Comportamento mecânico do itabirito silicoso friável do Quadrilátero Ferrífero, MG

Abstract

Esta dissertação apresenta um estudo sobre o comportamento mecânico do Itabirito silicoso friável, litologia presente na cava da Mina de Águas Claras, Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais. O Itabirito silicoso friável tem uma alternância de bandas de espessura milimétrica a centimétrica, constituídas de óxidos de ferro e silicatos. O estudo foi realizado com ensaios de caracterização física, cisalhamento direto com corpos de prova nas condições de umidade natural e inundada e compressão confinada. Nos ensaios de cisalhamento direto verificou-se que o Itabirito silicoso friável apresenta anisotropia de resistência ao cisalhamento. De modo geral, ensaios realizados com corpos de prova com o bandamento na orientação vertical e na orientação de campo apresentaram parâmetros de resistência ao cisalhamento maiores em relação aos ensaios com corpos de prova com o bandamento na orientação horizontal. Mas os ensaios com corpos de prova remoldados apresentaram parâmetros de resistência ao cisalhamento semelhantes aos obtidos para os corpos de prova com o bandamento na orientação horizontal. Os parâmetros de resistência ao cisalhamento dos corpos de prova ensaiados com o bandamento na orientação de campo, na condição inundada (c' = 71 kPa e ' = 34°) foram mais elevados que na umidade natural (c' = 47 kPa e ' = 29°). O ângulo de atrito interno foi pouco alterado pela saturação nos ensaios realizados com corpos de prova com o bandamento na orientação vertical, tendo valores iguais a 39° e 40° para as condições de umidade natural e inundada, respectivamente. Nos ensaios de compressão confinada, constatou-se que a orientação do bandamento exerce influência sobre o comportamento do Itabirito silicoso friável. Foi notável também o efeito do índice de vazios como mostrado nos ensaios com corpos de prova remoldados, principalmente aquele ensaiado com um elevado índice de vazios inicial. As curvas de compressibilidade dos corpos de prova indeformados e remoldados não mostraram qualquer mudança de comportamento significativa, assim, as tensões de plastificação determinadas pelo método Pacheco Silva, devem ser utilizados com cautela.

This dissertation presents a study on the mechanical behavior of the friable siliceous Itabirite, lithology present at Águas Claras Mine, Ferriferous Quadrilateral, in Minas Gerais. The friable siliceous Itabirite has an alternation of millimetric to centimetric bands constituted of iron oxides and silicates. Direct shear tests with specimens in natural humidity and flooded have been carried out confined compression test as well. From direct shear tests results it was verified a clear anisotropy of shear strength. In general tests carried out with the bands in the vertical orientation showed higher shear strength parameters than tests carried out on specimens with horizontal bands. But the tests with remolded specimens showed shear strength parameters similar to those obtained from specimens with bands in the horizontal orientation. The shear strength parameters of the tests with specimens tested with bands in the field orientation, flooded condition (c' = 71 kPa e ' = 34°), were higher than in the natural humidity condition (c' = 47 kPa e ' = 29°). The angle of internal friction was slightly altered by saturation in the tests carried out with specimens with the bands in the vertical orientation, showing similar values: 39° and 40° for natural humidity and flooded, respectively. Also in the confined compression tests it was verified that the orientation of the bands exerts an influence on the behavior of the friable siliceous Itabirite. Also notable was the effect of the void index as shown in the tests with remolded specimens especially when tested with a high initial void index. Both compressibility curves obtained from undisturbed and remolded specimens did not show any significant mechanical change with loading and for that the plastification stresses determined by the Pacheco Silva method should be used with caution.