De acordo com Holsworth (2014) e Rajesh e Shrivastva (2014) as modelagens numéricas computacionais permitem simular situações reais a partir de instrumentos matemáticos. O uso de softwares de análise de estabilidade permite estudar inúmeras condições de contorno e de saturação do solo, entretanto deve ser tomado o cuidado para a correta inserção dos parâmetros utilizados bem como na escolha dos métodos de cálculo. É
•Superfície potencial de ruptura a 0,30 m e linha freática a 0,15 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,60 m e linha freática a 0,30 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,90 m e linha freática a 0,45 m; •Superfície potencial de ruptura a 1,20 m e linha freática a 0,60 m. Talude 15o
•Superfície potencial de ruptura a 0,30 m e linha freática a 0,15 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,60 m e linha freática a 0,30 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,90 m e linha freática a 0,45 m; •Superfície potencial de ruptura a 1,20 m e linha freática a 0,60 m. Talude 30o
•Superfície potencial de ruptura a 0,30 m e linha freática a 0,15 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,60 m e linha freática a 0,30 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,90 m e linha freática a 0,45 m; •Superfície potencial de ruptura a 1,20 m e linha freática a 0,60 m. Talude 45o
•Superfície potencial de ruptura a 0,30 m e altura linha d'água a 0,30 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,60 m e altura linha d'água a 0,60 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,90 m e altura linha d'água a 0,90 m; •Superfície potencial de ruptura a 1,20 m e altura linha d'água a 1,20 m. Talude 15o
•Superfície potencial de ruptura a 0,30 m e altura linha d'água a 0,30 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,60 m e altura linha d'água a 0,60 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,90 m e altura linha d'água a 0,90 m; •Superfície potencial de ruptura a 1,20 m e altura linha d'água a 1,20 m. Talude 30o
•Superfície potencial de ruptura a 0,30 m e altura linha d'água a 0,30 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,60 m e altura linha d'água a 0,60 m; •Superfície potencial de ruptura a 0,90 m e altura linha d'água a 0,90 m; •Superfície potencial de ruptura a 1,20 m e altura linha d'água a 1,20 m. Talude 45o
necessário se formular os ajustes corretos e compreender as limitações do modelo devido à complexidade dos algoritmos.
Na pesquisa realizada nesta dissertação foram utilizados o software Autocad Civil 3D e o software Slide 7.0 (RocScience) disponíveis no Laboratório de Modelagem Numérica do Núcleo de Geotecnia Aplicada (NUGEO), da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP).
As mesmas condições simuladas por meio de planilhas Excel© foram repetidas no software, entretanto os métodos de cálculo utilizados foram diferentes. Enquanto na simulação das planilhas o Método do Talude Infinito foi utilizado, para a modelagem numérica computacional foram aplicados o Método de Bishop Simplificado e Janbu Simplificado. Estes métodos foram explicitados detalhadamente nas seções 2.2.4.1 e 2.2.4.2. As simulações foram realizadas em seção, ou seja, em uma simulação bidimensional. Para a inserção dos parâmetros geotécnicos de cada uma das amostras no software foi necessário se criar as regiões no arquivo dxf (arquivo AutoCad), para somente depois realizar a importação para o software. Foram desenhados três taludes com inclinações variando de 15º, 30º e 45º, com profundidades de superfície potencial de ruptura para cada um deles de 0,30 m, 0,60 m, 0,90 m e 1,20 m (figura 3.21, 3.22 e 3.23).
Figura 3.22 - Detalhe do desenho do talude de 15º simulando a presença de vetiver.
Figura 3.23 - Talude de 30º de inclinação sem a presença de vetiver.
Desse modo foram realizadas 24 modelagens numéricas para o talude com a presença de vetiver e 24 modelagens numéricas para o talude sem vetiver. Como dois métodos foram aplicados obteve-se 48 valores de FS para solos com raiz e 48 para solo sem raiz.
Cada talude foi desenhado separadamente e as condições da presença do sistema vetiver também foi especificada em cada talude, desse modo um total de 24 desenhos foram elaborados conforme a tabela 3.7.
Condições de contorno e superfícies potenciais de ruptura
Assim como na pesquisa desenvolvida pelos autores Jotisankasa et al. (2015) e Holsworth (2014), as condições de contorno das simulações numéricas foram aplicadas de modo a “forçar” as superfícies potenciais de ruptura a passar necessariamente pela camada de solo, com e sem vetiver. A inserção da camada de rocha (Rock Layer) sempre abaixo da linha potencial de ruptura em conjunto com as superfícies compostas, fez com que a modelagem numérica se aproximasse geometricamente do Método do Talude infinito. Para representar os locais com raízes no solo no talude hipotético, foi inserido a cada 1 m de afastamento, como se fossem linhas de plantio de vetiver paralelas às curvas de nível, retângulos que simularam as regiões do solo com a presença de raízes com 0,30 m de largura, medida aproximada do diâmetro da base do exemplar de vetiver cujas amostras foram utilizadas nesta pesquisa. As tabelas 3.7 e 3.8 contém as informações utilizadas nas modelagens.
Os parâmetros utilizados na modelagem numérica computacional, como a coesão e o ângulo de atrito, foram obtidos a partir de ensaios de cisalhamento direto nas diferentes condições. Em amostras sem a presença de raízes, convencionado de “Solo sem raiz”, e também nas amostras contendo raízes nas quatro diferentes profundidades, desde 0,00 a 0,30 m até 0,90 a 1,20 m.
Tabela 3.7 - Dados de parâmetros geotécnicos utilizados nas modelagens numéricas. Condição do solo Coesão do solo sem a presença
de raízes (KPa) Contribuição das raízes à coesão do solo (KPa) Coesão total do solo e raízes (KPa) Ângulo de atrito (Graus) Peso específico natural (KN/m3)
Solo sem raiz 11,73 0,00 11,73 37,14 14,28
Solo com raiz (0,00 a 0,30 m) 11,73 53,31 65,04 34,66 16,23 Solo com raiz (0,30 a 0,60 m) 11,73 46,75 58,48 31,56 14,48 Solo com raiz (0,60 a 0,90 m) 11,73 30,34 42,07 34,08 14,52 Solo com raiz (0,90 a 1,20 m) 11,73 5,44 17,17 34,18 14,69
Tabela 3.8 - Dados geométricos dos taludes utilizados.
Ângulo do talude Comprimento de rampa Altura do talude Afastamento das linhas
Talude 15º 50 metros 14,15 metros 1,0 metro
Talude 30º 50 metros 25,20 metros 1,0 metro