Comportamento geotécnico de estéril de bauxita e seu potencial uso como extrato de fundação

Abstract

O alumínio é o terceiro elemento em abundância na crosta terrestre, sendo um dos principais minerais extraídos na região norte do Brasil. O processo de produção do alumínio tem início na extração da bauxita, comumente feita pelo método de lavra em tiras, por meio do decapeamento e empilhamento da camada de solo acima deste minério, conhecida como estéril. Essa camada denominada argila Belterra, ou argila amarela, pode variar de 20 cm a 14 m, com horizontes médios de 10 m, sendo que as pilhas de estéril de bauxita podem chegar a até 20 m de altura. Estudos do comportamento geotécnico desse tipo de material, bem como dos solos tropicais da região norte do Brasil, são limitados na literatura. Sendo assim, este trabalho buscou avaliar os resultados de campanhas de investigação geológico-geotécnica feitas em regiões de pilha de estéril de bauxita e de aterro compactado formado por este material, de modo a caracterizar o solo, estudar o efeito da compactação nas propriedades do material, avaliar o comportamento do mesmo durante o cisalhamento não drenado e comparar resultados de ensaios de campo e laboratório. Foram analisados ensaios de Sondagem a Percussão (SPT), Cone (CPT), Piezocone (CPTU), Palheta (Vane Test), Triaxial CIU, Adensamento, Caracterização e Compactação. Os principais resultados obtidos mostraram que o estéril de bauxita pode ser classificado como um material fino, silto-argiloso de alta plasticidade. Em estado solto, como pilha, quando saturado e em condição não drenada, apresenta significativa geração de poropressões durante o cisalhamento, mostrando incialmente tendência à contração até alcançar um estado de transformação de fase, a partir do qual se inicia uma tendência à dilatação. Quando compactado, mostrou, em geral, tendência à dilatação durante cisalhamento não drenado, justificando uma análise de estabilidade em termos de tensões efetivas. Em complemento, foram feitas simulações numéricas no software PLAXIS 3D, considerando a execução de uma fundação em radier estaqueado assente sobre aterro composto de estéril de bauxita, considerando o carregamento equivalente ao peso de um tanque de água, de modo a avaliar deformações geradas. A modelagem numérica considerou três espessuras de radier, simulando uma condição rígida, semi flexível e flexível, para quatro configurações de estacas com esbeltezes distintas. Para atendimento ao critério de máximo recalque total admissível, considerando a carga de projeto estabelecida, a configuração de radier flexível, com L/D=40, foi a que apresentou melhores resultados. O estéril de bauxita se mostrou competente como aterro para alguns carregamentos simulados.