Contribution to the study of the effect of three-dimensional stress states to slope stability analysis
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Data
2018-08-27
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Universidade Federal de Goiás
Resumo
Análises de estabilidade de taludes são predominantemente realizadas em duas-dimensões
(2D) por métodos de equilíbrio limite. Os métodos convencionais de equilíbrio limite são alvos
de muitas críticas pelo o uso do equilíbrio estático, pressuposições de forças na análise e por
possuir o mesmo fator de segurança ao longo de toda a superfície de deslizamento. Para
superar essas deficiências, o método proposto por Kulhawy (1969) incorpora o
comportamento tensão-deformação do solo com tensões oriundas do Método de Elementos
Finitos (FEM) e tem a mesma estrutura dos métodos de equilíbrio dos métodos de equilíbrio
de equilíbrio limite clássicos. É também chamado de método aperfeiçoado. Devido à existência
de taludes com geometrias complexas, a abordagem tridimensional (3D) é a única capaz de
incorporar todos os aspectos geométricos do problema. Esta dissertação é dividida em dois
artigos com o tema de estabilidade de taludes pelo o método de Kulhawy em abordagens 2D
e 3D. O objetivo primário dessa dissertação é avaliar os principais fatores que influenciam a
estabilidade de taludes. O primeiro artigo propôs geometrias variando de convexo a côncavo
em um conjunto de propriedades típicas de solos. Duas trajetórias de geração de tensões in-
situ foram utilizadas, i.e., construção e escavação. O método GLE foi calculado para fins de
comparação. A superfície de deslizamento é muito dependente do histórico de tensão e da
forma da face do talude. A diferença relativa no estado de tensões inicial típico alcançou 15%
nas análises 2D e 34% nas análises 3D. A análise de sensibilidade do efeito do Poisson no
fator de segurança mostrou-se muito relevante. A relação entre os fatores de segurança 2D e
3D são quase lineares independente do estado de tensões, das propriedades de resistência,
formato da face do talude, na ordem de 30 a 40%. O segundo artigo propõe análises em
barragens construídas em vales estreitos. Três abordagens de análises foram utilizadas:
redução de resistência ao cisalhamento (SSR), métodos de Kulhawy e GLE. Condições típicas
de fundações são muito variáveis como topografia e deformabilidade. A análise de
sensibilidade do módulo de fundação de Young no fator de segurança foi insignificante em 2D
e relevantes em 3D. A relação entre o comprimento do aterro (W) e a altura () é uma variável
representativa do grau de estreitamento da barragem e na estabilidade de taludes. A análise
de deformações planas tende a altas relações W/H e o oposto mostra elevados efeitos 3D. A
inclinação da ombreira mostrou-se relevante no fator de segurança apenas em aterros em
vales estreitos. Fundações mais rígidas são mais beneficias para o fator de segurança devido
à produção de altos efeitos de arqueamento neste cenário. O método de Kulhawy provou-se
ser vantajoso pela a incorporação do comportamento mecânico do solo, o uso de tensões
mais realísticas nas análises e avaliação da estabilidade local na superfície de deslizamento.
Isso aumenta a quantidade de informações úteis e confiáveis para o profissional de
engenharia no projeto de taludes. Todas as análises foram realizadas usando o software
SoilVision Systems, Saskatchewan, Canadá. Os módulos utilizados foram o SVLOPE, SVSOLID
e o SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). A análise de tensão para a simulação de
trajetórias de escavação e construção utilizou do solucionador de Equações Diferenciais
Parcias (PDE) o FlexPDE 6 (PDE Solutions Inc., 2014).
Descrição
Palavras-chave
Slope stability analysis , Stress analysis , Kulhawy’s method , Enhanced method , Excavation , Embankments , Dams , Finite-element modelling , Limit equilibrium methods , Análise de estabilidade de taludes , Análise de tensões , Método de Kulhawy , Método aperfeiçoado , Escavação , Barragens , Modelagem de elementos finitos , Método de equilíbrio limite
Citação
MOURA, N. R. Contribution to the study of the effect of three-dimensional stress states to slope stability analysis. 2018. 105 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2018.