Análise probabilística aplicada à estabilidade de aterros: estudo de caso BR-470/SC, seção km 30+220

Abstract

No intuito de estudar a quantificação de incertezas geotécnicas no cálculo de estabilidade de taludes, o presente trabalho se propôs a realizar análises de estabilidade probabilística e determinística aplicadas a uma seção de aterro rodoviário sobre solo mole. A área de estudo está localizada próxima ao município de Gaspar/SC e faz parte das obras de duplicação da BR-470/SC no Km 30+220 da rodovia. Os estudos do perfil geotécnico apontaram a presença de argilas com e sem material orgânico, intercaladas por camadas de misturas de silte e lentes de areia. Por meio da interpretação do perfil geotécnico da região, estudado por Cordeiro (2019), e sondagens CTPU no Km 30+220, o perfil foi simplificado para uma camada homogênea de argila. Visando identificar a variabilidade inerente dos parâmetros de resistência desta camada de referência, foi feito estudo da variabilidade da resistência à penetração (qt) ao longo da profundidade do perfil de sondagem. A quantificação da variabilidade foi realizada a partir da identificação da função densidade de probabilidade (FDP) de melhor aderência aos dados de qt. Definida a FDP, foram gerados mil valores aleatórios para o parâmetro qt, seguindo as premissas do método de Monte Carlo. Esses valores aleatórios foram utilizados para a obtenção da resistência não drenada (Su) a ser utilizada em um conjunto de simulações numéricas com base no método de elementos finitos. Uma análise determinística com base no valor médio de Su também foi realizada. Como resultados da análise probabilística verificou-se que o FS médio apontou para a estabilidade da seção, com probabilidades de falha de 8,3% e 12,4%, valores considerados altos de acordo com os critérios de aceitação disponíveis em literatura. Por outro lado, FS determinístico foi consideravelmente superior ao FS médio probabilístico, ambos apontando para a estabilidade da estrutura

In order to study the quantification of geotechnical uncertainties in the calculation of slope stability, the present work has the purpose of applying probabilistic and deterministic stability analyzes to a section of road embankment on soft soil. The study area is located near the municipality of Gaspar/SC and is part of the highway widening of BR-470/SC at station 30+220 of that highway. Studies of the geotechnical profile up to a depth of 22m showed the presence of clays with and without organic material, interspersed with layers of silt mixtures and sand lenses. Through interpretations of the geotechnical profile studied by Cordeiro (2019) and piezocone penetration test soundings at station 30+220, the profile was simplified to a homogeneous layer of clay. With the intention of studying the inherent variability of the resistance parameters from this reference layer, it was studied the variability of the tip resistance (qt) along the depth of the soundings profile. a probability density function with the best adherence to the qt data to quantificatify the soil variability. Defining the PDF for qt, a thousand random values for qt were generated for the qt parameter, following the premises of the Monte Carlo Method. The random values were used to obtain the undrained shear strength (Su), that would be used in a set of numerical simulations through finite elements methods. A deterministic analysis based on the mean value of Su was also performed. As a result of the probabilistic analysis, it was found that the average SF pointed to section stability and failure probabilities of 8.3% and 12.4%, values considered to be high according to the acceptance criteria available in the literature. On the other hand, deterministic SF was considerably higher than the average probabilistic SF