Percolação em barragens de terra em regime permanente e transiente com o método dos elementos de contorno

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-06-25T17:24:00Z No. of bitstreams: 1 173323.pdf: 2501231 bytes, checksum: c83330683ecea0b3ef9a05f1ada52656 (MD5)Made available in DSpace on 2018-06-25T17:24:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173323.pdf: 2501231 bytes, checksum: c83330683ecea0b3ef9a05f1ada52656 (MD5) Previous issue date: 1991-09Este trabalho tem por objetivo principal a análise numérica do fenômeno de percolação através do corpo de uma barragem de terra. As análises das fronteiras móveis, nas fases de enchimento e esvaziamento de reservatórios, são de fundamental importância para o estudo da estabilidade do maciço e no dimensionamento das estruturas internas de drenagem. O método dos elementos de contorno é utilizado para simular a evolução temporal da superfície freática em barragens de terra homogêneas. Uma especial atenção é dada na implementação do elemento isoparamétrico quadrático, que possibilita modelar geometrias curvas e melhor obedece as condições de tangência entre as superfícies freáticas e as superfícies de percolação. As descontinuidades físicas e geométricas são tratadas com o uso de elementos descontínuos de colocação não-nodal, que se utilizam da propriedade de possuírem nós geométricos nas extremidades mas os nós funcionais internos ao elemento. Outra ênfase é dada a inclusão no código de programação da transformação não-linear de terceira ordem de Telles, que aumenta a precisão das integrais singulares avaliadas por um esquema de quadratura de Gauss. Um tratamento adequado das descontinuidades eliminou as oscilações numéricas ao longo da superfície freática, tornado desnecessário o uso de técnicas de suavização, mesmo quando um esquema explícito de marcha no tempo foi empregado. Os resultados são analisados e comparados quanto à sua precisão e comportamento numérico.The main purpose of this work is the numerical analysis of the seepage process through an earth dam. The transient free surface flow during the fill-up and drawdown phases of a reservoir is of utmost importance in the analysis of embankment stability and to compute the internal drainage devices. A boundary element procedure for dealing with steady and unsteady seepage flow with a free surface in homogeneous earth dams is presented. Special attention is given to the implementation of isoparametric quadratic elements, which improve curved geometric modelling capabilities and can obey the tangent condition at the interface between the free and seepage faces. Physical and geometrical discontinuities are treated with the use of special non-nodal-collocation elements with nodes at their extremeties but collocation points inside the element. Another emphasis is the inclusion in the computer code of Telles' third degree polynomial transformation, in order to improve the accuracy of Gaussian quadrature schemes in the near-singularity range. An adequate treatment of discontinuities significantly reduces numerical oscillations along the free surface making smoothing procedures unnecessary, even if an explicit time marching scheme is employed. The results are analised and compared regarding their accuracy and numerical behavior