Modelagem constitutiva do comportamento multiaxial de rejeito de mineração artificialmente cimentado

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Coelho, Pablo Oliveira dos Passos
• Orientador(a): Festugato, Lucas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Rejeito de mineração; Cimentação do solo; Comportamento mecânico
• Palavras-chave em Inglês: Tailings; Constitutive modelling; Multiaxial response; Anisotropy; Artificial cementation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/282795

O setor mineral é um dos pilares da economia nacional, contribuindo significativa e positivamente para o PIB brasileiro e para o desempenho da balança comercial. Entretanto, esse setor apresenta impactos ambientais expressivos, principalmente, devido aos subprodutos que são gerados durante as etapas de extração e beneficiamento dos minerais, como por exemplo os rejeitos de mineração. Materiais produzidos artificialmente que apresentam elevada variabilidade nas propriedades físicas e químicas. Essa variabilidade contribui para a elevação dos riscos relacionados às barragens de rejeitos. Nesse sentido, o processo de filtragem e de compactação surge como uma alternativa, pois resulta em pilhas de rejeito que são mais resistentes e com menor suscetibilidade à liquefação em comparação com rejeitos em pasta. Além disso, para a construção de pilhas mais altas e mais íngremes é possível utilizar agentes cimentantes. A estabilização química reduz deformações e aumenta a resistência do rejeito tratado. Contudo, é necessário considerar os efeitos da anisotropia inerente, que decorre da deposição por gravidade ou do processo de compactação. Assim, o presente trabalho visa desenvolver e validar um novo modelo constitutivo para prever o comportamento mecânico de misturas rejeito-cimento sob carregamentos multiaxiais a fim de representar o comportamento de pilhas compactadas de rejeito de mineração artificialmente cimentado. Para isso, o desenvolvimento do modelo foi dividido em seis etapas: implementação do modelo para anisotropia inerente em areias (Li e Dafalias, 2002); calibração desse modelo; validação desse modelo; desenvolvimento do modelo proposto através da sobreposição de efeitos; validação do modelo proposto; e análise paramétrica. Os resultados obtidos das simulações realizadas demonstraram que o modelo de Li e Dafalias (2002) foi validado para um rejeito de mineração de ferro. Também foi demonstrado que o modelo proposto representou adequadamente o comportamento multiaxial de uma mistura rejeito-cimento (através da sobreposição de efeitos) por meio de dez tipos diferentes de carregamentos monotônicos, incluindo ensaios drenados e não drenados (com e sem cimentação). A análise demonstrou que o modelo proposto consegue simular adequadamente o efeito do ganho de resistência e da redução da anisotropia causada pela cimentação. Portanto, foi desenvolvido e validado um novo modelo constitutivo capaz de prever o comportamento mecânico de misturas rejeito-cimento sob carregamentos monotônicos multiaxiais.