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:	γ_w	-	peso volúmico da água
	h_r	-	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 γ_sat 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
	γ_w	-	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:	h_d	-	distância entre os níveis freáticos original e atual
	γ_w	-	peso volúmico da água

Tal como no cálculo anterior, existem três hipóteses para obter a altura h_d. Quando ambos os níveis freáticos se encontram abaixo da superfície, h_d é a distância entre o nível freático original e o atual. Quando apenas o nível freático original se encontra acima da superfície, a altura h_d 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 h_d 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 R_u

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

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

onde:	R_u	-	coeficiente de pressão nos poros
	h_i	-	altura da i^ésima camada do solo
	γ_i	-	peso volúmico da i^ésima 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 γ_sat; 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.

6) Análise de Percolação

A última opção permite analisar a pressão nos poros no módulo "Estabilidade de Taludes - Percolação". Esta opção está disponível apenas para usuários que tenham adquirido o módulo "Estabilidade de Taludes - Percolação".

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