Análise probabilística da estabilidade de um talude de corte em solo residual de granito de Cocal do Sul/SC

Abstract

Análises probabilísticas aplicadas a taludes de corte e encostas naturais são essenciais para gestão de risco, e para projetos e manutenção de rodovias. No entanto, muitas das aplicações encontradas em literatura carecem de dados de campo e de laboratório apropriados, definindo de forma puramente teórica o conjunto e amplitude de parâmetros considerados nas análises. Neste sentido, o presente trabalho apresenta a caracterização estatística dos parâmetros de resistência de um solo residual de granito, no km 362,4 do projeto de engenharia para aumento de capacidade da rodovia SC-108, no município de Cocal do Sul/SC, elaborado pelo Governo do Estado de Santa Catarina. Para a definição da variabilidade dos parâmetros de resistência do solo local foram coletadas quarenta (40) amostras indeformadas a partir de uma distribuição espacial em uma região concentrada de dimensões de 1,15 x 1,15 m e realizados ensaios de caracterização e resistência ao cisalhamento. A distribuição dos moldes seguiu uma distribuição espacial e agrupamento a cada quatro (4) corpos de prova, permitindo a definição de dez (10) envoltórias de resistência. Foram ainda realizados testes de normalidade, que indicaram aderência às funções normal, para representação da distribuição dos parâmetros de atrito e peso específico natural do material. A distribuição lognormal mostrou-se mais apropriada para representação da coesão. Com base neste conjunto de resultados, foi realizada análise probabilística de um talude de corte da região, para três inclinações distintas: 1(V):1(H), 1(V):1,5(H) e 1(V):2(H), utilizando método de equilíbrio limite e análise de Monte Carlo e distribuição aleatória de parâmetros, através do Software Plaxis LE. Como resultado foi caracterizado um fator de segurança determinístico de 1,174 (Fellenius), com probabilidade de falha de até 5,8% para o talude 1(V):1(H). O trabalho também apresenta uma análise de sensibilidade onde foram avaliados os impactos da variação da inclinação do talude, do coeficiente de variação dos parâmetros e das distâncias de correlação.

Abstract: The variability of the results of geotechnical parameters associated with soil shear strength, and consequent stability analyses, has been published in international literature and it is intended, with this dissertation, to contribute to this theme for engineering. Probabilistic analyzes applied to cut slopes and natural slopes are essential for risk management, and for highway designs and maintenance. However, many of the applications found in the literature lack adequate field and laboratory data, defining in a purely theoretical way the set and range of parameters considered in the analyses. In this sense, the present work presents the statistical characterization of the resistance parameters of a granite residual soil, at km 362.4 of the engineering project to increase the capacity of the SC-108 highway, in the municipality of Cocal do Sul/SC. To define the variability of local soil resistance parameters, forty (40) undisturbed samples were collected from a spatial distribution in a concentrated region measuring 1.15 x 1.15 m and characterization and shear resistance tests were carried out. The distribution of the molds followed a spatial distribution and grouping every four (4) specimens, allowing the definition of ten (10) resistance envelopes. Normality tests were also carried out, which indicated adherence to normal functions, to represent the distribution of the friction parameter and natural specific weight of the material. The lognormal distribution proved to be more appropriate for representing cohesion. Based on this set of results, a probabilistic analysis was carried out on a cut slope in the region, for three different slopes: 1(V):1(H), 1(V):1,5(H) and 1(V):2(H), using the limit equilibrium method and Monte Carlo analysis and random distribution of parameters, through the Plaxis LE software. As a result, a deterministic safety factor of 1.174 (Fellenius) was characterized, with a probability of failure of up to 5.8% for the slope 1(V):1(H). The work also presents a sensitivity analysis where the impacts of varying the slope, the coefficient of variation of the parameters and the correlation distances were evaluated.