Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2012. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2012-07-05T20:49:59Z No. of bitstreams: 1 2012_JeanCarloTrevizolodeSouza.pdf: 3537147 bytes, checksum: 58fc95545b3bf8d05fde735c52c2f21d (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-07-09T12:00:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_JeanCarloTrevizolodeSouza.pdf: 3537147 bytes, checksum: 58fc95545b3bf8d05fde735c52c2f21d (MD5) / Made available in DSpace on 2012-07-09T12:00:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_JeanCarloTrevizolodeSouza.pdf: 3537147 bytes, checksum: 58fc95545b3bf8d05fde735c52c2f21d (MD5) / Embora a construção dos primeiros túneis tenha sido registrada na antiguidade, a exploração do espaço subterrâneo para a finalidade rodoviária desenvolveu-se somente nos últimos séculos, com maior ênfase nas décadas mais recentes devido a explosão tecnológica observada em todo o mundo. Com isso, sugiram várias publicações sobre os mais diversos assuntos, principalmente nos países que detém maior domínio financeiro e tecnológico, como Japão, países europeus e Estados Unidos. Embora a bibliografia nacional concentrada no estudo de túneis rodoviários ainda apresente abrangência limitada, as pesquisas internacionais são vastas e alcançam os mais diversos temas. Entretanto, normalmente estas publicações são específicas para cada assunto, restando ao interessado procurar pela publicação que esteja interessado. Este trabalho foi elaborado no sentido de reunir os estudos dos mais variados temas em um só material, possibilitando ao interessado, seja um projetista um mero leitor, pesquisar em um só material o funcionamento dos sistemas de iluminação, ventilação, impermeabilização, drenagem, segurança, análise de risco, definição da seção transversal, entre outros. O objetivo inicialmente proposto foi alcançado da maneira satisfatória e, assim, este documento pode ser considerado uma interessante Proposta de Diretrizes Gerais para Projetos de Túneis Rodoviários. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Although the construction of the first tunnels have been recorded in antiquity, the exploitation of underground space for the purpose of road was developed only in recent centuries, with greater emphasis in recent decades due to technological explosion seen in the world. Therefore, several publications on many subjects has emerged, especially in countries with greater financial and technological domain, such as Japan, European countries and the United States. Although the national literature concentrated on the study of road tunnels provide limited coverage, international researches are vast and delivers the most diverse subjects. However, normally these publications are specific to each theme, hence interested people must look for the intended publication. This was done in bringing together the study of several subjects in one material, enabling any person, since a designer until a mere reader, searching for a single material the functioning of various systems, as operation of lighting systems, ventilation, waterproofing, drainage, safety, risk analysis, definition of the cross section, among others. Finally, observing the success reached, it was suggested the development of similar documents designed specifically for building railway tunnels. The goal initially proposed was achieved in a satisfactory manner and thus this document may be considered as an interesting Proposal of General Guidelines for Road Tunnels Projects.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-07-04T13:03:53Z No. of bitstreams: 1 2016_YaslettyZamoraHernández.pdf: 5169272 bytes, checksum: dbbd6c810a0a237b9ba6174034c8e9f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-18T17:40:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_YaslettyZamoraHernández.pdf: 5169272 bytes, checksum: dbbd6c810a0a237b9ba6174034c8e9f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T17:40:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_YaslettyZamoraHernández.pdf: 5169272 bytes, checksum: dbbd6c810a0a237b9ba6174034c8e9f0 (MD5) / As obras subterrâneas têm sido amplamente utilizadas desde tempos antigos na mineração, controle de enchentes, abastecimento de água e transporte. Os túneis são essenciais para o desenvolvimento das grandes cidades, fazendo uma economia do tempo e consumo da energia. Embora os benefícios destas obras, a sociedade pode não ter uma aceitação favorável ante elas, pelo fato dos numerosos acidentes que têm acontecido no mundo inteiro. Um dos principais tipos de ruptura que ocorrem em túneis rasos são aquelas provenientes da instabilidade da face de escavação, daí a necessidade de estudar este fenômeno. A metodologia deste trabalho foi desenvolvida empregando métodos analíticos e numéricos. Primeiramente foi realizada uma revisão bibliográfica dos métodos analíticos existentes na literatura, destinados à avaliação da estabilidade da face de escavação. Determinou-se o método de Mollon et al. (2009), o qual utiliza a análise limite da Teoria da Plasticidade, como o mais conveniente para uma análise preliminar deste fenómeno. As teorias de Kirsch de 1898 também foram empregadas neste trabalho para fazer uma validação do modelo inicial proposto. Os métodos numéricos foram empregados mediante o software de elementos finitos ABAQUS 3D®, que permite diferentes geometrias, além da presença de suporte e de perfis geotécnicos complexos. Os modelos iniciais consideraram um túnel de 6 metros de diâmetro escavado a seis profundidades diferentes num solo homogêneo, visando a avaliação da necessidade de suporte, do avanço admissível e da pressão necessária para estabilização da face. Em seguida, foi levada em conta a presença de poços antigos que eventualmente poderiam estar no caminho da escavação. Também foi avaliada a nova pressão de face para manter a segurança da escavação com estes imprevistos durante a execução do túnel. Os parâmetros definidos nas análises foram baseados nas características típicas de solos rasos, com exceção de uma análise preliminar que considerou aumento da coesão do solo para avaliar até que condições o túnel é autoportante. Com o emprego dos métodos numéricos foram determinadas as pressões a serem aplicadas na face de escavação para que esta seja estável, tendo em conta a variação da cobertura do túnel. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Underground works have been widely used since ancient times in mining, in flood control, water supply and transportation. Tunnels are essential for the development of large cities, making a saving of time and energy consumption. Despite benefits of these works, society may not have a favorable acceptance with them, because of numerous accidents that have happened worldwide. One of the major types of collapses that occurs in shallow tunnels are those arising from the instability of the excavation phase, hence the need to study this phenomenon. The methodology of this study was developed using analytical and numerical methods. First, it was carried out a literature review of the existing analytical methods for the assessment of the stability of the excavation face. It was selected the method of Mollon et al. (2009), which uses a limit analysis of Plasticity Theory, as the most convenient one for a preliminary analysis of this phenomenon. There were also used Kirsch’s theories 1898 to assess the initial model proposed. Numerical methods were employed using the ABAQUS 3D® Finite Element software, which allows different geometries, as well as the presence of geotechnical support and complex profiles. The first models considered a six-meter diameter tunnel excavated in six different depths on homogeneous soil, in order to evaluate support need, permissible advance and the pressure needed to stabilize the face. Later, it was taken into account the presence of old wells, which could eventually be in the excavation line. It was also evaluated the new tunnel face pressure to assure excavation safety with these contingencies during tunneling. The parameters defined in the analyses were based on typical characteristics of shallow soils, with the exception of a preliminary analysis that considered an increase in soil cohesion in order to evaluate to what extend the tunnel is self-sustaining. The use of numerical methods allowed determining the pressures that should be applied at the excavation phase so that it is stable, taking into consideration the variation of the tunnel cover.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-01T17:07:33Z No. of bitstreams: 1 2017_LaoanaTuíraGonçalvesMendes.pdf: 29104394 bytes, checksum: 47f0c8fa2cf53c6da8e1520980d114be (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-18T22:09:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LaoanaTuíraGonçalvesMendes.pdf: 29104394 bytes, checksum: 47f0c8fa2cf53c6da8e1520980d114be (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T22:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LaoanaTuíraGonçalvesMendes.pdf: 29104394 bytes, checksum: 47f0c8fa2cf53c6da8e1520980d114be (MD5) Previous issue date: 2017-08-18 / O uso de obras subterrâneas vem crescendo significativamente nas últimas décadas, pois estas são cada vez mais a solução encontrada para questões de quando o uso das opções de superfície é insuficiente, seja pela crescente saturação do espaço urbano ou por motivos geológicos ou topográficos. Paralelo a este crescimento, depara-se também com o aumento do número de acidentes, o que pode causar um grave impacto sobre o processo de construção, levando a elevados prejuízos financeiros, atrasos no cronograma ou até mesmo levar à morte. A avaliação da segurança das obras subterrâneas, por muito tempo, foi feita através de abordagens determinísticas, em que os parâmetros e carregamentos são assumidos constantes e o resultado calculado é único. Contudo, lida-se com materiais geológicos que, por mais que se tenha uma investigação detalhada, podem apresentar características não previstas inicialmente e que só serão detectadas na construção. Devido a essa variabilidade natural dos solos e rochas, a abordagem probabilística é de importância crucial nesse meio. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é, a partir do comportamento de túneis em rochas, definir indicadores de desempenho que possam ser utilizados para o cálculo da probabilidade de falha através de uma abordagem probabilística. A metodologia proposta engloba as seguintes etapas: definição dos dados de entrada; calibração do modelo comparando os resultados numéricos com as equações analíticas de Kirsch; execução dos cálculos determinísticos com 72 simulações para dois tipos de rochas, onde foi possível extrair dos dados de saída os indicadores de desempenho fator de segurança, área plástica e convergência e a partir deles elaboraram-se gráficos nos quais as mudanças de tendência foram tomadas como indicadores de falha; abordagem probabilística em que aplicou-se o método dos pontos de estimativas (Rosenblueth), considerando a variabilidade dos parâmetros coeficiente de empuxo no repouso (ko), coesão (c) e ângulo de atrito (ϕ) para obter a probabilidade de falha para cada um dos indicadores. Os resultados mostraram que, em muitos casos, mesmo com a média acima ou abaixo do valor limite estipulado, a probabilidade de falha ainda é relevante. Desta forma, observou-se a aplicabilidade dos métodos probabilísticos frente aos tradicionais métodos determinísticos. / The use of underground works has been increasingly growing in recent decades, once these are the solution found for the issues when the surface options are insuficient, either for the urban space saturation or geological or topographical reasons. Parallel to this growth, there is also an increase of the number of accidents, which can cause a serious impact on the construction process, leading to high financial losses, delays in the schedule or even lead to death. The safety evaluation of underground works, for a long time, was made through deterministic approaches, in which the parameters and loads are assumed constant and the calculated result is fixed. However, tunnels deal with geological materials that, even if they have detailed investigation, they can show characteristics not initially defined, which will be detected in the construction. Because of this natural variability of soils and rocks, a probabilistic approach is of crucial importance in this area. In this sense, the objective of this work is to define performance indicators from the behavior of rock tunnels and use them to calculate the probability of failure through a probabilistic approach. The proposed methodology includes the following steps: definition of the input data; model's calibration comparing the numerical results with Kirsch's analytical equations; 72 simulations of deterministic calculations for two types of rocks where it was possible to extract the performance indicators from the output data. These indicator are safety factor, plastic area and convergence and throught them was possible to elaborate graphics and obtain the failure indicators; probabilistic analysis aplying the Point Estimate Method (Rosenblueth), considering the variability of the parameters: at-rest earth pressure coeficiente (ko), cohesion (c) and friction angle (ϕ), and then, obtain a failure probability for each of the indicators. The results has shown that in many cases, even with an average above or below the stipulated threshold, a failure probability is still relevant. Thus, an applicability of probabilistic methods over the traditional deterministic methods is observed

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-13T15:25:45Z No. of bitstreams: 1 2007_JoseAllanCarvalhoMaia.pdf: 6074004 bytes, checksum: f3ab2083f1c1163307c938492c4e7db6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-01-15T17:46:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_JoseAllanCarvalhoMaia.pdf: 6074004 bytes, checksum: f3ab2083f1c1163307c938492c4e7db6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T17:46:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_JoseAllanCarvalhoMaia.pdf: 6074004 bytes, checksum: f3ab2083f1c1163307c938492c4e7db6 (MD5) / A disseminação das obras subterrâneas e uma notória tendência mundial em virtude de todo o seu potencial na liberação do espaço superficial. A integridade de suas estruturas e fundamentalmente conferida pelo sistema de suporte, cujo papel e diretamente influenciado pelo comportamento da zona plástica. Contudo, a previsão desse comportamento e bastante difícil, visto a dependência das tensões na zona plástica com respeito a resistência do maciço rochoso, das condições de carregamento e da geometria da abertura. Assim, esta pesquisa propõe a metodologia probabilística de previsão, onde sua aplicação visa a previsão do comportamento da zona plástica para certo grau de confiabilidade, durante as varias fases de vida das estruturas de uma obra subterrânea. Para tal, se utilizou dados provenientes do túnel de Yacambu-Quibor, cujo histórico e rico em extremos eventos decorrentes dos processos de “squeezing”, por exemplo, em 1979 uma “tuneladora” (Tunnel Boring Machine” - TBM) foi completamente destruída por um rápido e intenso processo de “squeezing”. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The dissemination of underground excavations is a well-known worldwide trend due to its potential to release the superficial space. The integrity of its structures is basically assured by the support system, whose function is directly influenced by the behaviour of the plastic zone. However, the prediction of the plastic zone behaviour is very difficult because of the relation between the stresses in the plastic zone and the strength of the rock mass, the loading conditions and the geometry of the opening. Thus, this research proposes a forecast probabilistic methodology where the application aims to predict the behaviour of the plastic zone within certain significance level, during several phases of underground excavation: design, construction and rehabilitation. Finally, it was used data from the Yacambu-Quibor tunnel, whose constructive history is rich in extremes events due to squeezing process; for instance, in 1979 a tunnel boring machine was trapped and completely destroyed by a fast process of squeezing.

Orientador: Marcelo Yamashita / Resumo: Nesta dissertação vamos estudar um problema de três corpos via aproximação de Born-Oppenheimer em duas dimensões para um sistema constituído de duas partículas pesadas e uma leve. Considerando uma interação de contato entre a partícula leve e as pesadas e desconsiderando a interação entre as pesadas, estudamos o efeito do momento angular e da diferença de massa entre as partículas. Notamos que diminuindo a diferença de massa entre as partículas encontramos um número menor de estados ligados. Conforme aumentamos o momento angular observamos um número menor de estados ligados, isto porque o momento angular soma ao sistema um potencial repulsivo, tornando o sistema mais fracamente ligado. Considerando um potencial gaussiano entre as partículas pesadas calculamos a energia de três corpos e o raio quadrático médio. Observamos que a introdução deste potencial torna possível o rompimento do sistema de três corpos e o fenômeno de tunelamento. Estudando o raio quadrático médio percebemos que a região de tunelamento o tamanho do sistema varia consideravelmente, tornando esta região interessante de ser detectada experimentalmente / Abstract: In this thesis we study mass-imbalanced three-body system in two dimensions using BornOppenheimer approximation. Considering the heavy-light particle system interacting through zero-range interaction and disregarding interaction between the heavy-heavy, we study effects the angular momentum and mass ratio difference. Decreasing the mass difference between the heavy and the light particles a smaller number of bound states is found. Increasing the angular momentum we add to the system a repulsive potential, making the system weakly bounded, in this case a small number of bound states are expected. Considering a gaussian potential between the heavy-heavy particles it is possible to unbounded the system and observe tunneling phenomena. The considerable change in the tunneling region for the mean square radii indicates an increase in the system size, making this region interesting to be experimentally detected. / Mestre

Capes / Diante da crescente ocupação dos ambientes urbanos e das demandas por infraestrutura, a ocupação do espaço subterrâneo mostra-se uma opção. Para este fim, os túneis são a principal alternativa, seja para a implantação de redes de utilidades, para transporte rodoviário, para transporte metroviário ou para sistemas de saneamento. Contudo, não se observam estudos de alternativas para a escolha do método construtivo ideal, aquele que seja mais adequado a cada contexto que se apresenta. Assim, a escolha do método construtivo de um túnel, dada a diversidade e complexidade de fatores envolvidos, tem se amparado na experiência adquirida pelos envolvidos com a obra ou em aspectos subjetivos e escusos, podendo ocasionar ora túneis mais onerosos do que deveriam ser, ora túneis de integridade estrutural e funcional comprometida. Neste contexto, o presente estudo apresenta um panorama geral a respeito dos túneis, aspectos qualitativos de estruturas e geotecnia a eles relacionados, os métodos construtivos mais consagrados, as variáveis que possuem interferência direta nos diversos métodos construtivos, os custos técnicos, sociais e ambientais de túneis e o estado da arte no processo decisório para este tipo de empreendimento. Traz como resultado uma sistemática simplificada para escolha do método construtivo, baseada em critérios objetivos e norteada pelo contexto em que a obra se encontra e por seu custo total. O trabalho busca contribuir, assim, com a racionalização da concepção, do projeto e da construção de túneis. / Given the increasing occupation of urban environments and the demands for infrastructure, the use of underground space seems to be an option. For this purpose, tunnels are the main alternative, either for utilities, for road transport, for subway, or for sanitation. However, no studies are observed about comparison of alternatives aiming the choose of the right tunneling method, one that is most appropriate in each context it presents. Thus, the choice of tunneling method, given the diversity and complexity of factors involved, has been done with majority support of the experience gained by those involved with the work or subjective and vain aspects, causing either tunnels more expensive than they should be or tunnels which structural and functional integrity are impaired. In this context, this study presents an overview about the tunnels, geotechnical and structural qualitative aspects related to them, the most established construction methods, variables that have direct interference in the various construction methods, technical costs, social costs and environmental costs involved with tunnels and the state of the art about decision making for this type of venture. As a result, this research gives a systematic and simplified way of choosing the tunneling method, based on objective criteria and guided by the context in which the work is and the total cost. The work seeks to contribute as well, with the rationalization of design and construction of tunnels.

Capes / Diante da crescente ocupação dos ambientes urbanos e das demandas por infraestrutura, a ocupação do espaço subterrâneo mostra-se uma opção. Para este fim, os túneis são a principal alternativa, seja para a implantação de redes de utilidades, para transporte rodoviário, para transporte metroviário ou para sistemas de saneamento. Contudo, não se observam estudos de alternativas para a escolha do método construtivo ideal, aquele que seja mais adequado a cada contexto que se apresenta. Assim, a escolha do método construtivo de um túnel, dada a diversidade e complexidade de fatores envolvidos, tem se amparado na experiência adquirida pelos envolvidos com a obra ou em aspectos subjetivos e escusos, podendo ocasionar ora túneis mais onerosos do que deveriam ser, ora túneis de integridade estrutural e funcional comprometida. Neste contexto, o presente estudo apresenta um panorama geral a respeito dos túneis, aspectos qualitativos de estruturas e geotecnia a eles relacionados, os métodos construtivos mais consagrados, as variáveis que possuem interferência direta nos diversos métodos construtivos, os custos técnicos, sociais e ambientais de túneis e o estado da arte no processo decisório para este tipo de empreendimento. Traz como resultado uma sistemática simplificada para escolha do método construtivo, baseada em critérios objetivos e norteada pelo contexto em que a obra se encontra e por seu custo total. O trabalho busca contribuir, assim, com a racionalização da concepção, do projeto e da construção de túneis. / Given the increasing occupation of urban environments and the demands for infrastructure, the use of underground space seems to be an option. For this purpose, tunnels are the main alternative, either for utilities, for road transport, for subway, or for sanitation. However, no studies are observed about comparison of alternatives aiming the choose of the right tunneling method, one that is most appropriate in each context it presents. Thus, the choice of tunneling method, given the diversity and complexity of factors involved, has been done with majority support of the experience gained by those involved with the work or subjective and vain aspects, causing either tunnels more expensive than they should be or tunnels which structural and functional integrity are impaired. In this context, this study presents an overview about the tunnels, geotechnical and structural qualitative aspects related to them, the most established construction methods, variables that have direct interference in the various construction methods, technical costs, social costs and environmental costs involved with tunnels and the state of the art about decision making for this type of venture. As a result, this research gives a systematic and simplified way of choosing the tunneling method, based on objective criteria and guided by the context in which the work is and the total cost. The work seeks to contribute as well, with the rationalization of design and construction of tunnels.