Contribution to the study of the effect of three-dimensional stress states to slope stability analysis

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dc.contributor.advisor-co1Fredlund, Murray D.
dc.contributor.advisor1Gitirana Júnior, Gilson de Farias Neves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4710728908810849eng
dc.contributor.referee1Gitirana Júnior, Gilson de Farias Neves
dc.contributor.referee2Maia, José Allan Carvalho
dc.contributor.referee3Sales, Maurício Martines
dc.contributor.referee4Mascarenha, Márcia Maria dos Anjos
dc.creatorMoura, Nícolas Rodrigues
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4209032931604979eng
dc.date.accessioned2018-09-24T13:21:40Z
dc.date.issued2018-08-27
dc.description.abstractAnálises 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).por
dc.description.provenanceSubmitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-09-21T14:50:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícolas Rodrigues Moura - 2018.pdf: 4165797 bytes, checksum: 86460ffa29b4d346005f977c2f75693e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)eng
dc.description.provenanceApproved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-09-24T13:21:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícolas Rodrigues Moura - 2018.pdf: 4165797 bytes, checksum: 86460ffa29b4d346005f977c2f75693e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)eng
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2018-09-24T13:21:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícolas Rodrigues Moura - 2018.pdf: 4165797 bytes, checksum: 86460ffa29b4d346005f977c2f75693e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-27eng
dc.description.resumoSlope stability analyses are predominantly performed using the two-dimensional (2D) conventional limit equilibrium methods. Conventional limit equilibrium methods are targets of many criticisms for using static equilibrium, assumptions of forces in the analysis and the same factor of safety along the slip surface. In order to overcome these shortcomings, the method proposed by Kulhawy (1969) incorporates the stress-strain behavior of the soil with stresses from the Finite Element Method (FEM) with the same structure as limit equilibrium methods. It is also called enhanced method. Due to the existence of slopes with complex geometries, the three-dimensional (3D) approach is only able to incorporate all the geometric aspects of the problem. This thesis is divided into two papers with the subject of slope stability analyses by the Kulhawy’s method in 2D and 3D approaches. The primary objective of this thesis is to evaluate major factors that influence slope stability. The first paper proposed geometries ranging from convex to concave in a set of soil properties. Two stress paths were considered, i.e., construction and excavation. The GLE method was computed for comparison purposes. The slip surface is very dependent on the stress history and the shape of slope face. The relative difference in typical initial stress state reached 15% in 2D analyses and 34% in 3D analyses. Sensitivity analysis of effect of Poisson’s ratio on factor of safety was very relevant. The relationship between 2D and 3D factors of safety are nearly linear independent of stress state on order of 30 to 40%. The second paper propose analyses on embankment dams built in narrow valleys. Three approaches of slope stability were used: shear strength reduction (SSR), Kulhawy’s and GLE methods. The typical conditions of foundation sites are very variable as topography and deformability. Sensitivity analysis of Young’s modulus of foundation on factor of safety was insignificant in 2D and relevant in 3D analyses. The ratio between embankment length (W) and height (H) was very important on slope stability. The plane strain analysis tends to high W/H ratio and the opposite shows high 3D effects. The inclination of abutment showed to be relevant on factor of safety only in embankments in narrow valleys. Stiffer foundations are beneficial to the factor of safety due producing high arching effects in this scenario. The Kulhawy’s method proved to be advantageous by the incorporation of mechanical behavior of soil, more realistic stress and local stability evaluation on slip surface. It increases the amount of useful and reliable information to the engineering professional in design of slopes. All analyses were performed using SoilVision Systems suite software, Saskatchewan, Canada. The modules used were SVSLOPE, SVSOLID and SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). The stress analysis for the simulation of excavation and construction trajectories used partial differential equation (PDE) solver, FlexPDE 6 (PDE Solutions Inc., 2014).eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESeng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationMOURA, 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.eng
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/8904
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil - EEC (RG)eng
dc.publisher.initialsUFGeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC)eng
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectSlope stability analysiseng
dc.subjectStress analysiseng
dc.subjectKulhawy’s methodeng
dc.subjectEnhanced methodeng
dc.subjectExcavationeng
dc.subjectEmbankmentseng
dc.subjectDamseng
dc.subjectFinite-element modellingeng
dc.subjectLimit equilibrium methodseng
dc.subjectAnálise de estabilidade de taludespor
dc.subjectAnálise de tensõespor
dc.subjectMétodo de Kulhawypor
dc.subjectMétodo aperfeiçoadopor
dc.subjectEscavaçãopor
dc.subjectBarragenspor
dc.subjectModelagem de elementos finitospor
dc.subjectMétodo de equilíbrio limitepor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILeng
dc.titleContribution to the study of the effect of three-dimensional stress states to slope stability analysiseng
dc.title.alternativeContribuição do estudo do efeito do estado de tensões 3D na análise de estabilidade de taludespor
dc.typeDissertaçãoeng

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