the elastic rock in a physical environment continuously, equivalent to the rock mass. Analyzes were made of three-dimensional numerical condition and constructive process of a circular tunnel deep in the rock. These results were compared with the elastic solution of Kirsch for a cross section corresponding to the plane strain state, showing good concordance of numerical results with the analytical. After the verification stage of the numeric model has also been given to the numerical simulation 3D and analyses based on monitoring data from the tunnel auxiliary of the Hydroelectric Power Plant (HPP) of Simplicio/Anta, located in Paraiba do Sul River, in the state of Rio de January - RJ. In this work were carried out measurements of convergence in various sections of the tunnel at the same time of excavation progress. These results and the parameters of characterisation, strength and deformation were colected from Vissoto Junior (2009). Finally the results of the analyzes numerical 3D were compared with the results of field, and after the adjustment of geotechnical parameters in back analyses was obtained a good concordance of numerical results with field data. In this case studied the excavation of the tunnel had a linear elastic behavior since the rock mass is of good quality and the tunnel relatively small. / Com a ocupação acelerada dos espaços superficiais, a utilização de túneis passa a desempenhar um papel importante na engenharia, neste sentido o controle de suas deformações durante o processo construtivo dos mesmos, é de vital importância para o melhor desempenho de túneis. Nesse sentido as análises numéricas representam uma provável economia na fase de projeto. Este trabalho utiliza-se a teoria da elasticidade no programa FlexPDE, o mesmo permite a solução de um sistema de equações diferenciais parciais utilizando o método de elementos finitos e produzindo uma saída gráfica do problema. Neste sentido foram realizadas simulações numéricas tridimensionais de escavação de túneis profundos em regime elástico em maciços rochosos num meio físico contínuo, equivalente ao maciço fraturado. Foram feitas análises numéricas tridimensionais da condição e processo construtivo de um túnel circular profundo escavado em rocha. Estes resultados foram comparados com a solução elástica de Kirsch para uma seção transversal correspondente ao estado de deformação plana, observando-se boa concordância dos resultados numéricos com os analíticos. Após a etapa de verificação do modelo numérico deu-se também a simulação numérica 3D e retroanálise com base em dados de monitoramento do túnel auxiliar de jusante da Usina Hidroelétrica (UHE) de Simplício/Anta, localizada no Rio Paraíba do Sul, município do Rio de Janeiro RJ. Nesta obra foram realizadas medições da convergência em diversas seções do túnel ao mesmo tempo em que ocorria o avanço da frente de escavação. Estes resultados e os parâmetros de caracterização, resistência e deformação foram retirados do trabalho de Vissoto Junior (2009). Finalmente os resultados obtidos das análises numéricas 3D foram comparados com os resultados de campo, e após o ajuste dos parâmetros geotécnicos realizados na retroanálise foi obtida uma boa concordância dos resultados numéricos com os dados de campo. Neste caso estudado a escavação do túnel teve um comportamento elástico linear já que o maciço rochoso é de boa qualidade e o túnel relativamente pequeno.

[pt] O objetivo deste trabalho foi o de verificar a influência da modificação no campo de tensões ao redor de uma escavação em um maciço rochoso fraturado, observando a ocorrência do fechamento de fraturas e a redução da condutividade hidráulica na região ao redor da escavação. São apresentadas inicialmente as características básicas que devem ser consideradas ao analisar problemas em maciços rochosos fraturados e apontados os possíveis efeitos de uma escavação neste tipo de material. Uma breve revisão bibliográfica mostra alguns tipos de técnicas de análises numéricas disponíveis para simulação de problemas em meios descontínuos, com ênfase no método dos elementos discretos e, em especial, no método dos elementos distintos (DEM), empregado no software UDEC da Itasca Consulting Group Inc., utilizado neste trabalho. As simulações utilizam um acoplamento hidromecânico, onde o maciço é representado por um conjunto de blocos e as descontinuidades são tratadas como contornos dos blocos, sendo o fluxo permitido apenas no interior das fraturas. Foi utilizado um modelo hipotético com escavação circular para validação da modelagem a partir de soluções analíticas presentes na literatura. Além disso, foi realizado um estudo de caso real, de dois túneis localizados em uma importante via na cidade do Rio de Janeiro. A análise paramétrica do problema mostra a influência da modificação de algumas variáveis importantes neste tipo de fenômeno. Por fim, foram analisados os resultados de todos os casos, com suas considerações finais e sugestões para trabalhos futuros. / [en] This work aims to verify the influence of the stress field changing around an excavation in a jointed rock mass, noticing the fracture closure and the hydraulic conductivity decrease in the region surrounding the excavation. At first, the basic characteristics that should be considered in jointed rock masses analyses are presented, pointing out the potential effects caused by excavations in such materials. A brief literature review presents some types of numerical analysis techniques available for discontinuous medium modeling, focusing on the discrete elements methods and, specifically, in the distinct element method (DEM), applied in the UDEC software by Itasca Consulting Group Inc., which was utilized in this work. The simulations make use of a hydromechanical coupling, being the rock mass represented by an assembly of blocks. The water flow takes place among the discontinuities, which are treated as blocks’ boundaries. A hypothetical model was used for modeling validation by comparison with analytical solutions from the literature. Besides that, it was accomplished a real case study of two tunnels located at an important road in Rio de Janeiro city. The parametric analyses of the problem show the influence of changing some important variables in this type of phenomenon. At last, all the results have been discussed, with final considerations and future works suggestions.

[pt] Com base nos frequentes relatos de problemas associados à alteração hidrotermal, durante a escavação de túneis na cidade do Rio de Janeiro, com destaque para a ação de argilas expansivas e/ou minerais secundários, decidiu-se estudar profundamente os aspectos petrográficos-genéticos básicos das rochas que afloram num túnel da região de Jacarepaguá e avaliar até que ponto a influência da alteração hidrotermal favorece as modificações de resistência dos maciços que afloram naquela região. Para isso foram realizadas investigações detalhadas das amostras coletadas dentro do túnel e no bota fora. No laboratório as amostras foram submetidas à análise petrográfica na lupa e microscópio, análises por difração de raios-x e ensaio de resistência. Foram estabelecidas correlações entre as transformações químicas mineralógicas ocorridas nos litotipos que afloram no túnel com a sua resistência. Com os resultados obtidos foi constatada a importância da alteração hidrotermal nos projetos de túneis e desta forma pode-se concluir que pequenas abordagens geológicas podem minimizar vários problemas de engenharia. / [en] Based on the frequent problems of reports associated with hydrothermal alteration, during the excavation of tunnels in the city of Rio de Janeiro, especially the action of swelling clays and/or secondary mineral, it decided to deeply study the basic aspects petrographic-genetic this rocks appear in the tunnel of Jacarepaguá region and assess to what extent the influence of hydrothermal alteration favors changes massive resistance that appear in the region. For that were conducted detailed investigations of the samples collected in the tunnel and the slag heap. In the laboratory, the samples were subjected to petrographic analysis on the magnifying glass and microscope, analysis by diffraction of x-rays and strength test. Correlations were established between the mineralogical chemical transformations in rock types that appear in the tunnel with their resistance. With the results, it was found the importance of hydrothermal alteration in the projects of tunnels and thus it can be concluded that small geological approaches can minimize various engineering problems.

Ancoragens são muito utilizadas na estabilização do maciço rochoso pela rapidez e baixo custo, embora sua análise não seja completamente entendida devido à interação de diferentes materiais como rocha, graute e aço. Este documento apresenta os resultados de um estudo realizado em juntas lisas reforçadas com ancoragens. Foram ensaiadas ancoragens com barras de diferentes diâmetros e diferentes orientações em relação ao plano da descontinuidade. Os ensaios realizados para avaliar o comportamento deste tipo de reforço foram o ensaio de arrancamento em tubo duplo e o ensaio de cisalhamento em juntas lisas reforçadas. Os ensaios de arrancamento em tubo duplo demonstraram que a resistência ao arrancamento é dependente da resistência à tração da barra. As deformações internas no sistema foram idealizadas através da obtenção de um comprimento livre hipotético de uma barra livre submetida a tração. Nos ensaios de cisalhamento, avaliou-se a melhora da resistência ao cisalhamento de descontinuidades lisas reforçadas com barras ancoradas. Observaram-se dois picos de carga mobilizada antes da ruptura do sistema no caso de barras perpendiculares ao plano da descontinuidade. Este fato introduz significativa ductilidade ao sistema e é importante do ponto de vista de confiabilidade do sistema. A ruptura das ancoragens se produz devido a uma combinação de efeitos de tração, flexão, e cortantes. Os sistemas reforçados com áreas maiores de aço apresentaram maior ductilidade, e, portanto oferecem maior segurança. Os resultados sugerem que uma vez superado o comprimento mínimo ancorado a ruptura das ancoragens acontecerá por ruptura das barras de aço e não por aderência na interface barra-graute, concluindo-se que a resistência das ancoragens é dependente da resistência de ruptura e da área de aço utilizada. Finalmente, esta pesquisa contribui ao entendimento dos mecanismos de ruína que acontecem num maciço reforçado com ancoragens. / Rock anchors are widely used to stabilize rock masses due to their rapid installation and low cost. Their behavior is not fully understood because of the interaction of different elements such as rock, grout and steel. This document presents the results of both pull-out and shear tests on steel bar reinforced discontinuities. Tests were carried out with different diameters and orientations of bars with respect to the discontinuity plane. Double-pipe pullout tests and smooth-joint anchor-reinforced shear tests were performed. The results of double-pipe pull-out tests were analyzed in terms of both strength and deformations. Internal strains were idealized through a model based on hypothetical length of a free bar. In the smooth-joint anchor-reinforced shear tests, both increase in shear strength and ductility were evaluated. Two load peaks were observed in test with bars perpendicular to the joint plane. Ductility is significantly increased with respect to joints reinforced with inclined bars. This is important for reliability evaluation. The failure of anchors is produced by a combination of tensile, bending, and shear internal forces. The systems reinforced with a greater amount of steel presented more ductile behavior than those less reinforced. The results suggest that since the minimum anchor length is exceeded, the system failure is governed by the rebar failure and not by the adhesion in the rebar-grout interface. From this, it is concluded that the anchor strength is dependent on the strength and cross section area of the rebar. Finally, this research contributes to better understanding of the failure mechanisms of anchor-reinforced rock masses.

Ancoragens são muito utilizadas na estabilização do maciço rochoso pela rapidez e baixo custo, embora sua análise não seja completamente entendida devido à interação de diferentes materiais como rocha, graute e aço. Este documento apresenta os resultados de um estudo realizado em juntas lisas reforçadas com ancoragens. Foram ensaiadas ancoragens com barras de diferentes diâmetros e diferentes orientações em relação ao plano da descontinuidade. Os ensaios realizados para avaliar o comportamento deste tipo de reforço foram o ensaio de arrancamento em tubo duplo e o ensaio de cisalhamento em juntas lisas reforçadas. Os ensaios de arrancamento em tubo duplo demonstraram que a resistência ao arrancamento é dependente da resistência à tração da barra. As deformações internas no sistema foram idealizadas através da obtenção de um comprimento livre hipotético de uma barra livre submetida a tração. Nos ensaios de cisalhamento, avaliou-se a melhora da resistência ao cisalhamento de descontinuidades lisas reforçadas com barras ancoradas. Observaram-se dois picos de carga mobilizada antes da ruptura do sistema no caso de barras perpendiculares ao plano da descontinuidade. Este fato introduz significativa ductilidade ao sistema e é importante do ponto de vista de confiabilidade do sistema. A ruptura das ancoragens se produz devido a uma combinação de efeitos de tração, flexão, e cortantes. Os sistemas reforçados com áreas maiores de aço apresentaram maior ductilidade, e, portanto oferecem maior segurança. Os resultados sugerem que uma vez superado o comprimento mínimo ancorado a ruptura das ancoragens acontecerá por ruptura das barras de aço e não por aderência na interface barra-graute, concluindo-se que a resistência das ancoragens é dependente da resistência de ruptura e da área de aço utilizada. Finalmente, esta pesquisa contribui ao entendimento dos mecanismos de ruína que acontecem num maciço reforçado com ancoragens. / Rock anchors are widely used to stabilize rock masses due to their rapid installation and low cost. Their behavior is not fully understood because of the interaction of different elements such as rock, grout and steel. This document presents the results of both pull-out and shear tests on steel bar reinforced discontinuities. Tests were carried out with different diameters and orientations of bars with respect to the discontinuity plane. Double-pipe pullout tests and smooth-joint anchor-reinforced shear tests were performed. The results of double-pipe pull-out tests were analyzed in terms of both strength and deformations. Internal strains were idealized through a model based on hypothetical length of a free bar. In the smooth-joint anchor-reinforced shear tests, both increase in shear strength and ductility were evaluated. Two load peaks were observed in test with bars perpendicular to the joint plane. Ductility is significantly increased with respect to joints reinforced with inclined bars. This is important for reliability evaluation. The failure of anchors is produced by a combination of tensile, bending, and shear internal forces. The systems reinforced with a greater amount of steel presented more ductile behavior than those less reinforced. The results suggest that since the minimum anchor length is exceeded, the system failure is governed by the rebar failure and not by the adhesion in the rebar-grout interface. From this, it is concluded that the anchor strength is dependent on the strength and cross section area of the rebar. Finally, this research contributes to better understanding of the failure mechanisms of anchor-reinforced rock masses.

[pt] Os deslizamentos ocorridos em grandes escalas ao redor do mundo decorrentes, principalmente, de eventos chuvosos extremos criaram um sinal de alerta para a necessidade de compreensão dos mecanismos de deflagração desses movimentos de massa. No entanto, a influência de variáveis fundamentais, como a espessura de solo e as condições iniciais de umidade, no estudo de estabilidade de bacias hidrográficas ainda não foi totalmente esclarecido. Nesta dissertação, simulações numéricas de fluxo e análise de estabilidade de encostas são realizadas nas bacias hidrográficas dos rios Quitite e Papagaio. Primeiramente, dois modelos analíticos de espessura de solo são utilizados em simulações envolvendo o fluxo tridimensional saturado-não saturado com o uso do método dos elementos finitos. A condição inicial de umidade também é analisada utilizando-se dados de precipitação por um período de spin-up. Posteriormente, o fator de segurança (FS) da região, via talude infinito, é analisado após a imposição de um evento chuvoso extremo. Dessa forma, é possível verificar que os intervalos de espessuras de solo de 0 a 3 m são os que mais se assemelham às cicatrizes mapeadas, sugerindo uma abordagem mais realística de espessura média para a bacia. Além disso, é verificado que, em eventos extremos, o uso do spin-up time para condição inicial de umidade variável pode não ter muita influência no fator de segurança, pois a intensidade e duração da chuva serão os agentes deflagradores. / [en] The large-scale landslides that have occurred around the world, mainly due to extreme rainfall events, serve as a warning signal for the need to understand the triggering mechanisms of these mass movements. However, the influence of fundamental variables, such as soil thickness and initial moisture conditions, in the study of watershed stability has not been fully clarified. In this dissertation, numerical flow simulations and slope stability analysis are carried out for the hydrographic basins of the Quitite and Papagaio rivers. In this study, two analytical soil thickness models are applied to saturated-unsaturated three-dimensional finite element flow simulations. The initial moisture condition is analyzed using precipitation data for a spin-up period. Subsequently, the safety factor (SF) is analysed, using the infinite slope method, after the imposition of an extreme rainfall event. From these results, it is possible to verify that the ranges of soil thicknesses from 0 to 3 m are the ones that most resemble the mapped scars, suggesting a more realistic approach for considering the average basin thickness. In addition, it is verified that, in extreme events, the use of spin-up time for initial variable humidity conditions may not have much influence on the safety factor, since the intensity and duration of the rain will be the triggering agents.