[pt] Simulações numéricas tendem a simplificar o comportamento de problemas reais, na maioria das vezes pela adoção de um modelo 2D para descrição da resposta hidráulico-mecânica de barragens de terra, escavações, fundações, etc., com base na maior facilidade da construção geométrica de malhas, rapidez de processamento, simplicidade na introdução das condições de contorno, menor dificuldade na obtenção dos parâmetros de engenharia, etc. Entretanto, para certos fenômenos como o fluxo através de barragem em vales estreitos ou no rebaixamento do lençol freático para execução de escavações para construção de fundações, os efeitos tridimensionais podem afetar consideravelmente os resultados obtidos com uma solução simplificada, seja em termos de vazão, cargas, gradientes hidráulicos ou fatores de segurança. Esta dissertação tem como objetivo principal analisar problemas de fluxo, na condição transiente e/ou permanente, considerando solos saturados e parcialmente saturados, em simulações 2D e 3D pelo método dos elementos finitos buscando destacar as principais diferenças entre as respostas obtidas, ressaltando as principais vantagens e dificuldades da realização de uma simulação 3D em relação a uma análise simplificada 2D. Os exemplos numéricos abordados neste trabalho se referem à barragem de terra Macusani, no Peru, à escavação realizada para construção das estruturas da Pequena Central Elétrica Canoa Quebrada - MT e ao rebaixamento do lençol freático para construção das fundações do shopping Brooklin na cidade de São Paulo - SP. / [en] Numerical simulations tend to simplify the behavior of real problems, mainly through the choice of 2D models to describe the hydromechanical responses of earth dams, excavations, foundations, etc., partly because it is easier to construct geometrical meshes, it is simpler to impose the required boundary conditions, the computer calculations are done more rapidly and the estimation of the engineering parameters, either through field or laboratory tests, are less difficulty than it would be if the problem was treated as a complete 3D case. However, for certain phenomena such as the flow of water through dams situated in narrow valleys or the water drawdown in excavations for construction of building foundations, 3D effects can considerably affect the results when compared to a simplified 2D solution, either in terms of quantity of flow, hydraulic heads and gradients, security factors, etc. The main goal of this dissertation is the analysis of flow problems, both in transient and permanent conditions, considering fully saturated or partially saturated soils, employing 2D and 3D numerical models based on the finite element method in order to highlight the main differences between the computed answers, emphasizing the advantages and difficulties of both approaches. The numerical examples studied in this work are the earth dam Macusani, situated in Peru, the excavation carried out for the construction of the structures in the small hydroelectric plant Canoa Quebrada - MT, and groundwater drawdown for the execution of the foundations of the Brooklin shopping mall, in the city of São Paulo - SP.

[pt] Esta pesquisa investiga o comportamento sísmico da barragem de terra de Breapampa, situada no Peru em zona de atividade sísmica. A previsão numérica é feita com auxílio do programa computacional FLAC 2D v.7, baseado no método das diferenças finitas. É simulada a construção incremental da barragem, a elevação gradual do nível d água do reservatório durante a etapa do primeiro enchimento do reservatório, é estabelecida a posição da linha freática em regime de fluxo permanente e são calculados os fatores de segurança estático da estabilidade dos taludes nas condições de final da construção e após o primeiro enchimento do reservatório. A simulação do comportamento sísmico da barragem é feita em seguida, discutindo-se vários e importantes aspectos que devem ser considerados para uma correta análise como a seleção do terremoto de projeto, a filtragem de altas frequências para minimizar o número de elementos da malha, a introdução de condições de contorno silenciosas, a escolha de modelos constitutivos incluindo a incorporação de amortecimento histerético, entre outros pontos. A resposta sísmica da barragem, nas condições de reservatório vazio e reservatório cheio, foi obtida em termos de deslocamentos permanentes, história de deslocamentos, amplificações da aceleração horizontal, desenvolvimento de poropressões no corpo da barragem e potencial de ruptura cíclica no material do núcleo. / [en] This research investigates the seismic behavior of the Breapampa earth dam, situated in Peru within a seismic activity zone. The numerical prediction is carried out using the computer program FLAC 2D v.7, based on the finite difference method. it is simulated the incremental construction of the dam, the gradual raise of the water level during the stage of reservoir impounding, the establishment of the phreatic line under steady state flow and the determination of safety factor for the stability of the soil slopes considering both conditions of after construction and after reservoir impounding. The modeling of the seismic behavior of the dam is then made with detailed discussion of several important aspects for a correct analysis such as the selection of the design earthquake, the filtering of high frequencies in order to minimize the number of elements in the mesh, the introduction of silent boundaries, the choice of proper constitutive soil models including the representation of hysteretic damping, among others points. The seismic response of the dam, under the conditions of full and empty reservoir, was obtained in terms of permanent displacements, displacement history, amplifications horizontal acceleration amplification, porepressure distribution and potential of cyclic failure in the saturated material of the core of the dam.

[pt] Prever o comportamento de estruturas de solo de grande porte, como barragens, durante a construção, em operação e inclusive sob o efeito de eventos sísmicos tem muita importância para evitar possíveis consequências catastróficas e indesejáveis. Neste sentido, este estudo apresenta, através de uma análise acoplada hidromecânica pelo método dos elementos finitos, os resultados numéricos discutidos em termos de tensões e suas trajetórias, deslocamentos verticais e horizontais, poropressões, incluindo a estabilidade de taludes. Além disso, é apresentada também a análise da resposta sísmica quando a estrutura é submetida a um carregamento dinâmico. Para tanto, analisou-se a barragem de terra zonada Recreta, situada na província de Huaraz - Peru, mediante o emprego do programa PLAXIS 2010. Foram descritas as metodologias de análise para simular passo a passo a construção incremental da barragem, o primeiro enchimento do reservatório por incrementos de níveis de água, o avanço da frente de saturação até atingir a condição de fluxo permanente e a avaliação da resposta dinâmica quando a barragem é submetida ao último maior movimento sísmico (história de acelerações) registrado em 1974 na capital do Peru, Lima, adjacente à cidade onde se localiza este projeto. Também se empregou o software Seismosignal versão 5.0, para o tratamento do sinal sísmico, e os programas Shake 2000 e Strata para a calibração dos parâmetros de amortecimento. Os resultados fornecidos por estas ferramentas numéricas foram avaliados em função do fundamento teórico, exposto na revisão bibliográfica, e de uma série de testes para o estabelecimento das metodologias e procedimentos mais adequados para a obtenção destes resultados. / [en] Predicting the behavior of soil structures, such as large-scale dams, during construction and operation, including the effect of earthquakes, is very important to prevent possible catastrophic and undesirable consequences. This study presents, through a coupled hydromechanical analysis by the finite element method, numerical results discussed in terms of stresses and trajectories, vertical and horizontal displacements, poropresssures and soil slope stability analyses. The investigation of the seismic response when the structure is subjected to a seismic load is also included, considering the dynamic behavior of the zoned earth dam Recreta, located in the province of Huaraz in Peru. The numerical analyses were carried out using the computational program PLAXIS 2010 to simulate the incremental construction of the dam, the first fill of the reservoir by increments of the water levels, the advance of the front of saturation until achieving the condition of steady flow condition and the seismic response when the dam is subject to the last major earthquake (accelerations history) registered in Peru s capital, Lima, in 1974, which is located near to the site of the Recreta dam. The Seismosignal software version 5.0 was also used for seismic signal processing and the programs SHAKE 2000 and STRATA were also employed for calibration of the damping parameters of the soils. All the results provided herein were discussed, based on the theoretical basics presented in the literature review as well as on the various numerical examples investigated with the main purpose to better understand the hydromechanical behavior of a zoned earth dam subject to static and dynamic loads.

This diploma thesis deals with the analysis of the monitoring of the Karolinka water reservoir earth dam. For the reason of seepage detected on the downstream face of the dam, the water reservoir was operated in a limited regime practically from its beginning. One of the most significant interventions aimed at reducing them was the installation of a sealing wall realized in 2013. Since 2011, the earth dam has been pilot-monitored by probes of the electrical impedance spectrometry method. The thesis deals with the processing of the data obtained by this method and with the comparison of the determined electrical conductivity of the dam soil with the data measured on the earth dam (temperature, water level in the reservoir, seepage) before and after installation of the sealing wall.

Diploma thesis is dealing with recognition of Biosealing technology using electrical impedance spektrometry method. BioSealing is an innovative method of soil body reconstruction, which uses stimulation of soil bacterial activity to seal the leakage. The method was developed in the Netherlands and it was used in conditions of the Czech Republic in years 2015 and 2016 on the Hornice water work. This earth dam was monitored by electrical impedance spectrometry by apparatus with device Z-meter IV in this period and the data are processed and assessed in this diploma thesis.

[pt] O presente trabalho apresenta a Barragem de Terzaghi em um contexto da evolução tecnológica da construção de barragens de terra, colocando em foco sua construção e desempenho ao longo de 65 anos de operação bem como a verificação atual de suas condições físicas, analisando o impacto que a carga de sedimentos causa sobre a face montante da barragem, em termos de percolação, tensões e deformações. Tendo como base os métodos observacionais aplicados ao longo da operação da barragem e modelagem por elementos finitos, foram traçadas expectativas do fator de segurança para a seção principal da barragem ao longo do tempo. / [en] This work presents the Terzaghi Dam in a technological evolutionary context of the construction of earthfill dams, focusing on its own construction a performance after 65 years in operation as well as a scrutinized assessment of its physical conditions, implying the sediment load on its upstream slope, regarding seepage, stresses and strains. Taking into account observational methods applied throughout the operation of the dam and finite element simulations, the evolution of factor of safety over the dam lifetime and on was evaluated for the main section of the dam.

Diplomová práce představuje vytvoření softwarového 2D MKP modelu přehrady Slezská Harta v České Republice za pomoci softwaru PLAXIS 2D. V úvodu práce je analýza vodní nádrže, vytvořené jako zásobárna vody a protipovodňové dílo. Analýza sleduje geomorfologii, geologii, konstrukci tělesa hráze, použité materiály a metody, a stávající monitorovací zařízení. Pro pochopení tvorby 2D MKP modelu jsou předloženy a definované metody použitých analýz - metoda konečných prvků, analýza prosakování, materiálové modely, citlivostná analýza. Následně byla definována tvorba struktury modelu - určení posloupnosti použitých analýz, definování vstupních dat a mezních podmínek a tvorba kalibračního segmentu. V závěrečné části práce je analýza dosažených výstupů rozsáhlého testování modelu, jejich korelace s reálnými naměřenými hodnotami a celkové shrnutí přínosu vytvořeného modelu pro jeho využití při předpovídání chování přehrady v extrémních případech.