Análise de estabilidade de uma barragem de terra: abordagens determinística e probabilística

Abstract

As barragens de terra caracterizam-se em um dos tipos de barramento mais comumente utilizado no Brasil. A alta variabilidade dos parâmetros geotécnicos dos materiais utilizados em sua construção, ou seja, a inconstância no tipo de solo e rochas. Dito isso, essa variação dos parâmetros pode acarretar emergências e colocar a estrutura em risco de ruptura. O objetivo desse trabalho de conclusão de curso é realizar uma comparação entre os fatores de segurança obtidos através das duas metodologias, a fim de verificar a variabilidade do fator se segurança do barramento de terra em questão. Dessa forma, o presente trabalho realizou um estudo de estabilidade de uma barragem de terra em operação, através do método determinístico de Spencer, sem considerar a variação dos parâmetros geotécnicos, e através do método probabilístico de Monte Carlo, considerando a variação. O estudo contempla diferentes cenários de carregamento, sendo eles: final de construção, rebaixamento rápido do reservatório, operação normal, operação normal com sismo e elevação da linha freática. Os parâmetros geotécnicos utilizados nas análises foram definidos com base nos dados do projeto básico e do projeto executivo do empreendimento. A metodologia consistiu na modelagem computacional de uma seção crítica do barramento em questão, com o auxílio do software GeoStudio. Inicialmente, realizou-se a análise de percolação, para os diferentes cenários, a fim de definir a posição da linha freática. Posteriormente as análises de estabilidades para os carregamentos predefinidos. Face ao exposto, os resultados obtidos mostram que os coeficientes de segurança calculados estão acima do valor mínimo determinado, e na abordagem probabilística os fatores de segurança obtidos foram levemente superiores aos obtidos através da abordagem determinística. Conclui-se que, visando a maior precisão nos estudos de estabilidade, o ideal seria a associação da análise determinística com a análise probabilística, pois traz resultados mais completos e significativos para determinar a estabilidade da estrutura.Earth dams are one of the most commonly used types of dam in Brazil. The high variability of the geotechnical parameters of the materials used in its construction, that is, the inconstancy in the type of soil and rocks. That said, this variation in parameters can lead to emergencies and put the structure at risk of failure. The objective of this course completion work is to compare the safety factors obtained through the two methodologies, in order to verify the variability of the safety factor of the earth bus in question. Thus, the present work carried out a study of the stability of an earth dam in operation, through Spencer's deterministic method, without considering the variation of the geotechnical parameters, and through the probabilistic Monte Carlo method, considering the variation. The study contemplates different loading scenarios, namely: end of construction, rapid lowering of the reservoir, normal operation, normal operation with earthquake and elevation of the water table. The geotechnical parameters used in the analyzes were defined based on data from the basic project and the executive project of the enterprise. The methodology consisted of computational modeling of a critical section of the bus in question, with the help of GeoStudio software. Initially, a percolation analysis was carried out, for the different scenarios, in order to define the position of the water table. Subsequently, the stability analyzes for the predefined loads. Given the above, the results obtained show that the calculated safety coefficients are above the minimum value determined, and in the probabilistic approach the safety factors obtained were slightly higher than those obtained through the deterministic approach. It is concluded that, aiming at greater precision in stability studies, the ideal would be the association of the deterministic analysis with the probabilistic analysis, as it brings more complete and significant results to determine the stability of the structure.