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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise computacional de liquefação estática da barragem B1 na mina Córrego do Feijão em Brumadinho
Título(s) alternativo(s): Computational analysis os static liquefaction of dam B1 at the Córrego do Feijão mine in Brumadinho
Autor: Bortolli, Laís Regina dos Santos Piovezan 
Primeiro orientador: Sieira, Ana Cristina Castro Fontenla
Primeiro membro da banca: Menezes Filho, Armando Prestes de
Segundo membro da banca: Ortigão, José Alberto Ramalho
Resumo: A indústria mineradora gera uma quantidade significativa de resíduos de minérios que são descartados durante o processo de mineração e beneficiamento. Embora os minerais tenham uma importância econômica significativa, as barragens de rejeito apresentam como desvantagem o risco de ruptura que, em caso de ocorrência, causa grandes impactos socioeconômicos e ambientais negativos. A ruptura da Barragem I da mineradora Vale em Brumadinho, Minas Gerais, no ano de 2019, exemplifica o potencial risco envolvido na operação dessas estruturas. A liquefação foi identificada como a causa mais provável da ruptura, que ocorre quando um solo saturado é submetido por algum motivo a um acréscimo de poropressão e consequente redução da tensão efetiva a ponto do material se comportar temporariamente como um líquido. Investigações realizadas a pedido do Ministério Público Federal, com o objetivo de identificar possíveis causas da ruptura, levaram em consideração o histórico de construção, geometria, condição de fluxo e dados históricos de monitoramento. O nível do lençol freático foi considerado um agravante, embora dados de instrumentação apontam que já havia ocorrido um rebaixamento após 2,5 anos de inatividade. Em busca de compreender o ocorrido, os pesquisadores de CIMNE modelaram numericamente a Barragem I a partir do programa PLAXIS, utilizando o modelo constitutivo CASM, proposto por Yu (1998). O presente trabalho tem como objetivo analisar o fenômeno da liquefação estática ocorrido no acidente da Barragem I. Para isso, foi reproduzida a geometria e foram considerados os períodos de construção dos alteamentos, enchimento da barragem e o nível d’água mais representativo no momento da ruptura. Contudo, deslocamentos de baixa escala não indicaram instabilidade na barragem. A barragem foi, então, condicionada a um período de 100 anos, mas os deslocamentos mantiveram-se ínfimos e o fator de segurança aumentou ligeiramente. Uma expedição de perfuração estava em curso no dia da ruptura. A posição do furo atingiu uma região compressível próxima à fundação. Neste contexto, as condições do furo foram simuladas com o objetivo de compreender os excessos de poropressão gerados. A sobrepressão máxima atingida pelo software permitiu observar que as deformações permaneceram irrisórias, mas os incrementos de deformações tiveram um aumento relativo inédito dentro de um período curto de tempo estabelecido na análise. Adicionalmente, a trajetória de tensões revelou uma redução das tensões efetivas após atingida a resistência de pico. A identificação do processo de liquefação em uma pequena região, sugere a possibilidade de uma ruptura progressiva ao longo de toda a superfície plastificação obtida nas simulações numéricas, correspondente à superfície de ruptura observada na realidade.
Abstract: The mining industry generates a significant amount of ore waste that is discarded during the mining and beneficiation process. While minerals have significant economic importance, tailings dams present the disadvantage of rupture risk, which, in the event of occurrence, causes major negative socioeconomic and environmental impacts. The rupture of Dam I at Vale mining company in Brumadinho, Minas Gerais, in 2019 exemplifies the potential risk involved in the operation of these structures. Liquefaction was identified as the most probable cause of the rupture, which occurs when a saturated soil is subjected, for some reason, to an increase in pore pressure and a consequent reduction in effective stress to the point where the material behaves temporarily like a liquid. Investigations carried out at the request of the Federal Prosecution Service, aiming to identify possible causes of the rupture, took into account the construction history, geometry, flow condition, and historical monitoring data. The groundwater level was considered an aggravating factor, although instrumentation data indicated a lowering after 2.5 years of inactivity. In an effort to understand the event, CIMNE researchers numerically modeled Dam I using the PLAXIS program, employing the CASM constitutive model proposed by Yu (1998). The objective of this study is to analyze the phenomenon of static liquefaction that occurred in the Dam I accident. To achieve this, the geometry was reproduced, and the construction periods of the embankments, dam filling, and the most representative water level at the time of rupture were considered. However, small-scale displacements did not indicate instability in the dam. The dam was then conditioned for a 100-year period, but the displacements remained negligible, and the factor of safety increased slightly. A drilling expedition was underway on the day of the failure. The position of the borehole reached a compressible region near the foundation. In this context, the conditions of the borehole were simulated in order to understand the excess pore pressure generated. The maximum overpressure reached by the software allowed observing that the deformations remained negligible, but the increments of deformations experienced a relative increase unprecedented within a short period of time established in the analysis. Additionally, the stress path revealed a reduction in effective stresses after reaching the peak strength. The identification of the liquefaction process in a small region suggests the possibility of progressive rupture along the entire plasticized surface obtained in the numerical simulations, corresponding to the observed failure surface in reality.
Palavras-chave: Civil engineering
Tailings dams
Brumadinho (Brazil)
Mineral industries
Soil percolation
Finite element method
Engenharia civil
Barragens de rejeitos
Brumadinho (MG)
Indústria mineral
Solos - Percolação
Método dos elementos finitos
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: BORTOLLI, Laís Regina dos Santos Piovezan. Análise computacional de liquefação estática da barragem B1 na mina Córrego do Feijão em Brumadinho. 2023. 165 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20753
Data de defesa: 18-Ago-2023
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil

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