Análise numérica do comportamento de pilhas de rejeito filtrado e co-disposição durante a construção

Abstract

Os recentes acidentes de Mariana e Brumadinho desencadearam uma série de consequências severas para as empresas mineradoras, como, por exemplo, o descomissionamento e a proibição de construções de barragens a montante. Isso impulsionou a busca por novas soluções para disposição de rejeitos. Várias alternativas apareceram, sendo duas as mais promissoras: rejeito filtrado e co-disposição. Nesta dissertação é estudado o comportamento de pilhas de rejeito filtrado e da co-disposição mediante alteamentos sucessivos até o fim da vida útil. Para isso, primeiro se calibrou os materiais em dois modelos constitutivos: Cam-Clay modificado e linear elástico. Em seguida, se realizou análises de sensibilidade para avaliar o efeito da mudança de sucção e da altura de alteamento em um modelo 1D. As análises de estabilidade foram realizadas simulando em uma pilha de 300 m com uma taxa de disposição dos materiais de 25.000 m³/dia. Com o intuito de abranger o comportamento não drenado e drenado, foram realizadas as duas análises. Tempos de dissipação, possibilidade de inserção de drenos e mudança na sucção foram realizadas para avaliar esses efeitos nas pilhas. Por fim foi avaliada a mudança na taxa de alteamento devido a mudanças na geometria. Os resultados evidenciam que o modelo Cam-Clay modificado conseguiu simular os ensaios reais com certa acurácia, contudo, sendo melhor aplicado para o rejeito filtrado. O modelo elástico não teve ajuste significativo. Em relação as simulações numéricas do alteamento das pilhas, as análises drenadas mostraram valores de taxa de alteamento entre 10-18 cm/dia para o rejeito filtrado e 155 cm/dia para a co-disposição. O tempo com maior relação entre Fator de Segurança por dia para dissipação das poropressões para o rejeito filtrado foi maior em relação a co-disposição. Drenos mais superficiais foram mais efetivos para o rejeito filtrado, enquanto drenos mais profundos foram melhores para co-disposição. A mudança de sucção é mais influente no rejeito filtrado do que na co-disposição. As análises não drenadas indicaram taxas de alteamento entre 5-17 cm/dia para pilhas de rejeitos filtrados e 80 cm/dia para co-disposição. A adequação da geometria com a taxa de alteamento possibilitou mostrar a diferença entre área necessária para o rejeito filtrado e co-disposição.