Análise do comportamento de túneis em maciços graníticos recorrendo à teoria dos campos estocásticos

Abstract

A engenharia geotécnica trabalha diretamente com os solos, os quais são modificados e alterados, quer através da intervenção humana, que a partir de processos naturais, ao longo do tempo. Assim, temos que considerar a variabilidade e heterogeneidade presentes nas propriedades geomecânicas dos maciços. A variabilidade pode ser tido em conta através de uma abordagem probabilística. No entanto, a mesma não permite considerar as heterogeneidades dos maciços. A teoria dos campos aleatórios veio anular esta lacuna, permitindo a consideração da variabilidade e heterogeneidade inerentes aos maciços. Esta dissertação propõe a utilização da teoria dos campos aleatórios a maciços graníticos, permitindo simular um meio geotécnico muito mais realista. Também será aplicado um método probabilístico, apesar de este só ter em conta a variabilidade. Os resultados obtidos com estes dois métodos são comparados com os resultados obtidos numa análise determinística. Os modelos são validados com a modelação de um túnel escavado num maciço granítico, onde são conhecidos os resultados da sua monitorização. Do trabalho desenvolvido, obtiveram-se várias conclusões. Uma delas é que a variabilidade geomecânica e as heterogeneidades influenciam visivelmente o comportamento do solo. Para além disso, ao longo da realização dos cálculos, verificamos que a abordagem determinística não é a mais conservativa, e que os deslocamentos conseguidos pela abordagem estocástica aproximam-se mais desta do que os obtidos pelo método probabilístico. Por último, foi possível constatar, que apesar dos campos estocásticos englobarem as heterogeneidades, nem sempre foi possível obter valores próximos dos medidos em obra, principalmente em profundidade. Por sua vez, à superfície, os resultados adequam-se bem aos valores medidos em obra.

The geotechnical engineering works in a daily basis with soils, which are modified and altered not only from human being intervention but also from natural processes, over time. Therefore, we must consider the variability and heterogeneity present in the geomechanical properties of the rock masses. Variability can be take into account by probabilistic approach. However, this approach doesn’t allow to consider heterogeneities of rock masses. This problem can be overcome by using the random fields theory, which allows to consider the variability and heterogeneities of rock masses. This dissertation proposes the use of the random fields theory to granitic rock masses, therefore creating a much more realistic geotechnical environment. Will also be applied a probabilistic method, although this only takes into account the variability. The obtained results with this two methods are compared with the results obtained with a deterministic analysis. The model was validated with the modeling of a tunnel excavated in a granitic rock masses, where the results of monitoring are known. Of the work developed, are obtained several conclusions. One is that the geomechanical variability and heterogeneities noticeably influence the behavior of the soil. Furthermore, throughout these calculations, it was found that the deterministic approach is not the most conservative, and that the displacements obtained by the stochastic approach are closer to this one than those obtained by the probabilistic method. Finally, it was established that in spite of the stochastic fields cover the heterogeneity it was not always possible to obtain values close to those measured in site, especially in depth. However, on the surface, the results are well suited to the values measured on site.