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Title: Retroanálise probabilística tridimensional por equilíbrio-limite de rupturas de talude em Belo Horizonte/MG.
Authors: Bretas, Thiago Cruz
metadata.dc.contributor.advisor: Assis, André Pacheco de
Keywords: Taludes - mecânica do solo - estabilidade - retroanálise
Análise dimensional - análise 3D
Confiabilidade engenharia - teoria equilíbrio limite
Issue Date: 2020
metadata.dc.contributor.referee: Assis, André Pacheco de
Gomes, Romero César
Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito
Citation: BRETAS, Thiago Cruz. Retroanálise probabilística tridimensional por equilíbrio-limite de rupturas de talude em Belo Horizonte/MG. 2020. 168 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia Geotécnica) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.
Abstract: Este trabalho apresenta as retroanálises probabilísticas de duas rupturas que ocorreram no mesmo talude, situado em Belo Horizonte/MG, realizadas por meio do método de equilíbriolimite em três dimensões. A encosta em questão, com aproximadamente 60 m de altura total, é composta por camada superficial de canga de minério que recobre saprolito de itabirito com intercalações de filito. A primeira ruptura estudada, ocorrida no ano de 2010, possui cerca de 35 m de altura e geometria côncava típica de escorregamento rotacional, ideal para aplicação da análise de estabilidade em 3D. A segunda ruptura avaliada, com volume de massa deslocado inferior a primeira, deu-se em dezembro de 2016, durante período de chuvas intensas. As modelagens numéricas tridimensionais, por equilíbrio-limite, foram realizadas por meio do software Slide3 da Rocscience. Para tanto, foram utilizados parâmetros de resistência determinados por ensaios de cisalhamento direto e aferidos por retroanálises. O modelo geomecânico local foi desenvolvido a partir da análise de oito furos de sondagens mistas, através do software Leapfrog da Seequent. Como as análises de estabilidade em 2D, largamente utilizadas na prática, ignoram a terceira dimensão dos taludes, os estudos em 3D foram desenvolvidos para mitigar essa simplificação. Porém, a parte gráfica da modelagem numérica, compreendendo a superfície externa e todas as camadas da geologia local, tornou-se um dos principais empecilhos na difusão da utilização desse tipo de análise. De maneira comparativa, também foi realizada a retroanálise por equilíbrio limite em duas dimensões, através do software Slide2 da Rocscience, para uma seção transversal crítica traçada no eixo de cada ruptura. Conforme esperado, pôde-se concluir que as análises de estabilidade em 2D foram mais conservadoras que as realizadas em 3D, com variação média dos fatores de segurança em torno de 10%. Apesar de ainda existirem diversos inconvenientes na aplicação plena de análises de estabilidade em 3D (como assumir que a massa pode ser dividida em colunas), estudos mostram que a diferença entre os fatores de segurança calculados pelos dois métodos pode chegar a até 30%. Com relação à retroanálises, os parâmetros de resistência ao cisalhamento encontrados em análises tridimensionais, tais que o fator de segurança seja unitário, são inferiores aos encontrados em retroanálises em 2D. Portanto, as retroanálises em 3D são, em geral, mais conservadoras. Nesse trabalho foi encontrada uma diferença de valor de coesão de 26%, comparando-se retroanálise bidimensional com a tridimensional.
metadata.dc.description.abstracten: This paper presents the probabilistic back-analysis of two collapses on the same slope, located in Belo Horizonte / MG, carried out using three dimensional limit-equilibrium. The slope has approximately 60 m high and is composed of a superficial layer of ore “canga” that covers itabirite saprolite with intercalations of phyllite. The first collapse, occurred in 2010, is about 35 m high and has a concave geometry typical of rotational sliding, ideal for applying 3D stability analysis. The second collapse assessed, displaced mass volume less than the first one, occurred in December 2016, during a period of intense rainfalls. The three-dimensional numerical modeling, by limit equilibrium, was performed using Rocscience's Slide3 software. For this purpose, shear strength parameters were determined by direct shear tests and measured by back-analysis. The local geomechanical model was developed from the analysis of eight boreholes, using Seequent's Leapfrog software. Since 2D stability analysis, widely used in practice, ignore the third dimension of slopes, 3D studies were developed to mitigate this simplification. However, the graphical part of numerical modeling, comprising the external surface and all layers of local geology, became one of the main obstacles in spreading the use of this type of analysis. In a comparative way, the back-analysis by 2D limit-equilibrium was also performed, using Rocscience's Slide2 software, for a critical cross section drawn on the axis of each rupture. As expected, it could be concluded that 2D stability analysis were more conservative than those performed in 3D, with an average variation of safety factors around 10%. Although there are still several drawbacks in the full application of 3D stability analysis (such as assuming that the mass can be divided into columns), studies show that the difference between the safety factors calculated by the two methods can reach up to 30%. With regard to back-analysis, the shear strength parameters found in three-dimensional analysis, such that the safety factor is unitary, are lower than those found in 2D retroanalysis. Therefore, 3D backanalysis is, in general, more conservative. In this work, a difference in cohesion value of 26% was found, comparing two-dimensional and three-dimensional back-analysis.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/13179
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 11/02/2021 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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