Interpretação de ensaios de piezocone em resíduos de bauxita

Abstract

A extração e processamento de minério resultam na geração de elevadas quantidades de resíduos, cuja disposição gera impacto e risco ambiental. Nesta dissertação é apresentado um estudo referente às campanhas de investigação geotécnica em área de disposição de resíduos de bauxita, procedimento necessário à extração da alumina. Os estudos referem-se a resíduos do processamento da lama de lavagem de uma mina localizada no estado do Pará, depositados em forma de lama, em reservatórios ditos ARBs (Área de Resíduos de Bauxita). No presente trabalho foram utilizados dados de dois reservatórios de deposição, ARB #2 e ARB #3. Ênfase foi dada à interpretação de ensaios de piezocone em diferentes pontos da área de deposição de resíduos. A análise integrada entre a resistência à penetração, excesso de poro pressão e poro pressão de equilíbrio possibilitaram uma avaliação correta das condições de contorno do reservatório, com identificação precisa da posição do nível d’água (uo) no período de realização dos ensaios, bem como da estimativa dos parâmetros geotécnicos do resíduo expressos através da resistência ao cisalhamento não-drenada Ensaios de laboratório em equipamentos convencionais e equipamentos desenvolvidos especialmente para esse tipo de material complementaram as informações geotécnicas obtidas in situ. A análise conjunta dos ensaios de campo e de laboratório possibilitou a caracterização do resíduo e a estimativa de parâmetros constitutivos necessários a projetos geotécnicos e geo-ambientais nestes materiais. Uma nova metodologia foi proposta para identificação das condições de drenagem dos ensaios, com base na normalização dos resultados. Estes estudos sugeriram que os ensaios possam ser interpretados no espaço definido pela relação do parâmetro de velocidade V versus à resistência normalizada do cone, sendo V definido em função da velocidade de penetração do cone (v), diâmetro de sonda (d) e coeficiente de adensamento (Cv), expressa na forma adimensional como V = v.d/Cv. Com base na metodologia proposta é possível identificar, para áreas de deposição de resíduos, as condições de drenagem que, uma vez estabelecidas, permitem uma estimativa racional dos parâmetros constitutivos que controlam o comportamento geo-mecânico do resíduo.

Production and deposition of mining tailings is a problem confronting geotechnical engineers given the dimension of tailing deposits and their environmental risk assessment given the relevance of this topic. A case study reporting a site characterization programme in an area of disposal of tailings from bauxite mining operations is investigated in the present work. The studies focos on residues of a processing of the slime of washing of a mine located in the state of Pará, deposited in slime form in tailings called ARBs (Bauxite tailings), in particular from two tailings of deposition named, ARB #2 and ARB #3. Emphasis is given to the interpretation of piezocone tests carried out in different locations along these tailing dams. A combined interpretation of penetration resistance and pore pressure enabled boundary conditions in the dam to be established, with an accurate identification of the ground water pressure at the time of the testing programme. In addition, the piezocone data constitutive parameters of tailings to be predicted, expressed in terms of undrained shear strength Su . The laboratory testing in conventional equipment and an equipment especially developed to this type of material had complemented the geomechanical information obtained from the in situ tests. The combined analysis of the laboratory and field test made possible the characterization of the residue and the estimate of necessary constitutive parameters to geotecnical and geo-environment projects. A new methodology was offered to identify the drained conditions in residues which is basead on the normalization of test result in a space of normalized velocity V expressed as a fuction of normalized cone penetration. Values of U are defined as a function of cone penetration (v), diameter of the cone (d) and coefficient of consolidation (Cv), expressed in dimensionless form as V = v.d/Cv. Basead in this methodology drainage conditions have been established, giveng tthe posssibility of separating out the stress paths from drained, partially drained and undrained tests.