Simulação numérica do colapso induzido por inundação e carregamento de radiers com e sem inclusões rígidas

Abstract

Dentre os objetos de estudo da mecânica dos solos não saturados existem materiais que sofrem considerável redução de volume ao serem expostos ao aumento do teor de umidade, mesmo sem o acréscimo de tensões externas. Tais solos são conhecidos como colapsíveis e, para essa condição, a utilização do sistema de inclusões rígidas surge como proposta de reforço do elemento geotécnico de fundação. No entanto, a análise do fenômeno do colapso para o entendimento do comportamento de fundações reforçadas com inclusões rígidas é relativamente complexa, visto que envolve fluxo transiente e as peculiaridades específicas do tipo de fundação, além da abordagem hidromecânica pertinente a solos não saturados, com a consideração da sucção e outros parâmetros relacionados, requerendo, portanto, a utilização de modelos numéricos. Este estudo tem como objetivo realizar a simulação numérica de dois radiers submetidos a colapso do solo induzido por inundação e carregamento, utilizando modelos constitutivos adequados para tal análise, a fim de verificar, tanto a capacidade do reforço com inclusões rígidas em reduzir as consequências provenientes do colapso do solo, quanto para validar os modelos utilizados. Na presente pesquisa, foram desenvolvidas análises fluxo-deformação acopladas com o Método dos Elementos Finitos (software Plaxis 2D e 3D), utilizando curvas de retenção de água unimodais e bimodais, além do modelo constitutivo Barcelona Basic Model para simular o colapso. Após comparar os resultados da análise numérica com os obtidos em simulação física, observou-se que os modelos usados conseguiram reproduzir de maneira apropriada o processo de inundação realizado, gerando bulbos de inundação e perfis de saturação condizentes com os observados em campo, bem como o próprio fenômeno do colapso, obtendo deslocamentos verticais condizentes com os provenientes da simulação física e, consequentemente, indicando um bom desempenho do sistema de inclusões rígidas para reduzir os deslocamentos sofridos pelo radier, em comparação com a mesma fundação sem reforço sob as mesmas condições, evidenciado por fatores de redução de recalques (SRF) próximos a 1.