A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa (Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como experiência do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas com o objetivo verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões, destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco. / The stability of slopes is a topic of great interest to the geotechnical engineer, given the significant economic losses, and even human, resulting from the slopes collapse. Its estimated that the landslides outbreak has already caused thousands of deaths and tens of billions of dollars in annual losses worldwide. The phenomena of instability of slopes are conditioned by many factors, such as climate, the lithology and structures of rock, the morphology, the anthropic and others. The analysis of geological and geotechnical conditions of landslides provides an appraisal of each of the factors involved in the processes of instability of slopes, allowing the achievement of results of interest with regard to the mode of action of factors. The current work aims at the use of Fuzzy Logic to create a model that, in qualitative form, provide an estimate of the risk of landslides on the slope of residual soil. To fulfill this objective, we studied the factors involved in the processes of instability of slopes, and how these factors are interrelated. As experience of the expert to the development of the model was examined an extensive database of landslides in Rio de Janeiro, provided by the Geo-Rio Foundation. It is presented in this work, one history case well documented for the validation of the Fuzzy Model and parametric analysis, conducted with the objective to verify the consistency of the model and influence of each of the factors used to predict the risk of landslides. Among the main findings includes the capability of Fuzzy Logic in predicting risk of landslides on the slope of residual soil, appearing as a tool capable of assisting in the detection of areas of risk.

A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa (Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como experiência do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas com o objetivo verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões, destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco. / The stability of slopes is a topic of great interest to the geotechnical engineer, given the significant economic losses, and even human, resulting from the slopes collapse. Its estimated that the landslides outbreak has already caused thousands of deaths and tens of billions of dollars in annual losses worldwide. The phenomena of instability of slopes are conditioned by many factors, such as climate, the lithology and structures of rock, the morphology, the anthropic and others. The analysis of geological and geotechnical conditions of landslides provides an appraisal of each of the factors involved in the processes of instability of slopes, allowing the achievement of results of interest with regard to the mode of action of factors. The current work aims at the use of Fuzzy Logic to create a model that, in qualitative form, provide an estimate of the risk of landslides on the slope of residual soil. To fulfill this objective, we studied the factors involved in the processes of instability of slopes, and how these factors are interrelated. As experience of the expert to the development of the model was examined an extensive database of landslides in Rio de Janeiro, provided by the Geo-Rio Foundation. It is presented in this work, one history case well documented for the validation of the Fuzzy Model and parametric analysis, conducted with the objective to verify the consistency of the model and influence of each of the factors used to predict the risk of landslides. Among the main findings includes the capability of Fuzzy Logic in predicting risk of landslides on the slope of residual soil, appearing as a tool capable of assisting in the detection of areas of risk.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The protection of watercourses is motivated by legal instruments establishing permanent preservation areas (PPAs) along them, being defined from the width of the waterway. However, it is believed that there are other factors to consider, such as ecosystem services offered by PPAs. With the objective of developing a methodology for easy application that supports the identification of ecosystem services promoted by APPs along watercourses, in particular the stability of river embankments, this study developed a Rapid Assessment Protocol (RAP), compound for 7 parameters - vegetation, soil texture, stretch of river, slope inclination, soil depth in slope, width of the stream and, use and land cover, assigning them weights 0-4, depending on influence of their categories in the susceptibility to erosion of river embankments. The RAP was applied in 40 sampling units in the watershed of the Arroio Val de Buia, in Silveira Martins, RS. The end result of the RAP for each sample unit allowed the creation of classes of susceptibility to erosion, "stable", "susceptible" and "unstable". Simultaneously, we developed an algorithm programming in Python 2.6 (ArcGIS ® 10) language in order to determine indicators of fragility erosion of slopes of the watercourse areas and the contribution of these in susceptibility to erosion of river embankments. Statistical analysis (t test) revealed significant differences between the units evaluated by RAP. From the techniques of Hierarchical Cluster Analysis (HCA) and Principal Component Analysis (PCA), we observed the occurrence of clustering between different sampling units into two distinct classes, according to the categories of susceptibility to erosion resulting RAP. The basic parameters that determine the groupings were: soil, soil depth on slope, vegetation, portions of the stream and use and land cover. The PCA also showed that the first principal component (PC1) explained 43.54 % of the total variance, while the second explained 25.93 %, which showed the similarities between the "stable" sample units and "unstable", respectively. For indicators of fragility to erosion, the following information was obtained: maximum length of the tributary side, average steepness of maximum length side, accumulated tributary drainage area, average steepness of the cumulative tributary drainage area and, average velocity of maximum length side. The contribution of indicators of fragility in susceptibility to erosion of river embankments can be enhanced or attenuated depending on the category of the parameters evaluated in the RAP. It also pointed out that one of the products of this work was the algorithm programming that originated maps on indicators of fragility erosion down slope. Finally, it is concluded that the proposed protocol was presented as a good tool for rapid assessment of rivers with similar characteristics to Arroio Val de Buia, and useful for zoning and hierarchy of priority areas for environmental management and recovery degraded areas, especially those related to works of natural engineering, may be disseminated and applied, provided to regional characteristics. / A proteção aos cursos d água é motivada por instrumentos legais que instituem áreas de preservação permanente (APPs) ao longo dos mesmos, sendo essas definidas a partir da largura do curso d água. Contudo, acredita-se que há outros fatores a serem considerados, como os serviços ecossistêmicos oferecidos pelas APPs. Com o objetivo de desenvolver uma metodologia de aplicação fácil e que apoie a identificação de serviços ecossistêmicos promovidos pelas APPs ao longo de cursos d água, em particular a estabilidade dos taludes fluviais, este estudo desenvolveu um Protocolo de Avaliação Rápida (PAR), composto por 7 parâmetros - vegetação, textura do solo, trecho do rio, inclinação do talude, profundidade do solo no talude, largura do curso d água e, uso e cobertura da terra, atribuindo a eles pesos de 0 a 4, em função da influência de suas categorias na suscetibilidade à erosão de taludes fluviais. O PAR foi aplicado em 40 unidades amostrais na microbacia do Arroio Val de Buia, no município de Silveira Martins, RS. O resultado final do PAR para cada unidade amostral permitiu a criação de classes de suscetibilidade à erosão: estável , suscetível e instável . Simultaneamente, desenvolveu-se a programação de um algoritmo em linguagem Python 2.6 (ArcGIS® 10), a fim de determinar indicadores de fragilidade à erosão de áreas vertentes ao curso d água e a contribuição dos mesmos na suscetibilidade à erosão de taludes fluviais. A análise estatística (teste t) evidenciou diferenças significativas entre as unidades avaliadas pelo PAR. A partir das técnicas de Análise Hierárquica de Agrupamentos (AHA) e de Análise de Componentes Principais (ACP), foi possível observar a ocorrência de agrupamento entre as diferentes unidades amostrais, em duas classes distintas, de acordo com as categorias de suscetibilidade à erosão resultantes do PAR. Os parâmetros fundamentais que determinaram os agrupamentos foram: solo, profundidade do solo no talude, vegetação, trecho do curso d água e uso e cobertura da terra. A ACP mostrou ainda que a primeira componente principal (CP1) explicou 43,54% da variância total dos dados, enquanto a segunda explicou 25,93%, as quais evidenciaram as semelhanças entre as unidades amostrais estáveis e instáveis , respectivamente. Para os indicadores de fragilidade à erosão, foram obtidas as seguintes informações: comprimento máximo de vertente afluente; declividade média da vertente de comprimento máximo; área de drenagem afluente acumulada; declividade média da área de drenagem afluente acumulada e; velocidade média de vertente de comprimento máximo. A contribuição dos indicadores de fragilidade na suscetibilidade à erosão de taludes fluviais pode ser intensificada ou atenuada em função das categorias dos parâmetros avaliados no PAR. Cabe destacar ainda, que um dos produtos deste trabalho foi a programação do algoritmo que originou os mapas relativos aos indicadores de fragilidade à erosão de vertente. Por fim, conclui-se que o protocolo proposto apresentou-se como uma boa ferramenta de avaliação rápida de rios com características semelhantes às do Arroio Val de Buia, e útil para o zoneamento e a hierarquização de áreas prioritárias para o gerenciamento ambiental e a recuperação de áreas degradadas, especialmente aquelas ligadas a obras de engenharia natural, podendo ser difundido e aplicado, desde que adaptado às características regionais.

[pt] O principal objetivo deste trabalho é a aplicação do método dos elementos finitos (MEF) na análise da estabilidade de taludes em solo, para identificação da superfície crítica de deslizamento e cálculo do correspondente fator de segurança. Ainda que o método dos elementos finitos tenha se tornado ferramenta popular para análise de muitos problemas da engenharia geotécnica, existem relativamente poucas aplicações específicas publicadas na literatura sobre estabilidade de taludes. Dois métodos podem ser empregados para a utilização do MEF na área da estabilidade de taludes: o método direto, onde os resultados numéricos são exclusivamente usados para localização da potencial superfície de deslizamento e cálculo do fator de segurança, e o método indireto, onde seus resultados são acoplados a uma técnica para auxiliar a pesquisa da superfície crítica. Comparações entre resultados obtidos pelo método dos elementos finitos e de equilíbrio limite são feitas em vários exemplos numéricos investigados nesta dissertação, comentando-se a aplicabilidade, vantagens e limitações de ambas as metodologias em estudos da estabilidade de taludes em solos. / [en] The main objective of this research is the application of the finite element method (FEM) to analyze the stability of soil slopes, searching the position of the failure slip surface in the soil mass and its corresponding safety factor. The finite element method has become a popular tool for the study of many geotechnical engineering problems but, in the specific area of slope stability analysis, there are relatively few applications reported in the literature. Basically, two methods have evolved for application of the FEM results in slope stability problems: the direct method, that uses the numerical results only for establishing the slip surface and computation of the related safety factor, and the indirect method, where the FEM results are combined with another numerical technique to improve the search process of slip surfaces. Several numerical examples have been studied in this dissertation, making comparisons among the results obtained using the finite element and limit equilibrium methods. The applicability, advantages and shortcomings of both approaches are also discussed. / [es] 1276 El objetivo principal de este trabajo es la aplicación del método de los elementos finitos (MEF) al análisis de estabilidad de taludes de suelo, con el próposito de identificar la superfície crítica de deslizamento y cálculo del correspondiente factor de seguridad. Aunque el método de los elementos finitos se haya convertido en una herramienta popular en el análisis de muchos problemas de la ingeniería geotécnica, existen relativamente pocas aplicaciones específicas publicadas en la literatura sobre la estabilidad de taludes. Dos métodos pueden ser empleados para la utilización del MEF en el área de estabilidad de taludes: el método directo, donde los resultados numéricos son exclusivamente usados para localización de la potencial superficie de deslizamento y el cálculo del factor de seguridad; y el método indirecto, donde los resultados se acoplan a una técnica para auxiliar la investigación de la superficie crítica. Se utilizan varios ejemplos con el fin de comparar los resultados obtenidos por el método de los elementos finitos y por el método de equilibrio límite investigados en esta disertación. Se incluyen comentarios sobre la aplicabilidad, ventajas y limitaciones de ambas metodologías en estudios de la estabilidad de taludes en suelos.