Método de retroanálise de parâmetros de resistência ao cisalhamento em taludes

dc.contributor.advisor1Gitirana Júnior, Gilson de Farias Neves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4710728908810849
dc.contributor.referee1Gitirana Junior, Gilson De Farias Neves
dc.contributor.referee2Teixeira, Raquel Souza
dc.contributor.referee3Mascarenha, Márcia Maria dos Anjos
dc.creatorOliveira, Mariele Rodrigues de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1748356864425351
dc.date.accessioned2024-09-16T13:38:17Z
dc.date.available2024-09-16T13:38:17Z
dc.date.issued2024-01-31
dc.description.abstractThe back analysis of slopes that have failed is of paramount importance to identify the geotechnical parameters at the moment of sliding, implement corrective actions, and comprehend the conditions during failure to prevent similar accidents. However, the inherent difficulty in utilizing existing methods, many of which are based on trial and error, coupled with scattered and incongruent results, fosters research in this field. Physical models require extensive time and financial resources, while field and laboratory tests present significant uncertainties related to factors such as sample disturbance and mass heterogeneity. Consequently, the core of this study aimed to develop and validate a method for back analyzing shear strength parameters for slopes, homogeneous and heterogeneous, saturated and unsaturated, with circular and non-circular sliding surfaces, two-dimensional and threedimensional. In this method, an objective function named H was defined, composed of the normalized distance between the actual failure surface and a critical sliding surface (dn), as well as the variation of the safety factor (G). Optimization techniques, including Cuckoo Search and Entry and Exit critical surface methods, along with global and local optimization methods (Nelder-Mead), were employed. The effectiveness of the back analysis was demonstrated in efficiently obtaining optimal values; however, caution in the approach and validation with laboratory and field data are necessary. It was noted that the choice of optimization method along with the critical surface location method is crucial for obtaining the desired optimal parameters. For circular surfaces of saturated homogeneous slopes, global optimization methods are dispensable when using the Entry and Exit method, as methods like Nelder-Mead require fewer iterations and efficiently achieve optimal parameters. The optimization of the objective function H for saturated homogeneous slopes with non-circular surfaces required multiple iterations due to the presence of multiple local minima, accentuating the difficulty and complexity of non-circular surfaces. For unsaturated homogeneous slopes, it is recommended to employ global optimization methods, and the Entry and Exit critical surface search method yielded more satisfactory results compared to Cuckoo Search. In two-layer saturated slopes, successful minimization occurs as the most influential parameters approach optimal values. In three-dimensional slopes, optimization results showed a reduction in cohesion values and an increase in friction angles compared to the 2D benchmark.in cohesion values and an increase in friction angles compared to the 2D benchmark.eng
dc.description.resumoÉ de suma importância realizar a retroanálise de taludes que romperam, a fim de identificar os parâmetros geotécnicos no momento do deslizamento para implementar ações corretivas e compreender as condições no momento da ruptura para evitar acidentes semelhantes. No entanto, a dificuldade inerente na utilização dos métodos existentes, muitos dos quais são baseados em tentativa e erro, aliada a resultados dispersos e sem coerência com os factuais, fomentam pesquisas neste campo. Os modelos físicos demandam muito tempo e recursos financeiros, enquanto os ensaios de campo e laboratório apresentam incertezas significativas referentes a fatores como perturbação das amostras e heterogeneidade dos maciços. Dessa forma, o cerne deste estudo consistiu em desenvolver e validar um método de retroanálise de parâmetros de resistência ao cisalhamento para taludes homogêneos e heterogêneos, saturados e não saturados, com superfície de deslizamento circular e não circular, bidimensional e tridimensional. Neste método, uma função objetivo foi definida, denominada H, composta pela distância normalizada entre a superfície de ruptura real e uma superfície crítica de deslizamento (dn), bem como pela variação do fator de segurança (G). Então, uma técnica de otimização é utilizada para minimizar a função H. Foram utilizados os métodos de localização de superfície crítica Cuckoo Search e Entry and Exit, bem como métodos de otimização global e local (Nelder-Mead). A eficácia da retroanálise foi comprovada na obtenção eficiente de valores ótimos, contudo, demanda cautela na abordagem e é necessário realizar validação com dados de laboratório e campo. Notou-se que a escolha do método de otimização em conjunto com o método de localização de superfície crítica é crucial para obter os desejados parâmetros ótimos. Em superfícies circulares de taludes homogêneos saturados, métodos de otimização global são dispensáveis ao utilizar o método Entry and Exit, pois métodos como o Nelder-Mead exigem menos iterações e alcançam eficientemente parâmetros ótimos. A otimização da função objetivo H para o talude homogêneo saturado com superfície não circular demandou várias iterações dos métodos de otimização devido à presença de múltiplos mínimos locais, acentuando a dificuldade e complexidade das superfícies não circulares. Para o talude homogêneo não saturado, recomenda-se empregar métodos de otimização global, e o método de busca de superfície crítica Entry and Exit apresentou resultados mais satisfatórios em comparação com o Cuckoo Search. No talude saturado de duas camadas, a minimização bemsucedida ocorre à medida que os parâmetros mais influentes em relação ao fator de segurança e localização da superfície crítica se aproximam dos valores ótimos. Nos taludes tridimensionais, os resultados das otimizações apresentaram uma redução nos valores de coesão e um aumento nos ângulos de atrito em comparação com o benchmark 2D.
dc.identifier.citationOLIVEIRA, M. R. Método de retroanálise de parâmetros de resistência ao cisalhamento em taludes. 2024. 87 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil) - Escola de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13336
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil e Ambiental - EECA (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectRetroanálise de taludespor
dc.subjectOtimizaçãopor
dc.subjectDeslizamentopor
dc.subjectMétodo de equilíbrio limite.por
dc.subjectPLAXIS LEpor
dc.subjectBack analysis of slopeseng
dc.subjectOptimizationeng
dc.subjectLandslideeng
dc.subjectLimit equilibrium methodeng
dc.subjectPLAXIS LEeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA
dc.titleMétodo de retroanálise de parâmetros de resistência ao cisalhamento em taludes
dc.title.alternativeBack analysis method for shear strength parameters in slopeseng
dc.typeDissertação

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