Análise geotécnica para dimensionamento de bancadas e direção de extração de rochas ornamentais

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Silva, Rafael Franco e
• Orientador(a): Zingano, Andre Cezar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Rochas ornamentais; Extração mineral; Estabilidade de taludes; Geotecnia
• Palavras-chave em Inglês: Numerical methods in dimension stone; Safety factor analysis; Bench height; Elongation direction; Applied geotechnics for ornamental stone
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/270412

Sendo o Brasil 5º maior produtor de rochas ornamentais no senário internacional, podem melhor sua colocação, aumentando-se a recuperação do material pétreo que hoje se encontra em 30%, garantindo a segurança dos trabalhadores do setor, para isso é importante se realizar uma análise geotécnica adequada, obtendo valores de compressão uniaxial simples, determinar a qualidade do maciço rochoso, espaçamento entre as descontinuidades, mergulho e direção das mesmas, alterabilidade dentre outros fatores. A coleta dessas informações é de suma importância para poder realizar a análise da estabilidade dos taludes utilizando métodos numéricos, o setor de rocha ornamental utiliza o método do equilíbrio limite, que tem se mostrado falho em algumas análises, sendo então importante a mudança da técnica trazendo a inovação de aplicar o método de elementos finitos, que já consagrada em outras áreas, mas deve ser testada e validada para verificar seu potencial de aplicação. Para se realizar esse estudo, será caracterizado os maciços rochosos do estado do Espírito Santo, em busca de uma melhor forma de dimensionar suas bancadas, além de indicar a melhor direção de extração destas rochas. Sendo estudamos a bibliografia existente, coletando os principais métodos de análise propostos para o trabalho e estes são adaptados para utilização com rochas ornamentais, sendo realizados scanlines, nas frentes de extração, para só então ser calculado a qualidade do maciço rochoso e o mesmo transformado no índice de resistência geológica, de posse dessas informações estas são inseridas em um software que calcula a estabilidade de taludes por meio do método de equilíbrio limite e método de elementos finitos, nos entregando o resultado do fator de segurança e do fator de força. Para realizar essa avaliação utilizamos alturas de bancadas com 5, 20, 50 e 100 m, sendo os valores de compressão uniaxial simples utilizados de 75, 100, 125, 150, 175 e 200 MPa para rochas silicáticas e 75, 100, 125 MPa para rochas carbonáticas, essas simulações nos entregaram valores para o fator de segurança variando de 6,5 a 177,25, apesar desses valores serem altos e indicarem que o talude se encontra estável é importante avaliar a escolha adequada do índice de resistência geológica, pois apesar dos resultados encontrados ainda é possível verificar instabilidade nestes maciços. Já com o segundo métodos os valores variavam entre 1,00 a 20,00, demonstrando sim zonas de possível instabilidade e colapso das bancadas, demonstrando a importância de uma análise geotécnica adequada e a utilização de métodos de cálculos adequados. Como a utilização do fator de segurança é mais comum, foi possível elaborar uma correção entre esses dois fatores para que os usuários podem utilizar o valor mais adequado ao seu entendimento. Após a obtenção dos resultados da simulação teórica, o trabalho buscou exemplos reais para validar o desenvolvimento teórico e ajustar os resultados encontrados ao longo do trabalho, analisando algumas frentes de extração no estado em questão. Por fim, na última etapa, realizamos a mesma análise na rocha Preto São Marcos, onde com os dados de direção e mergulho das descontinuidades foi possível encontrar a direção alongante para a rocha, além da verificação da teoria elaborada nas etapas anteriores, onde foi possível verificar a estabilidade dos taludes e sua análise com alturas que melhor distribuirá as tensões residuais. Todos os dados obtidos foram transformados em um script que após a conclusão da fase front end, pode ser utilizado de modo fácil pelos usuários, optando assim sempre pela escolha das melhores práticas de extração do material. Com o término do estudo pode-se destacar a eficácia do método de elementos finitos nesta avaliação, já que ele consegue prever a instabilidade da zona de alteração, demonstrando a importância do trabalho critério da caracterização do maciço, possibilitando encontrar a direção alongante do maciço, maximizando sua extração. As alturas das bancadas afetam os valores de fator de segurança e do fator de força, assim como a qualidade de sua matriz rochosa.