Comportamento de túneis superficiais escavados em solos porosos : o caso do metro de Brasília-DF

Abstract

O objectivo principal do presente trabalho é o de analisar o comportamento observado dos túneis do metro de Brasília, tendo em conta que ele se revelou em muitos aspectos como atípico, nomeadamente no que se relaciona com a amplificação dos movimentos com o afastamento da periferia da cavidade.

Para a concretização de tal objectivo foi executada uma campanha de caracterização geotécnica da argila porosa de Brasília interessada pelas obras, com base na qual foram definidos os parâmetros caracterizadores dos diferentes modelos constitutivos empregues para simular o seu comportamento mecânico, e efectuadas análises numéricas, cujos resultados foram confrontados com os fornecidos pela instrumentação.

Recorrendo à bibliografia especializada, aborda-se nos dois primeiros capítulos os aspectos mais importantes relacionados com a construção, o comportamento e o dimensionamento de túneis superficiais (Cap. 1) e com a problemática dos solos não saturados (Cap. 2), como é o caso da argila porosa de Brasília, salientando-se os cuidados especiais a ter na análise deste tipo de materiais e as diferenças entre o seu comportamento e o dos solos saturados.

No Capítulo 3 é apresentada uma descrição do trecho subterrâneo do metro de Brasília, dando-se especial atenção aos métodos construtivos e à descrição geológica e geotécnica do maciço envolvente do túnel. São ainda apresentados os resultados de alguns trabalhos de caracterização geotécnica da argila porosa realizados no âmbito de outras pesquisas e referem-se algumas situações mais problemáticas encontradas durante a realização da obra. Os resultados fornecidos pela instrumentação são apresentados e analisados com algum cuidado, com vista à sua posterior comparação com os resultados de análises numéricas efectuadas.

Nos Capítulos 4 a 6 são apresentados os trabalhos de caracterização efectuados e discutidos os principais resultados obtidos. Aqueles trabalhos envolveram a realização de ensaios de campo (ensaios de penetração dinâmica com medição de torque, SPT-T, ensaios de penetração estática, CPT, e ensaios com o dilatómetro de Marchetti, DMT) e de um extenso programa de ensaios de laboratório (ensaios com vista à caracterização física e à classificação da argila porosa, ensaios edométricos, ensaios clássicos de compressão triaxial drenados e ensaios de compressão isotrópica), efectuados com amostras deformadas e indeformadas recolhidas em poços de prospecção executados no local experimental.

No Capítulo 7 é descrito de forma sucinta o programa de elementos finitos utilizado na realização do estudo numérico, assim como o modelo elasto-plástico de Lade empregue para modelar o comportamento da argila porosa de Brasília. Com base nos resultados da caracterização mecânica são calibrados os modelos constitutivos empregues para reconstituir o comportamento da argila porosa, designadamente: modelo elástico perfeitamente plástico e o modelo elasto-plástico de Lade. São ainda apresentados os resultados das análises numéricas realizadas para avaliar a evolução dos campos de deslocamentos e de tensões no maciço envolvente do túnel com a realização da escavação. Nas análises efectuadas recorreu-se a modelos tridimensionais e a modelos bidimensionais em estado plano de deformação. Faz-se também a comparação dos resultados das análises numéricas com os fornecidos pela instrumentação da obra, procurando-se dessa forma validar o estudo numérico realizado.

Por fim, enunciam-se algumas conclusões de carácter geral e sugerem-se vias para o desenvolvimento de trabalhos futuros na temática abordada.