Modelagem geotécnica numérica de um talude rodoviário da Serra do Mar com histórico de movimentações

Abstract

Resumo: Taludes rodoviários, quando apresentam cenário de instabilização e movimentação, têm potencial danoso frente a efeitos resultantes de uma possível ruptura. No estudo de estabilidade de taludes, tradicionalmente são considerados modelos baseados no método de equilíbrio limite (MEL), tendo como resultado um fator de segurança (FS), o qual indica a situação de segurança do talude. Entretanto, o MEL por si só não considera a ocorrência de movimentações. Métodos de tensão e deformação (TD), por sua vez, permitem a quantificação das movimentações ocorridas num maciço. O presente trabalho traz o estudo de um talude rodoviário, localizado na BR 116 (Rodovia Régis Bittencourt), no qual se buscou explicar, por meio de MEL e análise de TD, o comportamento de deslocamentos ocorridos durante a execução de uma obra de contenção. Por meio de um método de obtenção de parâmetros de resistência do solo, (baseada em MEL) baseado em uma ruptura pretérita à instalação da contenção, foi possível a obtenção dos parâmetros característicos de resistência do solo superficial. Estes, por sua vez, juntamente com dados de instrumentação e caracterização geotécnica, permitiram a criação de um modelo numérico de TD. As análises de TD apontaram para a necessidade de subdivisão da camada superficial de solo, devido a dependência entre o módulo de elasticidade (E) e a magnitude do carregamento a que se submete o solo. Esta subdivisão foi empregue na criação de simulações numéricas, baseadas nos modelos constitutivos de elastoplástico com critério de ruptura de Mohr-Coulomb e hiperbólico de Duncan-Chang. Por meio destes modelos, foi possível obter como resultados uma aproximação de valores de deflexões horizontais com aquelas que foram verificadas em campo. Ambos modelos se mostraram representativos, porém o modelo desenvolvido baseado em Duncan e Chang, o qual considerou dependência de E com a trajetória de tensão (não apenas sua magnitude), indicou resultados mais próximos da realidade. Concluiu-se, por fim, que os fenômenos de movimentação geotécnicos puderam ser satisfatoriamente modelados numericamente.

Abstract: Situations where highway slopes present instability, there is a harmful potential in face of the effects resulting from a possible failure. In the study of slope stability, models based on the limit equilibrium method (LEM) are traditionally considered, resulting in a safety factor (FS), which indicates the slope safety situation. LEM itself, however, does not consider the occurrence of land movements. Stress and strain methods, in turn, allow the quantification of the movements that occurred in a land mass. Herein is presented the study of a road slope, located on BR 116 (Rodovia Régis Bittencourt), in which it was sought to explain, by means of MEL and stress and strain analysis (SS), the displacement behavior that occurred during the execution of a retaining wall. Through a past failure numerical analysis (based on LEM), it was possible to obtain the superficial soil, the characteristic resistance parameters. These, in turn, , alongside instrumentation and geotechnical characterization data, allowed the creation of a numerical model of SS. SS analyzes pointed out that it was necessary to subdivide the superficial soil layer, in order to account for the elasticity modulus (E) dependency on the load magnitude which the soil is subjected. This subdivision was used to create numerical simulations, based on the constitutive models: elastoplastic with Mohr-Coulomb failure criteria, and Duncan and Chang hyperbolic. It was possible to obtain as results an approximation of horizontal deflection values with those that were verified in the field. Both models were shown to be representative, but the model developed based on Duncan and Chang, which considered E dependence on the tension trajectory (not just its magnitude), indicated results closer to reality. Finally, it was concluded that the geotechnical movement phenomena could be satisfactorily modeled numerically.