Modeling and instrumentation data analysis from excavation slope of the Misicuni Dam spillway (Bolivia): a case study

Análise de dados de modelagem e instrumentação do talude de escavação do vertedouro da Barragem de Misicuni (Bolívia): um estudo de caso

Resumo

RESUMO - A análise de estabilidade de taludes é de fundamental importância em projetos de infraestrutura, não importa seu tamanho. A falha de um talude tem um grande impacto econômico e ambiental e pode inviabilizar o projeto, causando danos irreparáveis ao meio ambiente e à vida. Portanto, a análise de estabilidade de taludes tem como objetivo avaliar a possibilidade de um talude sofrer movimentos de massa e propor soluções de estabilização. Esta pesquisa focou na obtenção dos parâmetros de resistência dos materiais encontrados no talude de escavação do vertedouro da Barragem de Misicuni aplicando o método de análise reversa e usando dados de instrumentação deformacional. A modelagem de parâmetros pode dar suporte a projetos futuros em termos de comportamento mecânico e segurança para a Barragem de Misicuni, além de projetos de engenharia subsequentes em massas de rochas sedimentares deformadas por influência tectônica. A Barragem Misicuni faz parte do Projeto Múltiplo Misicuni localizado no departamento de Cochabamba, parte central da Bolívia. Este projeto consiste em usar água das bacias dos rios Misicuni, Viscachas e Putucuni. Para realizar este artigo, três investigações de núcleo de perfuração foram usadas ao longo da seção de análise, bem como dados de leitura de dois inclinômetros instalados na escavação do talude de bancada, levantamento topográfico e 39 testes de compressão uniaxial em amostras coletadas dos núcleos de perfuração. Inclinômetros são instrumentos comumente utilizados para monitorar taludes de solo ou rocha, e auxiliam na determinação da superfície de falha e estimativa da velocidade de movimentação. O uso de dados de inclinômetros e modelagem geológica possibilitou analisar e obter parâmetros de tensão e deformação ocorridos durante as fases de escavação, por meio da aplicação da análise do Método dos Elementos Finitos (MEF), que permitiu comparar os resultados previstos e observados durante a execução e conclusão do local. Portanto, este artigo apresenta os parâmetros de resistência obtidos por meio de retroanálise usando dados de deformação obtidos de instrumentação de campo em um contexto de geologia estrutural complexa.

Palavras-chave: Maciço rochoso. Estabilidade de taludes. Instrumentação. MEF.

ABSTRACT - Slope stability analysis is of fundamental importance in infrastructure projects no matter its size. The failure of a slope has a major economic and environmental impact and can turn the project unfeasible, causing irreparable damage to the environment and life. Therefore, slope stability analysis aims to evaluate the possibility of a slope suffering mass movements and to propose stabilization solutions. This research focused on obtaining the resistance parameters of the materials found in the excavation slope of the Misicuni Dam spillway applying the back analysis method and using deformational instrumentation data. The parameter modeling can support future projects in terms of mechanical behavior and safety for the Misicuni Dam in addition to subsequent engineering projects in sedimentary rock masses deformed by tectonic influence. The Misicuni Dam is part of the Misicuni Multiple Project located in the Cochabamba department, central part of Bolivia. This project consists of using water from the Misicuni, Viscachas and Putucuni river basins. To carry out this paper, three drill core investigation were used along the analysis section, as well as read out data from two inclinometers installed on the bench slope excavation, topographic survey and 39 uniaxial compression tests on samples collected from the drill cores. Inclinometers are instruments commonly used to monitor soil or rock slopes, and help to determine the failure surface and estimate the speed of movement. The use of inclinometer data and geological modeling made it possible to analyze and obtain stress and strain parameters that occurred during the excavation phases, by applying Finite Element Method (FEM) analysis, which allowed to compare the predicted and observed results during the execution and completion of the site. Therefore, this paper presents the resistance parameters obtained through back analysis using deformation data obtained from field instrumentation in a context of complex structural geology.

Keywords: Rock Mass. Slope Stability. Instrumentation. FEM.