Esta tese apresenta um estudo de caso de colapso dos solos que ocorreu durante e após o enchimento do reservatório da UHE Três Irmãos. A construção desta barragem e o subseqüente enchimento do reservatório elevaram significativamente o lençol freático, causando colapso do solo em algumas áreas. Muitos trabalhos de campo e de laboratório foram realizados para determinar o potencial de risco associado às edificações existentes no local. A elevação do lençol freático foi monitorada especialmente para o estudo de recalques de edificações. Esta pesquisa trata do estudo deste caso histórico, recuperando informações existentes e executando ensaios adicionais com sucção controlada para caracterizar o comportamento não saturado do solo. O conjunto de dados obtidos foi usado para modelar recalques reais de edificações monitoradas, considerando o Modelo Básico de Barcelona, BBM, (Alonso et al., 1990) como o modelo constitutivo mecânico do solo e o programa de elementos finitos Code_Bright. A tese apresenta a definição dos parâmetros constitutivos do solo, a calibração dos modelos, análises de sensibilidade do modelo adotado, mostrando que os resultados modelados se ajustaram satisfatoriamente aos valores de recalques medidos no campo. A partir dos resultados obtidos numericamente, constatou-se que as deformações por colapso aumentam com a redução da sucção sem saturar o solo e que os maiores colapsos são observados quando o solo é gradualmente submergido. Como a profundidade de influência da carga de fundação é muito baixa comparada à espessura da camada colapsível, muitas das deformações por colapso são resultados do peso-próprio do solo, durante o equilíbrio sob as condições hidrodinâmicas transiente e final. / This thesis presents a case history of soil collapse that took place during and after reservoir filling of Três Irmãos dam in Brazil. The construction of this dam and subsequent reservoir filling has raised the local groundwater table up to 20 m, causing soil collapse that affected many buildings. Many field and laboratory tests were conducted to determine potential risk and damage of existing buildings. The groundwater rise was monitored in some points of the region and the most susceptible buildings were also monitored specially for settlements. This work deals with the study of this case history of soil collapse, recovering existing information and performing additional suction controlled soil tests to characterize the non saturated soil behavior. This set of data was used to model the collapse settlement, considering the Barcelona Basic Model, BBM, (Alonso et al. 1990) as the soil constitutive model and the Code_Bright finite element program and, finally numerical results were compared with field ones. The thesis addresses soil parameters definition from laboratory and field tests, model calibration, sensibility analysis of the adopted model and it shows that the modeled results nicely fitted the measured values of collapse settlements. Amongst the many qualitative and quantitative findings, it is shown that collapse deformation arises from suction variation without saturating the soil and that the largest collapse rate is observed when the soil is gradually submerged. As the depth of influence of foundation load is very low compared to collapsible layer thickness, much of collapse deformation is the result of soil self weight, during equilibrium under the transient and final hydrodynamics condition.

Esta tese apresenta um estudo de caso de colapso dos solos que ocorreu durante e após o enchimento do reservatório da UHE Três Irmãos. A construção desta barragem e o subseqüente enchimento do reservatório elevaram significativamente o lençol freático, causando colapso do solo em algumas áreas. Muitos trabalhos de campo e de laboratório foram realizados para determinar o potencial de risco associado às edificações existentes no local. A elevação do lençol freático foi monitorada especialmente para o estudo de recalques de edificações. Esta pesquisa trata do estudo deste caso histórico, recuperando informações existentes e executando ensaios adicionais com sucção controlada para caracterizar o comportamento não saturado do solo. O conjunto de dados obtidos foi usado para modelar recalques reais de edificações monitoradas, considerando o Modelo Básico de Barcelona, BBM, (Alonso et al., 1990) como o modelo constitutivo mecânico do solo e o programa de elementos finitos Code_Bright. A tese apresenta a definição dos parâmetros constitutivos do solo, a calibração dos modelos, análises de sensibilidade do modelo adotado, mostrando que os resultados modelados se ajustaram satisfatoriamente aos valores de recalques medidos no campo. A partir dos resultados obtidos numericamente, constatou-se que as deformações por colapso aumentam com a redução da sucção sem saturar o solo e que os maiores colapsos são observados quando o solo é gradualmente submergido. Como a profundidade de influência da carga de fundação é muito baixa comparada à espessura da camada colapsível, muitas das deformações por colapso são resultados do peso-próprio do solo, durante o equilíbrio sob as condições hidrodinâmicas transiente e final. / This thesis presents a case history of soil collapse that took place during and after reservoir filling of Três Irmãos dam in Brazil. The construction of this dam and subsequent reservoir filling has raised the local groundwater table up to 20 m, causing soil collapse that affected many buildings. Many field and laboratory tests were conducted to determine potential risk and damage of existing buildings. The groundwater rise was monitored in some points of the region and the most susceptible buildings were also monitored specially for settlements. This work deals with the study of this case history of soil collapse, recovering existing information and performing additional suction controlled soil tests to characterize the non saturated soil behavior. This set of data was used to model the collapse settlement, considering the Barcelona Basic Model, BBM, (Alonso et al. 1990) as the soil constitutive model and the Code_Bright finite element program and, finally numerical results were compared with field ones. The thesis addresses soil parameters definition from laboratory and field tests, model calibration, sensibility analysis of the adopted model and it shows that the modeled results nicely fitted the measured values of collapse settlements. Amongst the many qualitative and quantitative findings, it is shown that collapse deformation arises from suction variation without saturating the soil and that the largest collapse rate is observed when the soil is gradually submerged. As the depth of influence of foundation load is very low compared to collapsible layer thickness, much of collapse deformation is the result of soil self weight, during equilibrium under the transient and final hydrodynamics condition.