Avaliação da Estabilidade de Túneis em Rocha via Simulação de Monte Carlo
Raphael Maia Soares Soares1; Dimas Betioli Ribeiro Ribeiro1
1 Universidade de São Paulo
Resumo
O projeto e a construção de túneis em maciços rochosos fraturados é sem dúvida um grande desafio para a comunidade geotécnica. O complexo processo de formação dos maciços rochosos impõe complexidades nas propriedades dos mesmos, implicando em grande variabilidade das propriedades geométricas e de resistência das descontinuidades. Isto acarreta a formação de blocos potencialmente instáveis ao redor da seção escavada de um túnel. A prática corrente da avaliação da estabilidade de túneis é realizada com base em resultados determinísticos de modelos analíticos, numéricos e ou na experiência de especialistas, e quase sempre com base no fator de segurança do método das tensões admissíveis. Uma maneira adequada para a determinação da segurança para a queda de blocos é a determinação da probabilidade de falha (Pf) que considera de maneira explícita a variabilidade através de distribuições estatísticas, seus valores médios suas dispersões. Neste trabalho as propriedades das descontinuidades são tratadas como variáveis aleatórias, e não como valores determinísticos. Neste contexto é avaliada a estabilidade de um túnel não revestido escavado em rocha, pertencente à estrada de ferro Vitória Minas, da companhia Vale do Rio Doce, utilizando a simulação de Monte Carlo acoplada ao software Unwedge da Rocscence®. Neste estudo as propriedades de orientação, persistência e resistência foram tratadas estatisticamente utilizando testes de aderência (teste Qui-quadrado e kolmogorov Sminorv - K-S) determinando-se a distribuição estatística mais adequada para cada uma destas variáveis aleatórias. Posteriormente foram realizadas simulações de Monte Carlo com amostragem simples e hipercubo-latino, ambas com número de amostras variando de 1000 a 100000, para a determinação da probabilidade da queda do bloco na seção do túnel. É mostrado que as incertezas presentes nas propriedades dos maciços rochosos afetam diretamente a avaliação da segurança de túneis em rocha, permitindo verificar elevados valores para a probabilidade de falha (Pf >
Palavras-chave: Túneis; Rocha; Análise de confiabilidade; Simulação de Monte Carlo; Processos estocásticos