Análise computacional de liquefação estática da barragem B1 na mina Córrego do Feijão em Brumadinho

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Bortolli, Laís Regina dos Santos Piovezan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• Palavras-chave em Português: 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; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20753

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.