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[pt] DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE MEDIÇÃO DE VARIAÇÃO DE VOLUME TOTAL DE AMOSTRAS TRIAXIAIS NÃOSATURADAS E AVALIAÇÃO DO EFEITO DE PROCESSOS DE SATURAÇÃO NO COMPORTAMENTO DE SOLOS SAPROLÍTICOS / [en] DEVELOPMENT OF A TOTAL VOLUME CHANGE MEASURING SYSTEM FOR UNSATURATED TRIAXIAL SAMPLES AND EVALUATION OF THE EFFECT OF SATURATION PROCEDURES ON THE BEHAVIOUR OF SAPROLITIC SOILS19 November 2021 (has links)
[pt] Esta pesquisa apresenta um estudo sobre a influência de técnicas de saturação, empregadas em laboratórios comerciais e de pesquisa, no comportamento tensão-deformação-resistência de solos residuais quando submetidos a ensaios de compressão triaxial tipo CIU. Os solos avaliados são provenientes de litologias distintas e apresentam diferenças na composição mineralógica, grau de intemperismo e estrutura. Um dos solos pertence ao perfil de alteração de uma rocha alcalina encontrada no município de Tanguá-RJ. Os demais solos são oriundos das feições melanocrática e leucocrática de um migmatito da baixada fluminense (Duque de Caxias-RJ). A variação de volume total dos corpos de prova durante a saturação foi monitorada em alguns ensaios para auxiliar na interpretação dos resultados. Para tanto, foi desenvolvida uma câmara triaxial dupla com sistema de medida de variação de volume total de fácil montagem e custo reduzido, cujas características técnicas são competitivas com as existentes no mercado. O método de saturação que consiste na percolação de água por meio de sucção com baixa tensão confinante seguida de aumento contínuo e simultâneo de tensões (saturação automática) mostrou ser o mais adequado para o
solo residual de rocha alcalina, que apresenta estrutura frágil, sem agentes cimentantes e com elevado índice de vazios. Já o solo residual de migmatito (feição melanocrática), que apresenta agentes cimentantes e elevada tensão de cedência, é menos susceptível à técnica de saturação, tendo seu comportamento afetado apenas pelo emprego da técnica de incremento único de contrapressão. / [en] This research presents a study on the influence of saturation procedures, used in commercial and research laboratories, on the stress-strain-strength behavior of residual soils when subjected to CIU triaxial tests. The selected soils are derived from different lithologies and show differences in mineralogical composition,
structure and weathering degree. One of them belongs to the weathering profile of an alkaline rock located at the city of Tanguá-RJ. The others are the result of weathering processes on melanocratic and leucocratic features of a migmatite from Duque de Caxias, in Rio de Janeiro Metropolitan Area. Variation of the total
volume of the test specimens was monitored during the saturation process in some tests to assess the influence of this procedure on the soil structure. For this purpose, it was developed a double-walled triaxial cell with a system based on the measurement of variation of the volume of the fluid filling the inner cell. The equipment has competitive technical features, besides the low cost and easy to assemble. The saturation technique based on percolating water by suction with a low cell pressure followed by continuous and simultaneous increase of backpressure (automatic saturation) was the most suitable method for the residual soil from the alkaline rock, which presents a weakly cemented structure, without bonding, and high voids ratio. However, the residual soil from the migmatite rock (melanocratic feature), which has strong cementation and high yielding stress, shown to be less susceptible to the saturation procedures, having its behavior affected only by the saturation technique of elevation of backpressure in just onestage.
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[pt] DEFORMABILIDADE E ESTABILIDADE DE TALUDES EM SOLO GRAMPEADO / [en] DEFORMABILITY AND STABILITY OF SLOPES SUPPORTED BY SOIL NAILINGANDRE PEREIRA LIMA 11 March 2003 (has links)
[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.
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Behaviour of helical anchors subjected to cyclic loadings / Comportement des ancrages hélicoïdaux soumises à des chargements cycliquesSchiavon, José Antonio 30 September 2016 (has links)
Les ancrages hélicoïdaux, largement utilisés pour résister à des efforts de traction pour une variété d’applications comme les pylônes électriques, les pipelines, les structures offshore, etc., sont soumis à des chargements cycliques qui influent sur la performance d’encrage et peuvent induire une rupture par fatigue. Cependant, l’influence des sollicitations cycliques sur le comportement d’encrage hélicoïdal est mal connue. Une évaluation approfondie de l’effet des charges cycliques sur la réponse effort – déplacement des ancrages avec une seule hélice dans les sols sableux est présentée, incluant un diagramme d’interaction pour aider à évaluer l’impact des différentes conditions de chargement cyclique. La partie expérimentale de cette thèse comprend des essais en centrifugeuse géotechnique et des essais de chargement in situ. Les essais en centrifugeuse ont été effectués sur des modèles réduits d’encrages hélicoïdaux dans du sable à l’IFSTTAR (Nantes, France). Les essais de chargement in situ ont été réalisés sur des ancrages hélicoïdaux installés dans le sol tropical résiduel du site expérimental de l’Université de Sao Paulo (Sao Carlos, Brésil). De plus la modélisation numérique a été utilisée pour prédire les réponses pré et post cycliques des ancrages d’une hélice testée en centrifugeuse. Les principales conclusions de cette recherche sont : (a) le comportement d’un ancrage hélicoïdal est régi par la capacité portante de l’hélice, et aucune perte de capacité portante d’hélice n’a été observée pour la gamme de charges cycliques testée, (b) la dégradation de la résistance par frottement latéral sur le fut a été remarquée principalement pendant les 100 premiers cycles, lorsque l’accumulation des déplacements permanents est plus importante, (c) un diagramme d’interaction montrant les différentes conditions de stabilité cyclique est proposé à partir des résultats des données expérimentales, (d) des valeurs modifiées du facteur de capacité portante (Nq) sont proposées pour l’estimation de la capacité et post-cyclique des ancrages avec une hélice dans du sable, (e) l’effet de l’installation de l’ancrage doit être pris en compte dans le modèle numérique afin d’obtenir des prédictions fiables de la performance de l’ancrage hélicoïdal. / Helical anchors, used widely to resist uplift loading for a variety of applications, including in transmission towers, pipelines, offshore structures, etc., are subjected to environmental cyclic loads that influence the anchor performance and may induce fatigue failure. However, the influence of cyclic loading on helical anchor behaviour is unknown. A comprehensive evaluation of the effect of cyclic loading on the load-displacement response of single-helix anchors in sandy soils is presented here, including an interaction diagram to help designers evaluate the impact of different conditions in cyclic loadings. The experimental work of this thesis includes geotechnical centrifuge modelling and field load tests. The centrifuge model tests were carried out with reduced scale models of helical anchors in sand, at IFSTTAR (Nantes, France). The field load tests were performed on hekical anchors installed in a tropical residual soil of the Experimental Site of the University of Sao Paulo (Sao Carlos, Brazil). In addition, numerical modelling was used to predict the pre- and post-cyclic responses of the single-helix anchors tested in a centrifuge. The main findings of this research are : (a) helical anchor behaviour is governed by helix bearing resistance and no loss of helix bearing capacity was observed in the range of cyclic loadings tested, (b) the degardation of shaft resistance was noticed mainly during the first 100 cycles, when the accumulation of permanent displacements is more significant, (c) an interaction diagramshowing the different conditions of cyclic stability is proposed from the results of the experimental data, (d) modified values of the bearing capacity factor in tension (Nq) are suggested for the estimation of post-cyclic uplift capacity of single-helix anchors in sand, (e) the installation effect of the anchor should be taken into account in the numerical model in order to obtain reliable predictions of the helical anchor performance.
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Capacidade de carga de sapatas, estacas de pequeno diâmetro e tubulões curtos em função do SPT: um estudo em solos residuais de Gnaisses para a região Sul de Minas / Bearing capacity and shaft resistance for shallow foundations, small diameters piles and short drilled piers, as function of SPT: a study for the residuals soils from gneis of the southern region of the Minas Gerais State at BrasilTeixeira, Cornélio Zampier 01 August 1997 (has links)
Esta Tese aborda, de modo original e pioneiro, importantes aspectos da Engenharia de Fundações do Sul de Minas: a) sistematização de conhecimentos sobre a Geologia regional; b) identificação e caracterização da prática de fundações; c) definição (com a formação de um banco de dados) dos perfis mais representativos do subsolo de suas principais cidades; d) estudo dos parâmetros físicos, químicos e geomecânicos de um solo típico; e) implantação de campo experimental de fundações da Universidade Federal de Lavras, com a realização de provas de carga. Grande ênfase foi dada aos itens (a), (c) e (e). Priorizou-se o estudo das fundações de baixa capacidade de carga, no estudo do comportamento carga-recalque de ensaios de placa, de provas de carga a compressão em estacas-broca isoladas e de tubulões curtos instrumentados. Destacam-se as análises sobre os efeitos de forma, profundidade, melhoramento do terreno de fundação e de inundação nas fundações rasas e da variação L/d na resistência lateral unitária das estacas, sendo valorizadas as fórmulas empíricas com base no SPT. São apresentadas fórmulas de previsão de carga, em função do SPT, para sapatas, estacas de pequeno diâmetro e tubulões curtos e um estudo de custos, onde se mostra que a opção indiscriminada por tubulões é inadequada para certas faixas de carga de trabalho. Adicionalmente, são feitas recomendações para intensificar o uso de sondagens tendo em vista a grande variabilidade das propriedades dos solos regionais e para aumentar os fatores de segurança nestas fórmulas onde houver possibilidade de ocorrência de colapso no solo. / This work presents, at time, important aspects of Foundation Engineering at Southern Region of Minas Gerais State: a) systematization of the knowledge about regional geology; b) identification and characterization of practice in foundations; c) definition (though establishment of a data base) of most representative sub-soil profiles at main cities at the region; d) study of physical, chemical and geomechanical parameters of a typical soil; e) implementation of a experimental field for foundation studies at Federal University of Lavras, by execution of load tests. A large emphasis was given to items a, c and e. The study of foundations of low load capacity was prioritized when testing plates, isolated piles under compression and short drilled piers with sensors. Analysis such as form effects, depth, soil improvement and flooding on shallow foundations and variation of L/d on the lateral unity resistance by emphasizing the empiral equations based on SPT were all pointed out. Mathematical equations are presented for load estimation as function of SPT for small diameter piles and short drilled piers as well as a cost study where it can bem shown that the undistinguished alternative for piers is inadequate for some load values. In addition, due to soil spatial variability and safety factor increment on soils subject for colapse, recommendations on intensive use of SPT test are given.
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Behaviour of helical anchors subjected to cyclic loadings / Comportamento de ancoragens helicoidais submetidas a carregamentos cíclicosSchiavon, José Antonio 30 September 2016 (has links)
Helical anchors, used widely to resist uplift loading for a variety of applications, including in transmission towers, pipelines, offshore structures, etc., are subjected to environmental cyclic loads that influence the anchor performance and may induce fatigue failure. However, the influence of cyclic loading on helical anchor behaviour is unknown. A comprehensive evaluation of the effect of cyclic loading on the load-displacement response of single-helix anchors in sandy soils is presented here, including an interaction diagram to help designers evaluate the impact of different conditions in cyclic loadings. The experimental work of this thesis includes geotechnical centrifuge modelling and field load tests. The centrifuge model tests were carried out with reduced scale models of helical anchors in sand, at IFSTTAR (Nantes, France). The field load tests were performed on helical anchors installed in a tropical residual soil of the Experimental Site of the University of São Paulo (São Carlos, Brazil). In addition, numerical modelling was used to predict the pre- and postcyclic responses of the single-helix anchors tested in a centrifuge. The main findings of this research are: (a) helical anchor behaviour is governed by helix bearing resistance, and no loss of helix bearing capacity was observed in the range of cyclic loadings tested, (b) the degradation of shaft resistance was noticed mainly during the first 100 cycles, when the accumulation of permanent displacements is more significant, (c) an interaction diagram showing the different conditions of cyclic stability is proposed from the results of the experimental data, (d) modified values of the bearing capacity factor in tension (Nq) are suggested for the estimation of post-cyclic uplift capacity of single-helix anchors in sand, (e) the installation effect of the anchor should be taken into account in the numerical model in order to obtain reliable predictions of the helical anchor performance. / As estacas helicoidais são largamente utilizadas para resistir a carregamentos de tração em uma variedade de aplicações como torres de linhas de transmissão de energia, dutos enterrados, estruturas offshore, etc. Estes tipos de estruturas são normalmente submetidos a carregamentos cíclicos que influenciam o desempenho de fundações por estacas helicoidais submetidas a esforços de tração, e podem induzir ruptura por degradação da capacidade de carga. Contudo, a influência do carregamento cíclico no comportamento das estacas helicoidais (ou ancoragens helicoidais, quando submetidas apenas a esforços de tração) é pouco conhecida. Uma avaliação abrangente do efeito de carregamentos cíclicos sobre o comportamento das ancoragens helicoidais é apresentada nesta tese, incluindo um diagrama de interação para auxiliar na avaliação do impacto de diferentes condições de carregamento cíclico. O trabalho experimental desta tese inclui modelagem em centrífuga geotécnica e ensaios de carregamento cíclico em estacas na grandeza real em campo. Os ensaios em centrífuga foram realizados com modelos reduzidos de estacas helicoidais em areia, no IFSTTAR (Nantes, França). Os ensaios de campo foram realizados em ancoragens helicoidais instaladas no solo residual tropical do Campo Experimental de Fundações da Universidade de São Paulo (São Carlos, Brasil). Além disso, modelos numéricos foram utilizados para simular os resultados do comportamento das ancoragens helicoidais ensaiadas em centrífuga nas condições pré- e pós-ciclos. Os principais resultados desta pesquisa são: (a) a capacidade de carga à tração da ancoragem helicoidal é controlada pela capacidade de carga da hélice, (b) a degradação da resistência por atrito lateral foi observada principalmente durante os primeiros 100 ciclos, período em que a acumulação dos deslocamentos permanentes é mais significante, (c) um diagrama de interação mostrando as diferentes condições de estabilidade cíclica é proposto a partir dos resultados experimentais em centrífuga, (d) valores modificados do fator de capacidade de carga em tração (Nq) são sugeridos para estimativa da capacidade pós-ciclos de ancoragens helicoidais com uma hélice em areia, (e) o efeito da instalação da ancoragem deve ser levado em consideração no modelo numérico para que se obtenha previsões confiáveis do desempenho de ancoragens helicoidais.
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Avaliação de proposições matemáticas para interpretação do comportamento de solos residuais não saturados / Evaluation of equations for modeling the behavior of residual soil unsaturatedAnderson Moura Ferreira 04 February 2010 (has links)
Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos. / In the last decades, theories have been formulated to interpret the behavior of unsaturated soils and found to be consistent with the experimental response. Besides, several techniques for field and laboratory testing have been developed, as well. However, the experimental determination of unsaturated soil parameters is costly, time-consuming, requires particular test equipments and experienced technicians. As a result, these theories application are limited to academic researches and are barely used in engineering practice. To overcome this issue, several researchers proposed equations to mathematically represent the experimental behavior unsaturated soils. These propositions are based on physical indexes, soil characterization, and current laboratory tests or simply curve fitting. The relationship of soil-water content and matric suction, conventionally referred to as the soil-water characteristic curve (SWCC) is also useful tool in the prediction of the engineering behavior of unsaturated soils. There are many equations to mathematically represent SWCC. Some are based on the assumption that its shape is directly related to the pore distribution, and, therefore, the grain size distribution. In these propositions the parameters are calibrated by curve adjustment of the experimental data. Others assume that the curve can be directly estimated from physical properties of soils. These proposals are simple and convenient for practical use, but are substantially incorrect since they disregard the influence of moisture content, stress level, soil structure and mineralogy. As a result, most of them have limited success depending on soil types. Some attempts have also been made to predict the variation of the shear strength with respect to matric suction. These procedures use SWCC as a tool either directly or indirectly along with the saturated strength parameters c and . This work discusses the applicability of three SWCC equations (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; and Fredlund and Xing, 1994) for twenty four residual soils from Brazil. The suitability of the normalized soil-water characteristic curve, proposed by Camapum de Carvalho and Leroueil (2004), was also investigated. Models parameters were determined by curve fitting, using inverse problem techniques; two optimization methods were used: Genetic Algorithm (GA) and Levenberq-Marquardt method. Several parameters that influence the SWCC behavior are discussed, as well. The relationship between matric suction and shear strength was evaluated by curve fitting using the equations proposed by Öberg and Sällfors (1995, 1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007) and Futai (2002); eight experimental results were analyzed. Several parameters that influence the SWCC behavior and the unsaturated shear strength are discussed, as well.
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Aplicação de Lógica Nebulosa para Previsão do Risco de Escorregamento de Taludes em Solo Residual. / Application of Fuzzy Logic for Prediction of Risk of Landslides on the Slope in Residual Soil.Marcos Antonio da Silva 02 April 2008 (has links)
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.
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[en] STRESS - STRAIN BEHAVIOR OF A GNEISS RESIDUAL SOIL USING THE CUBIC TRIAXIAL CELL / [es] COMPORTAMIENTO TENSIÓN X DEFORMACIÓN EN SUELOS RESIDUALES / [pt] COMPORTAMENTO TENSÃO X DEFORMAÇÃO DE SOLOS RESIDUAIS NO EQUIPAMENTO TRIAXIALMARCONI SOARES ALEIXO 23 April 2001 (has links)
[pt] O conhecimento do comportamento de solos residuais é de
grande importância para projetos geotécnicos no Brasil e,
em particular, na região do Rio de Janeiro, tendo em vista
que o clima tropical e as características geológicas
favorecem a ocorrência de mantos residuais de grande
espessura. O presente trabalho trata do estudo do
comportamento tensão-deformação de um solo residual
proveniente de um perfil de alteração de rocha gnáissica do
maciço da Tijuca, Rio de Janeiro. Como os solos residuais
gnáissicos preservam as foliações herdadas da rocha matriz,
investigou-se em particular a relevância de se considerar a
ocorrência de anisotropia nas características de
resistência e deformabilidade destes solos.
No estudo foi utilizado o equipamento triaxial cúbico
desenvolvido na PUC-Rio. Este equipamento possibilita o
controle independente das três tensões principais, sendo
mais adequado para a reprodução das trajetórias de tensões
tridimensionais, usualmente associadas com obras
geotécnicas no campo, e em particular, para estudos sobre
as características de anisotropia de solos.
O programa experimental constou de ensaios de compressão
axial e hidrostática, sob condições drenadas de
carregamento, utilizando o equipamento triaxial cúbico.
Foram realizados também ensaios oedométricos convencionais,
de modo a se obter as características de compressibilidade
do solo. Foram moldados corpos de prova a partir de blocos
indeformados, paralelos e perpendiculares à foliação
observada no solo, o que possibilitou a análise dos
resultados para direções distintas de carregamento. Para
efeito de comparação sobre a relevância do arranjo
estrutural dos grãos do solo, foram ensaiados também corpos
de prova compactados dos mesmos materiais.
A análise dos resultados permitiu a obtenção dos módulos de
deformabilidade e dos parâmetros de resistência do solo
residual. Em particular, foram verificados os efeitos da
direção de carregamento dos corpos de prova, do nível das
tensões de confinamento, do grau de intemperismo, do
arranjo estrutural dos grãos e dos efeitos do grau de
saturação. Pode-se concluir que os solos estudados não
apresentaram efeitos marcantes de anisotropia nas
características de resistência. No entanto, quanto à
deformabilidade, pode-se considerar que o solo residual
jovem apresentou características anisotrópicas. / [en] The knowledge of the mechanical behaviour of residual soils
is of great importance in
geotechnical projects, because of its abundance in tropical
regions, such as Brazil and
particularly in the area of Rio de Janeiro. The present
work presents a study on the
fundamental stress-strain behaviour of a residual soil
resulting from a profile of a gneiss rock
in Rio de Janeiro. As the gneiss residual soils preservethe
bedding planes from the parent
rock, the relevance of considering anisotropy in the stress-
strain characteristics of these soils
was investigated.
The cubic triaxial equipment developed at PUC-Rio was used
in this research. This
equipment allows the independent control of the three
principal stresses, allowing the
reprodution of three-dimensional stress paths, usually
associated with geotechnical works in
the field.
The experimental program consisted of axial and hidrostatic
tests, under drained
loading conditions, using the cubic triaxial equipment. One-
dimensional oedometer tests were
also performed, in order to obtain the compressibility
characteristics of the residual soil.
Undisturbed specimens were prepared with the bedding planes
parallel or perpendicular to the
loading direction.
Analysis of the test results showed the effects of load
direction, confining stress level,
weathering degree, structural soil fabric and saturation
degree. It may be concluded that the
gneiss residual soils which were selected for this research
do not present significant effects of
anisotropy in the strength characteristics. In the stress-
strain characteristics, however, it may
be concluded that the young residual soil showed effects of
anisotropy. / [es] EL conocimiento sobre el comportamiento de suelos residuales resulta de gran importancia para los
proyectos geotécnicos en Brasil y, en particular, en la región de Rio de Janeiro, considerando que el
clima tropical y las características geológicas favorecen la existencia de mantos residuales de gran
espesor. El presente trabajo estudia el comportamiento tensión-deformación de un suelo residual
proveniente de un perfil de alteración de roca gnáisica del macizo de la Tijuca, Rio de Janeiro.
Como los suelos residuales gnáisicos preservan las foliaciones heredadas de la roca matriz, fue
necesario estudiar si resultaba relevante considerar la aparición de anisotropía en las características
de resistencia y deformabilidad de estos suelos. En el estudio se utilizó el equipo triaxial cúbico
desarrollado en la PUC-Rio. Este equipo permite el control independente de las tres tensiones
principales, siendo más adecuado para la reproducción de las trayectorias de tensiones
tridimensionales, usualmente asociadas a obras geotécnicas en el campo, y en particular, para
estudios sobre las características de anisotropía de suelos. El programa experimental incluyó ensayos
de compresión axial e hidrostática, sobre condiciones drenadas de carga, utilizando el equipo triaxial
cúbico. Fueron realizados también ensayos oedométricos convencionales, con el objetivo de obtener
las características de compresibilidad del suelo. Fueron moldados cuerpos de prueba a partir de
bloques no deformados, paralelos y perpendiculares a la foliación observada en el suelo, lo que
permitió el análisis de los resultados para distintas direcciones de carga. Para efecto de comparación
sobre la relevancia del arreglo extructural de los granos del suelo, se realizaron ensayos con cuerpos
de prueba compactados de los mismos materiales. El análisis de los resultados permitió la obtención
de los módulos de deformabilidad y de los parámetros de resistencia del suelo residual. En particular,
se verificaron los efectos de la dirección de carga de los cuerpos de prueba, del nível de las tensiones
de contensión, del grado de intemperización, de la disposición extructural de los granos y de los
efectos del grado de saturación. Se puede concluir que los suelos estudiados no presentaran efectos
marcantes de anisotropía en las características de resistencia. Sin embargo, con respecto a la
deformabilidad, se puede considerar que el suelo residual joven presentó características anisotrópicas.
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[en] DISCRETE MICRO-MICROMECHANICAL MODELING OF RESIDUAL SOILS / [pt] MODELAGEM MICRO-MECÂNICA DISCRETA DE SOLOS RESIDUAISJUAN PABLO IBANEZ 10 July 2008 (has links)
[pt] O presente trabalho de pesquisa estuda a modelagem numérica de solos residuais no que se refere ao seu comportamento mecânico, a partir da análise micro-mecânica, utilizando como ferramenta de modelagem o método dos elementos discretos (MED), o qual permite a representação do solo como meio particulado 2D por meio de elementos discretos circulares. Diversos são os fenômenos micro e macro-estruturais presentes nos solos residuais, os quais condicionam sua resposta mecânica, podendo-se mencionar a dupla estrutura e dupla porosidade, a presença de uma matriz argilosa, a condição não saturada, a cimentação e quebra de grãos, e a presença de pequenos blocos de rocha não alterada. A partir do estudo destes fenômenos foram propostas formulações matemáticas que os descrevem, as quais foram implementadas no código de elementos discretos DEMlib. Após a calibração e validação do programa de análise implementado, a influência de cada um destes fenômenos na resposta mecânica do solo foi estudada pela simulação dos ensaios edométrico e de cisalhamento direto em amostras discretas com compacidade variada, criticando os resultados e obtendo conclusões. Em seguida estes fenômenos foram estudados de forma combinada no intuito de reproduzir a resposta de alguns solos residuais jovens e maduros. Encerrando o trabalho foram resumidas as conclusões obtidas e apontadas sugestões para um aprofundamento e desenvolvimentos subseqüentes da linha de pesquisa implementada. / [en] The present research studies the numerical modeling of the
mechanical behavior of residual soils, by a micro-mechanical
analysis, using as modeling tool the discrete elements
method (DEM), which allows the representation of the soil
as 2D particle assembly of circular discrete elements. There
are several micro and macro structural phenomena present in
residual soils, which determine its mechanical response:
double structure and double porosity of soil mass, the
presence of a clay-like matrix, partially saturated
condition, grain cementation, grain crushing, and the
presence of small blocks of not-weathered parental rock.
Based on the study of these phenomena, mathematical
formulations have been proposed in order to describe them,
which have been implemented in the DEMlib discrete elements
code. After calibration and validation of the implemented
analysis program, the influence of each phenomena in soil
response was studied by simulating edometrical and direct
shear tests in discrete samples with several
densities, criticizing the results and getting conclusions.
Afterwards, these phenomena were studied in a combined way
in order to reproduce the response of some young and mature
residual soils. To finish up this work the conclusions
obtained have been summarized and suggestions for deepening
and further developing of the implemented research line have
been stated.
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Aplicação de Lógica Nebulosa para Previsão do Risco de Escorregamento de Taludes em Solo Residual. / Application of Fuzzy Logic for Prediction of Risk of Landslides on the Slope in Residual Soil.Marcos Antonio da Silva 02 April 2008 (has links)
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.
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