Modelagem poroelástica do ensaio de piezocone em fluxo transitório

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mafra, Vicente
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/229067
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil , Florianópolis, 2021.
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spelling Modelagem poroelástica do ensaio de piezocone em fluxo transitórioEngenharia civilSolosSolosDrenagemDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil , Florianópolis, 2021.O CPTu (piezocone penetration test) é um ensaio de campo amplamente utilizado para a obtenção de propriedades geotécnicas e caracterização estratigráfica do solo. A velocidade de cravação do cone é geralmente padronizada a 20 mm/s. Nessa velocidade solos siltosos, com condutividade hidráulica intermediária (10?5>k>10?8), podem apresentar um comportamento parcialmente drenado. Nessa condição de drenagem, a poropressão nas paredes do cone fica alterada, assim, a obtenção de parâmetros do solo por meio das formas clássicas de interpretação fica prejudicada. O presente trabalho visa estudar o comportamento de drenagem de solos com características intermediárias de permeabilidade submetidos ao CPTu a partir da aplicação de métodos numéricos e analíticos. Assim, é apresentado um modelo semi-analítico simplificado de expansão de cavidade baseados nas teorias da poromecânica apresentadas por Biot (1941). Para complementar as análises, foi desenvolvido também um modelo de expansão de cavidade semelhante, em elementos finitos, com o auxílio do software ABAQUS. Foram feitas comparações direta dos resultados das modelagens com resultados presentes na literatura, de ensaios em diferentes tipos de solo. Além disso, comparações qualitativas foram feitas entre os resultados obtidos pelo modelo semi-analítico de expansão de cavidade, apresentados nesse trabalho, e os resultados do modelo de concepção semelhante, que simula a rotação do cilindro infinito, apresentado por Forcelini (2019). Com base nos modelos de expansão de cavidade, análises paramétricas foram realizadas para avaliar a influência do parâmetro friccional, da condutividade hidráulica, da rigidez do solo, do índice de Biot, da tensão de confinamento inicial e do raio de influência da função de poropressão inicial sobre o comportamento de drenagem resultante. Nas análises paramétricas foi observado que os parâmetros do solo analisados, com exceção da condutividade hidráulica, exercem influência sobre as resistências drenada e não drenada indicadas ao final da expansão pelo modelo semi-analítico. Entretanto, não foi verificada influência significativa de nenhum dos parâmetros do solo analisados sobre a curva característica de drenagem. Por outro lado, as curvas características de drenagem se mostraram sensíveis ao tamanho da área de influência da poropressão inicial. Por fim, pode-se concluir que os dois modelos de expansão de cavidade apresentados são capazes de representar o comportamento geral do solo submetido ao CPTu em função da velocidade normalizada de expansão, principalmente, se mostraram eficientes em identificar o valor de velocidade normalizada relacionado à transição do comportamento de drenagem parcial para não drenado.Abstract: The CPTu (piezocone penetration test) is a field test widely used to obtain geotechnical properties and stratigraphic characterization. Cone penetration is usually performed at the standard rate (20 mm/s). At this rate, silty soils or soils with intermediate hydraulic conductivity (10?5>k>10?8) may present a partially drained behavior. In this condition of drainage, the pore pressure on the cone walls are uncertain and makes it impossible to obtain reliably soil parameters by classical interpretation methods. The present work aims to study the drainage behavior of soils with intermediate permeability characteristics submitted to CPTu from the application of numerical and analytical methods. Thus, is presented a simplified semi-analytical cavity expansion model based on the poromechanics theories presented by Biot (1941). To complement the analyses, a similar cavity expansion model in finite elements was also developed with the aid of the ABAQUS software. Direct comparisons of the modeling results were made with results present in the literature, from tests on soils with different characteristics. Furthermore, qualitative comparisons were made between the results obtained by the semi-analytical cavity expansion model, presented in this work, and the results of the similar model presented by Forcelini (2019), which simulates the rotation of an infinite cylinder. Based on the cavity expansion models, parametric analyzes were performed to evaluate the influence of the following parameters on the resulting drainage behavior: frictional parameter, hydraulic conductivity, soil stiffness, Biot coefficient and radius of influence of the initial pore pressure function. In the parametric analyzes it was observed that the analyzed soil parameters, with the exception of hydraulic conductivity, influences the drained and non-drained resistance indicated at the end of the expansion by the semi-analytical model. However, none of the analyzed soil parameters presented a significant influence on the characteristic drainage curve. On the other hand, the characteristic drainage curves were sensitive to the size of the influence area of the initial pore pressure. Finally, it can be concluded that the cavity expansion models presented are able to represent the general drainage behavior of a soil subjected to CPTu in the the normalized expansion rate space, mainly, were efficient in identifying the normalized rate value related to the transition from partially drained to drained behavior.Dienstmann, GracieliUniversidade Federal de Santa CatarinaMafra, Vicente2021-10-14T19:27:46Z2021-10-14T19:27:46Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis111 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf373058https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/229067porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-10-14T19:27:46Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/229067Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-10-14T19:27:46Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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