Geotechnical risk: a stochastic approach to stability analysis of slopes dam eye water in the state of Ceará

The evolution of slope stability analysis in geotechnical engineering has followed closely the development of soil mechanics . Slope landslides are one of the most frequent forms of mass movement . In the case of earth dams, three difficulties are encountered when analyzing the slope stability: a) the variability of soil strength parameters, b) difficulty of predicting the conditions of water flow and resulting piezometric pressures, and c) difficulty in predicting the most probable forms of rupture, the potential surfaces associated to them, and the rupture mechanisms involved . These difficulties reflect directly on the number of failures recorded with dams, which accounts for 66 % of accidents in dams around the world. Data from the National Water Agency of Brazil show that between 2002 and 2010, 800 incidents were recorded dams. As major accidents, the rupture of tailings in Cataguazes dam in the state of Minas Gerais in March 2003, which left millions of people without water for weeks , due to leakage of caustic soda in the Paraíba do Sul river , as well as the failure in the Algodão Dam, in May 2009, in Piauí state in northeastern Brazil may be mentioned . Thus, because of the many uncertainties in the projects of dams, the use of a methodology that takes into account the variability of the components involved in the analysis of slope stability of dams is necessary, since these uncertainties are not considered in deterministic methods. The probabilistic analysis of slope stability using the Monte Carlo method, turns out to be an important evaluating tool during construction, filling and operation of earth dams. This work proposes a simplified methodology for estimating soil hydraulic parameters, by means of back-analysis of seepage conditions, comparing the pressure heads measured by standpipe piezometer in the dam, together with those calculated by commercial computing program to, then, estimate the dam slopes probability of failures. The reliability analysis of the downstream slope of the dam in the high level of water condition was done, such as the backslope stability analysis during rapid drawdown of the Olho d’Água dam in the State of Ceará, Brazil.A evolução das análises de estabilidade de taludes na Engenharia Geotécnica segue de perto o desenvolvimento da Mecânica dos Solos. Escorregamentos de taludes são uma das formas mais frequentes de movimento de massa. No caso de barragens de terra, três dificuldades são encontradas quando se analisa a estabilidade de taludes: a) a variabilidade dos parâmetros de resistência do solo; b) dificuldades de se prever as condições de fluxo de água e as pressões piezométricas resultantes, e c) dificuldade de antecipação das formas mais prováveis de ruptura, as superfícies potenciais a elas associadas e os mecanismos de ruptura envolvidos. Essas dificuldades refletem diretamente no número de falhas em barragens de terra, que responde por 66% dos acidentes em barragens em todo o mundo. Dados da Agência Nacional de Águas apontam que entre 2002 e 2010 foram registrados 800 incidentes com barragens. Como acidentes de grandes proporções, cita-se a ruptura da barragem de rejeitos de Cataguazes (MG), em março de 2003, que deixou milhões de pessoas por semanas sem abastecimento, em razão do lançamento de soda cáustica no rio Paraíba do Sul, bem como o rompimento da barragem de Algodões, em maio de 2009, no Piauí. Dessa forma, em razão das inúmeras incertezas nos projetos das barragens, é necessária a utilização de metodologia que leve em consideração a variabilidade dos componentes envolvidos nas análises de estabilidade de taludes, uma vez que essas incertezas não são consideradas nos métodos determinísticos. A análise probabilística de estabilidade de taludes, utilizando o método de Monte Carlo, torna-se uma importante ferramenta durante a construção, enchimento e operação de barragens de terra. Propõe este trabalho uma metodologia simplificada para estimar os parâmetros hidráulicos do solo mediante a retroanálise das condições de fluxo, comparando as cargas piezométricas medidas no maciço, com as calculadas por um programa de computação comercial, para, em seguida, estimar a probabilidade de falha nos taludes da barragem de terra. A probabilidade de falha do talude de jusante, análise na condição de cheia máxima e análise de estabilidade do talude de montante na condição de rebaixamento rápido, foram realizadas para o caso da barragem Olho d’Água, no Estado do Ceará