[pt] Deformabilidade e estabilidade de taludes em solo grampeado são aspectos relevantes na utilização deste sistema de reforço de taludes naturais ou resultantes de processo de escavação. A concepção do projeto envolve a escolha do comprimento, ângulo de instalação, espaçamento e resistência dos grampos. O dimensionamento, usualmente baseado na teoria do Equilíbrio Limite, não consegue prever deformações no interior da massa grampeada, assim como a redistribuição de esforços nos grampos ao longo das diversas etapas de escavação. Estas informações podem ser obtidas por modelagem computacional com o auxílio do programa FLAC, de forma a definir critérios de projeto para massas grampeadas em solo residual. Para escavações de baixa altura (inferiores a 5m), a razão entre comprimento do grampo e altura da escavação deve ser superior a 0,7 e a razão entre espaçamento vertical e comprimento do grampo inferior a 50%. Para escavações maiores, a razão entre espaçamento vertical e comprimento do grampo deve ser inferior a 25%. Para estas condições não é observada uma configuração de colapso do talude em solo grampeado. O ângulo de rotação da face da escavação é um parâmetro importante no projeto. Adicionalmente verifica-se que uma pequena variação na geometria, condições de contorno, modelo constitutivo e parâmetros do solo e do grampo causam mudanças expressivas nos valores de deslocamento, tensões iniciais e esforços axiais nos grampos. Uma pequena variação da inclinação do talude pode acarretar reduções de até 70% nos deslocamentos finais. Os esforços axiais máximos, mobilizados em cada grampo durante o processo de escavação, são maiores nos taludes mais íngremes. / [en] Deformability and stability of slopes supported by soil nailing are relevant aspects in the utilization of this reinforcement system during excavation. The project concept involves choosing the installation angle, spacing, and resistance of the soil nails. The parameters, usually determined from Limit Equilibrium Theory, cannot predict the deformation of the reinforced mass or the redistribution of stresses on the nails throughout the excavation stages. This information was obtained through computer modeling using the FLAC Program, which defined the performance of soil nailing masses in residual soil. For shallow excavations (H < 5m), the ratio between length and excavation height must be a minimum of 0.7, the ratio between spacing and length up to a maximum of 0.5. For higher excavations, the ratio between spacing and length has to be reduced to 0.25. The rotation angle of the excavation s face is an important parameter. Additionally, small variations in the geometry, boundary conditions, constitutive model, and soil and nail parameters, can cause large changes in the deformations, initial tensions and axial stresses in the nails. Regarding the slope inclination, a small variation can cause reductions of up to 70% in the final deformations. The maximum axial stresses mobilized in each nail during the process of excavation are larger in steeper slopes.

[pt] Esta pesquisa visa o desenvolvimento de uma ferramenta numérica capaz de simular a inclusão de elementos drenantes em solos, sejam eles representados por drenos subhorizontais ou poços, constituindo sistemas de drenagem amplamente utilizado em estabilidade de encostas, túneis, escavações e outros. A implementação foi gerada nos programas de fluxo SWMS_2D e SWMS_3D (Simunek e outros, 1994). A formulação proposta considera a equação de fluxo do elemento drenante e a estratégia numérica de sua inclusão na equação de fluxo do solo pelo método dos elementos finitos. Algumas análises numéricas foram realizadas visando a validação do algoritmo. Para os poços foram analisados os casos confinados e não confinados e em regime permanente e transiente, comparando as soluções numéricas obtidas com as soluções analíticas de Theis (1935) (Freeze, 1979), para aqüífero confinado, e de Neumann (1975), para aqüífero não confinado. Para os drenos subhorizontais, propõe - se aqui uma metodologia de análise, levando em consideração os parâmetros hidráulicos e geométricos de um elemento de dreno. Sua aplicação atual não requer muito rigor e este estudo vem com a proposta de ser uma ferramenta geotécnica na fase de projeto de uma obra. / [en] This research aims at the development of a numerical tool capable to simulating the inclusion of draining elements in soils. These elements are represented by subhorizontais drains or wells, constituting systems geotechnical widely used in stability of slopes, tunnels and other problems. The implementation was based in the finite elements programs of flow SWMS_2D and SWMS_3D (Simunek e outros, 1994). The proposed formulation considers the equation of flow of the draining element and the numerical strategy of its inclusion by using the method finite elements. A few numerical analyses were carried out aiming at the validation of the proposed algorithm. For the wells, the confined and unconfined cases and in permanent and flow transient conditions have been analyzed, comparing the obtained numerical solutions with the analytical one by Theis (1935) (Freeze, 1979), for water-bearing confined, and one by Neumann (1975), for water-bearing unconfined. For the subhorizontais drains, an analysis methodology is proposed here, taking in to consideration the hydraulical and geometric parameters of a drain element. In this case illustrative examples are presented. The implementation carried out is a simplified one but is should be adequate for the design of geotechnical structures.

[pt] Neste trabalho são avaliadas as condições de estabilidade do subsolo marinho ao longo da rota de um duto rígido de aço revestido com concreto, de 10 de diâmetro, localizado na Bacia de Campos, RJ. Os dados geológicos e geotécnicos foram adquiridos a partir de um amplo levantamento geofísico e geotécnico realizado na diretriz do duto. Devido as adversidades à estabilidade do fundo marinho, várias análises vêm sendo realizadas de forma qualitativa e quantitativa. Atualmente, por questões ambientais e de segurança de obras de engenharia, busca-se uma avaliação mais quantitativa dos riscos geológicos associados à condição de estabilidade do fundo marinho, pois os escorregamentos de taludes representam o principal risco para estas estruturas. As análises de estabilidade foram feitas a partir da teoria do talude infinito, em metodologia aplicada por Nowacki et al. (2003) nos campos profundos de Mad Dog e Atlantis, no Golfo do México, e comparadas com os resultados encontrados a partir da formulação clássica do talude infinito. Uma integração de dados geotécnicos e geofísicos foi necessária, para que todos os parâmetros utilizados na metodologia pudessem ser obtidos. Os resultados indicaram dois pontos críticos ao longo da rota, ambos associados aos flancos do cânion Itapemirim, que apresentam gradientes altos. Foram realizados breves estudos com o objetivo de se avaliar a possibilidade de ocorrência de mecanismos disparadores (terremotos e ondas de tempestade) nesses pontos críticos mas os resultados descartaram esta possibilidade. Concluiu- se ainda que os dados geotécnicos utilizados neste trabalho não foram suficientes e de certo modo não apropriados para a análise de estabilidade de taludes. Uma nova campanha de ensaios geotécnicos de laboratório foi proposta para futuros estudos. / [en] This research analyses stability conditions of marine sediments superficial layers of along a 10 in. diameter pipeline`s route, located at Campos Basin, RJ. The geological and geotechnical data were obtained during a wide geophysical and geotechnical survey along the pipeline`s route. Due to adversities to botton stability found in the marine environment, several qualitative and quantitative stability analysis have been made. Nowadays, because of environmental and safety issues, the researches are more focused on quantitative analysis of geohazards associated with the stability condition of the sea bottom, since slope slides represent the main risk for those structures. The stability analyses were based on the infinite slope theory. The methodology applied was the same used by Nowacki et al. (2003) at the deep fields of Mad Dog and Atlantis, in the Gulf of Mexico. The results were compared with the results from the classical formulation of the infinite slope. An integration of geotechnical and geophysical data was necessary, in order to obtain all the parameters used in the methodology. The results indicated two critical points along the route, both associated with the flanks of the Itapemirim Canyon, which have steep slopes. Brief studies were made to evaluate the importance of triggering mechanisms (earthquakes and storm waves) at these critical points but the results discard this possibility. It was also concluded that the geotechnical data used in this research were insufficient and in a certain way not appropriate for the slope stability analysis. A new geotechnical lab tests campaign was proposed for future studies.

[pt] O comportamento sísmico de taludes tem sido um tópico de grande interesse da engenharia geotécnica nos últimos 40 anos. Durante este período, a prática da engenharia nesta área evoluiu do emprego de técnicas elementares para procedimentos numéricos bastante complexos. A abordagem mais simples é a análise pseudo-estática na qual o carregamento do terremoto é simulado por uma aceleração horizontal estática equivalente atuando na massa de solo deslizante, utilizando-se um procedimento de equilíbrio limite (método das fatias), geralmente conservativo. O parâmetro que descreve o comportamento dinâmico do solo é referido como coeficiente sísmico k, e sua seleção depende fortemente da experiência e normas técnicas locais, porque não há maneira simples e segura de se escolher um valor adequado. O segundo procedimento é conhecido como método de Newmark, que envolve o cálculo de uma aceleração de escoamento, definida como a força inercial necessária para o fator de segurança atingir 1 em uma análise pseudo-estática pelo método de equilíbrio limite. O procedimento então usa os registros de aceleração do terremoto de projeto e o integra duplamente no tempo para calcular os deslocamentos permanentes acumulados. O terceiro método é referido como análise de Makdisi- Seed, que procura definir a estabilidade sísmica do talude em termos de deslocamentos aceitáveis em vez de um fator de segurança tradicional através de uma versão modificada do método de Newmark. Esta técnica apresenta uma maneira racional de calcular uma aceleração de escoamento média, necessária para produzir um valor do coeficiente de segurança do talude igual a 1. Gráficos específicos foram também desenvolvidos para estimativa dos deslocamentos permanentes, tendo sido bastante aplicados em aterros rodoviários, barragens e aterros sanitários. Finalmente, o mais sofisticado método para análise de estabilidade sísmica de taludes é conhecido como análise dinâmica, que normalmente incorpora modelos de elementos finitos e relações tensão x deformação complexas numa tentativa de obter melhores representações para o comportamento mecânico de taludes sob cargas cíclicas Os resultados destas análises podem incluir a história no tempo dos deslocamentos e tensões, bem como das freqüências naturais, efeitos de amortecimento, etc. Este trabalho apresenta uma comparação entre os métodos mencionados anteriormente, analisando o comportamento sísmico dos taludes da estrutura de contenção dos resíduos de lixiviação de minério de urânio, na Bahia, e dos taludes do bota-fora sul da mina de cobre Toquepala, situada no Peru. / [en] The seismic stability of slopes has been a topic of considerable interest in geotechnical engineering for the past 40 years. During that period, the state of practice has moved from simples techniques to more complicated numerical procedures. The simplest approach is the pseudo-static analysis in which the earthquake load is simulated by an equivalent static horizontal acceleration acting on the mass of the landslide, according to a generally conservative limit equilibrium analysis. The ground motion parameter used in a pseudo-static analysis is referred to as the seismic coefficient k, and its selection has relied heavily on engineering judgment and local code requirements because there is no simple method for determining an appropriate value. The second main procedure is known as the Newmark displacement analysis which involves the calculation of the yield acceleration, defined as the inertial force required to cause the static factor of safety to reach 1 from the traditional limit equilibrium slope stability analysis. The procedure then uses a design earthquake strong-motion record which is numerically integrated twice for the amplitude of the acceleration above the yield acceleration to calculate the cumulative displacements. These displacements are then evaluated in light of the slope material properties and the requirements of the proposed development. The third method is referred to as the Makdisi-Seed analysis sought to define seismic embankment stability in terms of acceptable deformation instead of conventional factors of safety, using a modified Newmark analysis. Their method presents a rational means to determine yield acceleration, or the average acceleration required to produce a factor of safety of unity. Design curves were developed to estimate the permanent earthquake- induced deformations of embankments, which have since been applied to sanitary landfill and highway embankments. Finally, the most sophisticated method for seismic slope stability calculations is known as the dynamic analysis, which normally incorporates a finite element model and a rather complex stress-strain behavior for geological materials in an attempt to obtain a better representation of the behavior of soils under cyclic loading. The results of the analysis can include a time history of displacements and stresses, as well as natural frequencies, effects of damping, etc. This work presents a comparison of the results obtained by the aforementioned approaches, considering the seismic behavior of the slopes of an uranium lixiviation pad situated in Bahia, Brazil, and the South embankment of the waste landfill of the Toquepala Mine, Peru.

[pt] A avaliação da estabilidade do talude da Mina Robert (Canadá) é feita através do campo de deslocamentos de marcos superficiais e subsuperficiais e possíveis mecanismos de ruptura obtidos a partir da análise tensão- deformação usando-se o programa computacional FLAC (V. 3.30). Adotando-se o emprego dos modelos constitutivos elástico perfeitamente plástico e elasto-plástico com amolecimento, são calculados o fator de segurança e a porcentagem da região de plastificação, e são definidas as características de comportamento cinemático do talude sob condições de carregamento gravitacional. Apresenta-se um estudo de sensibilidade considerando-se tensões cisalhantes e deslocamentos acumulados em função da variação dos parâmetros do maciço rochoso e da inclinação do talude, além de se analisar fatores associados à definição dos mecanismos de ruptura em termos de tensão- deformação. Finalmente, são apresentadas as comparações entre os fatores de segurança calculados em função dos resultados da simulação numérica (FLAC) e os fatores de segurança calculados por equilíbrio limite considerando-se as superfícies potenciais de ruptura provenientes da modelagem computacional. / [en] The evaluation of the stability of the Robert Pit Mine (Canada) is made through the field of displacements of superficial and ground marks and possible rupture mechanisms obtained from the results of tension-deformation analysis by using the program computational FLAC (V. 3.30). Two constitutive models, the elastic perfectly plastic model and elastic-plastic with strain softening model, are used for the determination of safety's factor and plastification area. This work also defines the characteristics of cinematic behavior of the rock slope under gravitat ional condit ions. A sensibility study is realized considering shear stress and displacements in function of the variation of the rock parameters and of the inclination of the slope. The analysis of the factors associated to the definition of the rupture mechanisms in tension-deformation terms is also done. Finally, the comparisons are presented among safety's factors calculated in function of the results of the numerical analysis (FLAC) and safety's factors calculated by limit equilibrium methods in function of the potential rupture surfaces of the computational model. / [es] La evaluación de estabilidad del talud de la Mina Robert (Canadá) se realiza a través del campo de deslocamientos de marcos superficiales y subsuperficiales y posibles mecanismos de ruptura obtenidos a partir del análisis tensión-deformación utilizando el programa computacional FLAC (V. 3.30). Se adopta el empleo de los modelos constitutivos elástico perfectamente plástico y elasto-plástico con ablandamiento. Se calculan el factor de seguridad y el portentaje de la región de plastificación, y son definidas las características de comportamiento cinemático del talud bajo condiciones de recarga gravitacional. Se presenta un estudio de sensibilidad considerando las tensiones cisallantes y deslocamientos acumulados en función de la variación de los parámetros del macizo rocoso y de la inclinación del talud, además de nalisa factores asociados a la definición de los mecanismos de ruptura en términos de tensión - deformación. Finalmente, se presentan las comparaciones entre los factores de seguridad calculados en función de los resultados de la simulación numérica (FLAC) y los factores de seguridad calculados por equilibrio límite considerando las superfícies potenciales de ruptura provenientes del modelo computacional.

[pt] Esta dissertação tem como objetivo principal estudar o comportamento dos taludes da mineração Pampa de Pongo, situada no Peru, em termos de deslocamentos e fatores de segurança contra ruptura por cisalhamento. As escavações atingem atualmente profundidades superiores a 900m com o corpo mineral seccionado por várias falhas geológicas que podem aumentar o potencial de risco de colapso dos taludes. As análises tensão x deformação foram executadas pelo método dos elementos finitos, em modelos bi e tridimensionais, considerando a existência e a ausência do sistema de falhas para melhor estimar e compreender a influência destas nos deslocamentos do maciço com o avanço das escavações. Este estudo também investigou as diferenças observadas nos resultados obtidos com dois programas comerciais de elementos finitos para solução de problemas geotécnicos (Phase2 e Plaxis 2D) tendo em vista as diferentes metodologias por eles empregadas na simulação de fraturas em meios contínuos. Nas análises de estabilidade os valores dos fatores de segurança determinados pelo método dos elementos finitos, em simulações 2D e 3D, foram também comparados com aqueles calculados por método de equilíbrio limite (método das fatias). De modo geral, observou-se que os efeitos das descontinuidades são maiores nos campos de deslocamentos horizontais e que também tendem a diminuir os valores de fator de segurança, inclusive para limites mínimos abaixo dos recomendados por normas brasileiras. / [en] This thesis aims to study the behavior of the Pampa de Pongo open pit mine, situated in Peru, in terms of displacements and safety factors against shear failure. Excavations currently reach depths greater than 900m and the orebody is sectioned by several geological faults that may increase the potential risk of collapse of embankments. The stress x strain analyses were carried out by the finite element method, with two and three dimensional models, considering the existence and the absence of the fault system, to better estimate and understand the influence of these discontinuities in the displacements of the rock mass with the advancement of excavations. This study also investigated the differences in results obtained with two commercial finite element programs for solution of geotechnical problems (Phase2 and Plaxis 2D) since they use different techniques to simulate fractures in continuous media. In the stability analyses, the values of safety factors determined by the finite element method in 2D and 3D simulations were also compared with those calculated by the equilibrium method limit (method of slices). In general, it could be observed that the effects of discontinuities are larger on the horizontal displacement fields and they also tend to decrease the values of safety factors, even below the minimum thresholds recommended by Brazilian Standards.

[pt] O comportamento geotécnico da barragem de Curuá-Una, Pará, foi estudado devido à importância que a barragem representa para a Região Norte do Brasil. A usina hidrelétrica de Curuá-Una, inaugurada em 1977, está localizada na Amazônia, próxima à cidade de Santarém. O estudo englobou a avaliação das condições atuais de operação e a previsão de desempenho após uma possível elevação de 1,5m do nível do reservatório, com e sem alteamento simultâneo da crista da barragem. A elevação do nível do reservatório possibilitaria o aumento da potência útil da usina, beneficiando toda a região. Uma ampla campanha de ensaios geotécnicos foi realizada em amostras indeformadas dos materiais constituintes da barragem. As amostras de bloco foram extraídas dos taludes de jusante e montante, acima do nível freático. O programa experimental incluiu ensaios de caracterização, permeabilidade, adensamento, cisalhamento direto, e triaxiais, com diferentes condições de umidade. A pesquisa envolveu também a análise dos resultados da instrumentação de campo, composta por piezômetros instalados no corpo da barragem e na fundação de material arenoso. Uma surgência da linha freática foi identificada no talude de jusante, sugerindo um funcionamento inadequado do filtro vertical. As análises englobaram simulações numéricas da elevação do nível do reservatório e da cota da crista da barragem, com o objetivo de avaliar a deformabilidade do maciço. Foram também definidos os níveis de alerta referentes à segurança da barragem, com base em estudos de estabilidade realizados para diferentes condições de geometria e carregamento. / [en] The geotechnical behavior of Curuá-Una dam, Pará, was studied due its importance to the North Region of Brazil. The power plant, in operation since 1977, is located in the Amazon forest, next to the city of Santarém. The study was comprised of the evaluation of current operation conditions of the dam and prediction of its performance after a possible rise of 1,5m of the level of the reservoir with and without simultaneous rise of the dam s crest. The rise of the reservoir would increase the power capacity of Curuá- Una plant, benefiting the entire region. A comprehensive program of geotechnical tests was carried out on undisturbed samples of the dam materials. Block samples were extracted from the upstream and downstream slopes of the dam. The experimental program included characterization tests, permeability, consolidation, direct shear and triaxial tests, with different saturation conditions. The research also included the analysis of field instrumentation results. The instrumentation included several piezometers, installed in the body of the dam and in the sandy foundation. A surgency of the freatic line was identified at the downstream slope, suggesting a malfunctioning of the vertical filter. The analyses included numerical simulations of different reservoir and crest levels, with objective to evaluate the deformability of the earth embankment. In addition, stability studies for different geometries and loading conditions were also carried out. Alert levels regarding the dam s stability were established.

[pt] O objetivo desta dissertação foi avaliar os mecanismos de ruptura em solo residual não saturado, nos locais da Comunidade da Prainha e Condomínio do Lago, em Nova Friburgo, após os deslizamentos ocorridos do dia 11 para 12 de janeiro de 2011, evento conhecido como Megadesastre 11 da Serra Fluminense. Para isso foram realizados ensaios de caracterização física, química e mineralógica, ensaios de permeabilidade in situ e no laboratório, ensaios para a determinação da curva característica e porosimetria de mercúrio. Para a determinação dos parâmetros de resistência foram realizado ensaios de cisalhamento convencional em amostras indeformadas submersas. A partir destes resultados foram realizadas análises numéricas de infiltração e estabilidade com a utilização dos programas Vadose/W e Slope/W ambos do pacote GeoStudio 2007. Os resultados das análises mostraram que as rupturas foram do tipo planar, ocorrendo na transição do solo maduro para o solo jovem para ambos locais. No caso do Condomínio do Lago verificou-se que a ruptura foi iniciada na base do talude, indicando um movimento de baixo para cima. Na Comunidade da Prainha a ruptura foi iniciada no topo da encosta. Em ambos os casos, ruptura ocorreu em decorrência da infiltração das águas de chuva. / [en] The objective of this dissertation was to assess the failure mechanisms in unsaturated residual soil, in places of Comunidade da Prainha Prainha (Comunity of Prainha) and Condomínio do Lago (Lago Condominium), in Nova Friburgo, after the landslides that occurred from the 11th to 12th of January of 2011. The event is known as Megadesastre 11 da Serra Fluminense. For this, tests of physical, chemical and mineralogical characterization, in situ permeability tests and the in laboratory, tests to determine the characteristic curve and mercury porosimetry were performed. To determine the strength parameters, were conducted conventional shear tests on submerged soil samples. From these results, numerical analyzes of infiltration and stability were performed with the use of Vadose/W and Slope/W, both programs of GeoStudio 2007. The analysis results showed that the ruptures were planar, occurring in the transition from the mature soil to the young soil for both locations. In the case of Condomínio do Lago, the failure surface was located at the base of the slope, indicating a movement from bottom to top. In the Comunidade da Prainha the failure surface was located at the top of the slope. In both cases rupture occurred due to infiltration of the rainwater.

Les analyses structurale et mécanique des pentes rocheuses constituent des éléments clés pour l'évaluation de leur stabilité. L'utilisation complémentaire de la photogrammétrie et des modèles numériques qui couplent les réseaux discrets de discontinuités (DFN selon son sigle en anglais) avec la méthode des éléments discrets (DEM selon son sigle en anglais), présente une méthodologie qui peut être utilisée pour évaluer le comportement mécanique des configurations tridimensionnelles de terrain pour lesquelles l'existence de discontinuités non persistantes peut être supposée. La stabilité des masses rocheuses est généralement supposée être contrôlée par la résistance au cisaillement le long des plans de discontinuité. Si les discontinuités sont non persistantes, avec leur continuité interrompue par la présence de ponts rocheux (portions de roche intacte reliant la masse rocheuse au massif), leur résistance apparente augmente considérablement. Dans ce cas, la contribution des ponts rocheux localisés entre ces discontinuités doit être prise en compte dans l'analyse de stabilité. La déstabilisation progressive des massifs rocheux dans lesquels des discontinuités non persistantes sont présentes, peut être étudiée par des simulations numériques réalisées à l'aide de l'approche DEM. La roche intacte est représentée comme un assemblage de particules (ou éléments discrets) liées entre elles par des contacts dont les lois de comportement spécifiques peuvent être calibrées pour représenter correctement le comportement de la roche. L'intérêt de la méthode est qu'elle permet de simuler l'initiation de la rupture et sa propagation à l'intérieur de la matrice rocheuse du fait de la rupture des contacts cohésifs entre les particules. De plus, les discontinuités préexistantes peuvent être prises en compte explicitement dans le modèle en utilisant une loi de contact ad hoc qui assure un comportement mécanique représentatif des plans de discontinuité. Des analyses de stabilité ont été effectuées et ont mis en évidence le rôle des ponts rocheux dans la génération de nouvelles surfaces de rupture qui peuvent se développer à travers des mécanismes de rupture mixte en traction et en cisaillement. On peut considérer la formulation de Jennings comme l'une des premières méthodes d'analyse de la stabilité des pentes rocheuses qui évaluent la résistance au glissement comme une combinaison pondérée des résistances mécaniques des ponts rocheux et des plans de discontinuité. Sa validité a été discutée et systématiquement comparée aux résultats obtenus à partir de simulations numériques. Il a pu être montré que la formulation de Jennings perd sa validité dès que la rupture des ponts rocheux intervient majoritairement par des mécanismes de traction. Une formulation complémentaire a alors été proposée. En ce qui concerne l'étude de la stabilité des massifs rocheux sur site, il a été montré que l'association entre les données issues de la photogrammétrie en haute résolution et l'approche DFN-DEM peut être utilisée pour identifier des scénarios de rupture. L'analyse en retour de cas réels a montré que les surfaces de rupture peuvent être simulées comme le résultat de mécanismes combinant la fracturation des ponts rocheux et le glissement le long des discontinuités préexistantes. La rupture d'un dièdre qui a eu lieu dans une mine de charbon australienne, a été utilisée pour valider cette méthodologie. Des simulations numériques ont été réalisées pour déterminer les scénarios pour lesquels les surfaces de rupture simulées et celles repérées sur le terrain, peuvent être utilisés pour calibrer les paramètres de résistance du modèle numérique. Le travail présenté ici répond à un besoin plus général visant à améliorer la gestion des risques naturels et miniers liés aux masses rocheuses instables. La méthodologie proposée constitue une alternative robuste dédiée à renforcer la fiabilité des analyses de stabilité pour les pentes rocheuses fracturées à structure complexe. / Structural and mechanical analyses of rock mass are key components for rock slope stability assessment. The complementary use of photogrammetric techniques and numerical models coupling discrete fracture networks (DFN) with the discrete element method (DEM) provides a methodology that can be applied to assess the mechanical behaviour of realistic three-dimensional (3D) configurations for which fracture persistence cannot be assumed. The stability of the rock mass is generally assumed to be controlled by the shear strength along discontinuity planes present within the slope. If the discontinuities are non–persistent with their continuity being interrupted by the presence of intact rock bridges, their apparent strength increases considerably. In this case, the contribution of the rock bridges located in-between these discontinuities have to be accounted for in the stability analysis. The progressive failure of rock slope involving non–persistent discontinuities can be numerically investigated based upon simulations performed using a DEM approach. The intact material is represented as an assembly of bonded particles interacting through dedicated contact laws that can be calibrated to properly represent the behaviour of the rock material. The advantage of the method is that it enables to simulate fracture initiation and propagation inside the rock matrix as a result of inter-particle bond breakage. In addition, pre–existing discontinuities can be explicitly included in the model by using a modified contact logic that ensures an explicit and constitutive mechanical behaviour of the discontinuity planes. Stability analyses were carried out with emphasis on the contribution of rock bridges failure through a mixed shear-tensile failure process, leading to the generation of new failure surfaces. Jennings' formulation being considered to be one of the first rock slope stability analysis that evaluates the resistance to sliding as a weighted combination of both, intact rock bridges and discontinuity planes strengths, its validity was discussed and systematically compared to results obtained from numerical simulations. We demonstrate that the validity of Jennings' formulation is limited as soon as tensile failure becomes predominant and an alternative formulation is proposed to assess the resulting equivalent strength. Regarding field slope stability, we show that the combination of high resolution photogrammetric data and DFN-DEM modelling can be used to identify valid model scenarios of unstable wedges and blocks daylighting at the surface of both natural and engineered rock slopes. Back analysis of a real case study confirmed that failure surfaces can be simulated as a result of both fracture propagation across rock bridges and sliding along pre-existing discontinuities. An identified wedge failure that occurred in an Australian coal mine was used to validate the methodology. Numerical simulations were undertaken to determine in what scenarios the measured and predicted failure surfaces can be used to calibrate strength parameters in the model. The work presented here is part of a more global need to improve natural and mining hazards management related to unstable rock masses. We believe that the proposed methodology can strengthen the basis for a more comprehensive stability analysis of complex fractured rock slopes.

[pt] O fenômeno de liquefação continua sendo um dos temas mais importantes, complexos e controversos da engenharia geotécnica, sendo a liquefação dinâmica, causada por terremotos, o maior contribuinte de risco sísmico urbano em vários países andinos. O movimento causa incrementos da poropressão que reduz a tensão efetiva e conseqüentemente a resistência ao cisalhamento de solos arenosos. O presente trabalho de pesquisa apresenta e compara algumas das metodologias existentes para a avaliação do fenômeno de liquefação dinâmica, variando desde o método semi-empírico de Seed-Idriss para estimativas do potencial de liquefação até a execução de algumas análises numéricas, no contexto dinâmico, através do programa computacional FLAC 2D v.5. Um estudo de caso, para uma comparação dos diversos procedimentos, consiste na análise dinâmica de uma pilha de lixiviação de minério de cobre, situada em região de atividade sísmica no Peru que, devido a problemas no sistema de drenagem interna, resultou com um alto nível de saturação que poderia colocar sua estabilidade em risco devido à possibilidade de liquefação sob carregamento sísmico. Dos resultados obtidos nessas análises, pode-se afirmar que o método semi-empírico de Seed-Idriss, para determinação do potencial de liquefação, compara-se bastante bem com modelos mais sofisticados baseados em análises dinâmicas empregando tanto o modelo constitutivo de Finn quanto o modelo constitutivo elastoplástico UBCSAND. / [en] The phenomenon of liquefaction is still one of the most important, complex and controversial subjects of the geotechnical engineering, being the dynamic liquefaction, caused by earthquakes, the major contributor to urban seismic risks in several Andesian countries. The shaking increases the pore water pressure which reduces the soil effective stress and, therefore, the shear strength of sandy soils. This dissertation presents and compares some of the proposed methodologies to evaluate the phenomenon of dynamic liquefaction, ranging from the semi-empirical method of Seed-Idriss to estimate the liquefaction potential to the execution of some numerical analyses, within the dynamic context, through the computational program FLAC 2D v.5. The case study, for the comparison among the several procedures, consists of a copper ore heap leach, situated in a high seismic activity zone in Peru, that experimented high levels of saturation, due to problems in the internal drainage system, that could put in risk the stability of the leach pad to the possibility of liquefaction under seismic loading. From the results of such analyses, one can say that the semi-empirical method proposed by Seed- Idriss for the determination of the liquefaction potential compares quite well with outputs from more sophisticated numerical analyses based on dynamic studies that incorporate either the Finn s or the elasto-plastic UBCSAND constitutive models.