Three-dimensional numerical simulation of the geotechnical behavior of a waste containment dam through field and microssysmic tests.

Abstract

Programa de P?s-Gradua??o em Geotecnia. N?cleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Localizada na cidade de Tapira/Minas Gerais, a Barragem BR ? produto do rejeito proveniente do processamento de rocha fosf?tica e ? formada, predominantemente, por magnetita ciclonada. O barramento ? monitorado, at? o presente, por cinco piez?metros, dezoito indicadores de n?vel de ?gua, tr?s medidores de vaz?o, onze marcos superficiais, uma r?gua, um pluvi?metro, um evapor?metro e quatro geofones. Houve duas campanhas de sondagens SPT e CPTu, em 2014 e 2019. Al?m das sondagens geot?cnicas, em 2017, foram realizados estudos geof?sicos que inclu?ram ER, IP, SP e GPR. Em 2019 foi realizada uma obra de refor?o do p? da BR. De junho de 2018 at? abril de 2020 foram coletados os dados de micross?smica. Dos dados brutos foram calculadas as diferen?as de velocidade de onda (dv/v). Estes dados foram filtrados a fim de encontrar equival?ncia com as informa??es de geotecnia e geof?sica, j? que o objetivo principal era ranquear quais desses par?metros que mais se correlacionam com o dado da micross?smica passiva. Para tanto, foi utilizado o m?todo de ?rvore de regress?o e Random Forest para criar um modelo estat?stico replic?vel. Quando explorada a estat?stica descritiva, foi not?rio um grande ac?mulo de dados numa s? faixa de valores, indicando que o banco de dados provavelmente apresenta algum erro. Isso pode ser causado pela, ainda em estudo, interpola??o que foi usada para gerar os dados brutos cedidos pela empresa que os coleta. Mesmo assim o modelo foi gerado, e a velocidade de onda s?smica, que era esperada ficar na primeira posi??o, ficou na decima. Enquanto o coeficiente de adensamento foi o primeiro colocado. Foi conclu?do que o modelo n?o se ajusta bem ao problema proposto, mas como ? um modelo replic?vel, pode ser aplicado assim que a interpola??o dos dados for realizada com maior sucesso. Al?m disso, foram gerados modelos em 3D, utilizando o software Leapfrog, para melhor entendimento da estrutura e visualiza??o dos dados. Por fim, foram plotados gr?ficos da dv/v no dom?nio do tempo e comparados, visualmente, com dados clim?ticos e h?dricos. O resultado do modelo foi satisfat?rio, com perfis que condizem com aqueles cedidos pela empresa respons?vel. Foi tamb?m gerado um modelo de umidade que pode ajudar a explicar uma menor dv/v nos geofones localizados pr?ximos a regi?o ?mida. A obra realizada na estrutura provavelmente causou um aumento da dv/v, mas os outros fatores analisados n?o parecem influenciar na resposta da micross?smica.Located in the city of Tapira/Minas Gerais, the BR Dam is the product of tailings from the processing of phosphate rock and is formed predominantly by cycloned magnetite. The dam is monitored to date by five piezometers, eighteen water level indicators, three flow meters, eleven surface landmarks, one ruler, one rain gauge, one evaporimeter, and four geophones. There were two SPT and CPTu survey campaigns in 2014 and 2019. In addition to geotechnical surveys, in 2017, geophysical studies were carried out that included ER, IP, SP, and GPR. In 2019 a work was carried out to reinforce the foot of the BR. From June 2018 to April 2020, microseismic data were collected. From the raw data, the difference in wave speed (dv/v) was calculated. These data were filtered to find equivalence with the geotechnical and geophysical information since the main objective was to rank which of those parameters that most correlate with the passive microseismic data. For that, the regression tree and Random Forest method were used to create a replicable statistical model. When exploring descriptive statistics, a large accumulation of data in a single range of values was identified, indicating that the database probably has an error. This can be caused by, still under study, interpolation that was used to generate the raw data provided by the company that collects them. Even so, the model was generated, and the seismic wave velocity, which was expected to be in the first position, was in the tenth. While the density coefficient was the first place. It was concluded that the model does not fit well with the proposed problem, but as it is a replicable model it can be applied as soon as the data interpolation is performed successfully. Also, 3D models were generated, using the Leapfrog software, for a better understanding of the structure and data visualization. Finally, plots of dv/v were plotted in the time domain and visually compared with climatic and water data. The model's result was satisfactory, with profiles that match those provided by the responsible company. A humidity model was also generated that can help explain a lower dv/v in geophones located near the humid region. The work carried out on the structure probably caused an increase in dv/v, but the other factors analyzed do not seem to influence the response of microsystems

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Last time updated on 28/09/2021

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