Análise de problemas de fluxo em meio poroso não saturado pelo método dos elementos finitos.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-19T16:52:26Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseProblemasFluxo.pdf: 1046483 bytes, checksum: b5121d06004f5c86c4a49ad86b24a0ea (MD5)Rejected by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br), reason: on 2016-01-19T18:09:19Z (GMT)Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-19T18:16:37Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseProblemasFluxo.pdf: 978144 bytes, checksum: 8b93263190a64eece86cab1edcbeda65 (MD5)Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-19T18:18:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseProblemasFluxo.pdf: 978144 bytes, checksum: 8b93263190a64eece86cab1edcbeda65 (MD5)Made available in DSpace on 2016-01-20T15:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseProblemasFluxo.pdf: 978144 bytes, checksum: 8b93263190a64eece86cab1edcbeda65 (MD5) Previous issue date: 2000Os problemas de fluxo em solos são de grande importância na engenharia. Pode-se destacar, dentro da engenharia geotécnica, problemas relacionados à estabilidade de obras de terra como barragens de terra e pavimentos rodoviários; assim como, problemas relacionados à estabilidade de taludes e encostas. Pode-se, ainda, destacar os problemas relacionados à geotecnia ambiental como o transporte de contaminantes em solos e a estabilidade de estruturas de disposição de rejeitos de mineração. Para solos saturados, o tratamento do problema de fluxo é relativamente simples sendo baseado na Lei de Darcy, considerando a condutividade hidráulica constante independente do nível de sucção no solo. Para solos não saturados, verifica-se uma variação das propriedades hidráulicas do solo com o aumento da sucção. Devido a esta variação, o fluxo em solos não saturados constitui um problema não linear apresentando, quando possível, uma solução analítica complexa, o que exige alternativas mais elaboradas como as soluções numéricas baseadas nos métodos das diferenças finitas, elementos finitos e elementos de contorno. Este trabalho apresenta um modelo computacional em elementos finitos para a simulação do processo de fluxo em solos não saturados sob diferentes condições de contorno sem levar em conta a variação de volume e temperatura. São ressaltados alguns conceitos básicos relacionados ao processo de fluxo em solos não saturados, o equacionamento do problema e sua formulação via MEF. São apresentadas, ainda, a solução do problema no tempo, através do método das diferenças finitas, e a estratégia para o tratamento da não linearidade com a utilização do algoritmo preditor-corretor apresentado por Gerscovich (1994). Como aplicação do modelo desenvolvido, apresenta-se uma série de exemplos de validação unidimensionais e bidimensionais. Finalmente, apresenta-se um estudo de caso real e as conclusões e sugestões sobre o trabalho como um todo.The water flow in soils is an important problem in geotechnical engineering. Problems such as stability of soil structures as dams and road pavements, slope stability, debris flow, spread of contaminants in soils, stability of tailings disposal structures are strongly affected by the water flow in soils. The water flow in soils are commonly studied neglecting the unsaturated flow portion. However it’s difficult to obtain an accurate answer to those geotechnical questions without considering the unsaturated flow. The unsaturated flow constitutes a transient non-linear problem that has a complex analytical answer. Because of this, it is more attractive to use computer numerical solutions such as those based in the finite element method. This work presents a finite element model to simulate the water flow in unsaturated soils in a bidimensional domain under different boundary conditions. The time solution is based in a finite difference scheme and the non-linearity is solved by a predictor-corrector algorithm proposed by Gerscovich (1994). The main concepts in unsaturated flow and the FEM formulation for the unsaturated flow problem without volume change and in isothermal conditions are presented. A brief discussion about the computer program is also introduced. Some analyses were carried out in order to validate the model. And finally a case study was developed and analyzed