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READY TO LISTEN Please put on your headphones and press the left mouse button or hit Enter RESUMO A Geotecnia exerce um papel essencial na segurança de estruturas de contenção sobretudo em barragens de rejeitos amplamente utilizadas na indústria da mineração para o armazenamento de resíduos gerados durante o beneficiamento de minérios Considerando os riscos ambientais e sociais associados à instabilidade dessas estruturas a avaliação criteriosa de sua estabilidade tornase imprescindível Este trabalho tem como foco a análise de estabilidade de seções representativas da barragem de rejeitos BR Gonça situada na Baixada Cuiabana a qual recebe os rejeitos provenientes da mineração de ouro A metodologia adotada baseouse na caracterização geotécnica do solo e na aplicação do método de fatias equilíbrio limite para a análise de estabilidade do talude considerando a condição de carregamento adotada no estudo As simulações foram realizadas com o auxílio do software Slide 2 considerando os critérios técnicos estabelecidos pela NBR 130282024 que regula a segurança de barragens de rejeitos no Brasil Os fatores de segurança obtidos demonstraram que a maioria das seções analisadas apresentou estabilidade satisfatória com valores superiores a 15 conforme exigido pela norma A Seção 06 foi a que apresentou os maiores índices de segurança superiores a 231 indicando maior estabilidade Em contrapartida a Seção 10 apresentou fator de segurança mínimo de 129 em condição crítica de lençol freático elevado caracterizando um ponto potencialmente instável que requer atenção O estudo também contempla análises hipotéticas com o intuito de expandir a compreensão sobre o comportamento da estrutura em condições extremas Os resultados reforçam a importância da aplicação de ferramentas computacionais e da adoção de normas técnicas rigorosas para garantir a integridade e a sustentabilidade dessas estruturas Palavraschave Geotecnia Estabilidade de Taludes Barragens de Rejeitos NBR 130282024 Segurança estrutural Mineração de Ouro ABSTRACT Geotechnics plays a crucial role in the safety of containment structures especially tailings dams which are widely used in the gold mining industry for storing waste generated during ore processing Considering the environmental and social risks associated with the instability of these structures a careful assessment of their stability is essential This study focuses on the slope stability analysis of representative sections of the BR Gonça tailings dam located in the Baixada Cuiabana region which receives tailings from gold mining operations The adopted methodology was based on the geotechnical characterization of the soil and the application of the limit equilibrium method method of slices for the slope stability analysis considering the loading condition adopted in the study Simulations were performed using Slide 2 software following the technical criteria established by NBR 130282024 which regulates the structural safety of tailings dams in Brazil The obtained safety factors showed that most of the analyzed sections presented satisfactory stability with values above 15 as required by the standard Section 06 presented the highest safety indices above 231 indicating greater stability In contrast Section 10 presented a minimum safety factor of 129 under critical conditions with a high water table identifying a potentially unstable area that requires attention The study also includes hypothetical analyses to expand the understanding of the structures behavior under extreme conditions The results reinforce the importance of computational tools and the adoption of strict technical standards to ensure the integrity and sustainability of these structures Keywords Geotechnical Engineering Slope Stability Tailings Dams NBR 130282024 Structural Safety Gold Mining LISTA DE TABELAS E ILUSTRAÇÕES TOC h z c Tabela HYPERLINK l Toc198298690Tabela 1 Comparação entre métodos de equilíbrio limite PAGEREF Toc198298690 h 21 Tabela 2 Fatores de Segurança para diferentes condições Tabela 3 Informações gerais da barragem Tabela 4 Parâmetros geotécnicos adotados na simulação de estabilidade de taludes da barragem Gonça Tabela 5 Valores estimados do rejeito de ouro Tabela 6 Profundidade do nível dágua utilizada como referência para definição do NA em cada seção da barragem Tabela 7 Tabela dos Níveis Mínimos Médios e Máximos por Seção Tabela 8 Resultado das Análises de Estabilidade considerando os cenários em estudos obtendo o Fator de Segurança FS Figura 1 Métodos construtivos de barragens de rejeitos12 Figura 2 Métodos construtivos de barragens de rejeitos15 Figura 3 Métodos das fatias18 Figura 4 Mapa de situação do empreendimento na área de estudo23 Figura 5 Curva Granulométrica Obtida por ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação conforme norma NBR 71802016 realizada pela Inova26 Figura 6 Mapa de localização e poços de monitoramento29 Figura 7 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça a Seção 1 b Seção 2 c Seção 3 e d Seção 432 Figura 8 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça e Seção 5 f Seção 6 g Seção 7 e h Seção 833 Figura 9 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça i Seção 9 e j Seção 1033 Figura 10 Análise de estabilidade Seção I36 Figura 11 Gráfico de Sensibilidade Seção I37 Figura 12 Análise de estabilidade realizada na seção II37 Figura 13 Gráfico de Sensibilidade Seção II38 Figura 14 Análise de estabilidade da Seção III39 Figura 15 Gráfico de Sensibilidade III39 Figura 16 Análise de estabilidade da Seção IV40 Figura 17 Análise de estabilidade da Seção IV41 Figura 18 Análise de estabilidade da Seção V41 Figura 19 Gráfico de Sensibilidade V42 Figura 20 Análise de estabilidade da Seção VI43 Figura 21 Gráfico de Sensibilidade VI43 Figura 22 Análise de estabilidade da Seção VII44 Figura 23 Gráfico de Sensibilidade VII45 Figura 24 Análise de estabilidade da Seção VIII45 Figura 25 Análise de estabilidade da Seção VIII46 Figura 26 Análise de estabilidade da Seção IX47 Figura 27 Gráfico de Sensibilidade da Seção IX47 Figura 28 Análise de estabilidade da Seção X48 Figura 29 Gráfico de Sensibilidade49 Figura 30 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça a Seção 162 Figura 31 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça b Seção 262 Figura 32 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça c Seção 363 Figura 33 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça d Seção 463 Figura 34 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça e Seção 564 Figura 35 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça f Seção 664 Figura 36 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça g Seção 765 Figura 37 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça h Seção 866 Figura 38 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça i Seção 966 Figura 39 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça j Seção 1067 Hear Me Now Press the left mouse button or hit Enter and then speak into the microphone SUMÁRIO 1 Introdução7 2 OBJETIVOS10 21 Objetivo Geral 10 22 OBJETIVOS ESPECÍFICOS10 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA11 31 BARRAGEM DE REJEITO11 311 Elementos de uma barragem 11 312 Principais tipos de barragens13 313 Métodos de alteamento de barragens de rejeitos14 32 ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE BARRAGENS15 321 Análise determinística e probabilística15 322 Parâmetros geotécnicos16 323 Métodos de equilíbrio limite 17 324 Diretrizes das Normas Técnicas20 4 METODOLOGIA22 41 ÁREA DE ESTUDO 22 27 42 ANÁLISES DE ESTABILIDADE DE TALUDES28 Fonte O autor 202529 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES35 6 Conclusão51 Referências52 7 1 INTRODUÇÃO As barragens de rejeito são estruturas fundamentais na mineração destinadas ao armazenamento seguro dos resíduos gerados pelo beneficiamento de minérios garantindo a viabilidade econômica das operações e mitigando impactos ambientais Sua estabilidade é crítica não apenas para a continuidade produtiva mas também para a segurança de comunidades e ecossistemas no entorno uma vez que falhas estruturais podem resultar em rompimentos catastróficos com consequências humanas ambientais e econômicas irreversíveis Kumar Viswanadham 2024 Esses autores não se encontram na lista de referências A garantia dessa estabilidade depende de uma abordagem multifatorial que engloba desde a adequada caracterização geotécnica do solo de fundação até o monitoramento contínuo de parâmetros hidrogeológicos e a seleção criteriosa de métodos construtivos reforçando a necessidade de práticas de engenharia robustas e atualizadas Kumar Viswanadham 2024 A análise das propriedades geotécnicas do solo de fundação é um fator determinante para garantir a estabilidade de barragens de rejeito pois solos com baixa capacidade de suporte podem ceder quando submetidos às cargas impostas pelos rejeitos Vick 1990 Nesse sentido investigar a composição do solo sua granulometria e suas características de compactação são fundamentais para evitar recalques diferenciais e para dimensionar adequadamente os elementos da barragem garantindo maior segurança durante todo o período desde a construção até a operação Lobo Neto 2013 A compreensão das condições hidrogeológicas do local é igualmente crucial visto que a movimentação de água através do maciço pode desencadear processos erosivos internos e fenômenos de liquefação Rico et al 2008 Ademais as condições de nível freático e o comportamento das águas subterrâneas influenciam diretamente na pressão que atua sobre a estrutura tornando indispensável o controle de percolação e a instalação de sistemas de drenagem O manejo adequado da drenagem por meio de sistemas de drenos internos valas e processos de bombeamento é fundamental para prevenir o acúmulo excessivo de água no interior do maciço Sampaio Moreira 2017 A saturação elevada do rejeito pode afetar a coesão das partículas e promover instabilidade de modo que o projeto 8 de drenagem deve ser detalhado com parâmetros de vazão e posicionamento minuciosamente calculados Pereira 2005 A implementação de instrumentos de monitoramento como piezômetros inclinômetros e medidores de vazão possibilita a observação em tempo real do comportamento da barragem permitindo a detecção precoce de anomalias Silva 2014 Esses dados viabilizam a adoção de medidas corretivas com maior agilidade reduzindo a probabilidade de incidentes e ao mesmo tempo servindo como histórico para ajustes em projetos futuros Elementos como a caracterização do solo de fundação o controle de percolação e drenagem bem como a escolha criteriosa do método construtivo exercem influência direta no desempenho global do maciço ao longo de toda a sua vida útil O uso de modelos de análise computacional associado ao monitoramento constante de parâmetros geotécnicos e hidrogeológicos tem se mostrado cada vez mais relevante para a detecção precoce de anomalias estruturais Souza Marco 2024 Associados a metodologias de monitoramento contínuo da estrutura a aplicação de modelos computacionais avançados para a análise de estabilidade de taludes pode contribuir para a detecção precoce de eventuais anomalias possibilitando intervenções corretivas em tempo hábil Melo 2014 O dimensionamento adequado dos taludes da barragem constitui outro fator crítico para a estabilidade pois inclinações excessivas podem concentrar tensões em zonas específicas levando ao deslizamento Mello 2016 A escolha do ângulo de inclinação deve considerar aspectos como a resistência ao cisalhamento do material o tipo de alteamento empregado e o eventual acúmulo de água sendo essencial a adoção de técnicas de análise de estabilidade de taludes Ao definir o método construtivo devese atentar para a técnica de alteamento escolhida seja à montante à jusante ou em linha central tendo em vista as características do rejeito e do terreno ICOLD 1996 Dentre esses métodos o alteamento a jusante tende a conferir maior segurança pois incorpora as porções mais antigas da estrutura na contenção ainda que em contrapartida possa demandar maior investimento inicial Cardozo et al 2016 A caracterização química dos rejeitos constitui outro ponto essencial pois determinados compostos podem se tornar reativos em contato com a água desencadeando processos de dissolução ou precipitação que afetam a integridade 9 estrutural e a qualidade ambiental Duan Li 2019 Assim o conhecimento da natureza do rejeito auxilia no delineamento de barreiras físicas ou químicas capazes de neutralizar possíveis efeitos danosos Quando não observados os diversos aspectos relacionados à estabilidade de barragens discutidos essas estruturas podem apresentar falhas Os rompimentos de barragens de rejeitos como os ocorridos em Mariana e Brumadinho destacaram os graves impactos ambientais e sociais que essas estruturas podem ocasionar Além da devastação ecológica como a contaminação de rios e a destruição de ecossistemas os rompimentos provocaram perdas humanas irreparáveis e danos à economia local Almeida Oliveira 2020 Esses eventos sublinham a necessidade de reforçar regulamentações e implementar padrões de segurança mais rígidos Além disso contribuem para demonstrar a crescente relevância do tema de estabilidade de barragens de rejeito no campo da engenharia Santos 2023 Nesse contexto a aplicação de modelos computacionais avançados para a análise de estabilidade de taludes associado ao desenvolvimento de metodologias de monitoramento contínuo da estrutura permite a detecção precoce de eventuais anomalias possibilitando intervenções corretivas em tempo hábil Dessa forma esta pesquisa sobre a análise de estabilidade de barragens de rejeito assume papel de significativa relevância pois permite o constante aperfeiçoamento de diretrizes práticas e tecnologias que buscam proteger tanto o patrimônio ambiental quanto a vida humana 10 2 OBJETIVOS 21 OBJETIVO GERAL O objetivo geral da pesquisa é avaliar a influência da variação do nível dágua na estabilidade de uma barragem de contenção de rejeitos utilizando métodos de equilíbrio limite na análise de estabilidade de barragens Para isso foi realizada uma análise de sensibilidade em seções representativas do maciço por meio da definição de níveis dágua mínimos médios e máximos Por fim buscase compreender como diferentes cenários de nível dágua afetam o fator de segurança da barragem contribuindo para a identificação de condições críticas e para o aprimoramento da gestão da segurança da estrutura 22 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Dentre os objetivos específicos elencados para alcançar o objetivo geral desta pesquisa estão I Realizar análises de estabilidade para cada seção da barragem utilizando diferentes métodos de equilíbrio limite II Avaliar a sensibilidade do fator de segurança à variação do nível dágua identificando os cenários críticos para a estabilidade da barragem III Comparar os resultados de fator de segurança obtidos para os diferentes métodos de equilíbrio limite utilizados na análise 11 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Nesta seção são apresentados os principais conceitos relacionados às barragens de rejeitos incluindo suas características construtivas os diferentes tipos de arranjos estruturais e os métodos de alteamento utilizados Também são descritos os parâmetros geotécnicos relevantes para a estabilidade dessas estruturas os métodos de análise mais utilizados na prática de engenharia geotécnica com ênfase no método do equilíbrio limite além das normas técnicas que orientam o projeto e o monitoramento contínuo de barragens 31 BARRAGEM DE REJEITO Barragens de rejeitos são estruturas projetadas para o armazenamento de resíduos gerados pelo beneficiamento de minérios Barcelos et al 2020 Esses rejeitos compostos principalmente por sólidos em suspensão e água são frequentemente armazenados em barragens para evitar impactos ambientais diretos e para permitir uma gestão mais controlada Castro Reinaldo 2020 Apesar de fundamentais para a operação mineradora essas estruturas apresentam desafios significativos como a necessidade de atender a critérios rigorosos de estabilidade e segurança ambiental SANTOS et al 2020 No Brasil o projeto de barragens de rejeitos é regulamentado pela norma NBR 13028 ABNT 2024 que especifica critérios de segurança e estabilidade Entretanto a fiscalização e a aplicação dessas normas têm sido insuficientes permitindo a operação de estruturas em condições críticas César Sampaio 2017 311 Elementos de uma barragem A estrutura de uma barragem de rejeitos é composta pelos elementos demonstrados na Figura 1 O dique de contenção ou barramento principal é responsável por reter os rejeitos dentro de um reservatório específico 12 Figura 1 Métodos construtivos de barragens de rejeitos Fonte Mariano Silva 2022 O reservatório é a área destinada ao armazenamento dos rejeitos propriamente ditos Nele ocorre a sedimentação das partículas sólidas enquanto a água sobrenadante pode ser drenada tratada e reutilizada no processo de mineração ou devolvida ao meio ambiente A gestão adequada desse reservatório é crucial para minimizar os impactos ambientais e garantir a eficiência operacional da barragem Massignan Sánchez 2022 Outro componente fundamental é o sistema de drenagem que tem como objetivo controlar a infiltração de água e reduzir a pressão interna na estrutura da barragem Sistemas de drenagem eficientes ajudam a manter a estabilidade da barragem prevenindo processos erosivos internos que podem comprometer sua integridade A implementação de drenos internos e externos é uma prática comum para assegurar a eficácia desse sistema Espósito Duarte 2010 Além desses componentes a barragem de rejeitos conta com outros elementos essenciais para sua estabilidade e funcionamento seguro A crista localizada na parte superior da barragem serve como via de acesso e delimitação da estrutura Os taludes de montante e jusante superfícies inclinadas voltadas para o reservatório e para a parte externa da barragem respectivamente são projetadas para garantir a estabilidade estrutural e minimizar riscos de deslizamento A fundação composta por um solo resistente suporta a carga da estrutura enquanto as bermas plataformas intermediárias nos taludes contribuem para aumentar a estabilidade e controlar a erosão Por fim a borda livre representa a 13 distância vertical entre a crista da barragem e o nível máximo do reservatório sendo essencial para evitar transbordamentos A correta concepção e manutenção desses elementos são fundamentais para garantir a segurança operacional e a longevidade da barragem 312 Principais tipos de barragens Entre os diferentes tipos de arranjos de barragens os elementos variam conforme os materiais utilizados em sua construção sendo classificados em quatro categorias principais barragens de terra homogênea de terra zoneada de enrocamento e de concreto Miranda 2021 Cada uma dessas tipologias apresenta características distintas que impactam sua estabilidade durabilidade e adequação ao ambiente geotécnico onde serão implantadas As barragens de terra homogênea são compostas por um único tipo de solo compactado sendo indicadas para locais onde o material disponível possui boa impermeabilidade e resistência Já as barragens de terra zoneada possuem diferentes camadas de solo distribuídas estrategicamente para otimizar a resistência estrutural e a drenagem interna Essas estruturas são amplamente empregadas devido à sua flexibilidade de adaptação a diferentes tipos de terreno e disponibilidade de materiais Sandroni Guidicini 2022 As barragens de enrocamento por sua vez utilizam grandes blocos de rocha para garantir resistência mecânica com um núcleo impermeável que impede a percolação excessiva de água Essas barragens são frequentemente empregadas em regiões montanhosas onde há disponibilidade de rochas adequadas Por fim as barragens de concreto se destacam pela alta resistência e capacidade de suportar grandes pressões sendo utilizadas em locais com vales estreitos e fundações rochosas estáveis Sandroni Guidicini 2022 Estudos recentes como os de Cardoso et al 2020 e de Santos et al 2020 destacam a importância da escolha adequada do tipo de barragem para evitar falhas estruturais e minimizar impactos ambientais A estabilidade da barragem está diretamente relacionada às características dos materiais utilizados e ao controle de fatores como erosão interna percolação e esforços dinâmicos Assim a seleção 14 criteriosa do arranjo construtivo é essencial para garantir a segurança e a eficiência da estrutura ao longo do tempo 313 Métodos de alteamento de barragens de rejeitos Os métodos de alteamento de barragens de rejeitos são amplamente discutidos em literatura técnica devido à sua importância para a segurança eficiência econômica e mitigação de impactos ambientais Cardozo Pimenta 2016 Thomé Passini 2018 Os principais métodos de alteamentos estão representados esquematicamente na Figura 2 e são detalhados a seguir Método de Alteamento a Jusante No método de alteamento a jusante cada etapa de alteamento é construída a partir da crista da barragem existente movendose na direção oposta ao reservatório de rejeitos Esse método é amplamente reconhecido por sua estabilidade especialmente em áreas sujeitas a atividades sísmicas Contudo exige maior área de terreno o que pode ser uma limitação em locais com espaço restrito Adamo et al 2020 Estudos destacam que este método é preferido quando a segurança estrutural é prioritária uma vez que a base da barragem é ampliada continuamente aumentando sua resistência Saad 2013 Método de Alteamento a Montante Este método é o mais econômico mas também o mais propenso a falhas particularmente em regiões sísmicas Nele o alteamento é construído sobre os rejeitos previamente depositados Apesar de sua eficiência econômica estudos apontam que este método apresenta riscos significativos como a liquefação dos rejeitos sob cargas sísmicas o que pode levar a colapsos catastróficos Stark et al 2022 Segundo Wei et al 2011 mais de 95 das barragens na China utilizam este método devido à sua economicidade mas exige controles rigorosos de estabilidade Método de Alteamento em Linha Central O alteamento em linha central é uma abordagem híbrida entre os métodos a jusante e a montante Neste método as novas camadas são construídas diretamente sobre a crista da barragem existente mantendo a linha central da estrutura original Essa 15 técnica oferece um equilíbrio entre custos e segurança sendo frequentemente usada em regiões com atividade sísmica moderada Morrison et al 2010 Este método também tem sido recomendado para projetos que visam minimizar o consumo de terrenos Chropeňová Slávik 2023 Figura 2 Métodos construtivos de barragens de rejeitos Fonte Albuquerque Filho 2024 32 ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE BARRAGENS A análise de estabilidade de barragens é essencial para garantir que a estrutura suporte ao longo do tempo as solicitações atuantes sem risco de ruptura Essa análise pode ser conduzida por diferentes abordagens e metodologias 321 Análise determinística e probabilística Na análise determinística todos os parâmetros envolvidos são considerados como valores fixos geralmente com base em estimativas médias ou conservadoras Essa abordagem busca determinar se a estrutura atende a um nível mínimo de segurança expresso por meio do fator de segurança FS que pode ser calculado por 16 FS τres τmob 1 em que 𝜏𝑟𝑒𝑠 é a tensão cisalhante resistente e 𝜏𝑚𝑜𝑏 é a tensão cisalhante mobilizada Em teoria um FS maior que 10 indica que a estrutura está estável para as condições analisadas No entanto considerando a necessidade de uma análise conservadora para a garantia da segurança assim como a variabilidade presente nos solos as normas estabeleçam valores mínimos de segurança em função das condições operacionais da barragem Fonseca et al 2021 Tais parâmetros mínimos são discutidos no item 324 Métodos de equilíbrio limite e modelagem numérica de tensões e deformações constituem duas maneiras de determinar o FS sob a ótica determinística Telles 2015 Yu et al 1998 destaca que dentre elas a abordagem do equilíbrio limite é a mais empregada principalmente em função de sua simplicidade Além das abordagens determinísticas métodos probabilísticos também podem ser empregados na análise de estabilidade de taludes Considerando que os solos são formados por processos geológicos complexos e portanto apresentam heterogeneidade espacial em suas propriedades a análise probabilística incorpora as incertezas e variabilidades dos parâmetros envolvidos utilizando distribuições de probabilidade para representar as propriedades do solo e as cargas aplicadas Métodos probabilísticos utilizados Primeira Ordem e Segundo Momento FOSM Estimativas Pontuais PE Monte Carlo MC são exemplos de métodos probabilísticos que podem ser aplicados na análise de estabilidade de taludes Vecci 2018 322 Parâmetros geotécnicos Os parâmetros geotécnicos desempenham um papel fundamental na avaliação e manutenção da estabilidade de barragens de rejeitos já que influenciam diretamente na resistência e no comportamento dos materiais sob condições estáticas e dinâmicas Zandarín et al 2009 17 A permeabilidade dos materiais utilizados na construção de barragens de rejeitos é determinante para o controle do fluxo de água e da estabilidade da estrutura Um nível freático elevado aumenta o risco de instabilidade devido à redução da resistência efetiva dos materiais Estudos demonstram que fenômenos como a elevação do nível de saturação durante chuvas intensas podem aumentar a pressão de poros reduzindo o fator de segurança da estrutura Zandarín et al 2009 A resistência ao cisalhamento constitui um parâmetro fundamental na caracterização do comportamento mecânico dos solos A utilização do critério de resistência de MohrCoulomb tem se mostrado amplamente consolidada na estimativa da resistência ao cisalhamento tanto em condições drenadas quanto não drenadas Martin 2002 De acordo com Das e Sobhan 2014 a resistência ao cisalhamento do solo pode ser representada pela seguinte expressão 𝜏𝑟𝑒𝑠 τ resc σ tgφ 2 Em que c é a coesão σ é a tensão efetiva no plano de ruptura e φ é o ângulo de atrito A caracterização detalhada dos materiais do solo e dos rejeitos é necessária para garantir a segurança das barragens Métodos que combinam testes de campo CPT e geofísica permitem avaliar propriedades como resistência não drenada e condutividade hidráulica de forma mais abrangente melhorando o planejamento e monitoramento Sousa Gomes 2020 323 Métodos de equilíbrio limite O Método do Equilíbrio Limite MEL é um método de análise determinística para avaliar a estabilidade de taludes e barragens O MEL considera que a superfície de ruptura de um talude ou barragem já está definida e busca calcular o limite de estabilidade dessa estrutura ou seja se ela está prestes a falhar ou se permanece estável Massad 2010 18 Existem vários métodos que podem ser aplicados no Método do Equilíbrio Limite para calcular o Fator de Segurança e cada um possui suas próprias hipóteses e simplificações Esses métodos são conhecidos como Métodos das Fatias pois dividem a massa de solo situada acima da suposta superfície de deslizamento em fatias e analisam cada uma delas individualmente conforme demonstrado na Figura 3 Cada fatia é analisada isoladamente levando em consideração as forças que atuam sobre ela para verificar se o conjunto está em equilíbrio Para isso as forças atuantes em cada fatia como o peso do solo a resistência ao cisalhamento e a força de ruptura são levadas em conta Fiori 2015 Figura 3 Métodos das fatias Fonte Venci A N 2018 Neste trabalho são apresentados cinco métodos clássicos de análise de estabilidade de taludes Fellenius Bishop Simplificado Janbu Simplificado 19 Spencer e o método de Equilíbrio Limite Geral GLE também conhecido como MorgensternPrice No entanto apenas o método GLE será descrito em maior profundidade enquanto os demais serão abordados de forma sucinta com o objetivo de contextualizar a escolha metodológica adotada O Método de Fellenius 1936 foi o primeiro a ser proposto e é bastante simples o que permite que os cálculos sejam feitos manualmente A principal simplificação desse método é que ele desconsidera as forças de cisalhamento entre as fatias considerando apenas o equilíbrio de momentos O método se mostra conservador pois ele tende a subestimar o valor do FS Fellenius 1936 Vecci 2018 O Método de Bishop Simplificado Autor 1955 também trabalha com a hipótese de uma superfície de ruptura circular mas vai além do método de Fellenius pois leva em consideração o equilíbrio de forças verticais Para calcular o FS é utilizado um processo iterativo ajustando os valores até que se chegue a um valor estável Esse método fornece resultados mais precisos do que o de Fellenius mas ainda é simplificado Bishop 1955 Vecci 2018 O Método de Janbu Simplificado 1956 por sua vez é semelhante ao de Bishop mas neste caso as forças horizontais entre as fatias são as únicas consideradas Ele também utiliza um processo iterativo para calcular o FS mas tende a ser conservador como o método de Fellenius Janbu 1956 Vecci 2018 Já o Método de Spencer 1967 leva em conta o equilíbrio de forças verticais horizontais e de momentos Ele permite o cálculo do FS para superfícies de ruptura tanto circulares quanto não circulares o que o torna mais versátil e preciso Spencer 1967 Vecci 2018 Contudo devido à sua complexidade o uso de computadores é geralmente necessário para realizar os cálculos A Tabela 1 apresenta um comparativo entre esses métodos Essas abordagens podem ser implementadas por meio de softwares especializados como SLIDE Rocscience GEOSLOPE GEOStudio e PLAXIS que permitem análises estáticas e dinâmicas com modelagem gráfica avançada Song 2015 20 Tabela 1 Comparação entre métodos de equilíbrio limite Método Tipo de Superfície Consideração de Esforços Aplicação Precisão Fellenius Circular Despreza forças entre fatias Análises preliminares Subestima FS Bishop Circular Considera forças verticais Solos homogêneos Boa para superfícies circulares Janbu Não circular Forças horizontais e verticais Taludes irregulares Requer correção Spencer Qualquer Equilíbrio completo Análises refinadas Alta precisão Fonte Adaptado de Chen 2007 Existe ainda o Método do Equilíbrio Limite Geral GLE que se caracteriza como sendo uma abordagem bastante flexível e precisa utilizada para a análise de estabilidade de taludes e estruturas de solo Ao contrário de métodos clássicos como os de Bishop ou Janbu que adotam hipóteses simplificadoras específicas para as forças entre as fatias do maciço o GLE permite uma formulação mais ampla capaz de atender simultaneamente às condições de equilíbrio de forças verticais horizontais e de momentos Isso é possível através do uso de uma função de distribuição das forças entre fatias que pode ser ajustada conforme a geometria do talude ou as características dos materiais envolvidos Esse método é muito útil em cenários mais complexos como em solos heterogêneos geometrias irregulares ou em situações com variações significativas de carregamento Huang 2014 Lopes 2024 324 Diretrizes das Normas Técnicas No Brasil a análise de estabilidade de barragens deve seguir diretrizes bem estabelecidas por normas técnicas que têm como principal objetivo garantir a segurança das estruturas em todas as fases desde o projeto inicial até sua operação sob condições normais e extremas A NBR 130282024 é a principal norma voltada ao projeto de barragens para disposição de resíduos industriais e de 21 mineração e define cenários específicos que precisam obrigatoriamente ser considerados em qualquer estudo de estabilidade ABNT 2024 Entre esses cenários a norma destaca três condições fundamentais a condição estática correspondente à situação com o nível dágua estabilizado a condição após a construção que considera o comportamento da estrutura ainda jovem sem consolidação completa e a condição extrema que envolve a atuação de fatores externos como eventos sísmicos e precipitações intensas ABNT 2024a Cada uma dessas situações representa desafios distintos ao projeto geotécnico e precisa ser contemplada com o devido rigor técnico Além de definir os cenários de análise a NBR 130282024 também estabelece valores mínimos admissíveis para o fator de segurança FS conforme demonstrado na Tabela 2 Esses valores são considerados margens técnicas indispensáveis que asseguram que a barragem tenha uma resistência adicional frente a incertezas nos parâmetros de projeto e às variações nas condições de operação ABNT 2024 Tabela 2 Fatores de Segurança para diferentes condições Fase Tipo de ruptura Fator de segurança mínimo Final de construção Maciço e fundações 13 Operação com rebaixamento rápido do nível dágua do reservatório Maciço 11 Operação com rede de fluxo em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal soleira do extravasor Maciço 15 Operação com rede de fluxo em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal com resistência não drenada de pico Maciço e fundações 13 Solicitação sísmica em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal soleira do extravasor Maciço e fundações 11 Fonte NBR 130282024 22 4 METODOLOGIA Nesta seção são apresentadas a área de estudo e a metodologia utilizada para a análise de estabilidade de talude 41 ÁREA DE ESTUDO A Barragem do Gonça integra as operações da Mina Barros localizada no município de Poconé estado de Mato Grosso Figura 4 A área está situada nas coordenadas Latitude 16 13 5737 S Longitude 56 36 2511 O O acesso à barragem se dá a partir da região metropolitana de Cuiabá e Várzea Grande por via rodoviária pavimentada Partindo do chamado Trevo do Lagarto entroncamento entre as rodovias BR163 e BR070 percorrese aproximadamente 12 km em direção oestesudoeste até o entroncamento com a MT060 A partir desse ponto acessase a rodovia MT060 por cerca de 12 km até o município de Nossa Senhora do Livramento Em seguida percorremse mais 67 km até a área urbana de Poconé Já no município o acesso ao empreendimento se dá pela MT270 Rua Antônio João por aproximadamente 3 km 23 Figura 4 Mapa de situação do empreendimento na área de estudo Fonte O autor 2025 Tratase de uma barragem do tipo pond que é caracterizada por uma estrutura de armazenamento de rejeitos em um reservatório fechado geralmente formado por diques com o objetivo de reter líquidos ou resíduos As principais informações gerais estão apresentadas na tabela 3 destacandose o volume estimado do reservatório de 2940000 m³ e a altura da crista de 18 e 27 m A barragem é classificada como de baixo risco com dano potencial médio Fonte SIGBMANM 2025 Em 2022 foram realizados diversos ensaios laboratoriais como ensaios de cisalhamento direto granulometria limites de Atterberg e outros ensaios geotécnicos com o objetivo de caracterizar o maciço e fornecer subsídios para as análises de estabilidade dos taludes da barragem Os ensaios foram conduzidos pelo Laboratório Inova a partir de amostras indeformadas coletadas na fundação e no maciço do talude 24 A análise granulométrica apresentada na Figura 5 indica que o maciço da barragem possui composição predominantemente fina com 5190 de silte 2000 de argila 2680 de areia e 130 de pedregulho Com base nesses dados o solo é classificado como silte arenoso caracterizado por uma textura majoritariamente fina mas com uma quantidade significativa de areia a qual pode influenciar diretamente suas propriedades de compactação e resistência O material do macio da barragem apresentou limite de liquidez LL de 4370 limite de plasticidade LP de 2314 e consequentemente um índice de plasticidade IP de 2056 Com base no IP obtido observase que o material apresenta plasticidade média a alta de acordo com a classificação de Burmister 1949 apud Das 2011 Tabela 3 Informações gerais da barragem Nome da estrutura GONÇA Localização Poconé MT Coordenadas Geográficas 1 16135737 S 56362511 O Finalidade do Barramento Contenção de rejeitos do beneficiamento gravimétrico de minério de ouro Situação de Operação Atual da Barragem Em operação Método Construtivo Alteamento a jusante Elevação do Terreno Natural no Ponto mais Baixo do Barramento 13400 m Média da Elevação do Terreno Natural 13100 m Elevação Atual à jusante da Crista 2 15200 m Média da Elevação da Crista do Barramento 15200 m Altura máxima da Crista 2700 m Altura mínima da Crista 1800 m média da altura da Crista 21 m Média da Borda Livre 4 m Comprimento da Crista 15430 m Largura média da crista 1500 m Área do reservatório 14 ha Volume total do reservatório m³ 2940000 m³ Volume atual de espera do reservatório m³ 560000 m³ 25 Nome da estrutura GONÇA Volume atual do reservatório m³ 2380000 m³ Curso dágua interceptado Não Cheia de Projeto 10000 anos Classificação CRI Portaria 70389 da ANM Baixo Classificação DPA Portaria 70389 da ANM Médio Barragem incluída da PNSB Sim Barragem necessita PAEBM Sim Nível de emergência Sem emergência Notas 1 Sistema de Coordenadas UTM Datum Sirgas 2000 Fonte O autor 2025 26 Figura 5 Curva Granulométrica Obtida por ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação conforme norma NBR 71802016 realizada pela Inova Fonte Relatório interno 27 Os parâmetros de densidade real dos grãos Gs peso específico seco d ɣ índice de vazios e coesão c e ângulo de atrito interno φ determinados a partir de ensaios realizados em amostras indeformadas da fundação e do maciço estão apresentados na Tabela 4 Os valores de coesão e ângulo de atrito representativos da resistência ao cisalhamento dos materiais foram obtidos por meio de ensaios de cisalhamento direto conduzidos sobre as referidas amostras O peso específico saturado sat para a fundação e o maciço foi obtido por meio da Equação 3 ɣ considerandose a densidade real dos grãos Gs o índice de vazios e e o peso específico da água γw conforme Das 2011 γ satGseγ w 1e 3 Tabela 4 Parâmetros geotécnicos adotados na simulação de estabilidade de taludes da barragem Gonça Com relação ao rejeito de ouro não há dados laboratoriais disponíveis Dessa forma os dados para o rejeito foram obtidos e calculados a partir de dados da literatura A partir de dados de revisão realizados por Hoch 2022 em que o índice de vazios e foi de 06 e a densidade real dos grãos foi de 2710 gcm³ foi possível calcular os pesos específicos seco e saturado por meio das equações 3 e 4 Das 2011 Através desse estudo foram estipulados os valores utilizados nas análises Da mesma forma os parâmetros de resistência do solo foram adotados conforme recomendação de Adajar e Zarco 2016 sendo considerada coesão igual a 0 kPa e ângulo de atrito de 325 Material Gs e d ɣ KNm³ sat KNm³ ɣ c KNm² φ Maciço da barragem 257 048 1731 2018 3100 31 Fundação 271 048 1700 2011 3130 30 Fonte Relatório interno Relatório interno Relatório interno O autor 2025 Relatório interno 28 γdGsγ w 1e 4 Tabela 5 Valores estimados do rejeito de ouro Material Gs e d ɣ KNm³ sat KNm³ ɣ c KNm² φ Rejeito 271 06 17 2030 0 325 Fonte Hoch 2022 Hoch 2022 O autor 2025 O autor 2025 Adajar e Zarco 2016 Fonte Adaptado de Hoch 2022 42 ANÁLISES DE ESTABILIDADE DE TALUDES Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a estabilidade da barragem de rejeitos Gonça por meio de uma análise de sensibilidade à variação do nível dágua no reservatório utilizando métodos de equilíbrio limite Para isso foram selecionadas dez seções transversais representativas ao longo do eixo da barragem além de sete poços de monitoramento cuja localização está apresentada na Figura 6 29 Figura 6 Mapa de localização e poços de monitoramento Fonte O autor 2025 O Namin nível de água mínimo foi determinado com base nos dados dos poços de monitoramento mais próximos a cada seção cuja localização está destacada na Figura 6 Historicamente os registros de monitoramento indicam baixos níveis de água nos piezômetros da barragem sugerindo a presença de um lençol freático rebaixado ou até mesmo ausente durante a maior parte do ano No entanto durante o período chuvoso é comum o surgimento de lâminas dágua em alguns desses poços especialmente nos trechos mais baixos do reservatório A Tabela 6 apresenta as cotas estimadas para o nível dágua em cada seção bem como qual poço foi utilizado como referência Tais valores foram utilizados como referência para a definição da linha do nível dágua nas respectivas seções considerando seu posicionamento na seção da barragem 30 Tabela 6 Profundidade do nível dágua utilizada como referência para definição do NA em cada seção da barragem Seçã o Poço de referência Profundidade total do poço Profundidade da dágua de referência m 1 5 1853 seco 2 6 2650 2250 3 7 3050 2395 4 1 1800 seco 5 2 3115 2715 6 2 3115 2715 7 2 3115 2715 8 3 3280 3080 9 4 3260 2460 10 4 3260 2460 Fonte O autor 2025 O NAmax nível de água máximo foi definido considerandose o cenário de operação normal da barragem segundo a norma NBR 13028 ABNT 2024 Este cenário é caracterizado por situações rotineiras de carregamento com o nível do reservatório no máximo normal ou seja na cota da soleira do extravasor Essa condição representa o funcionamento habitual da estrutura podendo incluir variações sazonais de cheia desde que dentro dos limites operacionais normais Dessa forma considerando que a cota da soleira do extravasor da Barragem Gonça é 15000 m essa foi adotada como o NAmax do reservatório Utilizando a ferramenta de análise de sensibilidade do nível dágua no Slide2 e definindo geometricamente o NAmin e o NAmax a ferramenta gera automaticamente o NAmed nível de água médio para a análise de sensibilidade Vale ressaltar que o nível dágua médio NAmed foi estimado por meio da ferramenta de análise de sensibilidade do software utilizado a qual estima os valores intermediários entre os níveis máximo NAmax e mínimo NAmin O valor mínimo foi estabelecido com base na menor profundidade observada nos poços de monitoramento A figura 7 8 e 9 apresenta os níveis dágua considerados Ressaltase que os níveis apresentados 31 são estimativas e representam apenas uma aproximação das condições reais que podem ocorrer em campo Tendo em vista esse aspecto e considerando que o objetivo da pesquisa é avaliar a sensibilidade do fator de segurança FS à variação do nível dágua foi realizada uma análise de sensibilidade variando o NA entre os valores extremos identificados Tabela 7 Tabela dos Níveis Mínimos Médios e Máximos por Seção Fonte Autor 2025 Seção NAmax NAmed Namin I 150 141 133 II 150 138 127 III 150 136 123 IV 150 142 134 V 150 135 121 VI 150 137 123 VII 150 138 127 VIII 150 138 126 IV 150 136 123 X 150 137 125 32 Figura 7 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça a Seção 1 b Seção 2 c Seção 3 e d Seção 4 Fonte O autor 2025 a d a b c d 33 Figura 8 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça e Seção 5 f Seção 6 g Seção 7 e h Seção 8 Fonte O autor 2025 Figura 9 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça i Seção 9 e j Seção 10 Fonte O autor 2025 j i h e f g h e f g 34 As análises de estabilidades foram realizadas utilizando o programa Slide 2 por meio de métodos de equilíbrio limite Foram aplicados os métodos de Bishop Simplificado Spencer e GLE Para os formatos de superfície de ruptura foi considerado um formato Circular sendo que processo de busca pela superfície crítica de ruptura foi conduzido utilizando a função Auto Refine Search que permite o refinamento automático da malha de busca para identificação da superfície com menor fator de segurança de acordo com Rocscience 2019 Considerando que está sendo avaliado como cenário de NAmax aquele definido pela norma NBR 13028 ABNT 2024 como operação com rede de fluxo em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal para as análises de estabilidade realizadas foi considerado como fator de segurança de referência o valor de 15 35 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES Considerando dois cenários distintos o cenário médio que representa uma condição com nível intermediário do lençol freático conforme ilustrado nas figuras com a distribuição padrão da água e o cenário de sensibilidade no qual foi realizada uma análise variando o nível mínimo e máximo do lençol freático avaliando o impacto dessa variação no fator de segurança das seções Neste cenário serão determinados os fatores de segurança por meio dos métodos de equilíbrio limite de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice GLE considerando também as condições de nível dágua máximo e mínimo A Figura 10 apresenta a análise de estabilidade realizada na seção I Ela demonstra todos os círculos de deslizamento avaliados por meio da função Auto Refine Search pelos diferentes métodos de equilíbrio limite com os fatores de segurança representados por uma escala localizada à esquerda da imagem A variação de cores segue um gradiente do vermelho indicando os menores fatores de segurança até o azul correspondente aos valores mais elevado A Seção amarela indica a região em que foram obtidos os menores fatores de segurança Dentre essas superfícies de rupturas avaliadas aquela que obteve o menor valor de FS Valor para o método GLE é delineada em verde na Figura 7 Os valores de FS para os demais métodos também são apresentados na figura e demonstram que para o NAmed nenhum dos métodos analisados Bishop GLE e Spencer apresentou fator de segurança inferior a 15 36 Figura 10 Análise de estabilidade Seção I Fonte O autor 2025 A figura 11 ilustra a variação do fator de segurança eixo Y em função da elevação da linha dágua eixo X O eixo x corresponde a uma escala relativa em que o valor 0 representa o limite inferior do lençol freático enquanto o valor 1 corresponde ao seu limite superior A variável aleatória distribuída entre 0 e 1 representa as possíveis elevações do lençol freático dentro desses dois limites Observase que o fator de segurança FS apresenta um valor elevado e relativamente constante em torno de 169 No entanto a partir de uma determinada elevação da linha dágua aproximadamente na posição 079 do eixo horizontal iniciase uma tendência de declínio no fator de segurança Ao atingir o NAmax analisado o fator de segurança alcança seu valor mínimo em torno de 159 37 Figura 11 Gráfico de Sensibilidade Seção I 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 157 159 161 163 165 167 169 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 A Figura 12 apresenta a análise de estabilidade realizada na seção II considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança variam de 160 a 161 conforme os métodos de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice Figura 12 Análise de estabilidade realizada na seção II Fonte O autor 2025 38 A Figura 13 de sensibilidade considerando o nível dágua médio NAmed revela que o fator de segurança varia em uma escala ainda mais restrita entre aproximadamente 1608 e 1614 Isso sugere que na maior parte da faixa de variação da localização do lençol freático o fator de segurança permanece relativamente constante Figura 13 Gráfico de Sensibilidade Seção II 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 15 155 16 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte autor 2025 A Figura 14 apresenta a análise de estabilidade da Seção III considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança variam de 183 a 184 indicando boa estabilidade conforme os métodos de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice 39 Figura 14 Análise de estabilidade da Seção III Fonte O autor 2025 A figura 15 de sensibilidade revela a influência da localização do lençol freático no fator de segurança da estrutura calculado pelo método GLEMorgensternPrice Observase uma estabilidade relativa para posições mais baixas e intermediárias do lençol freático até aproximadamente 95 da altura considerada onde o fator de segurança se mantém praticamente constante em torno de 18377 Figura 15 Gráfico de Sensibilidade III 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 17 175 18 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice 40 Fonte O autor 2025 A Figura 16 apresenta a análise de estabilidade da Seção IV considerando o nível dágua médio NAmed A análise geotécnica aponta para uma estabilidade adequada do talude Os fatores de segurança obtidos variam de 1982 a 1992 indicando boa estabilidade conforme os métodos de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice Figura 16 Análise de estabilidade da Seção IV Fonte O autor 2025 A figura 17 observase um fator de segurança inicial em torno de 200 para a condição de lençol freático próximo à base do talude À medida que o nível do lençol freático se eleva ocorre uma redução gradual no fator de segurança tornandose mais acentuada com o aumento do nível dágua até atingir aproximadamente 164 41 Figura 17 Análise de estabilidade da Seção IV 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 16 18 2 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 A Figura 18 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção V considerando o nível dágua médio NAmed A análise aponta para uma condição estável do talude com fatores de segurança FS em torno de 21 A superfície de ruptura potencial representada pelas linhas azuis exibe predominantemente as cores verdeclaro e amarelo o que sugere uma resistência ao cisalhamento considerada adequada ao longo de sua extensão Figura 18 Análise de estabilidade da Seção V Fonte O autor 2025 42 A figura 19 observa se o FS se mantém elevado e praticamente constante próximo de 207 Isso indica uma condição bastante estável quando a influência da água nos maciços é mínima À medida que o nível dágua sobe especialmente a partir de uma posição de 075 notase uma redução progressiva e acentuada no FS No ponto mais alto do nível dágua o FS atinge valores em torno de 166 Figura 19 Gráfico de Sensibilidade V 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 16 17 18 19 2 21 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 A Figura 20 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção VI considerando o nível dágua médio NAmed O talude foi classificado como altamente estável com fatores de segurança FS em torno de 23 conforme os resultados obtidos por diferentes métodos de análise A superfície de ruptura potencial indicada pelas linhas azuis é predominantemente destacada na cor verde o que reforça a interpretação de uma condição estável 43 Figura 20 Análise de estabilidade da Seção VI Fonte O autor 2025 A figura 21 No entanto a partir de um certo ponto aproximadamente 075 a elevação do nível dágua começa a ter um impacto negativo progressivo na estabilidade reduzindo o fator de segurança Figura 21 Gráfico de Sensibilidade VI 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 213 218 223 228 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 44 A Figura 22 apresenta a análise de estabilidade da Seção VII considerando o nível dágua médio NAmed A análise de estabilidade do talude da barragem de rejeitos realizada por diferentes métodos Bishop Simplificado Spencer e GLEMorgensternPrice resultou em fatores de segurança globais acima de 1 situandose em torno de 167 Figura 22 Análise de estabilidade da Seção VII Fonte O autor 2025 A figura 23 à medida que o nível dágua se eleva de uma localização baixa para uma alta o fator de segurança diminui de aproximadamente 213 para 157 45 Figura 23 Gráfico de Sensibilidade VII 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 15 17 19 21 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 A Figura 24 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção VIII considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança globais consistentemente acima de 20 sugerem uma baixa probabilidade de ruptura sob as condições modeladas Observase uma predominância de cores verdeclaro e amarelo conforme a legenda do fator de segurança local o que denota uma resistência ao cisalhamento mobilizada considerável ao longo do potencial mecanismo de falha Figura 24 Análise de estabilidade da Seção VIII Fonte O autor 2025 46 A figura 25 observase um fator de segurança inicial em torno de 214 para a condição de lençol freático próximo à base do talude Esse valor se mantém praticamente constante até a localização de aproximadamente 06 A partir desse ponto o aumento do nível do lençol freático provoca uma redução progressiva no fator de segurança atingindo aproximadamente 175 quando o lençol se encontra no topo do talude Figura 25 Análise de estabilidade da Seção VIII 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 17 18 19 2 21 22 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 A Figura 26 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção IX considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança globais embora inferiores aos exemplos anteriores permanecem acima do limiar de 15 sugerindo uma probabilidade razoável de não ocorrência de instabilidade sob as condições modeladas 47 Figura 26 Análise de estabilidade da Seção IX Fonte autor 2025 A figura 27 observase um fator de segurança inicial em torno de 187 para a condição de lençol freático na base do talude Esse valor permanece praticamente constante até a localização 06 A partir desse ponto com a elevação do nível do lençol freático o fator de segurança começa a diminuir de forma progressiva atingindo aproximadamente 152 quando o lençol atinge o topo do talude Figura 27 Gráfico de Sensibilidade da Seção IX 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 15 16 17 18 19 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 48 Na Figura 28 apresentase a análise de estabilidade realizada na Seção X considerando o nível dágua médio NAmed A análise geotécnica do talude revela uma estabilidade delicada Os fatores de segurança globais com valores em torno de 17 indicam uma acentuada sensibilidade a potenciais fatores desestabilizantes presentes nas condições modeladas Figura 28 Análise de estabilidade da Seção X Fonte O autor 2025 A figura 29 observase que o Fator de Segurança permanece em um nível elevado cerca de 169 até atingir a posição aproximada de 06 ao longo do eixo da Localização do Nível da Água A partir desse ponto iniciase uma tendência de diminuição no Fator de Segurança a qual se torna progressivamente mais acentuada à medida que o nível da água se aproxima da superfície Quando se alcança a condição extrema o Fator de Segurança atinge seu valor mínimo aproximadamente 129 49 Figura 29 Gráfico de Sensibilidade 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 11 13 15 17 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 A Tabela 7 apresenta os Fatores de Segurança FS obtidos para diferentes seções da barragem de rejeitos BR Gonça analisados segundo os métodos de Bishop Simplificado Spencer e GLE Tabela 8 Resultado das Análises de Estabilidade considerando os cenários em estudos obtendo o Fator de Segurança FS Fonte Autor 2025 SEÇÃO Bishop Simplificado Spencer GLE 01 1700 1694 1689 02 1614 1607 1609 03 1844 1839 1837 04 1992 1985 1982 05 2105 2096 2095 06 2327 2318 2317 07 2136 2128 2127 08 2142 2133 2132 09 1880 1873 1871 10 1697 1692 1686 50 Observase que em todas as seções analisadas com exceção da Seção 10 os valores do fator de segurança FS obtidos pelos três métodos empregados permaneceram acima do limite mínimo recomendado pelas normas técnicas indicando boa concordância entre os métodos e reforçando a confiabilidade da modelagem adotada A Seção 06 apresentou os maiores fatores de segurança com valores superiores a 231 nos três métodos avaliados sugerindo uma condição estrutural significativamente estável naquela porção da barragem Em contraste os menores fatores de segurança foram verificados nas Seções 01 02 e 10 cujos valores oscilaram entre 160 e 170 apontando para regiões que merecem maior atenção no que se refere à estabilidade do talude No entanto a Seção 10 apresentou um comportamento distinto no gráfico de sensibilidade o fator de segurança mínimo atingiu 129 valor inferior ao limite de segurança usualmente adotado geralmente 15 para condições normais Essa queda significativa pode ser atribuída à elevação do nível do lençol freático nas simulações Como demonstrado no gráfico o fator de segurança decresce consideravelmente à medida que o nível freático se aproxima do topo do talude Esse comportamento evidencia a alta sensibilidade da Seção 10 à variação do nível dágua tornandoa um ponto crítico para a segurança da estrutura É importante destacar que este estudo tem caráter hipotético utilizando parâmetros estimados para o rejeito e níveis dágua previamente definidos Portanto os resultados aqui apresentados podem não refletir fielmente as condições reais em campo Ainda que nenhuma das superfícies de ruptura simuladas tenha atravessado o corpo de rejeito recomendase que futuras análises considerem essa possibilidade sobretudo para cenários de instabilidade induzidos por variações sazonais do lençol freático ou por eventos extremos 51 6 CONCLUSÃO O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a estabilidade de seções representativas da barragem de rejeitos BR Gonça com base nos critérios de segurança estabelecidos pela norma NBR 13028 Foram utilizados parâmetros geotécnicos essenciais como o ângulo de atrito interno a coesão o coeficiente de permeabilidade e o peso específico dos materiais os quais desempenharam papel fundamental na determinação do fator de segurança sob diferentes condições de carregamento A avaliação de estabilidade foi conduzida em dez seções transversais da barragem considerando tanto o cenário de operação normal quanto situações de carregamento extremo Para cada seção os fatores de segurança foram determinados por meio dos métodos de equilíbrio limite de Bishop Simplificado Spencer e GLEMorgensternPrice contemplando distintas condições hidráulicas e geotécnicas De modo geral observouse que na maior parte das seções e condições analisadas a barragem apresentou níveis de estabilidade satisfatórios com fatores de segurança superiores ao mínimo recomendado No entanto a Seção 10 apresentou fator de segurança inferior a 15 em condição crítica de nível freático elevado indicando potencial instabilidade local Esse comportamento evidencia a necessidade de intervenções específicas na drenagem e estabilização dessa porção da estrutura a fim de garantir a segurança global da barragem em cenários adversos Recomendase ainda a realização de investigações geotécnicas mais detalhadas incluindo ensaios de percolação análise de fluxo e caracterização mais precisa do rejeito A incorporação de ensaios laboratoriais e de campo permitirá uma melhor compreensão do comportamento do material frente a diferentes condições de operação contribuindo para um plano de gerenciamento de riscos mais eficaz e embasado 52 REFERÊNCIAS ADAMO N et al Dam Safety The 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do método de alteamento para montante que fundamentaram a suspensão de sua utilização em Minas Gerais Ciências Sociais Aplicadas em Revista v 18 n 34 59 p 4965 2018 VECCI A N Análise Probabilística da Estabilidade de um Talude de Mineração Rio de Janeiro 2018 82p Dissertação de Mestrado Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro VICK S G Planning Design and Analysis of Tailings Dams 2 ed Littleton Society for Mining Metallurgy and Exploration 1990 WEI Z et al Stability Analysis of a Copper Tailings Dam via Laboratory Model Tests A Chinese Case Study 2011 YANG Kuntao HAN H MA Z The stability analysis of tailings dam under the fluidsolid coupled interaction Applied Mechanics and Materials 2012 YIN G et al Stability analysis of a copper tailings dam via laboratory model tests A Chinese case study Minerals Engineering 2011 YU H S SALGADO R SLOAN S W KIM J M Limit analysis versus limit equilibrium for slope stability Journal of 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dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça h Seção 8 Figura 38 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça i Seção 9 67 Figura 39 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça j Seção 10 DISCOVERY The Most Important Window in the House Looking through a stained glass window is like looking through a microscope Both help us see things that are otherwise invisible to the naked eye Our stained glass window is actually made of tiny little lights called Xrays which are invisible I Direct imaging of Xrays was first tried early in the 20th century but failed because Xrays pass right through most materials But in 1912 Max von Laue from the University of Munich showed that Xrays could be diffracted by the atoms in a crystal producing a pattern of spots He suggested that this pattern could be used to image specimens smaller than the wavelength of visible light This discovery led directly to the development of Xray crystallographythe imaging of molecular structures by bouncing Xrays off a crystal and capturing the diffraction pattern For thousands of molecular and protein structures informal scientists and professionals alike the images produced through Xray crystallography are their most important windows into the microscopic world Source Max von Laue Nobel Prize in Physics 1914 3 Neutron Crystallography comes of Age Neutrons are particles found inside the nuclei of atoms so their wavelengths are similar to those of Xrays and can be used to image molecular structure Neutron scattering experiments are extremely helpful in visualizing gases inside materials and using neutron diffraction to map molecular structures dates back to the 1940s and 1950s But neutrons are more difficult to work with than Xrays because neutron sources nuclear reactors or spallation sources are much larger and more complex than Xray tubes or synchrotrons so the technique has been less common Today neutron crystallography is becoming more widely used in the structural characterization of proteins and complex systems containing hydrogen atoms RESUMO A Geotecnia exerce um papel essencial na segurança de estruturas de contenção sobretudo em barragens de rejeitos amplamente utilizadas na indústria da mineração para o armazenamento de resíduos gerados durante o beneficiamento de minérios Considerando os riscos ambientais e sociais associados à instabilidade dessas estruturas a avaliação criteriosa de sua estabilidade tornase imprescindível Este trabalho tem como foco a análise de estabilidade de seções representativas da barragem de rejeitos BR Gonça situada na Baixada Cuiabana a qual recebe os rejeitos provenientes da mineração de ouro A metodologia adotada baseouse na caracterização geotécnica do solo e na aplicação do método de fatias equilíbrio limite para a análise de estabilidade do talude considerando a condição de carregamento adotada no estudo As simulações foram realizadas com o auxílio do software Slide 2 considerando os critérios técnicos estabelecidos pela NBR 130282024 que regula a segurança de barragens de rejeitos no Brasil Os fatores de segurança obtidos demonstraram que a maioria das seções analisadas apresentou estabilidade satisfatória com valores superiores a 15 conforme exigido pela norma A Seção 06 foi a que apresentou os maiores índices de segurança superiores a 231 indicando maior estabilidade Em contrapartida a Seção 10 apresentou fator de segurança mínimo de 129 em condição crítica de lençol freático elevado caracterizando um ponto potencialmente instável que requer atenção O estudo também contempla análises hipotéticas com o intuito de expandir a compreensão sobre o comportamento da estrutura em condições extremas Os resultados reforçam a importância da aplicação de ferramentas computacionais e da adoção de normas técnicas rigorosas para garantir a integridade e a sustentabilidade dessas estruturas Palavraschave Geotecnia Estabilidade de Taludes Barragens de Rejeitos NBR 130282024 Segurança estrutural Mineração de Ouro ABSTRACT Geotechnics plays a crucial role in the safety of containment structures especially tailings dams which are widely used in the gold mining industry for storing waste generated during ore processing Considering the environmental and social risks associated with the instability of these structures a careful assessment of their stability is essential This study focuses on the slope stability analysis of representative sections of the BR Gonça tailings dam located in the Baixada Cuiabana region which receives tailings from gold mining operations The adopted methodology was based on the geotechnical characterization of the soil and the application of the limit equilibrium method method of slices for the slope stability analysis considering the loading condition adopted in the study Simulations were performed using Slide 2 software following the technical criteria established by NBR 130282024 which regulates the structural safety of tailings dams in Brazil The obtained safety factors showed that most of the analyzed sections presented satisfactory stability with values above 15 as required by the standard Section 06 presented the highest safety indices above 231 indicating greater stability In contrast Section 10 presented a minimum safety factor of 129 under critical conditions with a high water table identifying a potentially unstable area that requires attention The study also includes hypothetical analyses to expand the understanding of the structures behavior under extreme conditions The results reinforce the importance of computational tools and the adoption of strict technical standards to ensure the integrity and sustainability of these structures Keywords Geotechnical Engineering Slope Stability Tailings Dams NBR 130282024 Structural Safety Gold Mining LISTA DE TABELAS E ILUSTRAÇÕES SUMÁRIO 5 1 INTRODUÇÃO As barragens de rejeito são estruturas fundamentais na mineração destinadas ao armazenamento seguro dos resíduos gerados pelo beneficiamento de minérios garantindo a viabilidade econômica das operações e mitigando impactos ambientais Sua estabilidade é crítica não apenas para a continuidade produtiva mas também para a segurança de comunidades e ecossistemas no entorno uma vez que falhas estruturais podem resultar em rompimentos catastróficos com consequências humanas ambientais e econômicas irreversíveis Kumar Viswanadham 2024 A garantia dessa estabilidade depende de uma abordagem multifatorial que engloba desde a adequada caracterização geotécnica do solo de fundação até o monitoramento contínuo de parâmetros hidrogeológicos e a seleção criteriosa de métodos construtivos reforçando a necessidade de práticas de engenharia robustas e atualizadas Kumar Viswanadham 2024 A análise das propriedades geotécnicas do solo de fundação é um fator determinante para garantir a estabilidade de barragens de rejeito pois solos com baixa capacidade de suporte podem ceder quando submetidos às cargas impostas pelos rejeitos Vick 1990 Nesse sentido investigar a composição do solo sua granulometria e suas características de compactação são fundamentais para evitar recalques diferenciais e para dimensionar adequadamente os elementos da barragem garantindo maior segurança durante todo o período desde a construção até a operação Lobo Neto 2013 A compreensão das condições hidrogeológicas do local é igualmente crucial visto que a movimentação de água através do maciço pode desencadear processos erosivos internos e fenômenos de liquefação Rico et al 2008 Ademais as condições de nível freático e o comportamento das águas subterrâneas influenciam diretamente na pressão que atua sobre a estrutura tornando indispensável o controle de percolação e a instalação de sistemas de drenagem O manejo adequado da drenagem por meio de sistemas de drenos internos valas e processos de bombeamento é fundamental para prevenir o acúmulo excessivo de água no interior do maciço Sampaio Moreira 2017 A saturação elevada do rejeito pode afetar a coesão das partículas e promover instabilidade de modo que o projeto 6 de drenagem deve ser detalhado com parâmetros de vazão e posicionamento minuciosamente calculados Pereira 2005 A implementação de instrumentos de monitoramento como piezômetros inclinômetros e medidores de vazão possibilita a observação em tempo real do comportamento da barragem permitindo a detecção precoce de anomalias Silva 2014 Esses dados viabilizam a adoção de medidas corretivas com maior agilidade reduzindo a probabilidade de incidentes e ao mesmo tempo servindo como histórico para ajustes em projetos futuros Elementos como a caracterização do solo de fundação o controle de percolação e drenagem bem como a escolha criteriosa do método construtivo exercem influência direta no desempenho global do maciço ao longo de toda a sua vida útil O uso de modelos de análise computacional associado ao monitoramento constante de parâmetros geotécnicos e hidrogeológicos tem se mostrado cada vez mais relevante para a detecção precoce de anomalias estruturais Souza Marco 2024 Associados a metodologias de monitoramento contínuo da estrutura a aplicação de modelos computacionais avançados para a análise de estabilidade de taludes pode contribuir para a detecção precoce de eventuais anomalias possibilitando intervenções corretivas em tempo hábil Melo 2014 O dimensionamento adequado dos taludes da barragem constitui outro fator crítico para a estabilidade pois inclinações excessivas podem concentrar tensões em zonas específicas levando ao deslizamento Mello 2016 A escolha do ângulo de inclinação deve considerar aspectos como a resistência ao cisalhamento do material o tipo de alteamento empregado e o eventual acúmulo de água sendo essencial a adoção de técnicas de análise de estabilidade de taludes Ao definir o método construtivo devese atentar para a técnica de alteamento escolhida seja à montante à jusante ou em linha central tendo em vista as características do rejeito e do terreno ICOLD 1996 Dentre esses métodos o alteamento a jusante tende a conferir maior segurança pois incorpora as porções mais antigas da estrutura na contenção ainda que em contrapartida possa demandar maior investimento inicial Cardozo et al 2016 A caracterização química dos rejeitos constitui outro ponto essencial pois determinados compostos podem se tornar reativos em contato com a água desencadeando processos de dissolução ou precipitação que afetam a integridade estrutural e a qualidade ambiental Duan Li 2019 Assim o conhecimento da 7 natureza do rejeito auxilia no delineamento de barreiras físicas ou químicas capazes de neutralizar possíveis efeitos danosos Quando não observados os diversos aspectos relacionados à estabilidade de barragens discutidos essas estruturas podem apresentar falhas Os rompimentos de barragens de rejeitos como os ocorridos em Mariana e Brumadinho destacaram os graves impactos ambientais e sociais que essas estruturas podem ocasionar Além da devastação ecológica como a contaminação de rios e a destruição de ecossistemas os rompimentos provocaram perdas humanas irreparáveis e danos à economia local Almeida Oliveira 2020 Esses eventos sublinham a necessidade de reforçar regulamentações e implementar padrões de segurança mais rígidos Além disso contribuem para demonstrar a crescente relevância do tema de estabilidade de barragens de rejeito no campo da engenharia Santos 2023 Nesse contexto a aplicação de modelos computacionais avançados para a análise de estabilidade de taludes associado ao desenvolvimento de metodologias de monitoramento contínuo da estrutura permite a detecção precoce de eventuais anomalias possibilitando intervenções corretivas em tempo hábil Dessa forma esta pesquisa sobre a análise de estabilidade de barragens de rejeito assume papel de significativa relevância pois permite o constante aperfeiçoamento de diretrizes práticas e tecnologias que buscam proteger tanto o patrimônio ambiental quanto a vida humana 8 2 OBJETIVOS 21 OBJETIVO GERAL O objetivo geral da pesquisa é avaliar a influência da variação do nível dágua na estabilidade de uma barragem de contenção de rejeitos utilizando métodos de equilíbrio limite na análise de estabilidade de barragens Para isso foi realizada uma análise de sensibilidade em seções representativas do maciço por meio da definição de níveis dágua mínimos médios e máximos Por fim buscase compreender como diferentes cenários de nível dágua afetam o fator de segurança da barragem contribuindo para a identificação de condições críticas e para o aprimoramento da gestão da segurança da estrutura 22 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Dentre os objetivos específicos elencados para alcançar o objetivo geral desta pesquisa estão I Realizar análises de estabilidade para cada seção da barragem utilizando diferentes métodos de equilíbrio limite II Avaliar a sensibilidade do fator de segurança à variação do nível dágua identificando os cenários críticos para a estabilidade da barragem III Comparar os resultados de fator de segurança obtidos para os diferentes métodos de equilíbrio limite utilizados na análise 9 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Nesta seção são apresentados os principais conceitos relacionados às barragens de rejeitos incluindo suas características construtivas os diferentes tipos de arranjos estruturais e os métodos de alteamento utilizados Também são descritos os parâmetros geotécnicos relevantes para a estabilidade dessas estruturas os métodos de análise mais utilizados na prática de engenharia geotécnica com ênfase no método do equilíbrio limite além das normas técnicas que orientam o projeto e o monitoramento contínuo de barragens 31 BARRAGEM DE REJEITO Barragens de rejeitos são estruturas projetadas para o armazenamento de resíduos gerados pelo beneficiamento de minérios Barcelos et al 2020 Esses rejeitos compostos principalmente por sólidos em suspensão e água são frequentemente armazenados em barragens para evitar impactos ambientais diretos e para permitir uma gestão mais controlada Castro Reinaldo 2020 Apesar de fundamentais para a operação mineradora essas estruturas apresentam desafios significativos como a necessidade de atender a critérios rigorosos de estabilidade e segurança ambiental SANTOS et al 2020 No Brasil o projeto de barragens de rejeitos é regulamentado pela norma NBR 13028 ABNT 2024 que especifica critérios de segurança e estabilidade Entretanto a fiscalização e a aplicação dessas normas têm sido insuficientes permitindo a operação de estruturas em condições críticas César Sampaio 2017 311 Elementos de uma barragem A estrutura de uma barragem de rejeitos é composta pelos elementos demonstrados na Figura 1 O dique de contenção ou barramento principal é responsável por reter os rejeitos dentro de um reservatório específico 10 Figura 1 Métodos construtivos de barragens de rejeitos Fonte Mariano Silva 2022 O reservatório é a área destinada ao armazenamento dos rejeitos propriamente ditos Nele ocorre a sedimentação das partículas sólidas enquanto a água sobrenadante pode ser drenada tratada e reutilizada no processo de mineração ou devolvida ao meio ambiente A gestão adequada desse reservatório é crucial para minimizar os impactos ambientais e garantir a eficiência operacional da barragem Massignan Sánchez 2022 Outro componente fundamental é o sistema de drenagem que tem como objetivo controlar a infiltração de água e reduzir a pressão interna na estrutura da barragem Sistemas de drenagem eficientes ajudam a manter a estabilidade da barragem prevenindo processos erosivos internos que podem comprometer sua integridade A implementação de drenos internos e externos é uma prática comum para assegurar a eficácia desse sistema Espósito Duarte 2010 Além desses componentes a barragem de rejeitos conta com outros elementos essenciais para sua estabilidade e funcionamento seguro A crista localizada na parte superior da barragem serve como via de acesso e delimitação da estrutura Os taludes de montante e jusante superfícies inclinadas voltadas para o reservatório e para a parte externa da barragem respectivamente são projetadas para garantir a estabilidade estrutural e minimizar riscos de deslizamento A fundação composta por um solo resistente suporta a carga da estrutura enquanto as bermas plataformas intermediárias nos taludes contribuem para aumentar a estabilidade e controlar a erosão Por fim a borda livre representa a distância vertical entre a crista da barragem e o nível máximo do reservatório sendo 11 essencial para evitar transbordamentos A correta concepção e manutenção desses elementos são fundamentais para garantir a segurança operacional e a longevidade da barragem 312 Principais tipos de barragens Entre os diferentes tipos de arranjos de barragens os elementos variam conforme os materiais utilizados em sua construção sendo classificados em quatro categorias principais barragens de terra homogênea de terra zoneada de enrocamento e de concreto Miranda 2021 Cada uma dessas tipologias apresenta características distintas que impactam sua estabilidade durabilidade e adequação ao ambiente geotécnico onde serão implantadas As barragens de terra homogênea são compostas por um único tipo de solo compactado sendo indicadas para locais onde o material disponível possui boa impermeabilidade e resistência Já as barragens de terra zoneada possuem diferentes camadas de solo distribuídas estrategicamente para otimizar a resistência estrutural e a drenagem interna Essas estruturas são amplamente empregadas devido à sua flexibilidade de adaptação a diferentes tipos de terreno e disponibilidade de materiais Sandroni Guidicini 2022 As barragens de enrocamento por sua vez utilizam grandes blocos de rocha para garantir resistência mecânica com um núcleo impermeável que impede a percolação excessiva de água Essas barragens são frequentemente empregadas em regiões montanhosas onde há disponibilidade de rochas adequadas Por fim as barragens de concreto se destacam pela alta resistência e capacidade de suportar grandes pressões sendo utilizadas em locais com vales estreitos e fundações rochosas estáveis Sandroni Guidicini 2022 Estudos recentes como os de Cardoso et al 2020 e de Santos et al 2020 destacam a importância da escolha adequada do tipo de barragem para evitar falhas estruturais e minimizar impactos ambientais A estabilidade da barragem está diretamente relacionada às características dos materiais utilizados e ao controle de fatores como erosão interna percolação e esforços dinâmicos Assim a seleção criteriosa do arranjo construtivo é essencial para garantir a segurança e a eficiência da estrutura ao longo do tempo 12 313 Métodos de alteamento de barragens de rejeitos Os métodos de alteamento de barragens de rejeitos são amplamente discutidos em literatura técnica devido à sua importância para a segurança eficiência econômica e mitigação de impactos ambientais Cardozo Pimenta 2016 Thomé Passini 2018 Os principais métodos de alteamentos estão representados esquematicamente na Figura 2 e são detalhados a seguir Método de Alteamento a Jusante No método de alteamento a jusante cada etapa de alteamento é construída a partir da crista da barragem existente movendose na direção oposta ao reservatório de rejeitos Esse método é amplamente reconhecido por sua estabilidade especialmente em áreas sujeitas a atividades sísmicas Contudo exige maior área de terreno o que pode ser uma limitação em locais com espaço restrito Adamo et al 2020 Estudos destacam que este método é preferido quando a segurança estrutural é prioritária uma vez que a base da barragem é ampliada continuamente aumentando sua resistência Saad 2013 Método de Alteamento a Montante Este método é o mais econômico mas também o mais propenso a falhas particularmente em regiões sísmicas Nele o alteamento é construído sobre os rejeitos previamente depositados Apesar de sua eficiência econômica estudos apontam que este método apresenta riscos significativos como a liquefação dos rejeitos sob cargas sísmicas o que pode levar a colapsos catastróficos Stark et al 2022 Segundo Wei et al 2011 mais de 95 das barragens na China utilizam este método devido à sua economicidade mas exige controles rigorosos de estabilidade Método de Alteamento em Linha Central O alteamento em linha central é uma abordagem híbrida entre os métodos a jusante e a montante Neste método as novas camadas são construídas diretamente sobre a crista da barragem existente mantendo a linha central da estrutura original Essa técnica oferece um equilíbrio entre custos e segurança sendo frequentemente usada em regiões com atividade sísmica moderada Morrison 13 et al 2010 Este método também tem sido recomendado para projetos que visam minimizar o consumo de terrenos Chropeňová Slávik 2023 Figura 2 Métodos construtivos de barragens de rejeitos Fonte Albuquerque Filho 2024 32 ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE BARRAGENS A análise de estabilidade de barragens é essencial para garantir que a estrutura suporte ao longo do tempo as solicitações atuantes sem risco de ruptura Essa análise pode ser conduzida por diferentes abordagens e metodologias 321 Análise determinística e probabilística Na análise determinística todos os parâmetros envolvidos são considerados como valores fixos geralmente com base em estimativas médias ou conservadoras Essa abordagem busca determinar se a estrutura atende a um nível mínimo de segurança expresso por meio do fator de segurança FS que pode ser calculado por FS τres τmob 1 14 em que 𝜏𝑟𝑒𝑠 é a tensão cisalhante resistente e 𝜏𝑚𝑜𝑏 é a tensão cisalhante mobilizada Em teoria um FS maior que 10 indica que a estrutura está estável para as condições analisadas No entanto considerando a necessidade de uma análise conservadora para a garantia da segurança assim como a variabilidade presente nos solos as normas estabeleçam valores mínimos de segurança em função das condições operacionais da barragem Fonseca et al 2021 Tais parâmetros mínimos são discutidos no item 324 Métodos de equilíbrio limite e modelagem numérica de tensões e deformações constituem duas maneiras de determinar o FS sob a ótica determinística Telles 2015 Yu et al 1998 destaca que dentre elas a abordagem do equilíbrio limite é a mais empregada principalmente em função de sua simplicidade Além das abordagens determinísticas métodos probabilísticos também podem ser empregados na análise de estabilidade de taludes Considerando que os solos são formados por processos geológicos complexos e portanto apresentam heterogeneidade espacial em suas propriedades a análise probabilística incorpora as incertezas e variabilidades dos parâmetros envolvidos utilizando distribuições de probabilidade para representar as propriedades do solo e as cargas aplicadas Métodos probabilísticos utilizados Primeira Ordem e Segundo Momento FOSM Estimativas Pontuais PE Monte Carlo MC são exemplos de métodos probabilísticos que podem ser aplicados na análise de estabilidade de taludes Vecci 2018 322 Parâmetros geotécnicos Os parâmetros geotécnicos desempenham um papel fundamental na avaliação e manutenção da estabilidade de barragens de rejeitos já que influenciam diretamente na resistência e no comportamento dos materiais sob condições estáticas e dinâmicas Zandarín et al 2009 A permeabilidade dos materiais utilizados na construção de barragens de rejeitos é determinante para o controle do fluxo de água e da estabilidade da estrutura Um nível freático elevado aumenta o risco de instabilidade devido à redução da resistência efetiva dos materiais Estudos demonstram que fenômenos 15 como a elevação do nível de saturação durante chuvas intensas podem aumentar a pressão de poros reduzindo o fator de segurança da estrutura Zandarín et al 2009 A resistência ao cisalhamento constitui um parâmetro fundamental na caracterização do comportamento mecânico dos solos A utilização do critério de resistência de MohrCoulomb tem se mostrado amplamente consolidada na estimativa da resistência ao cisalhamento tanto em condições drenadas quanto não drenadas Martin 2002 De acordo com Das e Sobhan 2014 a resistência ao cisalhamento do solo pode ser representada pela seguinte expressão 𝜏𝑟𝑒𝑠 τ resc σ tgφ 2 Em que c é a coesão σ é a tensão efetiva no plano de ruptura e φ é o ângulo de atrito A caracterização detalhada dos materiais do solo e dos rejeitos é necessária para garantir a segurança das barragens Métodos que combinam testes de campo CPT e geofísica permitem avaliar propriedades como resistência não drenada e condutividade hidráulica de forma mais abrangente melhorando o planejamento e monitoramento Sousa Gomes 2020 323 Métodos de equilíbrio limite O Método do Equilíbrio Limite MEL é um método de análise determinística para avaliar a estabilidade de taludes e barragens O MEL considera que a superfície de ruptura de um talude ou barragem já está definida e busca calcular o limite de estabilidade dessa estrutura ou seja se ela está prestes a falhar ou se permanece estável Massad 2010 Existem vários métodos que podem ser aplicados no Método do Equilíbrio Limite para calcular o Fator de Segurança e cada um possui suas próprias hipóteses e simplificações Esses métodos são conhecidos como Métodos das Fatias pois dividem a massa de solo situada acima da suposta superfície de deslizamento em fatias e analisam cada uma delas individualmente conforme demonstrado na Figura 3 Cada fatia é analisada isoladamente levando em 16 consideração as forças que atuam sobre ela para verificar se o conjunto está em equilíbrio Para isso as forças atuantes em cada fatia como o peso do solo a resistência ao cisalhamento e a força de ruptura são levadas em conta Fiori 2015 Figura 3 Métodos das fatias Fonte Venci A N 2018 Neste trabalho são apresentados cinco métodos clássicos de análise de estabilidade de taludes Fellenius Bishop Simplificado Janbu Simplificado Spencer e o método de Equilíbrio Limite Geral GLE também conhecido como MorgensternPrice No entanto apenas o método GLE será descrito em maior profundidade enquanto os demais serão abordados de forma sucinta com o objetivo de contextualizar a escolha metodológica adotada O Método de Fellenius 1936 foi o primeiro a ser proposto e é bastante simples o que permite que os cálculos sejam feitos manualmente A principal 17 simplificação desse método é que ele desconsidera as forças de cisalhamento entre as fatias considerando apenas o equilíbrio de momentos O método se mostra conservador pois ele tende a subestimar o valor do FS Fellenius 1936 Vecci 2018 O Método de Bishop Simplificado Bishop 1955 também trabalha com a hipótese de uma superfície de ruptura circular mas vai além do método de Fellenius pois leva em consideração o equilíbrio de forças verticais Para calcular o FS é utilizado um processo iterativo ajustando os valores até que se chegue a um valor estável Esse método fornece resultados mais precisos do que o de Fellenius mas ainda é simplificado Bishop 1955 Vecci 2018 O Método de Janbu Simplificado 1956 por sua vez é semelhante ao de Bishop mas neste caso as forças horizontais entre as fatias são as únicas consideradas Ele também utiliza um processo iterativo para calcular o FS mas tende a ser conservador como o método de Fellenius Janbu 1956 Vecci 2018 Já o Método de Spencer 1967 leva em conta o equilíbrio de forças verticais horizontais e de momentos Ele permite o cálculo do FS para superfícies de ruptura tanto circulares quanto não circulares o que o torna mais versátil e preciso Spencer 1967 Vecci 2018 Contudo devido à sua complexidade o uso de computadores é geralmente necessário para realizar os cálculos A Tabela 1 apresenta um comparativo entre esses métodos Essas abordagens podem ser implementadas por meio de softwares especializados como SLIDE Rocscience GEOSLOPE GEOStudio e PLAXIS que permitem análises estáticas e dinâmicas com modelagem gráfica avançada Song 2015 Tabela 1 Comparação entre métodos de equilíbrio limite Método Tipo de Superfície Consideração de Esforços Aplicação Precisão Fellenius Circular Despreza forças entre fatias Análises preliminares Subestima FS Bishop Circular Considera forças verticais Solos homogêneos Boa para superfícies circulares Janbu Não circular Forças horizontais e verticais Taludes irregulares Requer correção 18 Método Tipo de Superfície Consideração de Esforços Aplicação Precisão Spencer Qualquer Equilíbrio completo Análises refinadas Alta precisão Fonte Adaptado de Chen 2007 Existe ainda o Método do Equilíbrio Limite Geral GLE que se caracteriza como sendo uma abordagem bastante flexível e precisa utilizada para a análise de estabilidade de taludes e estruturas de solo Ao contrário de métodos clássicos como os de Bishop ou Janbu que adotam hipóteses simplificadoras específicas para as forças entre as fatias do maciço o GLE permite uma formulação mais ampla capaz de atender simultaneamente às condições de equilíbrio de forças verticais horizontais e de momentos Isso é possível através do uso de uma função de distribuição das forças entre fatias que pode ser ajustada conforme a geometria do talude ou as características dos materiais envolvidos Esse método é muito útil em cenários mais complexos como em solos heterogêneos geometrias irregulares ou em situações com variações significativas de carregamento Huang 2014 Lopes 2024 324 Diretrizes das Normas Técnicas No Brasil a análise de estabilidade de barragens deve seguir diretrizes bem estabelecidas por normas técnicas que têm como principal objetivo garantir a segurança das estruturas em todas as fases desde o projeto inicial até sua operação sob condições normais e extremas A NBR 130282024 é a principal norma voltada ao projeto de barragens para disposição de resíduos industriais e de mineração e define cenários específicos que precisam obrigatoriamente ser considerados em qualquer estudo de estabilidade ABNT 2024 Entre esses cenários a norma destaca três condições fundamentais a condição estática correspondente à situação com o nível dágua estabilizado a condição após a construção que considera o comportamento da estrutura ainda jovem sem consolidação completa e a condição extrema que envolve a atuação de fatores externos como eventos sísmicos e precipitações intensas ABNT 2024a 19 Cada uma dessas situações representa desafios distintos ao projeto geotécnico e precisa ser contemplada com o devido rigor técnico Além de definir os cenários de análise a NBR 130282024 também estabelece valores mínimos admissíveis para o fator de segurança FS conforme demonstrado na Tabela 2 Esses valores são considerados margens técnicas indispensáveis que asseguram que a barragem tenha uma resistência adicional frente a incertezas nos parâmetros de projeto e às variações nas condições de operação ABNT 2024 Tabela 2 Fatores de Segurança para diferentes condições Fase Tipo de ruptura Fator de segurança mínimo Final de construção Maciço e fundações 13 Operação com rebaixamento rápido do nível dágua do reservatório Maciço 11 Operação com rede de fluxo em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal soleira do extravasor Maciço 15 Operação com rede de fluxo em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal com resistência não drenada de pico Maciço e fundações 13 Solicitação sísmica em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal soleira do extravasor Maciço e fundações 11 Fonte NBR 130282024 20 4 METODOLOGIA Nesta seção são apresentadas a área de estudo e a metodologia utilizada para a análise de estabilidade de talude 41 ÁREA DE ESTUDO A Barragem do Gonça integra as operações da Mina Barros localizada no município de Poconé estado de Mato Grosso Figura 4 A área está situada nas coordenadas Latitude 16 13 5737 S Longitude 56 36 2511 O O acesso à barragem se dá a partir da região metropolitana de Cuiabá e Várzea Grande por via rodoviária pavimentada Partindo do chamado Trevo do Lagarto entroncamento entre as rodovias BR163 e BR070 percorrese aproximadamente 12 km em direção oestesudoeste até o entroncamento com a MT060 A partir desse ponto acessase a rodovia MT060 por cerca de 12 km até o município de Nossa Senhora do Livramento Em seguida percorremse mais 67 km até a área urbana de Poconé Já no município o acesso ao empreendimento se dá pela MT270 Rua Antônio João por aproximadamente 3 km 21 Figura 4 Mapa de situação do empreendimento na área de estudo Fonte O autor 2025 Tratase de uma barragem do tipo pond que é caracterizada por uma estrutura de armazenamento de rejeitos em um reservatório fechado geralmente formado por diques com o objetivo de reter líquidos ou resíduos As principais informações gerais estão apresentadas na tabela 3 destacandose o volume estimado do reservatório de 2940000 m³ e a altura da crista de 18 e 27 m A barragem é classificada como de baixo risco com dano potencial médio Fonte SIGBMANM 2025 Em 2022 foram realizados diversos ensaios laboratoriais como ensaios de cisalhamento direto granulometria limites de Atterberg e outros ensaios geotécnicos com o objetivo de caracterizar o maciço e fornecer subsídios para as análises de estabilidade dos taludes da barragem Os ensaios foram conduzidos pelo Laboratório Inova a partir de amostras indeformadas coletadas na fundação e no maciço do talude A análise granulométrica apresentada na Figura 5 indica que o maciço da barragem possui composição predominantemente fina com 5190 de silte 2000 22 de argila 2680 de areia e 130 de pedregulho Com base nesses dados o solo é classificado como silte arenoso caracterizado por uma textura majoritariamente fina mas com uma quantidade significativa de areia a qual pode influenciar diretamente suas propriedades de compactação e resistência O material do macio da barragem apresentou limite de liquidez LL de 4370 limite de plasticidade LP de 2314 e consequentemente um índice de plasticidade IP de 2056 Com base no IP obtido observase que o material apresenta plasticidade média a alta de acordo com a classificação de Burmister 1949 apud Das 2011 Tabela 3 Informações gerais da barragem Nome da estrutura GONÇA Localização Poconé MT Coordenadas Geográficas 1 16135737 S 56362511 O Finalidade do Barramento Contenção de rejeitos do beneficiamento gravimétrico de minério de ouro Situação de Operação Atual da Barragem Em operação Método Construtivo Alteamento a jusante Elevação do Terreno Natural no Ponto mais Baixo do Barramento 13400 m Média da Elevação do Terreno Natural 13100 m Elevação Atual à jusante da Crista 2 15200 m Média da Elevação da Crista do Barramento 15200 m Altura máxima da Crista 2700 m Altura mínima da Crista 1800 m média da altura da Crista 21 m Média da Borda Livre 4 m Comprimento da Crista 15430 m Largura média da crista 1500 m Área do reservatório 14 ha Volume total do reservatório m³ 2940000 m³ Volume atual de espera do reservatório m³ 560000 m³ Volume atual do reservatório m³ 2380000 m³ Curso dágua interceptado Não Cheia de Projeto 10000 anos Classificação CRI Portaria 70389 da Baixo 23 Nome da estrutura GONÇA ANM Classificação DPA Portaria 70389 da ANM Médio Barragem incluída da PNSB Sim Barragem necessita PAEBM Sim Nível de emergência Sem emergência Notas 1 Sistema de Coordenadas UTM Datum Sirgas 2000 Fonte O autor 2025 24 Figura 5 Curva Granulométrica Obtida por ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação conforme norma NBR 71802016 realizada pela Inova Fonte Relatório interno 25 Os parâmetros de densidade real dos grãos Gs peso específico seco d ɣ índice de vazios e coesão c e ângulo de atrito interno φ determinados a partir de ensaios realizados em amostras indeformadas da fundação e do maciço estão apresentados na Tabela 4 Os valores de coesão e ângulo de atrito representativos da resistência ao cisalhamento dos materiais foram obtidos por meio de ensaios de cisalhamento direto conduzidos sobre as referidas amostras O peso específico saturado sat para a fundação e o maciço foi obtido por meio da Equação 3 ɣ considerandose a densidade real dos grãos Gs o índice de vazios e e o peso específico da água γw conforme Das 2011 γ satGseγ w 1e 3 Tabela 4 Parâmetros geotécnicos adotados na simulação de estabilidade de taludes da barragem Gonça Com relação ao rejeito de ouro não há dados laboratoriais disponíveis Dessa forma os dados para o rejeito foram obtidos e calculados a partir de dados da literatura A partir de dados de revisão realizados por Hoch 2022 em que o índice de vazios e foi de 06 e a densidade real dos grãos foi de 2710 gcm³ foi possível calcular os pesos específicos seco e saturado por meio das equações 3 e 4 Das 2011 Através desse estudo foram estipulados os valores utilizados nas análises Da mesma forma os parâmetros de resistência do solo foram adotados conforme recomendação de Adajar e Zarco 2016 sendo considerada coesão igual a 0 kPa e ângulo de atrito de 325 Material Gs e d ɣ KNm³ sat KNm³ ɣ c KNm² φ Maciço da barragem 257 048 1731 2018 3100 31 Fundação 271 048 1700 2011 3130 30 Fonte Relatório interno Relatório interno Relatório interno O autor 2025 Relatório interno 26 γdGsγ w 1e 4 Tabela 5 Valores estimados do rejeito de ouro Material Gs e d ɣ KNm³ sat KNm³ ɣ c KNm² φ Rejeito 271 06 17 2030 0 325 Fonte Hoch 2022 Hoch 2022 O autor 2025 O autor 2025 Adajar e Zarco 2016 Fonte Adaptado de Hoch 2022 42 ANÁLISES DE ESTABILIDADE DE TALUDES Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a estabilidade da barragem de rejeitos Gonça por meio de uma análise de sensibilidade à variação do nível dágua no reservatório utilizando métodos de equilíbrio limite Para isso foram selecionadas dez seções transversais representativas ao longo do eixo da barragem além de sete poços de monitoramento cuja localização está apresentada na Figura 6 27 Figura 6 Mapa de localização e poços de monitoramento Fonte O autor 2025 O Namin nível de água mínimo foi determinado com base nos dados dos poços de monitoramento mais próximos a cada seção cuja localização está destacada na Figura 6 Historicamente os registros de monitoramento indicam baixos níveis de água nos piezômetros da barragem sugerindo a presença de um lençol freático rebaixado ou até mesmo ausente durante a maior parte do ano No entanto durante o período chuvoso é comum o surgimento de lâminas dágua em alguns desses poços especialmente nos trechos mais baixos do reservatório A Tabela 6 apresenta as cotas estimadas para o nível dágua em cada seção bem como qual poço foi utilizado como referência Tais valores foram utilizados como referência para a definição da linha do nível dágua nas respectivas seções considerando seu posicionamento na seção da barragem 28 Tabela 6 Profundidade do nível dágua utilizada como referência para definição do NA em cada seção da barragem Seçã o Poço de referência Profundidade total do poço Profundidade da dágua de referência m 1 5 1853 seco 2 6 2650 2250 3 7 3050 2395 4 1 1800 seco 5 2 3115 2715 6 2 3115 2715 7 2 3115 2715 8 3 3280 3080 9 4 3260 2460 10 4 3260 2460 Fonte O autor 2025 O NAmax nível de água máximo foi definido considerandose o cenário de operação normal da barragem segundo a norma NBR 13028 ABNT 2024 Este cenário é caracterizado por situações rotineiras de carregamento com o nível do reservatório no máximo normal ou seja na cota da soleira do extravasor Essa condição representa o funcionamento habitual da estrutura podendo incluir variações sazonais de cheia desde que dentro dos limites operacionais normais Dessa forma considerando que a cota da soleira do extravasor da Barragem Gonça é 15000 m essa foi adotada como o NAmax do reservatório Utilizando a ferramenta de análise de sensibilidade do nível dágua no Slide2 e definindo geometricamente o NAmin e o NAmax a ferramenta gera automaticamente o NAmed nível de água médio para a análise de sensibilidade Vale ressaltar que o nível dágua médio NAmed foi estimado por meio da ferramenta de análise de sensibilidade do software utilizado a qual estima os valores intermediários entre os níveis máximo NAmax e mínimo NAmin O valor mínimo foi estabelecido com base na menor profundidade observada nos poços de monitoramento A figura 7 8 e 9 apresenta os níveis dágua considerados Ressaltase que os níveis apresentados 29 são estimativas e representam apenas uma aproximação das condições reais que podem ocorrer em campo Tendo em vista esse aspecto e considerando que o objetivo da pesquisa é avaliar a sensibilidade do fator de segurança FS à variação do nível dágua foi realizada uma análise de sensibilidade variando o NA entre os valores extremos identificados Tabela 7 Tabela dos Níveis Mínimos Médios e Máximos por Seção Fonte Autor 2025 Seção NAmax NAmed Namin I 150 141 133 II 150 138 127 III 150 136 123 IV 150 142 134 V 150 135 121 VI 150 137 123 VII 150 138 127 VIII 150 138 126 IV 150 136 123 X 150 137 125 30 Figura 7 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça a Seção 1 b Seção 2 c Seção 3 e d Seção 4 Fonte O autor 2025 a a b c d d 31 Figura 8 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça e Seção 5 f Seção 6 g Seção 7 e h Seção 8 Fonte O autor 2025 Figura 9 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça i Seção 9 e j Seção 10 Fonte O autor 2025 i j g e f f g h e 32 As análises de estabilidades foram realizadas utilizando o programa Slide 2 por meio de métodos de equilíbrio limite Foram aplicados os métodos de Bishop Simplificado Spencer e GLE Para os formatos de superfície de ruptura foi considerado um formato Circular sendo que processo de busca pela superfície crítica de ruptura foi conduzido utilizando a função Auto Refine Search que permite o refinamento automático da malha de busca para identificação da superfície com menor fator de segurança de acordo com Rocscience 2019 Considerando que está sendo avaliado como cenário de NAmax aquele definido pela norma NBR 13028 ABNT 2024 como operação com rede de fluxo em condição de NA do reservatório correspondente ao máximo normal para as análises de estabilidade realizadas foi considerado como fator de segurança de referência o valor de 15 33 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES Considerando dois cenários distintos o cenário médio que representa uma condição com nível intermediário do lençol freático conforme ilustrado nas figuras com a distribuição padrão da água e o cenário de sensibilidade no qual foi realizada uma análise variando o nível mínimo e máximo do lençol freático avaliando o impacto dessa variação no fator de segurança das seções Neste cenário serão determinados os fatores de segurança por meio dos métodos de equilíbrio limite de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice GLE considerando também as condições de nível dágua máximo e mínimo A Figura 10 apresenta a análise de estabilidade realizada na seção I Ela demonstra todos os círculos de deslizamento avaliados por meio da função Auto Refine Search pelos diferentes métodos de equilíbrio limite com os fatores de segurança representados por uma escala localizada à esquerda da imagem A variação de cores segue um gradiente do vermelho indicando os menores fatores de segurança até o azul correspondente aos valores mais elevado A Seção amarela indica a região em que foram obtidos os menores fatores de segurança Dentre essas superfícies de rupturas avaliadas aquela que obteve o menor valor de FS Valor para o método GLE é delineada em verde na Figura 7 Os valores de FS para os demais métodos também são apresentados na figura e demonstram que para o NAmed nenhum dos métodos analisados Bishop GLE e Spencer apresentou fator de segurança inferior a 15 34 Figura 10 Análise de estabilidade Seção I Fonte O autor 2025 A figura 11 ilustra a variação do fator de segurança eixo Y em função da elevação da linha dágua eixo X O eixo x corresponde a uma escala relativa em que o valor 0 representa o limite inferior do lençol freático enquanto o valor 1 corresponde ao seu limite superior A variável aleatória distribuída entre 0 e 1 representa as possíveis elevações do lençol freático dentro desses dois limites Observase que o fator de segurança FS apresenta um valor elevado e relativamente constante em torno de 169 No entanto a partir de uma determinada elevação da linha dágua aproximadamente na posição 079 do eixo horizontal iniciase uma tendência de declínio no fator de segurança Ao atingir o NAmax analisado o fator de segurança alcança seu valor mínimo em torno de 159 35 Figura 11 Gráfico de Sensibilidade Seção I 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 157 159 161 163 165 167 169 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgenstern price Fonte O autor 2025 A Figura 12 apresenta a análise de estabilidade realizada na seção II considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança variam de 160 a 161 conforme os métodos de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice Figura 12 Análise de estabilidade realizada na seção II Fonte O autor 2025 36 A Figura 13 de sensibilidade considerando o nível dágua médio NAmed revela que o fator de segurança varia em uma escala ainda mais restrita entre aproximadamente 1608 e 1614 Isso sugere que na maior parte da faixa de variação da localização do lençol freático o fator de segurança permanece relativamente constante Figura 13 Gráfico de Sensibilidade Seção II 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 15 152 154 156 158 16 162 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte autor 2025 A Figura 14 apresenta a análise de estabilidade da Seção III considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança variam de 183 a 184 indicando boa estabilidade conforme os métodos de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice 37 Figura 14 Análise de estabilidade da Seção III Fonte O autor 2025 A figura 15 de sensibilidade revela a influência da localização do lençol freático no fator de segurança da estrutura calculado pelo método GLEMorgensternPrice Observase uma estabilidade relativa para posições mais baixas e intermediárias do lençol freático até aproximadamente 95 da altura considerada onde o fator de segurança se mantém praticamente constante em torno de 18377 Figura 15 Gráfico de Sensibilidade III 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 17 172 174 176 178 18 182 184 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgenstern price Fonte O autor 2025 38 A Figura 16 apresenta a análise de estabilidade da Seção IV considerando o nível dágua médio NAmed A análise geotécnica aponta para uma estabilidade adequada do talude Os fatores de segurança obtidos variam de 1982 a 1992 indicando boa estabilidade conforme os métodos de Bishop Simplificado Spencer e MorgensternPrice Figura 16 Análise de estabilidade da Seção IV Fonte O autor 2025 A figura 17 observase um fator de segurança inicial em torno de 200 para a condição de lençol freático próximo à base do talude À medida que o nível do lençol freático se eleva ocorre uma redução gradual no fator de segurança tornandose mais acentuada com o aumento do nível dágua até atingir aproximadamente 164 39 Figura 17 Análise de estabilidade da Seção IV 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 16 17 18 19 2 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 A Figura 18 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção V considerando o nível dágua médio NAmed A análise aponta para uma condição estável do talude com fatores de segurança FS em torno de 21 A superfície de ruptura potencial representada pelas linhas azuis exibe predominantemente as cores verdeclaro e amarelo o que sugere uma resistência ao cisalhamento considerada adequada ao longo de sua extensão Figura 18 Análise de estabilidade da Seção V Fonte O autor 2025 40 A figura 19 observa se o FS se mantém elevado e praticamente constante próximo de 207 Isso indica uma condição bastante estável quando a influência da água nos maciços é mínima À medida que o nível dágua sobe especialmente a partir de uma posição de 075 notase uma redução progressiva e acentuada no FS No ponto mais alto do nível dágua o FS atinge valores em torno de 166 Figura 19 Gráfico de Sensibilidade V 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 16 17 18 19 2 21 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgenstern price Fonte O autor 2025 A Figura 20 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção VI considerando o nível dágua médio NAmed O talude foi classificado como altamente estável com fatores de segurança FS em torno de 23 conforme os resultados obtidos por diferentes métodos de análise A superfície de ruptura potencial indicada pelas linhas azuis é predominantemente destacada na cor verde o que reforça a interpretação de uma condição estável 41 Figura 20 Análise de estabilidade da Seção VI Fonte O autor 2025 A figura 21 No entanto a partir de um certo ponto aproximadamente 075 a elevação do nível dágua começa a ter um impacto negativo progressivo na estabilidade reduzindo o fator de segurança Figura 21 Gráfico de Sensibilidade VI 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 213 218 223 228 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 42 A Figura 22 apresenta a análise de estabilidade da Seção VII considerando o nível dágua médio NAmed A análise de estabilidade do talude da barragem de rejeitos realizada por diferentes métodos Bishop Simplificado Spencer e GLEMorgensternPrice resultou em fatores de segurança globais acima de 1 situandose em torno de 167 Figura 22 Análise de estabilidade da Seção VII Fonte O autor 2025 A figura 23 à medida que o nível dágua se eleva de uma localização baixa para uma alta o fator de segurança diminui de aproximadamente 213 para 157 Figura 23 Gráfico de Sensibilidade VII 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 15 17 19 21 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice 43 Fonte O autor 2025 A Figura 24 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção VIII considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança globais consistentemente acima de 20 sugerem uma baixa probabilidade de ruptura sob as condições modeladas Observase uma predominância de cores verdeclaro e amarelo conforme a legenda do fator de segurança local o que denota uma resistência ao cisalhamento mobilizada considerável ao longo do potencial mecanismo de falha Figura 24 Análise de estabilidade da Seção VIII Fonte O autor 2025 A figura 25 observase um fator de segurança inicial em torno de 214 para a condição de lençol freático próximo à base do talude Esse valor se mantém praticamente constante até a localização de aproximadamente 06 A partir desse ponto o aumento do nível do lençol freático provoca uma redução progressiva no fator de segurança atingindo aproximadamente 175 quando o lençol se encontra no topo do talude 44 Figura 25 Análise de estabilidade da Seção VIII 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 17 18 19 2 21 22 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgenstern price Fonte O autor 2025 A Figura 26 apresenta a análise de estabilidade realizada na Seção IX considerando o nível dágua médio NAmed Os fatores de segurança globais embora inferiores aos exemplos anteriores permanecem acima do limiar de 15 sugerindo uma probabilidade razoável de não ocorrência de instabilidade sob as condições modeladas Figura 26 Análise de estabilidade da Seção IX 45 Fonte autor 2025 A figura 27 observase um fator de segurança inicial em torno de 187 para a condição de lençol freático na base do talude Esse valor permanece praticamente constante até a localização 06 A partir desse ponto com a elevação do nível do lençol freático o fator de segurança começa a diminuir de forma progressiva atingindo aproximadamente 152 quando o lençol atinge o topo do talude Figura 27 Gráfico de Sensibilidade da Seção IX 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 15 155 16 165 17 175 18 185 19 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 Na Figura 28 apresentase a análise de estabilidade realizada na Seção X considerando o nível dágua médio NAmed A análise geotécnica do talude revela uma estabilidade delicada Os fatores de segurança globais com valores em torno de 17 indicam uma acentuada sensibilidade a potenciais fatores desestabilizantes presentes nas condições modeladas 46 Figura 28 Análise de estabilidade da Seção X Fonte O autor 2025 A figura 29 observase que o Fator de Segurança permanece em um nível elevado cerca de 169 até atingir a posição aproximada de 06 ao longo do eixo da Localização do Nível da Água A partir desse ponto iniciase uma tendência de diminuição no Fator de Segurança a qual se torna progressivamente mais acentuada à medida que o nível da água se aproxima da superfície Quando se alcança a condição extrema o Fator de Segurança atinge seu valor mínimo aproximadamente 129 Figura 29 Gráfico de Sensibilidade 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17 18 Gráfico de Sensibilidade Localização do lençol freático Fator de Segurança glemorgensternprice Fonte O autor 2025 47 A Tabela 7 apresenta os Fatores de Segurança FS obtidos para diferentes seções da barragem de rejeitos BR Gonça analisados segundo os métodos de Bishop Simplificado Spencer e GLE Tabela 8 Resultado das Análises de Estabilidade considerando os cenários em estudos obtendo o Fator de Segurança FS Fonte Autor 2025 Observase que em todas as seções analisadas com exceção da Seção 10 os valores do fator de segurança FS obtidos pelos três métodos empregados permaneceram acima do limite mínimo recomendado pelas normas técnicas indicando boa concordância entre os métodos e reforçando a confiabilidade da modelagem adotada A Seção 06 apresentou os maiores fatores de segurança com valores superiores a 231 nos três métodos avaliados sugerindo uma condição estrutural significativamente estável naquela porção da barragem Em contraste os menores fatores de segurança foram verificados nas Seções 01 02 e 10 cujos valores oscilaram entre 160 e 170 apontando para regiões que merecem maior atenção no que se refere à estabilidade do talude No entanto a Seção 10 apresentou um comportamento distinto no gráfico de sensibilidade o fator de segurança mínimo atingiu 129 valor inferior ao limite de SEÇÃO Bishop Simplificado Spencer GLE 01 1700 1694 1689 02 1614 1607 1609 03 1844 1839 1837 04 1992 1985 1982 05 2105 2096 2095 06 2327 2318 2317 07 2136 2128 2127 08 2142 2133 2132 09 1880 1873 1871 10 1697 1692 1686 48 segurança usualmente adotado geralmente 15 para condições normais Essa queda significativa pode ser atribuída à elevação do nível do lençol freático nas simulações Como demonstrado no gráfico o fator de segurança decresce consideravelmente à medida que o nível freático se aproxima do topo do talude Esse comportamento evidencia a alta sensibilidade da Seção 10 à variação do nível dágua tornandoa um ponto crítico para a segurança da estrutura É importante destacar que este estudo tem caráter hipotético utilizando parâmetros estimados para o rejeito e níveis dágua previamente definidos Portanto os resultados aqui apresentados podem não refletir fielmente as condições reais em campo Ainda que nenhuma das superfícies de ruptura simuladas tenha atravessado o corpo de rejeito recomendase que futuras análises considerem essa possibilidade sobretudo para cenários de instabilidade induzidos por variações sazonais do lençol freático ou por eventos extremos 49 6 CONCLUSÃO O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a estabilidade de seções representativas da barragem de rejeitos BR Gonça com base nos critérios de segurança estabelecidos pela norma NBR 13028 Foram utilizados parâmetros geotécnicos essenciais como o ângulo de atrito interno a coesão o coeficiente de permeabilidade e o peso específico dos materiais os quais desempenharam papel fundamental na determinação do fator de segurança sob diferentes condições de carregamento A avaliação de estabilidade foi conduzida em dez seções transversais da barragem considerando tanto o cenário de operação normal quanto situações de carregamento extremo Para cada seção os fatores de segurança foram determinados por meio dos métodos de equilíbrio limite de Bishop Simplificado Spencer e GLEMorgensternPrice contemplando distintas condições hidráulicas e geotécnicas De modo geral observouse que na maior parte das seções e condições analisadas a barragem apresentou níveis de estabilidade satisfatórios com fatores de segurança superiores ao mínimo recomendado No entanto a Seção 10 apresentou fator de segurança inferior a 15 em condição crítica de nível freático elevado indicando potencial instabilidade local Esse comportamento evidencia a necessidade de intervenções específicas na drenagem e estabilização dessa porção da estrutura a fim de garantir a segurança global da barragem em cenários adversos Recomendase ainda a realização de investigações geotécnicas mais detalhadas incluindo ensaios de percolação análise de fluxo e caracterização mais precisa do rejeito A incorporação de ensaios laboratoriais e de campo permitirá uma melhor compreensão do comportamento do material frente a diferentes condições de operação contribuindo para um plano de gerenciamento de riscos mais eficaz e embasado 50 REFERÊNCIAS ADAJAR P ZARCO E Parâmetros geotécnicos de rejeitos de mineração Sl sn 2016 ADAMO N et al Dam Safety The Question of Tailings Dams Sl sn 2020 ALMEIDA L Q OLIVEIRA F L S Relatos e impressões sobre visitas técnicas às áreas dos desastres causados por rompimento de barragens de rejeito 2020 BARCELOS F C et al Barragens de rejeito desafios e propostas Sl sn 2020 BISHOP A W The use of slip circles in stability analysis of slopes Geotechnique v 5 n 1 p 7 17 1955 CARDOZO F A C PIMENTA M M ZINGANO A C Métodos construtivos de barragens de rejeitos de mineração uma revisão Holos v 8 p 7785 2016 CARDOSO F H C et al Diretrizes para o monitoramento de deformações e deslocamentos em barragens Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica 2020 CASTRO R REINALDO A M Gestão de rejeitos na mineração Sl sn 2020 CÉSAR P S M SAMPAIO R J A gestão ambiental em Minas Gerais e o rompimento da barragem de rejeitos do Fundão em MarianaMG Revista do Direito Público v 13 n 2 p 230266 2018 CHROPEŇOVÁ D SLÁVIK I Raising of Embankment of an Ore Tailings Pond and an Analysis of its Stability Slovak Journal of Civil Engineering 2023 DAS B M SOBHAN K Fundamentos de engenharia geotécnica 8 ed São Paulo Cengage Learning 2014 DUAN W LI L The geochemical behavior of mining tailings A case study Environmental Earth Sciences v 78 n 3 p 112119 2019 51 ESPÓSITO T de J DUARTE A P Classificação de barragens de contenção de rejeitos de mineração e de resíduos industriais em relação a fatores de risco Rem Revista Escola de Minas v 63 n 2 p 379386 2010 FELLENIUS W Calculations of the stability of earth dams Proceedings of the Second Congress on Large Dams Vol 4 Washington D C p 445 63 1936 FIORI A P Fundamentos de mecânica dos solos e das rochas aplicações na estabilidade de taludes São Paulo Oficina de Textos 2015 HOCH F Estudo de parâmetros para simulação de rejeitos auríferos Sl sn 2022 HUANG Y H Geotechnical engineering 1 ed Boca Raton CRC Press 2014 ICOLD International Commission on Large Dams Tailings dams and environment Bulletin 103 Paris ICOLD 1996 JANBU N Slope stability computations Soil Mechanics and Foundation Engineering Report Harvard University 1956 KUMAR Pankaj VISWANADHAM B V S Studies on the performance of water retention type tailings dams subjected to filling and inertial loading in a geotechnical centrifuge Engineering Geology v 331 p 107412 2024 LOBO NETO J F Estudo geotécnico aplicado à estabilidade de barragens Sl sn 2013 LOPES R A Métodos modernos de análise de estabilidade Sl sn 2024 MARIANO SILVA Avaliação estrutural de barragens Sl sn 2022 MARTIN R P Shear strength in tailings analysis Canadian Geotechnical Journal v 39 p 145157 2002 MASSAD F Curso de mecânica dos solos São Paulo Edgard Blücher 2010 MASSIGNAN M SÁNCHEZ P M Barragens de rejeitos aspectos operacionais e ambientais Sl sn 2022 MELO F P Instrumentação em estruturas geotécnicas Sl sn 2014 52 MELLO C L Estabilidade de taludes em barragens de mineração Sl sn 2016 MIRANDA C A Introdução às barragens de terra Sl sn 2021 MORRISON R D et al Tailings Management in Moderate Seismic Zones Canadian Geotechnical Journal v 47 n 5 p 556567 2010 PEREIRA F A Sistemas de drenagem aplicados a barragens Sl sn 2005 RICO M et al Environmental impacts of tailings dam failures Environmental Geology v 55 p 679692 2008 SANDRONI S P GUIDICINI G Barragens de terra e enrocamento Sl sn 2022 SANTOS V L dos Segurança de barragens e os desafios regulatórios Sl sn 2023 SILVA L R Monitoramento em estruturas geotécnicas Sl sn 2014 SONG Y Advances in tailings dam stability modeling Journal of Geotechnical Engineering 2015 SOUZA A MARCO V Modelagem computacional aplicada à estabilidade de taludes Sl sn 2024 SPENCER E A method of analysis of the stability of embankments assuming parallel interslice forces Geotechnique v 17 p 1126 1967 STARK T D et al Stability of upstream tailings dams Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering v 148 n 3 2022 THOMÉ H PASSINI L Técnicas de alteamento de barragens Sl sn 2018 VENCI A N Métodos das fatias para análise de estabilidade Sl sn 2018 VECCI R Métodos de análise probabilística em geotecnia Sl sn 2018 VICK S G Planning design and analysis of tailings dams Littleton SME 1990 53 VISWANADHAM B V S Verificação experimental de estabilidade Sl sn 2024 WEI C et al Geotechnical risk of tailings dams in China Journal of Geotechnical Risk 2011 YU H S et al Deterministic methods for slope stability Geotechnique v 48 n 2 p 145157 1998 ZANDARÍN M T et al Propriedades hidráulicas em barragens de rejeitos Revista Brasileira de Geotecnia v 3 n 2 p 1020 2009 APÊNDICE 54 APÊNDICE ANÁLISES DE SENSIBILIDADE Figura 30 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça a Seção 1 55 Figura 31 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça b Seção 2 56 Figura 32 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça c Seção 3 Figura 33 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça d Seção 4 57 Figura 34 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça e Seção 5 Figura 35 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça f Seção 6 58 Figura 36 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça g Seção 7 Figura 37 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça h Seção 8 59 Figura 38 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça i Seção 9 Figura 39 Níveis dágua monitorados nas seções da Barragem Gonça j Seção 10