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Influência do Nível Freático

Há cinco opções para definir a posição do nível freático:

1) Nível Freático

O nível freático pode ser definido como um polígono. Pode ter uma curvatura aleatória, coincidir totalmente com a superfície ou estar parcialmente acima da superfície.

A presença de água influencia o valor da pressão nos poros, reduzindo a resistência ao cisalhamento do solo. A pressão nos poros é considerada como uma pressão hidrostática, isto é, o peso volúmico da água é multiplicado pela altura reduzida do nível freático:

onde:

γw

-

peso volúmico da água

hr

-

altura reduzida do nível freático

onde:

h

-

distância vertical entre o ponto onde a pressão é calculada e a cota do lençol freático

α

-

inclinação

A força resultante da pressão no poro de uma certa secção do solo é utilizada na seguinte equação:

onde:

u

-

pressão no poro de um certo ponto

l

-

comprimento da secção

Abaixo do nível freático, é utilizado o peso volúmico saturado do solo γsat e a impulsão hidrostática; acima do nível freático, é utilizado o peso volúmico do solo γ.

As forças de cisalhamento atuantes na superfície de deslizamento são definidas através da seguinte equação:

onde:

T

-

força de cisalhamento na superfície de deslizamento

N

-

força normal à superfície de cisalhamento

U

-

pressão nos poros resultante na superfície de cisalhamento

φ

-

ângulo de atrito interno

c

-

coesão do solo

d

-

comprimento da superfície de deslizamento

No caso se ser considerada tensão total (definida na caixa de diálogo "Adicionar novos solos") são utilizados parâmetros totais e a pressão nos poros é considerada zero.

2) Nível freático incluindo sucção

Pode ser introduzida uma superfície de sucção acima do nível freático. É assumido um valor negativo para a pressão nos poros u para a zona de fronteira entre as duas regiões. A sucção aumenta como impulsão hidrostática negativa do nível freático, na direção da superfície de sucção.

3) Rebaixamento rápido

O nível freático original pode ser introduzido acima do nível freático desejado. O nível freático original representa o estado antes de um rebaixamento rápido.

Análise de rebaixamento rápido

A pressão nos poros u0 é calculada através de:

onde:

h0

-

distância vertical entre o nível freático original e o ponto em análise P

γw

-

peso volúmico da água

A altura h0 é a distância do ponto de pressão no poro analisado (P) ao nível freático original - isto é válido quando o nível freático original se localiza abaixo da superfície do terreno. No caso do nível freático original se situar acima da superfície, a altura h0 é a distância entre o ponto P e a cota da superfície do terreno (secção 1 na figura). Outro caso é quando tanto o nível freático original como o atual se encontram acima da superfície - a altura h0 é a distância entre o nível freático atual e o ponto P (secção 2 na figura).   

Seguidamente, é necessário calcular a variação de pressão nos poros, na área entre os níveis freáticos original e atual:

onde:

hd

-

distância entre os níveis freáticos original e atual

γw

-

peso volúmico da água

Tal como no cálculo anterior, existem três hipóteses para obter a altura hd. Quando ambos os níveis freáticos se encontram abaixo da superfície, hd é a distância entre o nível freático original e o atual. Quando apenas o nível freático original se encontra acima da superfície, a altura hd é a distância entre o nível freático atual e a superfície do terreno (secção 1 na figura). Quando ambos os níveis freáticos se encontram acima da superfície, a altura hd é zero (secção 2 na figura).

O último passo é o cálculo do valor final da pressão nos poros u. A variação da pressão Δu é multiplicada pelo coeficiente de redução da pressão nos poros inicial X, que é requerida para todos os solos (caixa de diálogo "Adicionar novos solos"). O coeficiente do solo  X na área do ponto P é utilizado (NÂO o solo da área entre os dois níveis freáticos). Caso o solo seja permeável X = 1, caso contrário X = 0. A pressão nos poros final é dada por:

onde:

u0

-

pressão nos poros inicial

X

-

coeficiente de redução da pressão nos poros inicial

Δu

-

variação da pressão nos poros

4) Coeficiente de pressão nos poros Ru

O coeficiente de pressão nos poros Ru representa o rácio entre a pressão nos poros e a pressão geostática no solo. Na área onde Ru é positivo, é considerado o peso volúmico saturado do solo γsat; caso contrário é considerado o peso volúmico do solo γ.

Os valores de Ru são introduzidos através de isolinhas que unem pontos com o mesmo valor de Ru. É assumida interpolação linear para calcular valores intermédios. A pressão nos poros é estabelecida como tensão geostática sendo reduzida pelo coeficiente Ru:

onde:

Ru

-

coeficiente de pressão nos poros

hi

-

altura da iésima camada do solo

γi

-

peso volúmico da iésima camada do solo

5) Valores da pressão nos poros

O nível freático pode ser introduzido diretamente através dos valores da pressão nos poros u dentro da secção do perfil do solo.

Na área em que u é positivo, é considerado o peso volúmico saturado do solo γsat; caso contrário, é considerado o peso volúmico do solo γ

Os valores das pressões nos poros são introduzidos através de isolinhas que unem os pontos com os mesmos valores de pressão nos polos. Valores intermédios são estimados a partir de interpolação linear. Os valores para a pressão nos poros é derivada a partir de valores para pontos específicos do talude.

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