Estudo da mecânica da fratura associada à alterabilidade em rochas básicas intrusivas do Quadrilátero Ferrífero - MG

Abstract

Este trabalho apresenta uma série de resultados dos estudos sobre as rochas metadiabásicas da Mina Tamanduá, localizada no Quadrilátero Ferrífero, MG. As amostras de metadiabásio coletadas em furos de sondagem foram submetidas a teste de resistência de tenacidade à fratura através do ensaio Cracked Chevron Notched Brazilian Disc (CCNBD) porém antes de executar os ensaios de tenacidade, as amostras foram submetidas a 20, 50, 85 e 105 ciclos de ciclagem água-estufa afim de avaliar o comportamento da fratura em diversos estágios de alterabilidade e submetidas em ângulos de 0º, 23º, 45º, 90, para avaliar o efeito da carga com relação ao ângulo do notch ensaiado. Outras propriedades do metadiabásio também foram obtidas para se avaliar o comportamento mecânico da mesma. Portanto fez ensaio de índices Físicos, análise petrográficas, point load test (PLT), martelo de Schmidt, compressão uniaxial e velocidades de propagação de ondas. A porosidade apresentou um aumento de até 5% do seu valor inicial em algumas amostras e a massa específica apresentou uma diminuição de até 2%. Os valores de propagação de onda apresentaram um valor médio de 4270m/s e foram comparados com os valores encontrados na literatura. Os valores de dureza médio (R med ) obtidos por meio do ensaio do Martelo de Schmidt, indicaram uma variação grande nos resultados, configurando grande anisotropia na rocha. Os resultados de compressão uniaxial indicaram valor máximo de compressão simples de 55,84 MPa para o metadiabásio e de 96,15 GPa para o módulo de elasticidade. Os ensaios CCNBD realizados para os referidos ciclos de água-estufa em diferentes ângulos indicaram uma diminuição no valor de tenacidade (K C ) médio para cada intervalo de ciclagem, sendo os menores valores obtidos no ciclo 105. Aplicando a técnica CID pode-se determinar na face das amostras as zonas que apresentaram maiores valores de deformação e consequentemente delimitar a zona do processo de faturamento. Também foi possível observar os desvios angulares gerados pela angulação do notch. Por fim, pode-se obter o valor da variação da liberação da energia de deformação (Gc) durante o processo de faturamento para cada ciclo água-estufa e para cada ângulo de ensaio. Palavras-chave: Tenacidade. Ciclagem Água-Estufa. Correlação Digital de Imagem. CCNBD.

This work presents a series of results from studies on metadiabasic rocks from the Tamanduá Mine, located in the Quadrilátero Ferrífero, MG. The metadiabase samples collected in drillholes were submitted to a fracture toughness test using the Cracked Chevron Notched Brazilian Disc (CCNBD) test, but before performing the toughness tests, the samples were subjected to 20, 50, 85 and 105 cycles of water-greenhouse cycling in order to evaluate the behavior of the fracture in different stages of alterability and submitted at angles of 0º, 23º, 45º, 90, to evaluate the effect of the load in relation to the notch angle tested. Other metadiabase properties were also obtained to evaluate its mechanical behavior. Therefore, he tested Physical indices, petrographic analysis, point load test (PLT), Schmidt's hammer, uniaxial compression and wave propagation speeds. The porosity showed an increase of up to 5% of its initial value in some samples and the specific mass showed a decrease of up to 2%. The wave propagation values presented an average value of 4270 m/s and were compared with the values found in the literature. The mean hardness values (R med ) obtained by means of the Schmidt's Hammer test, indicated a great variation in the results, configuring great anisotropy in the rock. The uniaxial compression results indicated a maximum value of simple compression of 55,84 MPa for the metadiabase and 96,15 GPa for the elastic modulus. The CCNBD tests carried out for the mentioned water-greenhouse cycles at different angles indicated a decrease in the average tenacity value (K C ) for each cycling interval, with the lowest values obtained in cycle 105. Applying the CID technique, it is possible to determine the face of the samples the zones that presented bigger values of deformation and consequently delimiting the zone of the invoicing process. It was also possible to observe the angular deviations generated by the notch angle. Finally, it is possible to obtain the value of the variation of the strain energy release (Gc) during the billing process for each water-greenhouse cycle and for each test angle. Keywords: Toughness. Durability of Rock. Digital Image Correlation. CCNBD.