Inverse analysis of a pressuremeter test using a hiperbolic model

Os modelos constitutivos têm a função de interpretar e prever o comportamento tensão- deformação-resistência de um determinado material. A calibração dos modelos constitutivos de solos é geralmente feita com resultados de ensaios de laboratório. No entanto, alguns erros nos valores dos parâmetros podem ser causados por possíveis perturbações na amostra. De modo a suprir essas dificuldades, os ensaios de campo podem ser recomendados como alternativa. A estimativa dos parâmetros que definem o comportamento destes modelos por meio de ensaios de campo é muito difícil. Porém, pode-se fazer essa estimativa de forma indireta, ou seja, estima-se um conjunto inicial de parâmetros e com eles tenta-se representar com um modelo algum resultado do ensaio de campo. Caso a concordância não seja boa, estimam-se sucessivamente novos conjuntos de parâmetros até se obter uma concordância aceitável. Este procedimento, conhecido como análise inversa, consiste na formulação de uma função objetivo (FO), que mede o erro entre valores medidos no campo e calculados pelo modelo. Neste sentido, a presente dissertação tem como objetivo retroanalisar uma curva do ensaio pressiométrico utilizando o modelo não linear elástico de Duncan e Chang (1970) e avaliar o emprego de um Algoritmo Genético (AG) na otimização de um conjunto de parâmetros do modelo. O procedimento consistiu na realização de ensaios pressiométricos na área externa do Laboratório de Mecânica dos Resíduos da Universidade Federal de Viçosa, ensaios de laboratório (caracterização geotécnica, adensamento, cisalhamento direto e triaxiais CIDsat e CIDnat), análise numérica e inversa. Para identificar um conjunto de parâmetros do modelo a partir do ensaio pressiométrico, aplicando a análise inversa, foi necessária a utilização de duas ferramentas numéricas. A primeira consistiu em aplicar o Método dos Elementos Finitos, utilizando o programa Sigma/W desenvolvido pela Geo-Slope International Ltda e a segunda, aplicar o AG com populações iniciais de 10, 20 e 40 indivíduos. Com o trabalho mostrou-se que as calibrações realizadas com os ensaios triaxiais não representaram bem os pontos experimentais, o procedimento genético se mostrou eficiente na retroanálise da curva pressiométrica estudada, cujo erro da FO foi de apenas 3,75%, e por fim foi proposta a delimitação de um espaço de busca utilizando-se dos parâmetros obtidos pelas calibrações com os ensaios triaxiais como ponto de partida para a análise inversa.Constitutive models have the function of interpreting and predicting the stress-strain-strength behavior of a given material. The calibration of constitutive models of soils is usually done with results of laboratory tests. However, some errors in the parameter values can be caused by possible disturbances in the samples. In order to overcome these difficulties, the field tests may be recommended as an alternative. Estimation of the parameters that define the behavior of these models through field tests is very difficult. However, this estimation can be made indirectly, that is, initially a set of parameters is estimated and try to represent with a model the field test results. If the agreement is not good, new sets of parameters are successively estimated to obtain an acceptable agreement. This procedure is known as inverse analysis and consists of formulating an objective function (OF) able to measuring the error between the measured field values and the results calculated by the model. The aim of this dissertation is to do an inverse analysis of a pressuremeter test using the nonlinear elastic model of Duncan and Chang (1970) and evaluate the use of a Genetic Algorithm (GA) to optimize a set of model parameters. The procedure consisted of realizing a pressuremeter test in the outer area of Waste Mechanics Laboratory at the Federal University of Viçosa, laboratory tests (geotechnical characterization, consolidation, direct shear and triaxial CID sat and CIDnat), numerical and inverse analysis. In order to identify a set of model parameters from using the pressuremeter test results with the inverse analysis was necessary to use two numerical tools. The first consisted of applying the finite element method using the Sigma/W program developed by Geo-Slope International Ltd and the second, apply the GA with initial populations of 10, 20 and 40 individuals. This work showed that calibrations performed with the triaxial tests did not represent well the experimental points. However, with the genetic procedure proved to be very efficient since the inverse analysis of the pressuremeter curve studied, was able to bring the error of OF to only 3.75%. Finally, it was proposed to defining a search space for the parameters using the ones obtained by the calibrations with the triaxial tests on saturated and unsaturated soil samples as a starting point for the inverse analysis.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio