Conceitos sobre Estabilidade de Taludes. Fernando A. M. Marinho Escola Politécnica da USP

Transcrição

1 Conceitos sobre Estabilidade de Taludes Fernando A. M. Marinho Escola Politécnica da USP 2010

2 Conceitos Básicos

3 Mecanismos de ruptura U.S. Department of the Interior USGS Fact Sheet

4 U.S. Department of the Interior USGS Fact Sheet

5 Mecanismos de ruptura causados pela água Winter, Macgregor & Shackman (2005)

6 Deterioração do F.S. ao Longo de uma Encosta Winter, Macgregor & Shackman (2005)

7 Classificação dos Escorregamentos

8 Classificação dos Escorregamentos

9 Creep ou Rastejo

10 Escorregamentos Alteração da geometria colocação de sobrecarga infiltração de água desmatamento e poluição ambiental mudança de inclinação α 2 > α 1 corte no pé do talude α 1 aterro α 2

11 Análise de Estabilidade de Taludes

12 Resistência ao Cisalhamento Duncan & Wright (2005)

13 Envoltória de Resistência Duncan & Wright (2005)

14 Orientação da Tensões na Ruptura Duncan & Wright (2005)

15 Efeito da Sucção na Resistência Wood (2009) Sucção

16 Fator de Segurança FS = s τ Resistência ao cisalhamento disponível Resistência ao cisalhamento de equilíbrio se τ = s FS = 1 τ = s FS = c ' + tanφ FS ' σ ' τ = s FS = c ' + σ tanφ + ( sucção) tanφ FS b '

17 Fator de Segurança O Fator de Segurança representa a posição de um determinado sistema em relação as cargas aplicadas a ele

18 Calling the final factor the cause is like calling the match that lit the fuse that detonated the dynamite that destroyed the building the cause of the disaster Sowers (1979).

19 Desenvolvimento do Fator de Segurança de um Talude Calling the final factor the cause is like calling the match that lit the fuse that detonated the dynamite that destroyed the building the cause of the disaster Sowers (1979). Popescu (2002)

20 Desenvolvimento do Fator de Segurança de um Talude já próximo da ruptura

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22 circular (Bishop) Talude Infinito planar

23 Talude Infinito

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25 W = γlz cos β Duncan & Wright (2005) S = Wsenβ N = W cos β Forças S = γlz cos βsenβ N 2 = γlz cos β l *1 τ = Tensão γz cos βsenβ 2 σ = γz cos β FS = c + γz cos 2 β tanφ γz cos βsenβ

26 FS = c + γz cos 2 β tanφ γz cos βsenβ Em termos de tensão efetiva a expressão é: FS = c ' + 2 ' ( γz cos β u) tanφ γz cos βsenβ Em um solo arenoso (sem coesão): FS = tan φ ' tan β

27 F = 2N sen 2α + 1 _ cos B 2 α tgφ' tgα N = c' γ H Número de Estabilidade de Taylor _ B = u γh Parâmetro de Pressão Neutra

28 3 γ = 20kN / m c' = 40kPa o φ' = 25 ' 2c F. S. = + γhsen2α ' tgφ tgα

29 2m 1m 2m Posição da Linha Crítica subsolo heterogêneo τ = γhsen σ n = γh cos 3 γ = 20kN / m c' = 10kPa o φ' = 30 3 γ = 20kN / m c' = 0kPa o φ' = 30 3 γ = 20kN / m c' = 5kPa o φ' = 35 α cosα 2 α Profundidade (m) σ, τ, s (kpa) F min s τ Fator de Segurança F σ n

30 Casos Especiais Talude seco Solo não coesivo H α u = 0 _ B = F = 0 2N sen 2 α _ B cos tgφ' α tgα α F tgφ' = tg α

31 Casos Especiais Fluxo paralelo ao talude Solo não coesivo H A α u γ w F = 2N sen 2 α _ B cos tgφ' α tgα maciço impermeável α H cos α u = γ _ B = γ w w γ H cos cos 2 2 α α F = [1 γ w γ ] tgφ' tgα

32 Casos Especiais Fluxo vertical - talude drenado Solo não coesivo H α F = 2N sen 2 α _ B cos tgφ' α tgα u maciço permeável = 0 α H cos α _ B = 0 F tgφ' = tg α

33 Casos Especiais Fluxo horizontal - talude drenado Solo não coesivo H maciço permeável α F = 2N sen 2 α _ B cos tgφ' α tgα α H cos α u = γ _ B = γ w w γ H F = tgφ' tg2α

34 Superfície Circular e o Método Sueco (φ = 0) Duncan & Wright (2005) Superfície circular (φ = 0): FS = clr Wa

35 Superfície Circular Método Sueco (φ = 0) com segmentos Duncan & Wright (2005) Superfície circular (φ = 0 e c variável): FS = r ( c l i Wa i )

36 Método das Lamelas (Geral) Duncan & Wright (2005) Momento Atuante M d = Wiai a i = rsenα i M d = r Wsen i α M r = r Si Momento Resistente S M = r r τ i l i l i M r = r FS i

37 Método das Lamelas (Geral) FS = M M r d = ( S l W sen i i i ) α i = ( c + σ tan Wsen φ α ) l

38 Método de Fellenius FS = ( c l + W cosα tanφ) Wsenα Tensões Efetivas Duncan & Wright (2005) FS = ' [( c l + ' ( W cosα u l) tanφ )] Wsenα W cosα σ = l

39 Método de Bishop Simplificado Duncan & Wright (2005) Tensões Efetivas FS = ' ' ( c l cosα + ( W u l cosα) tanφ ) ' cosα + ( senα tanφ ) / FS Wsenα

40 F.S. = 1,30 Lambe & Whitman (1969)

41 Retro-Análise FS = ' ' ( c l cosα + ( W u l cosα) tanφ ) ' cosα + ( senα tanφ ) / FS Wsenα Duncan & Wright (2005)

42 Estabilização e Reparos

43 Principais Medidas Mitigadoras 1.Drenagem 2.Abatimento do Talude 3.Estruturas de Contenção 4.Reforço Interno

44 Rupturas Típicas em Taludes Acima e Abaixo de Estradas. Como atuar na reconstrução?

45 Medidas de Remediação Modificação da Geometria do Talude Drenagem Remover material da área que induz a ruptura Adicionar material na área que fornece estabilidade Reduzir o ângulo do talude Drenagem superficial. Trincheiras preenchidas com material drenante. Poços verticais auto-drenantes ou com bombeamento. Drenos sub-horizontais. Estruturas de Contenção Muros de gravidade Crib-wall Gabião Estacas Aterros reforçados Redes de contenção Reforço Interno do Talude Tirantes Solo grampeado Colunas de solo/cimento

46 GeoRio (2000)

47 Drenagem Superficial

48 Crib Wall

49 Contenção, Drenagem e Proteção Superficial

50 Muro de Gravidade

51 Retaludamento com controle de erosão e drenagem

52 Tirantes

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54 Pranchas Metálicas H.B Fleming

55 Proteção provisória

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57 Superfície de Talude com boa manutenção Superfície de Talude sem manutenção

58 Our chances for prediction of the stability of a natural slope are perhaps best if the area under study is an old slide zone which has been studied previously and may be reactivated by some human operations such as excavating into the toe of the slope. Peck (1967)