Estudo do Comportamento Diferido no Tempo de Túneis em Argilas Sobreconsolidadas

Abstract

O trabalho de tese versa o tema do comportamento diferido no tempo de túneis em formações argilosas sobreconsolidadas, designadamente no que se refere aos deslocamentos induzidos no maciço envolvente e aos esforços mobilizados na estrutura de suporte. Tem o objectivo de contribuir para a compreensão dos mecanismos de funcionamento destas obras geotécnicas numa perspectiva de controlo de segurança a elas associado. Em terrenos de natureza argilosa, na sequência do alívio de tensões e alteração do regime hidrológico resultantes das operações de construção de um túnel, além das deformações imediatas, resultantes da escavação, podem ocorrer deformações diferidas no tempo, quer durante as actividades de construção da obra, quer após a sua entrada em serviço, com eventuais danos associados. A ocorrência de deformações ao longo do tempo neste tipo de formações pode ter na sua base processos como a fluência, a consolidação e a expansão. Estas deformações podem ser especialmente pronunciadas, se em zonas extensas do terreno for alcançada a sua superfície de cedência, determinada pela história de tensões a que se encontrou submetido. Para efeitos de dimensionamento estrutural, estas deformações devem ser devidamente contabilizadas. Neste contexto, descrevem-se inicialmente, as principais características do comportamento de túneis em terrenos brandos, efectuando-se uma descrição fenomenológica dos efeitos diferidos no tempo em geomateriais. É feita referência a registos de observação de obras onde ocorreram deformações ao longo do tempo. Referem-se as principais vias para a sua modelação numérica. A viscoplasticidade ao permitir descrever o comportamento de materiais que possuem deformações irreversíveis dependentes do tempo afigura-se como uma via para abordar este tipo de comportamento. A aplicação de modelos constitutivos elasto-viscoplásticos e elastoplástico-viscoplásticos, baseados nos conceitos de cedência, de estados críticos, e de superfície envolvente no espaço de tensões, permitiu reproduzir o comportamento diferido no tempo obtido em ensaios de laboratório numa argila sobreconsolidada do Oligocénico de Lisboa. As actividades de caracterização laboratorial incluíram a realização de ensaios de fluência não drenados de corte triaxial e de corte torsional, em que amostras de cilindro oco foram submetidas a trajectórias de tensão de natureza tridimensional distintas das trajectórias triaxiais. A aplicação em análises numéricas dos modelos referidos a problemas de valores na fronteira, tal como é o caso de túneis, permitiu revelar que, em determinadas situações, as deformações ao longo do tempo, são particularmente expressivas. A análise do comportamento observado de uma obra subterrânea recentemente concluída neste tipo de formação geológica, no âmbito do Plano de Expansão do Metropolitano de Lisboa, evidenciou um comportamento diferido no tempo, que os modelos propostos reproduziram satisfatoriamente.