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The employment of non-traditional materials such as soil

The employment of nontraditional materials such as soil-rock mixtures, for economic and environmental reasons, in the construction of earthworks poses some new challenges for compaction techniques and their control, and for the determination of the embankment characteristics that result from the compaction method. Those characteristics experience important changes according to the relative percentages of the existing fractions. Usually, this kind of material results from bulky rock extraction without explosives, and it can include some large-size particles (greater than 0.5 m). In addition, the measured deformations associated with these materials have been larger than expected. For the execution control of the soil-rock mixtures from the Odelouca dam borrow areas, a series of vibratory and standard compactation tests was performed to estimate reference values for the maximum dry density and optimum water content of these materials, and a new methodology was proposed. The Odelouca dam is a zoned embankment dam, 76-m high, with clayey soil in the core and weathered shist with a significant fraction of oversized particles in the shells. This paper presents the results of the compaction control in addition to the dam performance during the construction and first filling phases as a validation of implemented construction procedures. DOI: 10.1061/(ASCE)C0.1943-7862.0000864. O 2014 American Society of Civil Engineers.

The concepts, principles, assumptions and fundamental rules of Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) are introduced. An application to Cerro do Lobo tailings dam is presented, with the description of the systemconsidered, the functionalities, the potential failure modes of each component, their corresponding root causes and the sequence of effects. Finally, the available measures in place for the detection and control of the sequence of effects are also identified. Although FMEA application in complex dam systems may constitute a time consuming process, its outcome can be extremely useful as illustrated in this article. It makes it possible to assess and manage the major risks of dams so that mitigation actions, taken at an early stage, can be optimised from an efficiency standpoint.

A caracterização mecânica e hidráulica dos materiais da Barragem de Odelouca, efectuada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), é utilizada para a calibração dos modelos constitutivos a utilizar na modelação numérica da barragem.Assim, tendo como ponto de partida os resultados obtidos nos ensaios realizados durante a construção da barragem, procede-se à verificação da adequação e à calibração de modelos constitutivos existentes para descrever o comportamento mecânico e hidráulico dos materiais empregues no núcleo e das misturas de solo-enrocamento utilizadas nos maciços estabilizadores.A Barragem de Odelouca localiza-se no conselho de Silves e implanta-se na Ribeira de Odelouca, principal afluente do Rio Arade. Trata-se de uma barragem de perfil zonado, com um núcleo central constituído por coluviões e por solo residual do xisto, e maciços estabilizadores constituídos por xistos e grauvaques ripáveis. O programa explícito de diferenças finitas FLAC foi utilizado nas modelações numéricas. É feita uma comparação entre os resultados obtidos com o modelo Cam-clay (já implementado no software utilizado) e os obtidos com um modelo elasto-plástico não convencional implementado para o efeito, designado por

The employment of non traditional materials, such as soil-rock mixtures, in the construction of earthworks, for economical and environmental reasons, poses some new challenges to compaction techniques and their control. Usually, this kind of material results from the bulky rock extraction without explosives, and it can include some large size particles (greater than 0.5 m). Construction control of embankments built with soil-rock mixtures is still a subject that needs investigation, considering that it is necessary to extrapolate current test results, which have been reached by means of the truncation of the grain-size distribution curve, to the actual construction conditions. The behaviour of these materials depends of the relative fractions of theirs constituents, becoming closer to a soil, if the fine fraction is large with the coarser material scattered in it, or closer to a rockfill if the coarser particles are in contact with each other with the fines occupying the spaces between them. One of the control methods widely used in Portugal for embankments is the Hilf

Neste artigo apresenta-se um enquadramento geral das análises de riscos em Geotecnia, perspectivando-se os seus objectivos e os respectivos domínios de aplicação. Referem-se, em pormenor, os seguintes métodos de análise de risco: análise dos modos de rotura e seus efeitos (FMEA) e análise dos modos de rotura, seus efeitos e sua criticalidade (FMECA). Aplicam-se a FMEA e a FMECA a uma barragem de aterro convencional para retenção de rejeitados. A utilização de análises de riscos em Geotecnia permite detectar, ou controlar atempadamente, os eventuais problemas e gerir os riscos, reduzindo-os, tão cedo e tão eficientemente, em termos de custos, quanto possível. Reconhecidas as vantagens das análises de riscos, admite-se que estas possam vir a desempenhar uma função central das actividades desenvolvidas em programas de segurança modernos de obras geotécnicas importantes.

A erosão interna é uma das principais causas de acidentes e de roturas em barragens de aterro. Os modos de rotura deste tipo estão associados ao arrastamento de partículas de solo através da percolação no aterro da barragem ou na sua fundação. A erosão interna é uma expressão abrangente que engloba diferentes tipologias, conforme a sua iniciação fenomenológica, nomeadamente: erosão através de fuga concentrada, erosão regressiva, sofusão e erosão no contacto entre solos. Um processo de erosão interna que conduza à rotura de uma barragem de aterro desenvolve-se em quatro fases sequenciais fundamentais, designadas por: (i) iniciação da erosão, (ii) continuação da erosão ou filtração, (iii) progressão da erosão e (iv) formação de brecha. Neste documento identificam-se os principais factores que influenciam a probabilidade de ocorrência de cada fase de um processo de erosão interna.

A barragem de aterro de Odelouca, em construção no Algarve e com uma altura de 76 m, é constituída por um núcleo central argiloso e por maciços estabilizadores compostos por misturas de solo enrocamento,provenientes da alteração de xistos e de grauvaques. Para o controlo da execução dos maciços estabilizadores, sobre amostras de granulometria grosseira foi realizado um conjunto de ensaios laboratoriais de compactação por vibração, de modo a permitir estimar os valores de referência do teor em água óptimo e do peso volúmico seco máximo dos materiais aplicados. No presente artigo apresentam-se os resultados obtidos nestes ensaios e efectua-se a aplicação prática de uma metodologia desenvolvida, em 1994, por Torrey e Donaghe, para a extrapolação das propriedades de controlo de granulometrias integrais, com fracção grosseira presente, com base em resultados de ensaios de Proctor comuns, realizados sobre a fracção passada no peneiro 34

Monitoring earth dams plays an essential role in evaluating the structural safety conditionof this type of dams. Monitoring activities are related mainly with safety but also with thecollection of valuable data to enhance the unders tanding of the behaviour of thesestructures. These purposes are not mutually independent but rather complementary (ICOLD,1982). Monitoring a dam involves several activities, namely: design of the monitoring plan,installation of monitoring devices, reading those devices at some pre- establishedfrequencies, conversion of measurement s to meaningful engineering quantities,interpretation of these quantities, comparison with models, dam (visual) inspection andissuing a safety repor t. A monitoring plan should define which observable quantities areneeded and which devices should be installed to measure those quantities. Furthermore, theplan should establish the location of the devices, their measuring procedures andmonitoring frequencies depending on the age of the dam, extreme events, height, externalactions, conservation conditions, available know- how and technology, human and economiclosses in the case of failure, etc.. The quantities involved in dam monitoring are thoserelated both with the actions in the dam and with the dam response. Surface displacement sare impor tant quantities to be determined, especially in what concerns safety and long termbehaviour (Tedd et. al, 1997). Surface displacement can be related to internal deteriorationprocesses, such as internal erosion or slope failure or to less impor tant phenomena assecondary consolidation or creep. In order to evaluate these displacement s, surface marksshould be located at regular space intervals, usually in the dam crest, at the upstream anddownst ream sides, in the berm or berms, and less commonly in other places in thedownst ream slope. Several combined terrest rial imaging systems (CTIS) have been madecommercially available during the last decade and are now a reliable and proven technology.The laser component of these CTIS provide a dense set of instrument al spherical polarcoordinates of any unknown point that reflects the laser radiation; the CCD photo sensorscomponent provide the RGB intensities for those points. The polar coordinates can be easilytransformed into a meaningful object Cartesian reference system. Given their high samplingfrequency CTIS offer an unprecedented density of spatial information concerning an objectunder study. This technology has been widely used by the architectural and archaeologicalcommunities but there is enormous potential in monitoring applications where such densedata sets could provide great insight into the nature of structural deformations (Lichti et al,2000). This paper tries to evaluate this new technology and points to a methodology formeasuring surface deformations on earth dams.

This paper addresses the relevant aspects of risk analysis of embankment dams, through the qualitative method of Failure Mode and Effects Analysis (FMEA). In particular the concepts, principles, assumptions and fundamental rules of FMEA are introduced. It proceeds to its application to a particular tailings dam (the Cerro do Lobo dam). The dam

For World Youth Day event in 2023 (JMJ), the organizing committee selected an area in Parque das Naçõesthat met the imposed requirements, notably in terms of area (for 1 million spectators) and proximity to the Lisbon center.This area, on the other hand, has the distinction of being a sanitary landfill, which was sealed in 1997 as part of the EXPO98 interventions, and which previously, in 1995, experienced a large-scale landslide in the direction of the river, with a front of 300 m of extension, enveloping the foundation up to significant depths. The fundamental cause of the landslide, according to studies undertaken at the time, was the low undrained strength of the foundation's soft soils that were still in the subconsolidation phase, particularly at the deepest levels. Considering this scenario, LNEC performed limit equilibrium stability analyses as well as three-dimensional stress and strain finite-element analyses to estimate the magnitude and evolution of the settlements of the JMJ stage to be built in the southern area. The analyses carried out, the results of which are presented in the article, revealed the need of a pre-load embankment and were used to define criteria for the constructive phasing of the work, which was inherently dynamic and based on the outcomes of the monitoring system installed on site. Finally, values obtained from the monitoring system installed during the construction phase are compared to the values estimated during the design phase.

A utilização de novas tecnologias na monitorização de estruturas de engenharia civil, com ouso de veículos aéreos não tripulados (VANT) ou varrimento laser, permite o desenvolvimentode técnicas de inspeção e de medição de deslocamentos em barragens de aterro. A qualidadedo modelo geométrico depende, de entre outros, da existência de pontos de controlo nasuperfície do terreno (GCP). No caso dos VANTs, no pós-processamento das imagens, aoidentificar os GCP nas fotografias é então possível corrigir a posição dos objetos no modelotridimensional. Dado o elevado número de imagens adquiridas em cada voo, é essencialagilizar este processo. Na presente comunicação descreve-se um algoritmo desenvolvido emconjunto pelo LNEC e pela UNL, que permite a identificação automática dos GCP e apreparação dos dados para o seu processamento na plataforma WebODM.

Particle breakage plays an important role in rockfill mechanical behaviour.Under compression or shear, the crushing of particles modifies the grain size distributionand indirectly, the material permeability, their frictional properties and the correspondingcritical state. In order to study the breakage of individual particles, several approacheswere adopted using discrete element method (DEM). Some considered sub-particles joinedby bonding or cohesive forces, other replaced particles, which verified a predefined failurecriterion, by an equivalent group of smaller particles. In this paper, using the discreteelement method, a new methodology was developed. It consisted of modelling crushablerockfill particles using the clump logic, which was responsible for providing a statisticaland spatial variability in the strength and shape of the particles. Particle movementsand interactions were determined using DEM, allowing to determined the deformation ofthe rockfill material. Clumps have a major advantage of severely decreasing the num-ber of contact equations to be solved in the model, resulting in less computer time. Acomprehensive study of the brittle failure of single-particle crushing tests is presented.Preliminary tests on particle size evolution were also performed, assuming some simplifi-cations. No attempt was made to simulate the real particle size distribution (PSD), dueto the cost of simulating smaller particles. Single-particle crushing tests and oedome-ter tests were simulated using crushable particles, whose results were in agreement withexperimental data.

Neste trabalho estuda-se experimentalmente a fluência e a relaxação de enrocamentosubmetido a diversos níveis de carga. Uma série de ensaios de relaxação foramrealizados num enrocamento para incrementos de 100 kPa até 1MPa, com patamaresde 24 horas. Um dos objetivos deste trabalho foi estudar a evolução granulométrica,durante os ensaios, e observar as diferenças entre os coeficientes de uniformidade(C u ) e de curvatura (C c ). Numa segunda fase do trabalho o objetivo foi estudar o efeitodo tamanho das partículas no comportamento do material, utilizando umagranulometria uniforme. Em cada ensaio foram observados dois tipos de deformações,sugerindo que a deformação pode ser dividida em componente instantânea e umacomportamento dependente do tempo.

In recent years, interest in rockfill mechanics has considerable increased, since it has been applied in many geotechnical structures throughout the world. Rockfill is commonly used in road and railway embankments, railway ballast and earth and rockfill dams. Whether its applied in concrete face rockfill dams or embankments for roadways or high-speed train lines, a precise prediction of expected deformations is needed. Since rockfill behaviour started being investigated that significant differences between rockfill and soils behaviour and characteristics were pointed out. A main difference is related to particle breakage, which depends on the strength of particles, particle size distribution, particle geometry and degree of weathering, stress level and relative humidity. Nonetheless, the effect of RH on rockfill behaviour has been neglected both in experiments and in constitutive modelling despite its fundamental effect. The importance of water action, for a wide class of rockfill materials, can be assessed analysing the behaviour of rockfill dams under reservoir impoundment or climatic conditions. This paper presents the results of triaxial tests performed on compacted specimens of a granite rockfill. Different aspects of the rockfill behaviour, important for constitutive modelling, were studied, namely the shape of yielding loci and the dilatancy rules. Dilatancy was described in terms of plastic work input and the shape of the yield locus, in a triaxial plane, was established by different experimental techniques.Yielding loci can be well represented by approximate elliptic shapes, whose major axis follows approximately the K0 line.

This paper studies the effect of suction in the rockfill materials and its influence in the behaviour of Montesinho CFRD. A three-dimensional FEM model has been developed incorporating the model of Oldecop and Alonso (2001) using the MFront software together with code-aster. The three major phases of the dam were simulated: construction, reservoir impounding and operation. In order to verify the adequacy of the model in describing the behaviour of the Montesinho CFRD, the results of the developed model were compared to the monitoring results. The model parameters used in this study were calibrated based in the experimental data collected from a set of experimental tests.Comparative studies of monitoring data and simulations showed good agreement between measured settlements and computed settlements, allowing to predict the deformation of the structure in the next 10 years. Overall, the deformation of the Montesinho CFRD is stable and the monitoring system used to control the dam deformation is successful.

This paper concerns about the assessment of the hydraulic behavior of a 50 m height zoned dam used for industry water supply, located in Alentejo region, in Portugal. The original draining system of the embankment is composed of a sub-vertical filter, located downstream of the central core, and by a drainage blanket placed over the foundation, in the deeper area of the valley, which, in turn, discharges to a downstream drainage toe.In this study, the achieved performance of neural network models to predict the flow rate in a drain was very good when compared with traditional multiple linear regression models. Despite the good results presented, it is necessary to carry out further studies including the results obtained from other individual drains, and it is not dispensable a global evaluation of the dam safety on the basis of a comprehensive analysis of the various observed parameters. Finally, it is always wise to carry out the safety evaluation simultaneously with various models rather than with just one model.

The effect of suction in the compressibility of rockfill along different stress paths is studiedusing the discrete element method. Rockfill particles are modeled as breakable clumpedparticles and reasonable consistency is found between the predicted and experimental results.The simulation highlights the influence of suction and the particle breakage on the mechanicalbehaviour of the assembly. The capabilities of the discrete element method are also explored tostudy the microscopic interactions that occur during the oedometer tests.

O comportamento dos materiais de enrocamento é fortemente condicionado pela resistência aoesmagamento das suas partículas. A resposta deformacional de um provete de ensaio resulta na roturados elementos de rocha, quando as tensões de contacto ultrapassam a resistência ao esmagamento, oude um rearranjo das suas partículas, até se atingir um estado de equilíbrio. É sabido que certos aspetosdo comportamento de enrocamento, como a compressibilidade e resistência ao corte, dependem datensão de confinamento e que essa dependência é afetada pela quebra das partículas. Recentemente,tendo surgido um crescente interesse no estudo da influência da sucção no comportamento do materialenrocamento, devido à sua importância na quebra das partículas, julga-se importante caracterizar estainfluência. Para melhor quantificar a quebra de partículas, vários investigadores propuseram diferentesíndices de quebra. Estes baseiam-se essencialmente nas curvas granulométricas antes e depois de cadaensaio. Para estudar o comportamento mecânico do enrocamento foram realizados ensaios no edómetrode grandes dimensões do LNEC, para diferentes trajetórias de tensões e sucções. Neste artigodescreve-se a evolução dos vários índices de quebra, propostos na literatura, e adotam-se três dosprincipais para estudar a evolução granulométrica. No final caracteriza-se o comportamento mecânico doenrocamento e avalia-se o desempenho de cada um dos índices de quebra, sugerindo-se o mais indicadopara aplicar em estudos futuros.

Concrete face rockfill dams (CFRDs) are becoming a widely used type of rockfill dam all over the world. Until recently, the design and construction of CFRDs were empirically based primarily on precedent and engineering judgments. Few numerical or analytical methods have been developed to properly evaluate the deformation of CFRDs, which is important for dam safety and for subsequent evaluation of seismic performance. This paper describes the setup of a finite element method (FEM) model for the three dimensional simulation of the construction of Montesinho CFRD and filling of the its reservoir using the Code-Aster code. The prototype of the study is the 36.5 m high Montesinho CFRD, located in the north of Portugal near the Spain border, in the Sabor river in the Montesinho Natural Reserve, witch has been completed in 2016. Settlements are regarded as a key indicator of dam safety. Therefore, the time-dependent settlement behaviour of Montesinho CFRD is studied on the basis of in situ settlement-monitoring records. The monitoring results covered the construction period, the initial filling of the reservoir and 2 years of operation. Two different elastoplastic models (Druker Prager, Cam Clay) were implemented to better model the rockfill materials. The model parameters were calibrated by large-scale triaxial tests, performed on materials used in the dam. The numerical results agree well with in situ monitoring records of dam settlements, allowing to predict the deformation of the dam in the future.

Como é bem sabido, a realização de barragens, a par dos reconhecidos benefícios de váriaordem resultantes da sua exploração, pode envolver danos potenciais para as populações ebens materiais e ambientais na sua vizinhança, pelo que se torna indispensável assegurarum controlo da segurança dessas obras. Esses danos estão sobretudo associados aos efeitosda onda de cheia gerada pela rotura da estrutura. A que há que adicionar naturalmenteos custos associados à destruição da própria estrutura.

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Two mechanisms limiting the progression of internal erosion in zoned dams, potentiated by the presence of materials located upstream of a damaged core are investigated. These are the flow restriction and crack filling actions. The former is related with the ability of the upstream soil restricting the flows passing through a flaw in the core. The latter involves transport of particles from the upstream zone into a flaw in the core, up to a downstream granular zone. A new apparatus is developed from scratch. It allows carrying out two innovative laboratory tests: the Flow Limitation Erosion Test (FLET) and the Crack Filling Erosion Test (CFET). Following an extensive testing programme on thirteen upstream materials, two cores, and two downstream filters, experimental observations and physical descriptions are presented. The potential soil behaviour patterns are described. The apparatus can assess whether erosion in the core stops, slows down, or progresses. The flow restriction action is governed by grading, plasticity and compaction characteristics of the upstream soil. In gap-graded with 5% of fines, the hydraulic loading and type of fines are critical. Crack filling by granular soils occurs rapidly, being governed by the sand and fines content of the upstream soil, and an effective grain diameter (D15F) of the filter. Rules for preliminary estimation of the likelihood of occurrence of the studied actions are also proposed.

Em Portugal serão construídas, nos próximos anos, algumas centenas de quilómetros de vias férreas de alta velocidade. As exigências associadas a estas linhas, em particular no que concerne a tolerâncias de fabrico, são, naturalmente, mais restritivas que as das linhas férreas tradicionais, onde circulam comboios de carga e de passageiros a velocidades mais reduzidas.Em diversos países tem-se verificado que a conjugação de velocidades elevadas de circulação com determinadas características dos solos de fundação conduz a fenómenos de amplificação dinâmica das deformações resultantes da circulação dos comboios.As linhas de alta velocidade, em Portugal, terão inevitavelmente de atravessar zonas onde a velocidade de circulação se pode associar com as condições desfavoráveis das fundações criando os fenómenos dinâmicos referidos.O presente Programa de Investigação situa o problema da circulação dos comboios de alta velocidade sobre solos moles, faz uma revisão dos métodos existentes para a previsão e análise do fenómeno, e analisa as medidas de mitigação existentes.Em resultado da análise do problema são perspectivadas diversas linhas de investigação que têm como objectivo: a identificação dos factores que contribuem e condicionam a geração e propagação das vibrações; o desenvolvimento de ferramentas de análise e previsão; a identificação e estudo das zonas que, estando no traçado das linhas de alta velocidade em Portugal, possuem as características que potenciam o desenvolvimento do fenómeno e, finalmente, conjugando o conhecimento resultante dos tópicos anteriores, a análise das medidas de mitigação mais adequadas para os casos identificados. Por último, é apresentado um Programa de Pós-Graduação, onde são concretizadas as linhas de investigação propostas, sob a forma de planos de enquadramento de recém licenciados, de teses de mestrado e de doutoramento.

A primeira centrifugadora geotécnica portuguesa foi recentemente instalada (1994) noLaboratório Nacional de Engenharia Civil. Para tanto estabeleceu-se um plano de acçãovisando três objectivos principais. Por um lado, e dada a natureza pioneira à escala nacional daaplicação em causa fundamentar a técnica de modelação física proposta. Por outro,materializar os meios necessários à exploração do novo recurso. Finalmente, aplicar a técnicade modelação física, no âmbito de um plano de investigação que permitisse ilustrar as suaspotencialidades. Esta dissertação constitui o corolário desse programa de acção, reflectindo ostrês objectivos programáticos estabelecidos.

RESUMOO presente trabalho visa fundamentalmente apresentar novas propostas na modelação dedeterminados efeitos característicos de aterros, especialmente quando se trata de aterros deenrocamento. Os efeitos visados, o colapso e a fluência manifestam-se pelo aumento dasdeformações dos aterros nomeadamente de barragens. No primeiro caso, as deformações sãoprovocadas pela molhagem do material e ocorrem de forma súbita, podendo implicarimportantes perdas de folga das barragens. No segundo, as deformações ocorrem de formadiferida no tempo e, por vezes, representam uma parcela significativa da deformação total.Passa-se em revisão os modelos de comportamento mecânico habitualmente utilizados nadescrição do comportamento dos materiais geotécnicos em modelos matemáticos, bem comoas técnicas e métodos numéricos, indispensáveis para a abordagem dos problemas específicosdas barragens.Propõe-se uma nova abordagem para modelar o colapso baseada na variação progressiva dosparâmetros das leis constitutivas. Apresenta-se ensaios de determinação das características decomportamento de materiais de enrocamento permitindo simultaneamente o estudo dadeformação de colapso. Desenvolvem-se técnicas ensaio que possibilitam nomeadamente, oestudo do comportamento do material à repetição de ciclos de molhagem-secagem e asimplicações que estes ciclos podem ter na deformação de colapso.Considera-se que a fluência pode ser tratada de forma análoga ao colapso excluindo a escalade tempo do fenómeno. Realizam-se ensaios que, à luz do modelo adoptado, permitem aferiros parâmetros que controlam a deformação de fluência no tempo.Os modelos desenvolvidos são aplicados ao estudo de dois casos reais de grandes aterros deenrocamento. No primeiro caso, apresenta-se uma retroanálise do comportamento dabarragem de Beliche, concluindo-se haver uma boa concordância entre os valores resultantesda observação da barragem e os resultados dos modelos propostos. O segundo caso, refere-sea um aterro de estrada com altura máxima de 40 m que está compreendido na empreitada deconstrução da barragem de Odeleite. Neste caso não se dispõe ainda dos resultados daobservação dos deslocamentos e, por esse motivo, os valores apresentados constituem umaprevisão de comportamento.

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Relato da visita de 26 de março de 2024 à Linha do Oeste

Relato da visita de 31 de outubro de 2024 às obras de modernização da Linha do Oeste