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Previous issue date: 2018-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Análises de estabilidade de taludes são predominantemente realizadas em duas-dimensões
(2D) por métodos de equilíbrio limite. Os métodos convencionais de equilíbrio limite são alvos
de muitas críticas pelo o uso do equilíbrio estático, pressuposições de forças na análise e por
possuir o mesmo fator de segurança ao longo de toda a superfície de deslizamento. Para
superar essas deficiências, o método proposto por Kulhawy (1969) incorpora o
comportamento tensão-deformação do solo com tensões oriundas do Método de Elementos
Finitos (FEM) e tem a mesma estrutura dos métodos de equilíbrio dos métodos de equilíbrio
de equilíbrio limite clássicos. É também chamado de método aperfeiçoado. Devido à existência
de taludes com geometrias complexas, a abordagem tridimensional (3D) é a única capaz de
incorporar todos os aspectos geométricos do problema. Esta dissertação é dividida em dois
artigos com o tema de estabilidade de taludes pelo o método de Kulhawy em abordagens 2D
e 3D. O objetivo primário dessa dissertação é avaliar os principais fatores que influenciam a
estabilidade de taludes. O primeiro artigo propôs geometrias variando de convexo a côncavo
em um conjunto de propriedades típicas de solos. Duas trajetórias de geração de tensões in-
situ foram utilizadas, i.e., construção e escavação. O método GLE foi calculado para fins de
comparação. A superfície de deslizamento é muito dependente do histórico de tensão e da
forma da face do talude. A diferença relativa no estado de tensões inicial típico alcançou 15%
nas análises 2D e 34% nas análises 3D. A análise de sensibilidade do efeito do Poisson no
fator de segurança mostrou-se muito relevante. A relação entre os fatores de segurança 2D e
3D são quase lineares independente do estado de tensões, das propriedades de resistência,
formato da face do talude, na ordem de 30 a 40%. O segundo artigo propõe análises em
barragens construídas em vales estreitos. Três abordagens de análises foram utilizadas:
redução de resistência ao cisalhamento (SSR), métodos de Kulhawy e GLE. Condições típicas
de fundações são muito variáveis como topografia e deformabilidade. A análise de
sensibilidade do módulo de fundação de Young no fator de segurança foi insignificante em 2D
e relevantes em 3D. A relação entre o comprimento do aterro (W) e a altura () é uma variável
representativa do grau de estreitamento da barragem e na estabilidade de taludes. A análise
de deformações planas tende a altas relações W/H e o oposto mostra elevados efeitos 3D. A
inclinação da ombreira mostrou-se relevante no fator de segurança apenas em aterros em
vales estreitos. Fundações mais rígidas são mais beneficias para o fator de segurança devido
à produção de altos efeitos de arqueamento neste cenário. O método de Kulhawy provou-se
ser vantajoso pela a incorporação do comportamento mecânico do solo, o uso de tensões
mais realísticas nas análises e avaliação da estabilidade local na superfície de deslizamento.
Isso aumenta a quantidade de informações úteis e confiáveis para o profissional de
engenharia no projeto de taludes. Todas as análises foram realizadas usando o software
SoilVision Systems, Saskatchewan, Canadá. Os módulos utilizados foram o SVLOPE, SVSOLID
e o SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). A análise de tensão para a simulação de
trajetórias de escavação e construção utilizou do solucionador de Equações Diferenciais
Parcias (PDE) o FlexPDE 6 (PDE Solutions Inc., 2014). / Slope stability analyses are predominantly performed using the two-dimensional (2D) conventional
limit equilibrium methods. Conventional limit equilibrium methods are targets of many criticisms for
using static equilibrium, assumptions of forces in the analysis and the same factor of safety along the
slip surface. In order to overcome these shortcomings, the method proposed by Kulhawy (1969)
incorporates the stress-strain behavior of the soil with stresses from the Finite Element Method (FEM)
with the same structure as limit equilibrium methods. It is also called enhanced method. Due to the
existence of slopes with complex geometries, the three-dimensional (3D) approach is only able to
incorporate all the geometric aspects of the problem. This thesis is divided into two papers with the
subject of slope stability analyses by the Kulhawy’s method in 2D and 3D approaches. The primary
objective of this thesis is to evaluate major factors that influence slope stability. The first paper
proposed geometries ranging from convex to concave in a set of soil properties. Two stress paths were
considered, i.e., construction and excavation. The GLE method was computed for comparison
purposes. The slip surface is very dependent on the stress history and the shape of slope face. The
relative difference in typical initial stress state reached 15% in 2D analyses and 34% in 3D analyses.
Sensitivity analysis of effect of Poisson’s ratio on factor of safety was very relevant. The relationship
between 2D and 3D factors of safety are nearly linear independent of stress state on order of 30 to 40%.
The second paper propose analyses on embankment dams built in narrow valleys. Three approaches of
slope stability were used: shear strength reduction (SSR), Kulhawy’s and GLE methods. The typical
conditions of foundation sites are very variable as topography and deformability. Sensitivity analysis of
Young’s modulus of foundation on factor of safety was insignificant in 2D and relevant in 3D analyses.
The ratio between embankment length (W) and height (H) was very important on slope stability. The
plane strain analysis tends to high W/H ratio and the opposite shows high 3D effects. The inclination of
abutment showed to be relevant on factor of safety only in embankments in narrow valleys. Stiffer
foundations are beneficial to the factor of safety due producing high arching effects in this scenario.
The Kulhawy’s method proved to be advantageous by the incorporation of mechanical behavior of soil,
more realistic stress and local stability evaluation on slip surface. It increases the amount of useful and
reliable information to the engineering professional in design of slopes. All analyses were performed
using SoilVision Systems suite software, Saskatchewan, Canada. The modules used were SVSLOPE,
SVSOLID and SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). The stress analysis for the simulation of
excavation and construction trajectories used partial differential equation (PDE) solver, FlexPDE 6
(PDE Solutions Inc., 2014).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/8904 |
| Date | 27 August 2018 |
| Creators | Moura, Nícolas Rodrigues |
| Contributors | Gitirana Júnior, Gilson de Farias Neves, Fredlund, Murray D., Gitirana Júnior, Gilson de Farias Neves, Maia, José Allan Carvalho, Sales, Maurício Martines, Mascarenha, Márcia Maria dos Anjos |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Civil - EEC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 6915322422128222104, 600, 600, 600, 600, 724087251626315585, -6274833215046395772, 2075167498588264571 |
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