Incertezas, vulnerabilidade e avaliação de risco devido a deslizamento em estradas

Abstract

O principal objetivo desta tese foi o de desenvolver metodologia para a avaliação do risco por movimentos de massa em rodovias localizadas em zonas tropicais montanhosas, incorporando técnicas para tomada de decisões em ambientes de incerteza e variabilidade geotécnica. Para isto foi efetuada uma revisão bibliográfica com o intuito de estabelecer o estado da arte do estudo de risco por movimentos de massa, analisando as metodologias mais usuais no mundo para, assim, identificar as variáveis que intervêm no risco por deslizamento de taludes em estradas e quantificar o seu grau de influência. A metodologia proposta considera dois cenários: o primeiro está definido para avaliações em estradas com uma história de movimentos de massa, e o segundo se orienta para avaliações de risco de estradas novas nas quais não existe informação estatística dos movimentos de massa. A ameaça, ou evento de risco, é incorporada no modelo, considerando que a falha pode ser produzida pela ação dos agentes deflagrantes: chuva e sismo, sendo utilizadas técnicas probabilísticas para análise da estabilidade de taludes e limiares de falha para as chuvas. A vulnerabilidade é determinada por meio de metodologia com atributos descritivos que consideram a exposição dos usuários da estrada. O risco é determinado como resultado da probabilidade anual de falha e as consequências em termos de mortes prováveis e perdas econômicas. A metodologia apresentada foi utilizada na avaliação do risco de uma estrada localizada no noroeste da Colômbia. Para este estudo de caso foi obtida informação de movimentos de massa e de chuvas para um período de quatro anos. Foram obtidos parâmetros de resistência ao cisalhamento e sua incerteza. Foi determinada a incerteza nos outros dados disponíveis para os modelos. Foi feita avaliação das relações entre chuva e escorregamentos em estradas de montanha, e também sobre o efeito da incerteza dos parâmetros de resistência ao cisalhamento de solos residuais sobre a estabilidade de taludes. O modelo elaborado permite estimar a probabilidade de ocorrência de deslizamentos considerando as incertezas dos parâmetros geotécnicos e dos fatores deflagrantes, como chuva e sismos, osresultados são consequentes com observações de campo e constituem subsídios e alternativaspara a modificação e definição de sistemas de gerenciamento de riscos por deslizamento em estradas e projetos lineares. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The main objective of this thesis was to develop a methodology for assessing risk of landslides on roadways in mountainous tropical zones, including techniques for decision making in environments of uncertainty and geotechnical variability. A literature review was conducted in order to establish. The state of the art on risks of mass movements, analyzing the most common methodologies and identifying the variables involved in the landslide risk on road slopes and quantify the degree influence. The proposed methodology considers two scenarios: the first scenario is for assessments on roads with a history of mass movements, and the second is for risk assessments of new roadways where there is no statistical information of mass movements. The hazard is calculated as the probability of failure due to the action of trigger agents: rainfall and earthquakes. In calculating the probability of failure, probabilistic techniques and failure thresholds for rainfall were used. Vulnerability was determined by a method which uses descriptive attributes to considerate the expossure of roadway users. The risk is measured as the annual probability of death in the roadway due to landslides. The methodology presented was used in the risk assessment of a highway located in the northwest of Colombia. For this case study, information of landslides and rainfall for a period of four years was obtained. Shear strength parameters of soils and its uncertainty were obtained. It was estimated the uncertainty in the data available for the models. An assessment of the relationship between rainfall and landslides on mountain roads, and the effect of the uncertainty of the shear strength parameters of residual soils on slope stability was performed. The model developed to estimate the landslide risk considering the uncertainty of the geotechnical parameters and trigger factors like rainfall and earthquakes. The results are consistent with field observations and can be used in the modification and definition of risk management systems for landslides on roadways and linear projects. ______________________________________________________________________________ RESUMEN

El principal objetivo de esta tesis fue desarrollar una metodología para la evaluación de riesgo por movimientos de masa en carreteras localizadas en zonas tropicales montañosas, incorporando técnicas para tomada de decisiones en ambientes de incertidumbre y variabilidad geotécnica. Para esto fue realizada una revisión bibliográfica con el propósito de establecer un estado del arte sobre riesgos por movimientos de masa, analizando las metodologías más usuales en el mundo e identificar las variables que intervienen en el riesgo por deslizamiento de taludes en carreteras e cuantificar su grado de influencia. La metodología propuesta considera dos escenarios: el primero está definido para evaluaciones en carreteras con una historia de movimientos de masa, y el segundo está orientado para evaluaciones de riesgo de carreteras nuevas en las cuales no existe información estadística de los movimientos de masa. La amenaza es calculada como la probabilidad de falla debido a la acción de los agentes detonantes lluvia y sismo. Para esto se usaron técnicas probabilísticas en la estabilidad de taludes y umbrales de falla para las lluvias. La vulnerabilidad es determinada por medio de una metodología que usa atributos descriptivos que considera la exposición de los usuarios de la carretera. El riesgo se determina como la probabilidad anual de muerte en carretera debido a movimientos de masa. La metodología presentada se utilizó en la evaluación del riesgo de una carretera localizada en el noroeste de Colombia. Para este caso de estudio se obtuvo información de movimientos de masa y lluvias para un período de 4 años. Se obtuvieron parámetros de resistencia al cortante de los suelos y su incertidumbre. Fue determinada la incertidumbre en los otros datos disponibles para los modelos. Se hizo una evaluación de las relaciones entre lluvia y movimientos de masa en carreteras de montaña y el efecto de la incertidumbre de los parámetros de resistencia al cortante de suelos residuales sobre la estabilidad de taludes. El modelo elaborado permite estimar el riesgo por deslizamientos considerando la incertidumbre de los parámetros geotécnicos e de los factores detonantes como lluvia y sismos con resultados consecuentes con observaciones de campo y los resultados pueden ser usados en la modificación y definición de sistemas de gestión de riesgos por deslizamiento en carreteras y proyectos lineales.