Avaliação de modelos numéricos para representar processos erosivos na formação de brechas em barragens de solo coesivo por galgamento

• Autor(a) principal: Bárbara Batista dos Santos
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/49520
• topic: Ruptura de barragens; Galgamento; Headcut; Erodibilidade; Engenharia sanitária; Recursos hídricos - Desenvolvimento; Barragens e açudes - Ruptura; Solos - Erosão

Condições climáticas adversas ou dimensionamento inadequado pode levar barragens ao galgamento, dando início a um processo erosivo no talude de jusante, o qual pode resultar na ruptura da barragem. Esse processo erosivo resulta na formação de brecha, a depender do tipo de solo utilizado no barramento, grau de compactação, número de alteamentos e estruturas de drenagem no maciço, por exemplo. Portanto, a formação e evolução da brecha devem ser estudadas em concordância com as particularidades de cada estrutura, sem que haja uma metodologia única para abranger os diversos cenários observados na prática. Assim, objetivou-se nesta pesquisa, avaliar as características geotécnicas e hidráulicas envolvidas nesse processo erosivo e adotadas nos modelos numéricos. Inicialmente, através do desenvolvimento e formação de brecha observada no modelo físico construído por Saliba (2009), foram determinados os parâmetros numéricos utilizando-se as características físicas do solo e cálculo dos coeficientes de erosão durante o processo de galgamento do modelo. Como resultado, obteve-se uma oscilação do coeficiente de erodibilidade (kd) entre 0,42 e 31,6 cm³/N.s. Observou-se que a variação dos parâmetros pode ser justificada pela influência ou não de macroestruturas turbulentas quando os coeficientes foram aplicados aos modelos numéricos determinísticos baseados em análises físicas propostos por Robinson e Hanson (1994) e Temple et al. (2005), através dos softwares unidimensionais WINDAM C e DL BREACH. Visando avaliar qualitativamente como o escoamento turbulento comporta no talude de jusante durante o processo de erosão superficial e a jusante do headcut, diferentes geometrias foram analisadas através da Modelagem Numérica de Fluídos (CFD – Computational Fluid Dynamincs) no software FLOW-3D® aplicando-se os modelos de turbulência SST κ - ⍵. Corroborando com as observações laboratoriais e análises unidimensionais, observou-se que a atuação da tensão cisalhante e velocidade do escoamento ocorrem de maneira mais expressiva nos trechos do talude paralelos ao escoamento, enquanto que a jusante do headcut ocorre a separação do escoamento com a formação de gradiente adverso de pressão, notando-se uma menor influência da tensão cisalhante e da velocidade na face do headcut e aumento das pressões.