Abordagem rítmica probabilística aplicada em análises de fluxo e estabilidade de taludes

Abstract

As condições atmosféricas e de fluxo subsuperficial, caracterizadas pelo ritmo e aleatoriedade, são responsáveis pelas mudanças na quantidade de água no solo, sendo sua consideração fundamental para a análise de estruturas geotécnicas. Infelizmente, a quantidade de fenômenos e parâmetros, sua aleatoriedade e o alcance temporal do problema, podem ser citados como fatores que tornam tal análise desafiadora. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um modelo de avaliação do fluxo de água no solo e de estabilidade de taludes que considere o comportamento rítmico do clima e incertezas associadas. O monitoramento e caracterização das condições atmosféricas, de umidade e sucção de um perfil de solo tropical entre 2010 a 2013 compreendem as bases para a metodologia da pesquisa. Foi proposto um arcabouço teórico que combina equações que descrevem o comportamento do solo, condições de contorno especiais, para modelagem da interação dos maciços com a atmosfera (i.e., precipitação, evapotranspiração, escoamento) e condições subsuperficiais. O modelo desenvolvido foi implementado utilizando o programa FlexPDE. Para a análise de estabilidade foi empregado o programa SAFE-DF. Foram empregados os métodos probabilísticos FOSM e APEM, considerando como incertezas parâmetros hidráulicos, de resistência e do clima. O monitoramento das condições do campo experimental permitiram a avaliação das técnicas de medição e a análise dos dados atmosféricos, nível do lençol freático e umidade e sucção do solo segundo o comportamento rítmico. A análise transiente de fluxo durante dois anos ofereceu boas previsões dos resultados obtidos durante o monitoramento em campo. Foram identificadas as influências das condições atmosféricas na camada superficiais do terreno e do fluxo subsuperficial nas camadas inferiores. Foram ainda obtidas as distribuições probabilísticas dos perfis de poropressão e discutidas várias metodologias de simplificação das condições de contorno. Pela aplicação da abordagem rítmica probabilística na avaliação dos taludes hipotéticos foi obtido um extenso conjunto de dados que fornecem a variação da probabilidade de ruptura e dos fatores de contribuição dos parâmetros considerados incertos ao longo de um ano chuvoso crítico e dois cenários de chuvas máximas, de diferentes durações. Os resultados obtidos favorecem a tomada de decisões e o gerenciamento de riscos na Geotecnia.