Análise de estabilidade de declive

A análise de estabilidade de declive ou encostas é um método estático ou dinâmico, analítico ou empírico para avaliar a estabilidade de barragens de terra e enrocamento, aterros, encostas escavadas e encostas naturais em solo e rocha.^[1] A estabilidade da encosta refere-se à condição do solo inclinado ou encostas rochosas para resistir ou sofrer movimento.^[2] A condição de estabilidade de encostas é objeto de estudo e pesquisa em mecânica dos solos, engenharia geotécnica e geologia de engenharia.^[3]

Desabamento parcial de casa em Belo Horizonte, por causa de deslizamentos em janeiro de 2020.

Exemplos

Ver artigos principais: Deslizamento de terra e Avalancha

Encostas de terra podem desenvolver uma área de fraqueza esférica de corte. A probabilidade de isso acontecer pode ser calculada com antecedência usando um pacote de análise circular 2-D simples.^[4] Uma dificuldade primária com a análise é localizar o plano de deslizamento mais provável para qualquer situação.^[5] Muitos deslizamentos só foram analisados após o fato. Mais recentemente, a tecnologia de radar de estabilidade de taludes tem sido empregada, particularmente na indústria de mineração, para reunir dados em tempo real e auxiliar na determinação da probabilidade de falha em taludes.

Medindo o Ângulo de Repouso

O ângulo de repouso é definido como o ângulo mais íngreme de material granular não confinado medido a partir do plano horizontal no qual o material granular pode ser empilhado sem colapsar, variando entre 0-90 °.^[6] Para materiais granulares, o ângulo de repouso é o principal fator que influencia a estabilidade da encosta sob diferentes condições em relação à coesão/fricção do material, o tamanho do grão e a forma da partícula.^[7]

Medição Teórica

Este diagrama de corpo livre demonstra a relação entre o ângulo de repouso e o material na encosta.

Um diagrama de corpo livre simples pode ser usado para entender a relação entre o ângulo de repouso e a estabilidade do material na encosta. Para que o material acumulado entre em colapso, as forças de atrito devem ser equivalentes ao componente horizontal da força gravitacional ${\displaystyle mg\sin \theta }$, onde ${\displaystyle m}$ é a massa do material, ${\displaystyle g}$ é a aceleração gravitacional e ${\displaystyle \theta }$ é o ângulo de inclinação:

${\displaystyle mg\sin \theta =f}$

A força de atrito ${\displaystyle f}$ é equivalente ao produto da multiplicação do coeficiente de atrito estático ${\displaystyle \mu }$ e a Força Normal ${\displaystyle N}$ ou ${\displaystyle mgcos\theta }$:

${\displaystyle mg\sin \theta =N\mu }$

${\displaystyle mg\sin \theta =\mu mg\cos \theta }$

${\displaystyle \left({\frac {\sin \theta }{cos\theta }}\right)=\mu }$

${\displaystyle \theta _{R}=\arctan(\mu )}$

Onde ${\displaystyle \theta _{R}}$ é o ângulo de repouso, ou o ângulo em que a inclinação falha em condições regulares, e ${\displaystyle \mu }$ é o coeficiente de atrito estático do material na encosta.

Referências

1. «Slope stability analysis methods». CRC Press. 30 de maio de 2008: 33–98. Consultado em 7 de dezembro de 2021
2. Paolo., Giani, Gian (1992). Rock slope stability analysis. [S.l.]: Balkema. OCLC 797770057
3. Hovland, H. John (1 de setembro de 1977). «Three-Dimensional Slope Stability Analysis Method». Journal of the Geotechnical Engineering Division (em inglês) (9): 971–986. doi:10.1061/AJGEB6.0000493. Consultado em 7 de dezembro de 2021
4. «Slope Stability Calculator - HELP». www.wise-uranium.org. Consultado em 7 de dezembro de 2021
5. Chugh, Ashok K. (1 de junho de 2002). «A method for locating critical slip surfaces in slope stability analysis: Discussion». doi:10.1139/t02-042. Consultado em 7 de dezembro de 2021
6. Beakawi Al-Hashemi, Hamzah M.; Baghabra Al-Amoudi, Omar S. (1 de maio de 2018). «A review on the angle of repose of granular materials». Powder Technology (em inglês): 397–417. ISSN 0032-5910. doi:10.1016/j.powtec.2018.02.003. Consultado em 7 de dezembro de 2021
7. Fu, Jian-Jun; Chen, Cheng; Ferellec, Jean-Francois; Yang, Juan (17 de agosto de 2020). «Effect of Particle Shape on Repose Angle Based on Hopper Flow Test and Discrete Element Method». Advances in Civil Engineering (em inglês): e8811063. ISSN 1687-8086. doi:10.1155/2020/8811063. Consultado em 7 de dezembro de 2021

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