ADENSAMENTO E SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE ?ÃO... · com a utilização do Ensaio de Adensamento Hidráulico

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL PROGRAMA DE PS-GRADUAO

    EM ENGENHARIA CIVIL

    ADENSAMENTO E SIMULAO DO PROCESSO DE ENCHIMENTO DO RESERVATRIO DE UMA

    BARRAGEM PARA CONTENO DE REJEITOS DE OURO

    AUTOR: BRASILEU AGNALDO PEREIRA

    ORIENTADOR: PROF. DR. ROMERO CSAR GOMES

    Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao do Departamento de Engenharia Civil da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como parte integrante dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil, rea de concentrao: Geotecnia.

    Ouro Preto, agosto de 2006.

  • II

  • III

    Dedico esta dissertao de Mestrado aos meus pais,Gernimo e Maria

    Tita, queles que tiveram um papel importante para esta vitria e, em

    especial, minha dignssima esposa Queila, com quem aprendi a buscar o

    melhor de mim, fazendo com que esta trajetria ficasse mais fcil.

    Queremos um significado em nossas vidas. Quando elevamos nossa viso,

    lutamos para obter mrito, nos dedicamos s mais altas metas de nossa sociedade,

    nos alistamos numa causa antiga e significativa a luta perene do homem

    para realizar o melhor que h nele.

    Jonh W. Gardner

    a dedicao ao trabalho que

    distingue um indivduo de outro;

    No acredito em talentos.

    Euryclides de Jesus Zerbini

  • IV

    AGRADECIMENTOS

    Sempre a Deus.

    Aos meus familiares, especialmente aos meus irmos, sobrinhos, cunhados, tios, etc.

    Ao professor e orientador Dr. Romero Csar Gomes pela pacincia e contribuio que

    me foi passada e pelos conhecimentos que o pertence.

    Ao professor e amigo Saulo Gutemberg pelo apoio, incentivo e contribuio, no s

    neste trabalho, como tambm durante todos os momentos que precisei.

    Aos professores e amigos Lus Fernando Martins Ribeiro, Waldyr Lopes de Oliveira

    Filho, Rodrigo Pelucci e a Prof Milena Sabino Lana pelo apoio, ateno e contribuio

    que proporcionaram e vm proporcionando pelo timo trabalho, observado por todos,

    na preparao das aulas lecionadas.

    Aos amigos Rodrigo Rodrigues, Edmar, Priscila, Helba, Emanuel, Frank, Deilton,

    Felipe, Johanna, Jnior (Manjuba) e Rvia.

    A CAPES pelo apoio financeiro.

    A ANGLOGOLD ASHANTI MINERAO LTDA , na pessoa dos Srs Murilo Costa e

    Altair Souza, por permitir a realizao deste trabalho, nos enviando as informaes

    necessrias.

    E, em especial, a Fundao Gorceix, que atravs de seu Presidente Prof. Dr. Cristovam

    e sua Superintendente Dr Telma que confiaram em meu trabalho, dando-me uma

    oportunidade de somar equipe desta instituio, mesmo estando no perodo mais

    difcil desta dissertao e mais uma vez aquela que tem contribudo muito em minha

    vida... Queila, eu te amo.

  • V

    RESUMO

    Em projetos de disposio de rejeitos de minerao por via mida, as anlises da

    capacidade de estocagem do reservatrio demandam o conhecimento das caractersticas

    de compressibilidade e adensamento dos resduos lanados, funo primria da natureza

    e da granulometria do material. No caso de rejeitos finos, com elevadas propores de

    partculas da frao argila, como ocorrem no caso de rejeitos de ouro, a previso do

    comportamento dos resduos e a formulao de um modelo deposicional consistente no

    podem ser baseados em ensaios convencionais.

    No projeto de sistemas de conteno de rejeitos finos (como no caso de mineraes de

    ouro), um aspecto extremamente relevante a determinao das propriedades

    tecnolgicas dos materiais em termos de compressibilidade e adensamento nos

    reservatrios, de forma a se quantificar a vida til de tais empreendimentos. De uma

    maneira geral, o material lanado de forma quase aleatria, no sendo estabelecido

    nenhum controle das variveis que influenciam o processo de deposio. O

    conhecimento dos mecanismos de deposio hidrulica resultaria em um maior

    entendimento do comportamento destes aterros sob o ponto de vista geotcnico e, desta

    forma, poder-se-ia controlar a qualidade do processo construtivo, mesmo que, durante a

    construo, as variveis de descarga e lanamento fossem alteradas

    O trabalho consiste na avaliao das propriedades constitutivas do adensamento de

    rejeitos de ouro de uma minerao de ouro (Anglogold Ashanti, antiga Morro Velho),

    com a utilizao do Ensaio de Adensamento Hidrulico (HCT com bomba de fluxo),

    disponvel no Laboratrio de Geotecnia da UFOP. Estes dados subsidiaro anlises de

    simulao numrica do processo de enchimento da estrutura de conteno destes

    rejeitos, mediante a aplicao do programa CONDES0.

  • VI

    ABSTRACT

    In projects of disposition of mining tailings for humid road, the analyses of the capacity

    of stock of the reservoir demand the knowledge of the compressibility characteristics

    and consolidation of the thrown residues, primary function of the nature and of the

    granulometry of the material. In the case of fine tailings, with high proportions of

    particles of the fraction clay, as they happen in the case of tailings of gold, the forecast

    of the behavior of the residues and the formulation of a model consistent depositional

    they cannot be based on conventional rehearsals.

    In the project of systems of contention of fine tailings(as in the case of minings of gold),

    an extremely important aspect is the determination of the technological properties of the

    materials in compressibilityterms and consolidationin the reservoirs, in way quantifying

    the useful life of such enterprises. In a general way, the material is thrown in an almost

    aleatory way, not being established any control of the variables that you/they influence

    the deposition process. The knowledge of the mechanisms of hydraulic deposition

    would result in a larger understanding of the behavior of these embankments under the

    point of view geotechnicaland, this way, the quality of the constructive process could be

    controlled, even if, during the construction, the discharge variables and release they

    were altered.

    The work consists of the evaluation of the constituent properties of the consolidationof

    tailings of gold of a mining of gold (Anglogold Ashanti), with the use of the Rehearsal

    of Hydraulic Consolidation Test (HCT with flow bomb), available in the Geotechnia

    Laboratory of University Federal of Ouro Preto. These data will subsidize analyses of

    numeric simulation of the process of stuffing of the structure of contention of these

    tailings, by the application of the program CONDES0.

  • VII

    NDICE

    pgina

    Lista de tabelas.............................................................................................................X

    Lista de figuras............................................................................................................XI

    Lista de smbolos....................................................................................................... XV

    CAPTULO 1- INTRODUO

    1.1 Modelo Deposicional de Rejeitos Finos ...................................................................1

    1.2 Modelagem Numrica e Experimental do Problema.................................................2

    1.3 Justificativa e Objetivos do Trabalho .......................................................................5

    1.4 Estrutura da Dissertao ..........................................................................................6

    CAPTULO 2- MODELAGEM NUMRICA E EXPERIMENTAL DA

    DISPOSIO DE REJEITOS FINOS

    2.1 Introduo ...............................................................................................................8

    2.2 Formulao da Equao Geral de Fluxo...................................................................9

    2.3 Teoria do Adensamento Unidimensional a Grandes Deformaes..........................11

    2.4 Equao Diferencial do Adensamento a Grandes Deformaes..............................15

    2.5 Modelos Constitutivos Unidimensionais ................................................................19

    2.6 Ensaios de Laboratrio para a Determinao das Propriedades Constitutivas do

    Adensamento...............................................................................................................25

    2.6.1 Ensaio de Adensamento Tipo CRD............................................................25

    2.6.1.1 Princpios e Equipamentos de Ensaio .................................................25

    2.6.1.2 Procedimentos do Ensaio ...................................................................27

    2.6.1.3 Metodologias de Anlise ....................................................................28

    2.6.2 Ensaio de Adensamento Tipo HCT............................................................31

    2.6.2.1 Princpios e Equipamentos de Ensaio .................................................31

    2.6.2.2 Ensaio de Adensamento por Percolao Induzida ...............................38

    2.6.2.3 Ensaio de Permeabilidade Saturada ....................................................42

  • VIII

    2.7 Simulao Numrica do Processo de Adensamento Unidimensional a Grandes

    Deformaes pelo programa CONDES0......................................................................43

    2.7.1 Fundamentos e Condies de Contorno do Programa CONDES0 ..............43

    2.7.2 Parmetros de Entrada e de Sada do Programa CONDES0 .......................46

    CAPTULO 3