Modelagem numérica de maciço rochoso cristalino escavado por túnel: respostas às variações no campo de tensões in-situ, na complexidade geológica e nos modelos constitutivos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Santos, Felipe Schaefer
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Finite element method; Maciço rochoso; Método dos elementos finitos; Modelagem numérica; Numerical modeling; Rock mass; São Paulo; São Sebastião; Túnel; Tunnel
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44141/tde-13052024-093029/

Cinco modelos numéricos foram construídos pelo método de elementos finitos para simular a escavação de túnel rodoviário em maciço rochoso cristalino na região de São Sebastião, litoral norte do estado de São Paulo. Foi procedido o aumento da complexidade geológica em cada modelo numérico, bem como a variação dos modelos constitutivos (Mohr Coulomb, Hoek & Brown e Jointed Material) e do campo de tensões iniciais, progredindo-se o valor da razão entre as magnitudes da tensão horizontal média e tensão vertical (k) de 1,0 para 2,5. Objetivou-se comparar os resultados de tensão e deslocamento finais conforme se procediam as alterações nos modelos numéricos e ressaltar as principais relações de causa e efeito. Como resultado, ficou evidenciado que os valores de deslocamento e tensões induzidas finais nas superfícies de escavação são dependentes dos valores das tensões naturais, dos parâmetros de resistência e deformabilidade que compõem os modelos constitutivos, bem como da orientação e da magnitude das tensões principais. A depender desses valores e orientações no espaço tridimensional, tensões diferenciais elevadas podem ser induzidas nos contornos das escavações, aumentando a probabilidade de plastificação do maciço e ruptura da superfície escavada. Esta dissertação endossou a importância da consideração de anisotropias estruturais nos modelos numéricos, uma vez que reflete diretamente nos valores finais de tensão e deslocamento calculados. Devido ao fato possível dessas anisotropias (foliação, fraturas, contatos etc.) serem mapeadas em escala regional e local durante o desenvolvimento das obras, e também devido aos softwares possibilitarem suas inserções de maneira rotineira, não se justifica atualmente a modelagem numérica de obras de infraestrutura subterrânea sem a introdução de informações dessas descontinuidades. Para tanto, reforça-se a necessidade de campanhas de investigação mais detalhadas ainda nas fases de projeto dessas obras a fim de se confeccionar modelos numéricos mais verossímeis.