[pt] Esta dissertação tem como objetivo principal estudar um caso real do comportamento de taludes de grande altura em um projeto de mineração situado no Peru, em termos de deslocamentos e fatores de segurança, considerando uma escavação com uma profundidade que se aproxima de 900 m. As análises tensão x deformação foram executadas pelo método dos elementos finitos, em modelos bi e tridimensionais, considerando o modelo constitutivo de Mohr-Coulomb para os seis diferentes tipos de rocha encontrados na área do projeto. Também foram investigados os efeitos da geometria 3D em análises pseudo-estáticas, tendo em vista a mineração estar situada em região de atividade sísmica, bem como a distância da pilha de material estéril em relação à borda da escavação. De modo geral observou-se que os deslocamentos horizontais e o fator de segurança estático são maiores em analises 3D, enquanto que os deslocamentos verticais resultaram superiores nas análises 2D. Os efeitos da pilha de estéril nos valores do fator de segurança foram pouco significativos, mas a configuração da superfície potencial de ruptura varia de acordo com a distância da pilha à escavação. O fator de segurança pseudo-estático em análises 3D depende da orientação considerada para a força pseudo-estática horizontal. / [en] The main objective of this thesis is to investigate the mechanical behavior of rock slopes of great height in a mining project located in Peru, in terms of displacements and safety factors, considering that the excavation has almost reached the depth of 900m. The stress – strain analyses were carried out by the finite element method considering bi and three-dimensional models and the Mohr-Coulomb constitutive model for the six different types of rock found in the area of the project. The 3D geometrical effects on pseudo-static analyzes were also investigated, since the mine is situated in a region of seismic activity, as well as the influence of the distance of the waste material from the edge of the excavation. In general, it was observed that the horizontal displacements and the static safety factor are larger in 3D analysis while the vertical displacements were superior in 2D models. The effects of the waste dump on the values of the safety factor were insignificant, but the configuration of the potential failure surface varied according to its distance from the excavation. The pseudo-static safety factor in 3D analysis depends on the orientation considered for the horizontal pseudo-static force.

Foram estudadas a composição e a distribuição da abundância e da biomassa de grupos do microzooplâncton na plataforma e no talude da Bacia de Campos localizados na região sudeste da margem continental do Brasil, compreendida entre Vitória (20,5°S) e Cabo Frio (24°S). Foram coletadas amostras de microzooplâncton com rede Multinet de 64 ?m por meio de arrastos horizontais em cinco estratos de profundidade (do superficial ao batipelagial até 2300 m) e em dois períodos: período um (P1) março-abril/2009 e período dois (P2) agosto-setembro/2009. A abundância total variou de 1 a 56918 org./m³ no P1 e de 80 a 206732 org./m³ no P2, enquanto a biomassa total variou entre 2x10-5 e 2 mg/m³ no P1 e de 6x10-6 a 5 mg/m³ no P2. Os grupos taxonômicos mais frequentes (> 50% Frequência realtiva) no P1 foram Radiolaria, Tintinnina, Foraminifera, náuplios de Copepoda, Cyclopoida, Calanoida, Gastropoda, Pteropoda e Bivalvia. Já no P2 foram: Acantharia, Radiolaria, Tintinnina, Foraminifera, náuplios de Copepoda, Cyclopoida, Calanoida, Harpacticoida, Gastropoda, Bivalvia e Polychaeta. Os náuplios de Copepoda dominaram nasuperfície, com 65% de abundância relativa no P1 e P2, ao passo que organismos do protozooplâncton, como Radiolaria, Tintinnina e Foraminifera, foram os mais abundantes em águas profundas. Houve diferenças na abundância e na biomassa em resposta às variações ambientais, espaciais e sazonais na Água Tropical (AT-1 m) e Água Central do Atlântico Sul (ACAS-250 m). Estas variações podem estar relacionadas à ascenção de águas profundas ricas em nutrientes da ACAS até a zona eufótica, o que leva ao aumento de produtividade e ao aumento da produção primária em domínios neríticos da região, associado à frequente ocorrência de vórtices ciclônicos associados à Corrente do Brasil. Porém, nos estratos mais profundos (Água Intermediária Antártica (AIA-800 m), Água Circumpolar Superior (ACS-1200 m) e Água Profunda do Atlântico Norte (APAN-2300 m)), notou-se homogeneidade horizontal do microzooplâncton, associada à maior estabilidade termohalina. No entanto, vale ressaltar que os altos valores de Radiolaria nas águas profundas poderiam estar condicionados às características físicas e químicas da ACS. Neste trabalho foi possível concluir que a abundância e a biomassa do microzooplâncton foram maiores na camada superficial e na ACAS, devido as flutuações de temperatura e salinidade. Notou-se também uma variabilidade entre os períodos de coleta. A temperatura foi a variável que mais influenciou as concentrações de organismos, em contraste, a baixa flutuação da salinidade na Bacia de Campos não influenciou significativamente os grupos do microzooplâncton. Os dados da AIA, ACS e APAN obtidos neste trabalho são fundamentais para o conhecimento do ambiente meso e batipelagial ao longo do Brasil. Finalmente, a FlowCAM, utilizada para a análise semiautomática das amostras, foi uma ferramenta útil para a contagem e obtenção de informações morfométricas sobre o microzooplâncton. / The composition and the distribution of numerical abundance and biomass of microzooplankton groups were sutudied in the Campos Basin located southeastern Brazil, between Victoria (20.5°S) and Frio Cape (24°S). Microzooplankton samples were collected with horizontal hauls using a Multinet (64 ?m) in five depth layers (surface up to 2300m bathypelagial zone) and in two seasonal periods: Period one (P1) May, April - 2009 and Period two (P2) August, September - 2009 (HABITATS CENPES / PETROBRAS). The total abundance ranged from 1 to 57 Org/m³ during the P1 and from 80 to 207 Org/m³ during the P2. Total biomass ranged from 2x10-5 to 2 mg/m³ during the P1, and from 6x10-6 to 5 mg/m³ during the P2. Most frequent taxonomic groups (> 50% relative frequency) in P1 were Radiolaria, Tintinnina, Foraminifera, Copepod nauplii, Cyclopoida, Calanoida, Gastropoda, Pteropoda, and Bivalvia. In P2, the most frequent taxonomic groups were Acantharia, Radiolaria, Tintinnina, Foraminifera, Copepod nauplii, Cyclopoida, Calanoida, Harpacticoida, Gastropoda, Bivalvia, and Polychaeta. Copepod nauplii dominated the surface samples, with 65% of relative abundance during both periods; Radiolaria, Tintinnina and Foraminifera dominated the deep water samples. There were differences in the abundance and biomass in response to environmental, spatial and seasonal variationsn the Tropical Water (TW-1 m) and in the South Central Atlantic Water (SCAW-250 m), These variations may related tothe rise of nutrient-rich deep waters of the SCAW to the euphotic zone, which leads to the increase of the productivity and the increase of the primary production in neritic areas, linking it to the frequent occurrence of cyclonic vortices associated with Brazil Current. In the deepest layers Antarctic Intermediate Water (AAIW-800 m), Upper Circumpolar Water (UCW-1200 m) and North Atlantic Deep Water (NADW-2300 m) it was noted a horizontal homogeneity of the microzooplankton associated with thermohaline stability. However, it is noteworthy that the high values of Radiolaria in deep water could be conditioned by the physical and chemical characteristics of the UCW. It was possible to conclude thatthe abundance and biomass of microzooplankton were higher in the surface layer and SCAW, f due to climatic fluctuations of temperature and salinity.. The temperature was the variable that most influenced the concentrations of organisms; in contrast, the low salinity fluctuations in the Campos Basin had no significant influence on the groups of microzooplankton. The data from AAIW, UCW, and NADW obtained in this work are fundamental for the understanding of the mesopelagical and bathypelagical zones in the Brazilian oceanic waters. Finally the FlowCAM used for semi-automatic analysis of samples was a useful tool for counting and obtaining information about the morphometric microzooplankton.

Apresenta-se um estudo paramétrico acerca da infiltração de água e sua repercussão no Fator de Segurança de talude em solos não saturados. Na análise adota-se um talude de referência com geometria fixada conforme a inclinação típica para taludes em areia argilo siltosa, característica do Centro-Oeste do estado de São Paulo. A análise paramétrica foi desenvolvida a partir de uma simulação de fluxo em regime transiente utilizando o programa SEEP/W, que utiliza o método de elementos finitos, e posteriormente uma análise de estabilidade do talude de referência utilizando o método de Bishop simplificado conforme apresentado no programa SLOPE/W. Foram analisados taludes homogêneos compostos por três diferentes tipos de solo, uma areia, um silte argiloso e uma areia argilo siltosa. Os parâmetros analisados compreendem a curva de retenção de água, a função condutividade hidráulica do solo e a intensidade de precipitação. Verificou-se que a função condutividade hidráulica e a pressão de entrada de ar são os principais determinantes do comportamento da infiltração e conseqüentemente da estabilidade do talude. As simulações de fluxo evidenciaram que os taludes em solos mais arenosos apresentam taxas de infiltração maiores que as apresentadas pelos taludes compostos por solos siltosos. Consequentemente, os escorregamentos ocasionados pela perda da contribuição da sucção para a resistência ao cisalhamento ocorrem primeiramente nos taludes compostos por solos arenosos e posteriormente naqueles compostos por solos siltosos, fato este que pôde ser confirmado pelas análises de estabilidade do talude de referência. / A parametric study is presented about water infiltration and its repercussion in the safety factor of unsaturated soil slopes. In the analysis it is adopted a reference slope with determined geometry according to the typical inclination for slopes in silty clayey sand, characteristic of the mid-western region of São Paulo State, in Brazil. The parametric analysis was developed from a flux simulation in transient regime using the SEEP/W software, which uses the finite elements method, and thereafter, a stability analysis of the reference slope using simplified Bishop method, as presented in the SLOPE/W software. Homogeneous slopes composed by three different types of soil (sand, clayey silt and silty clayey sand) were considered. The analyzed parameters include the water retention curve, the hydraulic conductivity function and the precipitation intensity. It was verified that the hydraulic conductivity function and the air entry value are the main determinants of the infiltration behavior and, subsequently, of the slope stability. The flux simulations have evidenced that coarser soils slopes show higher infiltration rates than the ones presented in finer soil slopes. Consequently, the slides caused by the loss of the suction\'s contribution to shear strength occur primarily in coarser soil slopes than in fine soil slopes, what could be verified in the stability analysis of the reference slope.

Considerando a importância de se definir as condições críticas para a deflagração, desenvolvimento e estabilização das voçorocas e outras feições erosivas lineares, e tendo em conta as poucas abordagens nesse sentido realizadas no Brasil, o objetivo geral desta pesquisa é avaliar os limites críticos topográficos para o desenvolvimento das formas resultantes da erosão linear em Piratininga (SP). Os procedimentos metodológicos envolveram a identificação e caracterização das feições erosivas por meio de fotografias aéreas e in situ; a mensuração da declividade (S) em campo e com diversas resoluções de Modelo Digital de Terreno (MDT) e da Área de Contribuição (A) também a partir do MDT; e, a definição dos limites críticos topográficos na forma da seguinte Função Potência: S = a × . A linha do limite crítico foi ajustada no limite inferior dos dados, paralelamente à inclinação linha ortogonal de regressão de S e A. As feições erosivas foram categorizadas em 4 classes e 13 subclasses de acordo com seus aspectos morfométricos e indicadores dos processos atuantes. A mensuração de S e A por diferentes métodos resultou em algumas variações significativas nos dados gerados, sobretudo na comparação entre os valores obtidos em campo e pelo MDT. Foi obtido o seguinte limite crítico topográfico: S = 0,064 × ,, que tem coeficientes semelhantes a outras pesquisas que analisaram feições erosivas resultantes do escoamento subsuperficial. A distinção entre as feições erosivas onde ainda há indícios de recuo das cabeceiras e feições erosivas que já atingiram o equilíbrio, assim como a análise dos pontos de início dos processos erosivos em relação ao limite crítico, forneceu bases empíricas para a discussão da evolução das feições erosivas lineares em relação ao limite crítico topográfico e também para ao entendimento dos estados estável e instável dos voçorocamentos, permitindo a construção de um modelo teórico de previsão da estabilidade e instabilidade das feições erosivas baseado na relação entre a declividade e a área de contribuição em diferentes perfis de encosta. / Considering the importance of defining the critical conditions for the generation, development and stabilization of gullies and other erosional features, and taking into account the few approaches accordingly held in Brazil, the aim of this research is to evaluate the topographical critical limits for developing of gully erosion in Piratininga (SP). The methodological procedures involved: the identification and characterization of the gullies using aerial photographs and in situ; measurement of the slope (S) in the field and with various resolutions of Digital Terrain Model (DTM) and drainage area (A) also from DTM, and the definition of topographical thresholds in the form of following Power Function: S = a × . The topographical threshold line has been set at the lower limit of data, parallel to the slope of orthogonal regression line of S and A. The erosional features were categorized into 4 classes and 13 subclasses according to their morphometric aspects and indicators of active processes. The measurement of S and A by different methods resulted in some significant changes in the data generated, particularly when comparing the values obtained in the field and the DTM. We obtained the following topographic threshold: S = 0,064 × , which has coefficients similar to other studies that analyzed erosional features resulting from subsurface flow. The distinction between active and stabilized gullies, as well as analysis of the starting points of erosion in relation to threshold line, provide an empirical basis for the discussion of the evolution of gullies in relation to the topographic threshold line and also for the understanding of stable and active states of gullies, allowing the construction of a theoretical model for predicting the stability and instability of the gullies based on the relationship between slope and drainage area in different slope profiles.

Este trabalho apresenta o estudo de transistores de tunelamento controlados por efeito de campo, denominados TFETs. Foram realizadas análises com base em explicações teóricas, simulações numéricas e medidas experimentais para demonstrar a viabilidade do uso desta tecnologia em blocos de circuitos fundamentais, atuando como alternativa para permitir o contínuo escalamento de dispositivos. A motivação para o uso de transistores com corrente principal resultante do tunelamento de banda para banda consiste na proposta de superar o limite físico de inclinação de sublimiar da tecnologia CMOS convencional de 60 mV/década sob temperatura ambiente. Afinal, esta limitação impede a redução na tensão de alimentação de circuitos e, consequentemente, apresenta crescentes problemas quanto à dissipação de potência. Com este objetivo, foram realizadas simulações numéricas de diversas geometrias alternativas visando atenuar as características indesejáveis dos TFETs, como a corrente ambipolar e a relativamente baixa relação ION/IOFF. Inicialmente foram definidos os modelos necessários para representar adequadamente os fenômenos relevantes sob variação de temperatura e é definida uma estrutura capaz de minimizar os efeitos da ambipolaridade. Posteriormente, medidas experimentais foram utilizadas para calibrar as simulações e estudar o efeito da temperatura e do dimensionamento no funcionamento de dispositivos desta tecnologia. Comparando resultados práticos e simulados, nota-se como uma redução no comprimento de porta, com a consequente inserção de uma subposição (underlap) em relação à junção canal/dreno, e uma diminuição na temperatura permitem a obtenção de valores promissores de inclinação de sublimiar e de relação ION/IOFF. Com base nestes resultados individuais, foram projetados circuitos básicos de aplicações analógicas, notadamente espelho de corrente e par diferencial, para a avaliação da viabilidade de duas diferentes estruturas de transistores de tunelamento. Foram realizadas medidas experimentais e simulações numéricas de ambos os circuitos com variações nas condições de polarização, na situação de descasamento entre os dispositivos e na temperatura de operação. O impacto em parâmetros fundamentais dos circuitos estudados, como a tensão de conformidade, a razão de espelhamento de corrente e o ganho de tensão diferencial, foi comparado para estruturas de tunelamento pontual (Point TFET), de tunelamento em linha (Line TFET) e de FinFETs. Em relação aos circuitos de espelhos de corrente, observou-se alta tensão de conformidade e baixa dependência com a temperatura para os circuitos com transistores de tunelamento. O Point TFET ainda apresentava a vantagem adicional da baixa susceptibilidade ao descasamento do comprimento de canal, porém com a desvantagem da baixa magnitude da corrente de referência quando comparado ao espelho com Line TFETs ou FinFETs. Já no caso de pares diferenciais, a maior tensão de conformidade foi obtida com FinFETs, enquanto os transistores de tunelamento apresentaram em comum a não degradação do ganho com a temperatura. Novamente o circuito com Point TFETs apresentou melhor resultado quando houve descasamento, enquanto que as outras duas tecnologias foram superiores quando ao ganho de tensão diferencial. Dessa forma, foram propostas equações generalizadas para os parâmetros fundamentais de ambos os circuitos para as 3 tecnologias. De modo geral, foi possível validar, portanto, a viabilidade de transistores de tunelamento para a obtenção de dispositivos com bons parâmetros individuais e com bons impactos em circuitos analógicos fundamentais, reforçando a importância desta promissora tecnologia. / This works presents the study of tunneling field effect transistors, namely TFETs. Analyses have been performed based on theoretical explanations, numerical simulations and experimental data in order to show this technology suitability as part of basic circuit blocks, being an important alternative for the continuous devices scaling. The basic idea of making use of band-to-band tunneling as the main current component comes from the possibility of reaching sub-60 mV/decade subthreshold slopes at room temperature, differently from conventional CMOS devices. After all, this physical limitation causes relevant power dissipation issues, since it requires relatively high power supply voltages. Bearing this objective, numerical simulations of several alternative geometries have been performed in order to tackle TFETs disadvantages, such as the undesirable ambipolar currents and the low ION/IOFF ratio. At first, it was necessary to choose the most appropriate models to take into consideration the relevant phenomena under temperature variation and to define the physical structure in order to minimize ambipolar effects. After these analyses, experimental data have been used to calibrate simulation parameters and to study how temperature and physical dimensions affect the performance of devices based on this technology. Comparing experimental and simulated results, it was possible to notice that when the structure is designed with gate underlap related to channel/drain junction and the temperature decreases, it was possible to obtain promising values for subthreshold slope and ION/IOFF ratio. Based on the analyses of these individual results, basic analog circuits have been designed, namely current mirror and differential pair, so that two different tunneling devices structures have been highlighted. Experimental measurements and numeric simulations have been performed for both circuits, under different conditions in terms of bias voltages, channel length mismatch and operation temperature. The impact on fundamental circuit parameters, such as compliance voltage, current mirroring ratio and differential voltage gain, has been compared for circuits designed with Point TFETs, Line TFETs and FinFETs. Regarding current mirror circuits, the obtained results revealed higher values of compliance voltage and lower susceptibility to the temperature for circuits designed with tunneling transistors. In addition, Point TFETs provided the lowest susceptibility to channel length mismatch, but also the worst values of reference currents, when compared to circuits with Line TFETs and FinFETs. Following the same procedure for differential pair, higher compliance voltage was obtained for FinFETs, while both tunneling transistors structures presented better behavior for differential voltage gain susceptibility to temperature variation. Once more, pairs with Point TFETs showed the best performance in terms of channel length mismatch, but the worst magnitude of differential voltage gain. This way, general equations have been proposed to model relevant parameters for the circuits designed with each technology. From an overall point of view, it was possible to support the suitability of optimizing tunneling transistors in order to obtain devices with favorable individual parameters and positive impacts on essential analog circuits, reassuring the relevance of this promising technology.

Apresenta-se neste trabalho uma análise de ruptura de um talude em solo não saturado. O talude, com cerca de 15 m de altura, é composto de areia fina a média argilosa, com grau de saturação da ordem de 55% e SPT variando entre 4 golpes no topo a 13 golpes na base. Determinaram-se as seguintes propriedades do solo: resistência, condutividade hidráulica saturada e não saturada e curva de retenção, além de medir-se a sucção matricial em campo ao longo do ano. Efetuaram-se análises paramétricas para avaliar o efeito da precipitação na mudança do perfil de sucção matricial do terreno e suas implicações na resistência e, por extensão, na estabilidade do talude. Construíram-se, também, ábacos que incluem o efeito da variação da sucção matricial, utilizáveis para taludes com características semelhantes ao talude estudado. Verificou-se que para as condições do talude natural, no auge da estação seca, as sucções matriciais são de tal magnitude que fornecem estabilidade ao talude. À medida que ocorrem precipitações, as sucções matriciais reduzem-se e o fator de segurança do talude diminui, o que justifica a ruptura ocorrida. / In this article is showing an slope back analysis in unsaturated soil. The slope, with about 15 m of height, it is composed of a fine to medium clayey sand, with degree of saturation of the order of 55% and SPT varying among 4 blows in the top to 13 blows in the base. The following properties of the soil were determined: resistance, saturated and unsaturated conductivity and it curves of retention, besides measuring the suction along the year. Parametric analyses were made to evaluate the effect of the precipitation in the changes of the ground matricial suction profile and its implications in the resistance and, by extension, in the slope stability. They were also made, some abaci that include the effect of the matricial suction variation, usable for slopes with similar characteristics to the studied slope. It was verified that for the conditions of the natural slope, next to the peak of the dry station, the matricial suction is of such magnitude that it supply stability to the slope. In the successive events of precipitations the matricials suctions is reduced and the slope security factor decreases, that justifies the happened rupture.

A BR 116, no Rio Grande do Sul, perfaz uma extensão total de 653,8 quilômetros, iniciando na divisa entre SC e RS, na ponte sobre o Rio Pelotas, entre Lajes e Vacaria, prolongando-se até Jaguarão. A sua importância econômica no estado decorre do fato de ser um corredor que liga o norte do Rio Grande do Sul ao porto de Rio Grande (através da BR 392) e à fronteira com o Uruguai. A duplicação da BR-116 visa o escoamento da produção até o Porto de Rio Grande e a distribuição de produtos e bens que ingressam pelo Porto ou pela fronteira. Atualmente, as obras de duplicação encontram-se executadas em 50-60 % e parcialmente paralisadas (cada trecho/lote tem uma situação diferente). Este trabalho dedicou-se ao mapeamento geotécnico dos condicionantes de ruptura dos taludes de cortes rodoviários da BR-116, entre os municípios de São Lourenço do Sul e Barra do Ribeiro (RS). A investigação ocorreu por meio da análise dos taludes em campo, estudando as relações geológicas e pedológicas que condicionam as instabilidades situadas ao longo do trecho entre os quilômetros 332 e 477. O mapeamento geotécnico executado incluiu o levantamento da localização geográfica (coordenadas geográficas, e km da rodovia) de todos os cortes de estrada (taludes) existentes no trecho escolhido, bem como o levantamento fotográfico e a coleta de dados como altura, inclinação, extensão, cota altimétrica, medidas estruturais, medidas e descrição dos horizontes pedogenéticos, problemas geotécnicos, comportamento mecânico, fluxo de água superficial, nível do lençol freático, descrição geológica, descrição do nível de intemperismo e coleta de amostra para ensaios geotécnicos e difratometria de raios X Após as descrições de campo, os talude 8, 15 e 30 foram definidos como taludes representativos para análise mineralógica através de difração de raios X e caracterização dos argilo-minerais através de microscópio eletrônico de varredura. O talude 8 ainda contou com ensaios de cisalhamento direto para caracterização geomecânica do horizonte C. Esta análise permitiu definir que o principal condicionante para as rupturas de taludes na BR-116, trecho Sul, está na exposição do horizonte C, que induz diferentes tipos de processos erosivos sobre o mesmo. As investigações mostraram que a exposição do horizonte C faz com que a água da chuva aja na erosão direta do sopé do talude, ou na formação de canaletas e piping pela remoção de finos, os quais evoluem para bossorocas. As estruturas geológicas reliquiares preenchidas por caulinita também incrementam os processos erosivos, pela retirada da base estrutural de todo o corte. Assim, os horizontes A e B e a vegetação logo acima perdem sustentação e a gravidade determina o rompimento do talude em escorregamentos rotacionais. A continuidade dos eventos pluviométricos e, portanto, dos processos erosivos induzem novas rupturas em alguns taludes, ou na erosão direta do material escorregado para a base do talude, removendo material para as drenagens adjacentes. / The BR-116 is one of the most important longitudinal highways in Rio Grande do Sul state (RS, Brazil). The highway has 653.8 kilometers, starting at the bridge over the Pelotas River, and extending to Jaguarão city. It is part of an important economic corridor, that connects the north of RS to the Rio Grande Harbor (through BR 392) and Uruguay border. Therefore, the importance of the highway to the economic outflow from the state. The BR-116 duplication effort is actually halfway to the end, each segment in a different situation, and is slowly going on. This work was focused on mapping the geotechnical controlling factor for road cuts slidings, that occurred between São Lourenço do Sul and Barra do Ribeiro municipalities (RS) along BR-116 highway. The geotechnical investigation was carried out through fieldworks road cut slopes analysis, which included geology and pedology slopes characterization along the 332 and 477 kilometer of the BR-116 highway. The geotechnical field mapping procedures include recording and analyzing the geographic location (geodetic coordinates, and altimeter), photographic survey, and mainly the height, inclination, extension, structural features measurements, measure and description of pedogenetic horizons, geotechnical problems, mechanical behavior, surface water flow, groundwater level, geological description, description of weathering level and sample collection for all road cut slopes that show sliding or erosional features. The slopes numbered 8, 15 and 30 were defined as representative slopes for mineralogical analysis (X-ray diffraction and scanning electronic microscope) This analyses allowed to define that the main controlling factor for the road cut sliding along BR-116 under duplication is the exposure of the pedogenetic C horizon, since this enables different erosional processes upon it. The investigation has shown that the rainwater can acts directly on the footwall erosion, or even in the formation of channels and piping, which evolve to ravines. The relict geological structures weathered to kaolinite additionally contribute to the erosion processes. In such a scenario, the decreasing structural support due to C horizon erosion enable gravity to act upon pedogenetic A and B horizons, as well as on the vegetation cover just above, and cause rotational sliping on the road cut slopes. The subsequent pluviometric events contribute to additional direct erosion on slope footwall, to material removal to adjacent drainage channels, and, consequently, to repeated sliping in some slopes.

O avanço da tecnologia da informação e da aplicação de computadores na indústria de mineração permitiu a automatização de várias atividades da cadeia de valor mineral (CVM). As atividades da cadeia de valor mineral podem ser divididas em atividades de suporte e em atividades primárias. Os sistemas ERP (Enterprise and Resource Planning) têm fornecido por muitos anos a plataforma para a integração eficiente das atividades de suporte da mineração. No entanto, apesar dos avanços obtidos com a aplicação dos computadores em nichos técnicos específicos, não se conseguiu até o presente momento, integrar efetivamente as atividades primárias da cadeia de valor mineral. As principais razões para isto, são tanto as incertezas existentes no processo produtivo, que diferentemente de outros setores industriais são intrínsecas ao negócio da mineração, quanto as dificuldades para se medir e gerenciar convenientemente os indicadores chave de desempenho (KPIs-Key Performance Indicators), relevantes à cadeia de valor mineral. A medição e controle dos KPIs é fundamental para a quantificação dos eventuais benefícios da aplicação de tecnologia e do potencial de retorno do investimento em recursos humanos e financeiros, necessários à integração das atividades primárias da cadeia de valor mineral. Esta tese não se propõe a integrar a cadeia de valor mineral, mas a demonstrar como a integração da atividade geotécnica da CVM gera benefícios tangíveis, que permitem antever os benefícios de sua completa integração e assim a tese avança a um ponto do controle geotécnico que é o monitoramento da estabilidade de taludes em minas em operação, para demonstrar que a aplicação de metodologias de monitoramento e controle adequadas, impactam positivamente nos KPIs e consequentemente nas atividades da cadeia de valor mineral, relacionadas a eles. O objetivo desta tese é também o de comprovar a importância do monitoramento eficaz dos KPIs para a integração das atividades geotécnicas da cadeia de valor mineral exemplificando seu impacto na eficiência, qualidade e economicidade dos processos envolvidos e assim, comprovar a eficaz possibilidade de integração destas atividades da cadeia de valor mineral e a possibilidade de extrapolação da integração para o restante da mesma. Neste sentido o trabalho desenvolve-se primeiramente no intuito de determinar os principais KPIs controlados em algumas das mais importantes empresas de mineração brasileiras. Pela correta identificação das métricas e do contexto gerencial em que estes estão inseridos é possível demonstrar a importância e o impacto de seu mapeamento e medição para a gestão efetiva do negócio da mineração. Uma nova tecnologia de monitoramento de taludes que faz uso de equipamentos de radar imageadores é apresentada e explicada, assim como vários exemplos de sua utilização ao redor do mundo são descritos, ressaltando-se os resultados obtidos e sua influência na medição e gerenciamento dos KPIs envolvidos. Finalmente, uma nova metodologia escalonada e com pontos de decisão é proposta para a integração da cadeia de valor mineral e aplicada a dois projetos desenvolvidos pelo autor, que são apresentados e discutidos para demonstrar e comprovar os benefícios econômicos advindos de sua aplicação. Para esses projetos, o autor planejou e executou a coleta de dados, procedeu a suas análises, avaliou seus impactos econômicos e comprovou a relevância do estudo realizado. / The advance of information technology and computer application to the mining industry has allowed the automation of several activities of the mineral value chain (MVC). The activities of the mineral value chain can be divided in support and primarily activities. ERP (Enterprise and Resource Planning) systems have provided, for many years, the platform for the efficient integration of the support activities in mining. Despite all the advance gathered with the application of computers to specific technical niches, the effective integration of the primarily activities of the mineral value chain has not been obtained to date. The main reasons for this fact are the uncertainties existent in the production process that differently from other industrial sectors, are intrinsic to the mining business, as well as the difficulties to measure and manage the key performance indicators (KPIs) that are relevant to the mineral value chain. The measurement and control of KPIs is fundamental for quantifying the eventual benefits of the application of technology and the potential for the return of the investments in human and financial resources, needed to integrate the primarily activities of the mineral value chain. This thesis is not aimed at integrating the mineral value chain, but to demonstrate how the integration of the geotechnical activity of the MVC generates tangible benefits that allow foreseeing the benefits of its complete integration, so this thesis reaches a point of the geotechnical control that is the slope stability monitoring of operational mines, in order to demonstrate that the application of adequate methodologies of monitoring and control, impact positively on the KPIs and consequently on the activities of the mineral value chain related to them. The objective of this thesis is also to prove the importance of the effective monitoring of KPIs for the integration of the geotechnical activities of the mineral value chain and its impact in the efficiency, quality and economics of the processes involved, in order to prove the effective possibility of the integration of this activity of the mineral value chain thus demonstrating the possibility to extrapolate the integration results to the remaining chain inter-activities. In this sense, the work is developed primarily with the aim of determining the main KPIs that are controlled in some of the most important Brazilian mining companies. Through the correct identification of the metrics and management context in which they are inserted, it is possible to demonstrate the importance and impact of their mapping and measurement for the effective management of the mining business. A new technology for slope monitoring that uses imaging radar equipment is presented and explained as well as several examples of its utilization around the world are described, emphasizing the results obtained and their influence for the measurement and management of the involved KPIs. Finally, a new staggered methodology, with decision points is proposed for the integration of the mineral value chain and applied to two projects developed by the author, which are presented and discussed in order to demonstrate and to prove the economic benefits obtained from its application. For these projects, the author planned and executed the data collection, data analysis, economic assessment and proved the relevance of the work performed.

Este trabalho apresenta o estudo de transistores de tunelamento controlados por efeito de campo, denominados TFETs. Foram realizadas análises com base em explicações teóricas, simulações numéricas e medidas experimentais para demonstrar a viabilidade do uso desta tecnologia em blocos de circuitos fundamentais, atuando como alternativa para permitir o contínuo escalamento de dispositivos. A motivação para o uso de transistores com corrente principal resultante do tunelamento de banda para banda consiste na proposta de superar o limite físico de inclinação de sublimiar da tecnologia CMOS convencional de 60 mV/década sob temperatura ambiente. Afinal, esta limitação impede a redução na tensão de alimentação de circuitos e, consequentemente, apresenta crescentes problemas quanto à dissipação de potência. Com este objetivo, foram realizadas simulações numéricas de diversas geometrias alternativas visando atenuar as características indesejáveis dos TFETs, como a corrente ambipolar e a relativamente baixa relação ION/IOFF. Inicialmente foram definidos os modelos necessários para representar adequadamente os fenômenos relevantes sob variação de temperatura e é definida uma estrutura capaz de minimizar os efeitos da ambipolaridade. Posteriormente, medidas experimentais foram utilizadas para calibrar as simulações e estudar o efeito da temperatura e do dimensionamento no funcionamento de dispositivos desta tecnologia. Comparando resultados práticos e simulados, nota-se como uma redução no comprimento de porta, com a consequente inserção de uma subposição (underlap) em relação à junção canal/dreno, e uma diminuição na temperatura permitem a obtenção de valores promissores de inclinação de sublimiar e de relação ION/IOFF. Com base nestes resultados individuais, foram projetados circuitos básicos de aplicações analógicas, notadamente espelho de corrente e par diferencial, para a avaliação da viabilidade de duas diferentes estruturas de transistores de tunelamento. Foram realizadas medidas experimentais e simulações numéricas de ambos os circuitos com variações nas condições de polarização, na situação de descasamento entre os dispositivos e na temperatura de operação. O impacto em parâmetros fundamentais dos circuitos estudados, como a tensão de conformidade, a razão de espelhamento de corrente e o ganho de tensão diferencial, foi comparado para estruturas de tunelamento pontual (Point TFET), de tunelamento em linha (Line TFET) e de FinFETs. Em relação aos circuitos de espelhos de corrente, observou-se alta tensão de conformidade e baixa dependência com a temperatura para os circuitos com transistores de tunelamento. O Point TFET ainda apresentava a vantagem adicional da baixa susceptibilidade ao descasamento do comprimento de canal, porém com a desvantagem da baixa magnitude da corrente de referência quando comparado ao espelho com Line TFETs ou FinFETs. Já no caso de pares diferenciais, a maior tensão de conformidade foi obtida com FinFETs, enquanto os transistores de tunelamento apresentaram em comum a não degradação do ganho com a temperatura. Novamente o circuito com Point TFETs apresentou melhor resultado quando houve descasamento, enquanto que as outras duas tecnologias foram superiores quando ao ganho de tensão diferencial. Dessa forma, foram propostas equações generalizadas para os parâmetros fundamentais de ambos os circuitos para as 3 tecnologias. De modo geral, foi possível validar, portanto, a viabilidade de transistores de tunelamento para a obtenção de dispositivos com bons parâmetros individuais e com bons impactos em circuitos analógicos fundamentais, reforçando a importância desta promissora tecnologia. / This works presents the study of tunneling field effect transistors, namely TFETs. Analyses have been performed based on theoretical explanations, numerical simulations and experimental data in order to show this technology suitability as part of basic circuit blocks, being an important alternative for the continuous devices scaling. The basic idea of making use of band-to-band tunneling as the main current component comes from the possibility of reaching sub-60 mV/decade subthreshold slopes at room temperature, differently from conventional CMOS devices. After all, this physical limitation causes relevant power dissipation issues, since it requires relatively high power supply voltages. Bearing this objective, numerical simulations of several alternative geometries have been performed in order to tackle TFETs disadvantages, such as the undesirable ambipolar currents and the low ION/IOFF ratio. At first, it was necessary to choose the most appropriate models to take into consideration the relevant phenomena under temperature variation and to define the physical structure in order to minimize ambipolar effects. After these analyses, experimental data have been used to calibrate simulation parameters and to study how temperature and physical dimensions affect the performance of devices based on this technology. Comparing experimental and simulated results, it was possible to notice that when the structure is designed with gate underlap related to channel/drain junction and the temperature decreases, it was possible to obtain promising values for subthreshold slope and ION/IOFF ratio. Based on the analyses of these individual results, basic analog circuits have been designed, namely current mirror and differential pair, so that two different tunneling devices structures have been highlighted. Experimental measurements and numeric simulations have been performed for both circuits, under different conditions in terms of bias voltages, channel length mismatch and operation temperature. The impact on fundamental circuit parameters, such as compliance voltage, current mirroring ratio and differential voltage gain, has been compared for circuits designed with Point TFETs, Line TFETs and FinFETs. Regarding current mirror circuits, the obtained results revealed higher values of compliance voltage and lower susceptibility to the temperature for circuits designed with tunneling transistors. In addition, Point TFETs provided the lowest susceptibility to channel length mismatch, but also the worst values of reference currents, when compared to circuits with Line TFETs and FinFETs. Following the same procedure for differential pair, higher compliance voltage was obtained for FinFETs, while both tunneling transistors structures presented better behavior for differential voltage gain susceptibility to temperature variation. Once more, pairs with Point TFETs showed the best performance in terms of channel length mismatch, but the worst magnitude of differential voltage gain. This way, general equations have been proposed to model relevant parameters for the circuits designed with each technology. From an overall point of view, it was possible to support the suitability of optimizing tunneling transistors in order to obtain devices with favorable individual parameters and positive impacts on essential analog circuits, reassuring the relevance of this promising technology.

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