Análise probabilística do potencial de falha por liquefação estática e dinâmica de barragens

Abstract

O fenômeno da liquefação consiste na súbita queda na resistência ao cisalhamento do solo sob carregamentos estáticos ou dinâmicos a volume constante, resultado em grandes deformações. Para que o solo seja suscetível à liquefação, ele deve apresentar comportamento contrátil sob carregamento com variação de volume, já que sua resistência é diminuída sob carregamento a volume constante, com aumento de poropressão. Já na indústria minerária, as denominadas Barragens de Rejeito são estruturas comumente utilizadas para a disposição de rejeitos em polpa. No lançamento dos rejeitos, o processo da segregação hidráulica condiciona a formação de camadas no aterro, as quais apresentam grandes variabilidades geotécnicas. Além disso, caso a disposição dos rejeitos não seja feita de forma apropriada, pode haver a formação de camadas de baixa densidade (isto é, contráteis) de rejeito no interior do aterro, que são suscetíveis à liquefação. Logo, esta dissertação teve como objetivo a elaboração de uma metodologia probabilística para a liquefação de barragens. Foram calculadas três probabilidades: a probabilidade frequentista anual de ocorrência do gatilho de liquefação (Pg) e as probabilidades de mobilização das resistências não drenadas de pico [P(FSpico ≤ 1)] e liquefeita [P(FSliq ≤ 1|FSpico ≤ 1)]. Por fim, essas três probabilidades foram multiplicadas para calcular a probabilidade de falha por liquefação (Pf). Para tanto, foi considerada uma seção hipotética de uma Barragem de Rejeito. As análises de equilíbrio limite foram feitas no programa Geostudio®, cujas razões de resistência não-drenadas dos rejeitos foram calculadas pelas fórmulas estabelecidas por Olson (2001) e Sadrekarimi (2014) a partir da resistência de ponta do cone (CPT), e as densidades de probabilidade para o Fator de Segurança foram obtidas pelos métodos probabilísticos FOSM, PEM e Monte-Carlo. Essas análises foram feitas considerando carregamentos estático e quase-estático (com aceleração sísmica). Como resultado, as análises pelos parâmetros de Sadrekarimi se mostraram mais conservadoras que as por Olson. Ainda, o método PEM apresentou valores de Fator de Segurança médio ligeiramente maiores que o método FOSM, mas com o mesmo desvio-padrão. Já o método de Monte-Carlo apresentou valores de Fator de Segurança médio e desvio-padrão bem superiores em relação aos outros métodos probabilísticos.