150 Figura 96: Estudo CPTu – F02 - Estimativas de parâmetros de estado segundo métodos de Plewes et al. 151 Figura 97: Pesquisa CPTu – F03 - Estimativas de Parâmetros de Estado segundo métodos de Plewes et al.
Disposição de rejeitos
Métodos de descarga de rejeitos
Ao contrário da água, o transporte de lamas residuais (pasta) deve respeitar uma velocidade mínima de fluxo, para evitar que resíduos em suspensão sejam depositados durante o transporte. Como o processo de disposição de rejeitos leva à redução da permeabilidade ao interior do lago, a altura do lençol freático diminui à medida que se aproxima dos diques.
Métodos construtivos
No método de elevação a jusante (Figura 6(b)), a crista da barragem é gradualmente movida a jusante, enquanto a barragem inicial está localizada na base da barragem. No método de elevação central, o eixo central da crista original da barragem é preservado (Figura 6(c)), comparado ao método de topo, este apresenta mais estabilidade à sismicidade e maior controle do lençol freático, pois permite a utilização de drenos dentro do aterro (Soares, 2010).
Ruptura de barragens: Mecanismos e fenômenos envolvidos
No município de Itabirito, MG, a barragem continha rejeitos de minério de ferro e volume próximo a 350 mil m³. Na região de Brumadinho, MG, 13 milhões de m³ de rejeitos de minério de ferro foram lançados nos esgotos do Rio Paraopeba, causando a morte de 252 pessoas e 18 desaparecidos.
Estado Crítico
O índice de vazios crítico é afetado pelas tensões efetivas médias e torna-se menor à medida que o nível de tensão aumenta. A correlação entre o índice de vazios críticos e a tensão efetiva média, mostrada na Figura 10, foi denominada LEC (Critical State Line).
Liquefação
No campo, o fluxo de líquido só ocorrerá se a tensão de cisalhamento for maior que a resistência ao cisalhamento do líquido (Su(LIQ)). A reversão da tensão ocorre, mas a soma da tensão de cisalhamento de campo (𝜏𝑒𝑠𝑡) e cíclica (𝜏𝑐𝑦𝑐) não excede a resistência no estado estacionário; mostrado na Figura 14c).
Linha de liquefação ou Linha de Colapso
Como a linha de fluxo de liquefação passa pela origem, sua inclinação pode ser representada pela razão de tensão de pico 𝜂𝑝 pela seguinte equação:. 2012) observaram que a linha de fluxo de liquefação não é única para o mesmo material e que sua inclinação varia com o parâmetro de estado do solo.
Liquefação vs Liquefação verdadeira
Contudo, os autores definiram que a linha de fluxo de liquefação só é considerada para picos de tensão efetivos que atingem p'= 0 no estado estacionário. Na verdade, para muitas amostras fofas, o ponto de estado estacionário tende a estar tão próximo da origem que a diferença prática entre o FLS e a superfície de colapso é negligenciada.
Variáveis que influenciam o potencial de liquefação
Distribuição granulométrica e formato dos grãos
Parâmetro de estado (𝝍)
A linha de estado crítico (LEC) define as regiões nas quais, sob cisalhamento, os solos tendem a contrair ou expandir (Figura 10). 14), (15) e (16) chegamos à interpretação proposta do teste CPT para avaliação do parâmetro de condição em areias fofas. Estimar incertezas em métodos usando a relação 10 𝑣𝑠 F e métodos de processamento).
Torres-Cruz (2021) indica que a suscetibilidade à liquefação seria melhor representada no ábaco [𝑄𝑡(1 − 𝐵𝑞) + 1] versus 𝐹𝑟, com os contornos do parâmetro de estado 𝜓 sobrepostos, conforme mostrado na Figura 70. dos rejeitos de Fundão barragem, Morgenstern et al. 2016) utilizou o percentil 80 para definir o parâmetro de estado característico (𝜓 = 0,012) para todo o depósito do pilar esquerdo. No entanto, Morgenstern et al. 2016) não deixaram claro em seu trabalho qual método foi utilizado para estimar o parâmetro de estado a partir dos testes CPTu.
Portanto, atenção, cautela e sensibilidade por parte do profissional são essenciais na escolha do método para estimar o parâmetro de condição a partir dos testes CPTu.
Condições de drenagem no campo
Estimativa do parâmetro de estado 𝝍 com base em ensaios CPT/CPTu
A Figura 31b mostra a relação entre a resistência pontual normalizada do cone 𝑄𝑝𝑐 e o parâmetro de estado 𝜓, incluindo correções para o tamanho da sala e efeitos de borda. Porém, nas argilas, a inclinação da reta virgem é a referência comportamental e o parâmetro de estado passa a ser a razão de pré-consolidação do OCR. Conforme mostrado na Figura 33, o parâmetro de estado 𝜓 e o log OCR da razão de pré-densificação não são equivalentes.
No método de Plewes et al, foi estimado a partir dos dados da razão de atrito F𝑟 determinada nos ensaios CPTu (Eq. Os autores apontaram que 𝜆10 varia de 0,02, para rejeitos de baixa compressibilidade, a 0,17 para rejeitos altamente compressíveis). 𝛥𝜓𝑖 refere-se à faixa de variação do parâmetro de estado devido à incerteza intrínseca e 𝛥𝜓𝜆 refere-se aos limites de variação de λ10.
Robertson (2009) estendeu a interpretação do CPT-SBT para estimar o parâmetro de estado para solos granulares, associando-o ao papel do OCR em solos finos;. Neste trabalho, cinco levantamentos CPTu (F01–F05) foram analisados para avaliar o parâmetro de condição do rejeito e sua sensibilidade à liquefação. Os resultados (Figura 67) mostram que abaixo de 12 m a estimativa do parâmetro de estado concorda com a estimativa obtida com um valor constante de 𝜆10.
O Capítulo 3 discutiu as principais metodologias que avaliam o parâmetro de estado (𝜓) com base no CPTu. Na Figura 89b a comparação é feita com a metodologia de Torres-Cruz (2021), na qual uma faixa de variação do parâmetro de estado é determinada a partir de dados experimentais. Ao comparar os métodos, foram observadas diferenças na estimação do parâmetro de estado devido ao fato de terem origens diferentes.
Isto facilita a identificação de uma possível tendência no parâmetro de condição (𝜓) no local de investigação de resíduos.
Transição de camadas
Barragem de Fundão
O rompimento da barragem de Fundão foi o maior desastre socioambiental do país no setor mineiro em termos de quantidade de resíduos lançados, pois foram lançados no meio ambiente cerca de 45 milhões de metros cúbicos de resíduos. Os poluentes ultrapassaram a Barragem de Santarém e percorreram 55 km ao longo do Rio Gualaxo do Norte até ao Rio do Carmo e mais 22 km até ao Rio Doca. A Barragem de Rejeitos de Fundão está localizada na região do complexo de minério de ferro de Germano, pertencente à Samarco Mineração S.A., na cidade de Mariana (MG).
Histórico do Processo de Alteamento da Barragem
A Figura 61 apresenta uma visão estatística da estimativa do parâmetro de estado 𝜓, em testes realizados no verso do recuo da ombreira esquerda e na parte central da barragem de Fundão, antes do rompimento (Robertson, 2009). A Figura 79 a Figura 83 mostram a estimativa do parâmetro de estado 𝜓 utilizando o método Robertson (2010) e sua atualização, proposta em 2022, para o ombro esquerdo e ombro direito, respectivamente. Enquanto Robertson incorporou o índice de comportamento do solo (𝐼𝑐), os métodos originados por Been et al. levaram em consideração a linha de condição crítica dos rejeitos e as gerações de poropressões na pilha.
Colapso Da Barragem (05 De novembro de 2015)
Estimativa do parâmetro de estado 𝜓 a partir de ensaios CPTu
Utilizando esta base de análise, constatou-se que 70% a 80% dos rejeitos arenosos de Fundão, até 75 m do topo da barragem, eram considerados contráteis, e a distância superior a 180 m, mais de 95%.
Mecanismo de liquefação
Portanto, os resultados obtidos nos ensaios podem não corresponder a um comportamento semelhante ao apresentado durante o rompimento da barragem. Portanto, os dados e análises apresentados neste trabalho representam a suscetibilidade à liquefação da barragem para o período em que os testes foram realizados. Já as lentes constituídas por resíduos finos (lodo) são identificadas por valores baixos de 𝑞𝑡, onde são esperados valores elevados de poropressão.
Método de Been et al. (1987-1988)
Nos de Morgenstern et al (2016), observa-se uma tradução do perfil e consequente aumento das regiões classificadas como contráteis.
Metodologia de Torres-Cruz (2021)
Método de Robertson
Índice de comportamento do solo (𝐼𝑐) e Classificação do material (Robertson, 1998,
A Figura 72 apresenta os resultados do Índice de Comportamento do Solo (𝐼𝑐) para os estudos referentes à ombreira esquerda (F01 e F02) e a Figura 73 apresenta os resultados para a ombreira direita (F03, F04 e F05). Porém, o levantamento CPTu-F01, entre as profundidades de 24 e 25m, indica valores de 𝐼𝑐 > 2,6, o que classifica os rejeitos como tendo comportamento argiloso. A Figura 74 e a Figura 75 mostram os resultados no gráfico que inclui os contornos do índice 𝐼𝑐 e o expoente de tensão 𝑛 no gráfico normalizado 𝑄𝑡𝑛− 𝐹𝑟. Figura 43), para ombreiras esquerda e direita respectivamente.
Identificação das regiões dilatantes e contráteis e classificação de comportamento do
Quanto ao tipo de comportamento em termos de tendência de variação volumétrica (Figura 77), observa-se um predomínio do comportamento contrátil, com 𝐶𝐷 < 70 (Eq. Com isso, os resultados deixam claro que parte significativa do rejeito possui característica contrátil e, portanto, são suscetíveis ao fenômeno da liquefação estática.
Estimativa do parâmetro de estado 𝜓 (Robertson, 2010 e 2022)
Em solos granulares, como 𝑞𝑡 é muito elevado comparado às tensões no campo, o denominador torna-se muito grande, fazendo com que o parâmetro 𝐵𝑞 tenda a zero, independente da geração de poropressão. Nos estudos analisados neste trabalho, o número de registros com 𝐵𝑞 > 0,02 foi considerado insignificante em relação ao total analisado, conforme mostrado em a.
Comparação entre os diversos métodos
Classificação do material
Uma curva de tamanho de partícula para os dois materiais é mostrada na Figura 86, juntamente com os limites de resíduos suscetíveis à liquefação definidos por Tsuchida (1970). Floréz (2015) e Telles (2017) realizaram uma análise granulométrica do rejeito de Fundão com base em amostras retiradas do banco da barragem pertencente à Barragem 1. Ambos os autores, assim como Morgenstern et al. 2016), observaram que os rejeitos arenosos possuem uma quantidade significativa de silte em sua composição e classificaram-no como areia siltosa segundo o SUCS. É importante ressaltar que muitas vezes esses materiais se misturam em diferentes proporções no campo, principalmente quando se compara a distância entre o rejeito e a costa, pois o tampão deposita o rejeito arenoso na praia, enquanto o material argiloso se deposita em distâncias maiores.
Estimativa do Parâmetro de estado
Considerar 𝜆10 como variável com profundidade e assumir o maior valor constante (Telles, 2017) leva a uma previsão de dominância do comportamento dilatante, que pode ser considerada menos conservadora. 2016) mostrou que os rejeitos do Fundão tendem tipicamente a contrair-se e estão próximos do limite superior de Torres-Cruz (2021) (Figura 89b). Portanto, existem incertezas na estimativa de 𝜓 > 0,1 nesta região. a) Robertson vs Shuttle and Cunning (b) Robertson vs Torres-Cruz Figura 89: Distribuição de parâmetros de estado calculados por diferentes métodos, par. Esta forma de organização dos dados é interessante, pois facilita a identificação de uma possível tendência significativa no parâmetro Estado (𝜓) no local de investigação de resíduos.
Parâmetro de estado e percentis
Vale ressaltar, conforme tabela 20 e figura 91, a variabilidade significativa na estimativa do valor do parâmetro de estado, dependendo do método e percentual adotado (Valores em cinza representam valores sensíveis à liquefação). É importante lembrar que os ensaios avaliados neste trabalho correspondem a 9 meses antes do rompimento da barragem, ou seja, os valores dos parâmetros de condição podem ter mudado significativamente nesse período. Portanto, grande atenção deve ser dada aos dados disponíveis no CPTu (como pressão de poros e atrito), conforme afirma Benn et al. 2016), é muito fácil confundir uma mudança no tipo de material com uma mudança no parâmetro do estado fundamental.
Comentários finais
Conforme discutido anteriormente por Schnaid et al., 2019), os efeitos da drenagem parcial apresentam-se como um tema relevante, no que diz respeito à melhor confiabilidade nas metodologias que estimam o parâmetro de estado. Além disso, são propostos estudos adicionais capazes de calibrar os métodos (baseados em testes em câmaras de calibração), retirados de Been et al., a respeito dos parâmetros que compõem as equações, fundamentais para a determinação do parâmetro de estado. Em Anais do 2º Simpósio Internacional sobre Teste de Penetração de Cone, CPT'10, Huntington Beach, Califórnia, 9 a 11 de maio de 2010.
Sugestões para trabalhos futuros
ESTIMATIVA DO PARÂMETRO DE ESTADO PELOS MÉTODOS DE
ESTIMATIVA DO PARÂMETRO DE ESTADO PELOS MÉTODOS DE
DISTRIBUIÇÃO DOS PARÂMETROS DE ESTADO CALCULADOS POR
