Análise de gatilhos de liquefação estática em barragens de rejeito : da ruptura à descaracterização

Abstract

A liquefação estática em barragens de rejeitos pode causar danos econômicos e ambientais severos. Após falhas recentes, cresce a necessidade de intervenções em estruturas existentes para eliminar suas características de alteamento a montante, por meio de um processo conhecido como descaracterização. No entanto, a ausência de metodologias bem estabelecidas torna incerta a eficácia dessas intervenções. Na prática, observa-se um uso crescente de modelos constitutivos capazes de representar esse fenômeno e avaliar estruturas suscetíveis à liquefação. Diversos modelos constitutivos vêm sendo aplicados na modelagem da liquefação estática de rejeitos, mas o grau de influência da escolha do modelo nos resultados da análise ainda precisa ser esclarecido. Este estudo investiga essas incertezas por meio da retroanálise da ruptura da barragem B1 em Brumadinho, Brasil, utilizando dois modelos constitutivos: Clay and Sand Model (CASM) e NorSand. Além de reproduzir a ruptura observada, simulações adicionais foram realizadas com gatilhos hipotéticos, como carregamento na crista e aumento da gravidade. Os resultados foram comparados quanto aos mecanismos de ruptura, trajetórias de tensões e níveis de perturbação necessários para a liquefação. Ambos os modelos geraram padrões de ruptura semelhantes, com pequenas diferenças na sensibilidade à liquefação. Os resultados indicam que o fator mais relevante na avaliação da suscetibilidade à liquefação estática é a capacidade do modelo em representar a perda súbita de resistência associada ao aumento da pressão de poros, sendo a formulação matemática específica um aspecto secundário. Com o modelo calibrado, foram avaliadas quatro estratégias de descaracterização: reforço composto por aterro estabilizador e material de confinamento (simultâneo ou não), escavação do reservatório e uma solução híbrida de reforço com escavação. As simulações foram realizadas em condições não drenadas e com acoplamento hidromecânico para avaliar efeitos do tempo. Os resultados mostram que as soluções simultâneas e híbridas foram as mais eficazes, prevenindo a liquefação mesmo em cenários não drenado. Em contraste, a construção não simultânea e a escavação isolada resultaram em ruptura. As simulações acopladas confirmaram a viabilidade de todas as estratégias quando considerados os efeitos do tempo. Esses resultados reforçam a importância de análises dependentes do tempo na avaliação de estratégias de descaracterização para barragens em condições críticas.