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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/34503
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Title: Site characterization and analysis of landslide dynamics under the influence of triggering factors by geophysical methods
Authors: Hussain, Yawar
Orientador(es):: Martínez Carvajal, Hernán Eduardo
Coorientador(es):: Rodríguez Rebolledo, Juan Felix
Assunto:: Deslizamento (Geologia)
Escorregamentos de terra
Encostas
Monitoramento sismológico
Issue Date: 29-Apr-2019
Citation: HUSSAIN, Yawar. Site characterization and analysis of landslide dynamics under the influence of triggering factors by geophysical methods. 2018. xviii, 103 f., il. Tese (Doutorado em Geotecnia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Abstract: Deslizamentos de terra são resultados de processos geomorfológicos naturais que alteram as propriedades físicas do local. Essas alterações anômalas nos materiais podem levar a emissões micro-sísmicas e também podem alterar as propriedades das ondas de ruído ambiente se propagando através delas, sendo que ambas podem ser detectadas pela aplicação de técnicas geofísicas (mais baratas, não invasivas e aplicáveis). A caracterização subsuperficial (técnicas geofísicas) do sítio de escorregamento é feita no primeiro estágio, onde são utilizados os métodos Análise Multicanal de Ondas de Superfície (MASW), Tomografia de Resistividade Elétrica (ERT) e Relação Espectral Horizontal para Vertical (HVSR). Na segunda etapa, a análise dinâmica do escorregamento é feita com ruído ambiente e microssismicidade emitida. As mudanças sazonais na rigidez da massa de escorregamento são analisadas por HVSR com lapso de tempo (frequência natural) e interferometria de ruído ambiente (mudança de velocidade relativa). Os resultados são otimizados por um experimento de talude normal de campo, em escala de campo, no campo experimental da Universidade de Brasília, Brasil, onde a carga normal foi mantida na elevação do solo. Finalmente, uma análise tipológica dos registros sísmicos de escorregamentos e em um experimento em escala controlada. A superfície de escorregamento resultante e os caminhos permeáveis foram identificados bem nas seções de resistividade modeladas, enquanto a seção estratigráfica de velocidade de onda de cisalhamento 2D de três camadas é obtida pelo MASW onde uma tendência de rigidez crescente contínua e diminuição da velocidade na escarpa é observada. O ruído sísmico registrado em diferentes locais no escorregamento é analisado para reconstruir a geometria do escorregamento e sua dinâmica sazonal. As curvas de HVSR resultantes são divididas em três grupos com base nos valores de pico de frequência, cada um representando as zonas dinâmicas aleatoriamente dispersas e mutuamente separadas criadas pelos efeitos erosionais (fluviais) do rio de Capetinga subjacente. O HVSR juntamente com as curvas de ruído ambiente f-k são usados para a estimativa da velocidade de onda de cisalhamento 1-D também. Os resultados do experimento protótipo mostram dois picos de frequência na curva HVSR, as variações de amplitude no pico de maior frequência em diferentes acumulações de estresse no solo são observadas. Uma diminuição de -0,6% em dV / V foi observada antes do colapso do solo no teste de carga da placa. Nem o ANI nem o HVSR mostram a resposta sazonal no deslizamento. Os sinais de curta duração, com uma tipologia única, são observados durante os testes de retirada da pilha do corpo de expansão. A mesma análise foi aplicada ao deslizamento de terra de Sobradinho, onde os sinais de uma tipologia particular são observados durante a estação chuvosa, possivelmente relacionados com a dinâmica do escorregamento ou as cargas de sedimentos do rio. O estudo será eficaz na compreensão da dinâmica pré-colapso de encostas instáveis em formações argilosas em termos de variações sazonais na rigidez, alteração nas propriedades físicas, fases de acumulação de tensão no solo, mudanças sazonais na ressonância e tipologia dos registros sísmicos.
Abstract: Landslides are results of natural geomorphological processes that alter the physical properties of the site. These anomalous alterations in the geomaterials can lead to microseismic emissions and can also change the properties of ambient noise waves propagating through them both of which can be detected by the application of geophysical techniques (cheaper, noninvasive and applicable). The subsurface characterization (geophysical techniques) of landslide site is done in the first stage where Multi-Channel Analysis of Surface Waves (MASW), Electrical Resistivity Tomography (ERT) and Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) methods are used. In the second stage, the dynamic analysis of landslide is done with ambient noise and emitted microseismicity. The seasonal changes in stiffness of landslide mass is analyzed by time-lapse HVSR (natural frequency) and ambient noise interferometry (relative velocity change). The results are optimized by a field scaled prototype experiments in the experimental field of the University of Brasilia, Brazil where the normal load was kept on rising on the soil. Finally, a typological analysis on the seismic records of landslide and at a controlled scale experiment is performed. Resultant slip surface and permeable paths were identified well on the modeled resistivity sections, while a three layered 2D shear wave velocity stratigraphic section is obtained from MASW where a continuous increasing rigidity trend and a decrease in velocity at landslide scarp are observed. The seismic noise recorded at different sites in the landslide is analyzed in order to reconstruct the landslide geometry and its seasonal dynamics. Resultant HVSR curves are divided into three groups based on the frequency peak values, each one is a representative of a mutually detached randomly scattered dynamic zones created by the erosional (fluvial) effects of the underlying Capetinga river. The HVSR along with ambient noise f-k curves are used for the estimation of 1-D shear wave velocity as well. Results of the prototype experiment show two frequency peaks at HVSR curve, the amplitude variations at higher frequency peak at different stress levels in the soil are observed. A decrease of -0.6 % in dV/V was observed before the soil collapse in plate loading test. Neither ANI nor HVSR shows the seasonal response at the landslide. The short duration signals having a unique typology are observed during pull out tests on expander body pile. The same analysis was applied at Sobradinho landslide where signals of particular typology are observed during the rainy season which are possibly related with the landslide dynamics or the sediments loads of the river. The study will prove effective in understanding precollapse dynamics of unstable slopes in clayey formations in terms of seasonal variations in rigidity, alteration in physical properties, stress accumulation phases in the soil, seasonal changes in resonance, and typology of the seismic records.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e A Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF).
Appears in Collections:ENC - Doutorado em Geotecnia (Teses)

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