Influência da geometria dos blocos e das encostas rochosas na dinâmica de queda de blocos: uma aplicação da teoria do caos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Alana da Costa Moreira Assis
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16346
Resumo: Fractured rock mass have several instability mechanisms, among which the falling blocks are the most frequent. This type of instability usually occurs suddenly and without previous signs of movement, it may cover large volumes of material and involve high values of energy and speed. The great development and improvement of the study methodologies of this phenomenon has provided a great advance in its understanding and analysis, enabling mitigation projects more consistent with the reality of the problem. However, a better understanding is still needed concerning the factors that governing these events and how they manifest themselves. Therefore, Ignacio (2019) proposed and applied in her research a new perspective of analysis using the theory of chaos and obtaining satisfactory results. This theory deals with nonlinear dynamic systems, which have as their main characteristic a high sensitivity to the initial conditions, what makes them unpredictable in the long term practice, a remarkable aspect in the rockfall phenomenon. This dissertation aims to study the phenomenon of block falling using chaos theory. More precisely, it proposes to analyze the influence of block and rocky slopes geometry on the fall dynamics, from the probability distributions of final blocks location obtained through numerical simulations for sixteen proposed scenarios. Each scenario is formed by the combination of four distinct cross section and four different block geometry, which range in hexagonal and square shapes and rounded and vivid edges. The research results indicate that chaos theory can be used in the rockfall phenomenon analysis, however, suggesting that the formation of weakly or strongly chaotic behavior does not depend only on the type of geometry presented by the profile of the slope and the unstable blocks, but also on their mutual interaction, which gives this phenomenon aspects of difficult comprehension.
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This type of instability usually occurs suddenly and without previous signs of movement, it may cover large volumes of material and involve high values of energy and speed. The great development and improvement of the study methodologies of this phenomenon has provided a great advance in its understanding and analysis, enabling mitigation projects more consistent with the reality of the problem. However, a better understanding is still needed concerning the factors that governing these events and how they manifest themselves. Therefore, Ignacio (2019) proposed and applied in her research a new perspective of analysis using the theory of chaos and obtaining satisfactory results. This theory deals with nonlinear dynamic systems, which have as their main characteristic a high sensitivity to the initial conditions, what makes them unpredictable in the long term practice, a remarkable aspect in the rockfall phenomenon. This dissertation aims to study the phenomenon of block falling using chaos theory. More precisely, it proposes to analyze the influence of block and rocky slopes geometry on the fall dynamics, from the probability distributions of final blocks location obtained through numerical simulations for sixteen proposed scenarios. Each scenario is formed by the combination of four distinct cross section and four different block geometry, which range in hexagonal and square shapes and rounded and vivid edges. The research results indicate that chaos theory can be used in the rockfall phenomenon analysis, however, suggesting that the formation of weakly or strongly chaotic behavior does not depend only on the type of geometry presented by the profile of the slope and the unstable blocks, but also on their mutual interaction, which gives this phenomenon aspects of difficult comprehension.Os maciços rochosos fraturados apresentam diversos mecanismos de instabilização, dentre os quais os de queda de blocos acham-se os mais frequentes. Este tipo de instabilização em geral ocorre repentinamente e sem sinais prévios de movimentação, podendo abranger grandes volumes de material e implicar elevados valores de energia e velocidade. O grande desenvolvimento e aperfeiçoamento das metodologias de estudo deste fenômeno têm proporcionado um grande avanço em sua compreensão e análise, possibilitando projetos de mitigação mais condizentes com a realidade do problema. No entanto, ainda se faz necessário um entendimento maior a respeito dos fatores que regem estes eventos e como estes se manifestam. Assim, Ignacio (2019) propôs e aplicou em sua pesquisa uma nova perspectiva de análise utilizando a teoria do caos e obtendo resultados satisfatórios. Esta teoria trata de sistemas dinâmicos não lineares, que apresentam como característica principal sua grande sensibilidade às condições iniciais, o que os torna não previsíveis na prática a longo prazo, aspecto este marcante no fenômeno de queda de blocos. Desta forma, esta dissertação objetiva continuar o estudo do fenômeno de queda de blocos utilizando-se a teoria do caos. Mais precisamente, propõe analisar a influência da geometria dos blocos e das encostas rochosas na dinâmica de queda, a partir das distribuições de probabilidade de localização final dos blocos, obtidas por meio de simulações numéricas para dezesseis cenários propostos. Cada cenário é formado pela combinação entre quatro perfis transversais distintos e quatro geometrias de blocos diferentes, que variam em formatos hexagonais e quadrangulares, com bordas arredondadas e vivas. Os resultados mostraram que a teoria do caos pode ser utilizada na análise do fenômeno de queda de blocos, sugerindo, entretanto, que o estabelecimento de um comportamento dinâmico fraca ou fortemente caótico não depende somente do tipo de geometria apresentada pelo perfil das encostas e dos blocos instáveis, mas também de sua interação mútua, o que confere a este fenômeno aspectos de difícil apreensão.Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-07-13T21:08:40Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Alana da Costa Moreira Assis Ribeiro - 2020 - Completo.pdf: 4653422 bytes, checksum: efdc1149f55517e5f6597a08d2647bee (MD5)Made available in DSpace on 2021-07-13T21:08:40Z (GMT). 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