Estabilidade de taludes em solo argiloso não saturado considerando o efeito da variação pluviométrica

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dc.contributor.advisorTeixeira, Raquel Souza
dc.contributor.authorPelaquim, Flávia Gonçalves Pissinati
dc.contributor.bancaVilar, Orêncio Monje
dc.contributor.bancaMachado, Sandro Lemos
dc.contributor.bancaTeixeira, Sidnei Helder Cardoso
dc.contributor.bancaGutierrez, Nelci Helena Maia
dc.contributor.bancaBranco, Carlos José Marques da Costa
dc.coverage.extent215 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-04T13:49:10Z
dc.date.available2024-10-04T13:49:10Z
dc.date.issued2021-04-23
dc.description.abstractApesar da compreensão dos principais mecanismos de instabilização de maciços terrosos não saturados, na prática corrente das análises de estabilidade de taludes os projetistas partem de condições de contorno simplificadas, nas quais negligenciam, principalmente, a influência da variação da sucção do solo com o regime pluviométrico regional, ao longo da vida útil da obra. A infiltração da água da chuva no solo tende a diminuir ou até mesmo anular a pressão negativa da água intersticial, alterando os parâmetros de resistência e condutividade hidráulica do solo. O presente trabalho pretendeu avaliar a estabilidade de taludes de solo argiloso característico do estrato superior não saturado do perfil geotécnico característico da cidade de Londrina/PR considerando o efeito da variação pluviométrica. Foram determinadas as propriedades do solo, utilizando ensaios de campo e laboratório, dentre eles porosimetria, curvas características solo água (CCSA), permeabilidade e resistência ao cisalhamento, para amostras indeformadas e compactadas. Após a caracterização, dois tipos de simulações foram realizados: uma com análises de taludes hipotéticos e outra com uma retroanálise de um talude real. A modelagem numérica (análises da infiltração da água da chuva e da estabilidade de talude) foi realizada por meio dos pacotes SEEP/W e SLOPE/W, do programa GeoStudio® (versão 2018), utilizando os regimes pluviométricos locais anteriores a escorregamentos documentados. Para a etapa de análises, partiu-se de inclinações 2:1 e 3:1, sob as condições indeformada e compactada, cujas geometrias eram similares às de taludes escorregados na região após um período pluviométrico crítico (fevereiro de 2015 a janeiro de 2016). Foi verificada maior variação no perfil de distribuição de poropressão ao longo do tempo apenas para o corpo do talude composto por solo indeformado. Para o solo indeformado o perfil com menores valores de poropressão, bem como os menores fatores de segurança (FS), ocorreu dias após o maior evento pluviométrico evidenciado no período. Destaca-se que, independentemente da inclinação, para a maior parte do tempo os taludes de solo indeformado permaneceram instáveis. Constatou-se que os escorregamentos dos taludes que serviram de modelo inicial para as simulações com solo indeformado in loco foram postergados por fatores externos, tais como, estabilização com gramíneas ou impermeabilização da crista. Para os taludes compactados todos os valores de FS permaneceram acima de 1,5. Para este tipo de talude fatores diferentes dos simulados devem ter contribuído para sua ruptura, sendo possível a má execução da extremidade do aterro ou influência da sobrecarga devido à alguma edificação. Para a segunda etapa, a retroanálise, partiu-se de um talude real escorregado após um período de incidência de precipitação. Foram definidos os parâmetros de resistência das camadas de solo presentes no estrato superior do perfil e simulada a estabilidade do talude frente a variação da sucção com a precipitação do ano antecedente ao escorregamento (fevereiro de 2009 a dezembro de 2009). Os parâmetros adotados por retroanálise para a camada superior do solo de Londrina/PR foram semelhantes ao obtido pelos ensaios laboratoriais. A partir da variação da poropressão ao longo do tempo foi evidenciado que o talude estava na iminência de ruptura durante todo o período, sendo o escorregamento deflagrado pelo volume de água acumulado no período. Por fim, concluiu-se que as avaliações de estabilidade do modo como são realizadas atualmente podem ser aprimoradas com um conjunto de dados mais amplo para que se refine a análise de toda a vida útil do talude, ampliando os requisitos e a própria segurança nas obras envolvendo a estabilidade de taludes
dc.description.abstractother1Despite the understanding of the main destabilization mechanisms of unsaturated earth masses, in the current practice of slope stability analyses, designers start from simplified boundary conditions, in which they mainly neglect the influence of soil suction variation with the rainfall regime regional, over the lifetime of the work. The infiltration of rainwater into the soil tends to reduce or even nullify the negative pressure of the interstitial water, changing the soil strength and hydraulic conductivity parameters. The present work aimed to evaluate the stability of clayey soil slopes characteristic of the upper unsaturated stratum of the characteristic geotechnical profile of the city of Londrina/PR considering the effect of rainfall variation. Soil properties were determined using field and laboratory tests, including porosimetry, soil-water characteristic curves (CCSA), permeability and shear strength, for undisturbed and compacted samples. After the characterization, two types of simulations were performed: one with hypothetical slope analysis and the other with a retro-analysis of a real slope. Numerical modeling (rainwater infiltration and slope stability analysis) was performed using the SEEP/W and SLOPE/W packages, from the GeoStudio® program (version 2018), using local rainfall regimes prior to documented landslides. For the analysis step, 2:1 and 3:1 slopes were used, under undisturbed and compacted conditions, whose geometries were similar to those of slopes in the region after a critical rainfall period (February 2015 to January 2016) . Greater variation in the pore pressure distribution profile over time was verified only for the slope body composed of undisturbed soil. For undisturbed soil, the profile with the lowest pore pressure values, as well as the lowest safety factors (SF), occurred days after the largest rainfall event in the period. It is noteworthy that, regardless of the inclination, for most of the time the slopes with undisturbed soil remained unstable. It was found that the slope slides that served as the initial model for the simulations with undisturbed soil in loco were postponed by external factors, such as stabilization with grasses or crest waterproofing. For compacted slopes all FS values remained above 1.5. For this type of slope, factors other than those simulated must have contributed to its failure, with possible poor execution at the end of the embankment or the influence of an overload due to some building. For the second stage, the retro analysis, a real slope slipped after a period of precipitation incidence was used. The resistance parameters of the soil layers present in the upper stratum of the profile were defined and the stability of the slope was simulated in face of the suction variation with the precipitation of the year before the landslide (February 2009 to December 2009). The parameters adopted by retroanalysis for the upper layer of soil in Londrina/PR were similar to those obtained by laboratory tests. From the pore pressure variation over time, it was evidenced that the slope was on the verge of rupture throughout the period, with the slip being triggered by the volume of water accumulated in the period. Finally, it was concluded that the stability assessments as they are currently performed can be improved with a broader dataset in order to refine the analysis of the entire service life of the slope, expanding the requirements and the safety itself in the works involving slope stability
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17898
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectCaracterização do solo
dc.subjectSolo indeformado e compactado
dc.subjectVariação da sucção do solo
dc.subjectRetroanálise da estabilidade de taludes natural
dc.subjectModelagem numérica em regime transiente
dc.subjectTaludes natural - Retroanálise da estabilidade
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsSoil characterization
dc.subject.keywordsUndisturbed and compacted soil
dc.subject.keywordsVariation of soil pore pressure
dc.subject.keywordsRetro analysis of the natural slope stability
dc.subject.keywordsNumerical modeling in transient regime
dc.subject.keywordsNatural slopes - Stability feedback
dc.titleEstabilidade de taludes em solo argiloso não saturado considerando o efeito da variação pluviométrica
dc.title.alternativeSlope stability in unsaturated clayey soil considering the effect of rainfall variation
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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