Influência de diferentes sistemas de drenagem em modelos de laboratório de barragem de terra

Abstract

As simulações numéricas e os modelos físicos visam a análise do comportamento de problemas reais, que muitas vezes não podem ser analisados diretamente no campo, permitindo o controle de variáveis. Em fenômenos como o fluxo através de barragens de terra, os efeitos bidimensionais podem ter um impacto significativo nos resultados obtidos com soluções simplificadas, influenciando a vazão, as cargas, os gradientes hidráulicos e os fatores de segurança. Este trabalho tem como objetivo principal analisar a utilização de diferentes sistemas de drenagens em modelos de barragens de laboratório, sem sistema de drenagem, com dreno de pé e com filtro vertical e tapete drenante, construídos em areia, utilizando tanto modelagem física quanto modelagem numérica. Para a modelagem física, utilizou-se um tanque de percolação em acrílico e para a modelagem numérica, foi utilizado o software GeoStudio, a partir dos módulos SEEP/W e SLOPE/W. A análise comparativa entre os diferentes sistemas de drenagem possibilitou identificar a solução de drenagem interna, destacando as vantagens e limitações de suas utilizações. A utilização de areia nos experimentos físicos mostrou-se uma solução viável, permitindo a observação de fluxos similares aos das análises numéricas. A comparação entre os métodos confirmou a eficácia dos sistemas de drenagem em reduzir pressões neutras e aumentar a estabilidade dos taludes, destacando a relevância de sua aplicação na prevenção de fenômenos como piping.

Numerical simulations and physical models aim to analyze the behavior of real-world problems, which often cannot be directly examined in the field, allowing for variable control. In phenomena such as flow through earth dams, two-dimensional effects can significantly impact the results obtained with simplified solutions, influencing discharge, loads, hydraulic gradients, and safety factors. The main objective of this study is to analyze the use of different drainage systems in laboratory dam models: without a drainage system, with a toe drain, and with a vertical filter and drainage blanket. These models were constructed in sand, using both physical modeling and numerical modeling. For the physical modeling, an acrylic percolation tank was used, and for the numerical modeling, the GeoStudio software was utilized, specifically the SEEP/W and SLOPE/W modules. The comparative analysis of the different drainage systems enabled the identification of internal drainage solutions, highlighting the advantages and limitations of their applications. The use of sand in the physical experiments proved to be a viable solution, allowing the observation of flows similar to those in numerical analyses. The comparison between the methods confirmed the effectiveness of drainage systems in reducing pore pressures and increasing slope stability, emphasizing the relevance of their application in preventing phenomena such as piping.