Interação solo-suporte de túneis construídos em solo mole em processo de adensamento

Abstract

Nos últimos anos, tem sido observado um aumento acentuado na construção de túneis em regiões de solos moles, principalmente em áreas urbanas, visando atender a várias finalidades, como transporte (viário, ferroviário e metroviário) e sistemas de coleta de esgotos (Kochen, 2005). Muitas cidades estão se desenvolvendo sobre solos moles: Shangai, Bangkok, Kuala Lumpur, Jakarta, Singapura, Bogotá, Cidade de México, entre outras. Assim, fenômenos relacionados ao rebaixamento dos níveis de água no solo e as consequentes mudanças nas condições de trabalho das estruturas subterrâneas são frequentemente observados nessas cidades (Rodríguez, 2016). Medidas de tensão total em suporte de túneis construídos em argilas saturadas em Londres, Chicago e Detroit indicam que a tensão vertical aumenta com o tempo, chegando, em alguns casos, a ser superior ao valor inicial da tensão total do solo (Peck, 1969; Tchebotarioff, 1979). Um caso extremo ocorre nas argilas moles sujeitas ao processo de adensamento induzido pela diminuição da pressão hidrostática original nos aquíferos que subjazem às argilas lacustres, como no vale do México. Neste caso, na medida em que o rebaixamento piezométrico aumenta, o topo do túnel é submetido a incrementos de carga e suas laterais sofrem perda de confinamento devido à redução da pressão de água. Esta diferença de tensões induz significativos esforços de flexão e compressão no suporte (Tamez et al., 1997; Rodríguez et al., 2013). Este trabalho tem como objetivo estudar a interação solo-suporte de túneis construídos em solos moles em processo de adensamento, mediante a modelagem física em centrífuga geotécnica, o que permite reproduzir as tensões de campo em um modelo em uma versão reduzida e acelerar os efeitos dos fenômenos ligados ao adensamento. O referido procedimento proporciona uma redução considerável na escala do tempo quando comparado a um protótipo, por exemplo. Para obter a distribuição de esforços atuantes no suporte a longo prazo, quando submetido a rebaixamento piezométrico, foram instaladas oito células de tensão total e cinco piezômetros no suporte do túnel, assim como dezesseis strain gauges para obter os momentos fletores e esforços axiais. Já para obter a magnitude do rebaixamento foram dispostos cinco piezômetros no solo a diferentes profundidades. Adicionalmente, foram dispostos três extensômetros na superfície para obter os recalques.