Geologia-de-Barragens-Walter-Duarte-Costa-1-1-pdf

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Geologiaae 
Barragens-
Walter Duarte Costa 
© Copyright 2012 Oficina de Textos 
1ª reimpressão 2014 \ 2ª reimpressão 2018 
Grafia atualizada conforme o Acordo Ortográfico da Língua 
Portuguesa de 1990, em vigor no Brasil a partir de 2009. 
Conselho editorial Cylon Gonçalves da Silva; José Galizia Tundisi; Luis Enrique Sánchez; 
Paulo Helene; Rozely Ferreira dos Santos; Teresa Gallotti Florenzano 
Capa e projeto gráfico Malu Vallim 
Foto da capa Barragem de !rapé, construída pela Cemig no Rio Jequitinhonha. Com 200 m de altura, é 
a barragem de terra mais alta do Brasil. Acervo da Cemig, cedida por cortesia dessa empresa. 
Diagramação Douglas da Rocha Yoshida 
Preparação de textos Gerson Silva 
Revisão de textos Elisa Andrade Buzzo 
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) 
(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) 
Costa, Walter Duarte 
Geologia de barragens / Walter Duarte Costa. -­
São Paulo : Oficina de Textos, 2012. 
Bibliografia 
ISBN 978-85-7975-296-4 
1. Barragens - Projeto e construção 2. Geologia
3. Geologia de engenharia 4. Geomorfologia
5. Geotécnica I. Titulo.
12-04914 CDD-624.151
Índices para catálogo sistemático: 
1. Geologia de barragens 624.151
Todos os direitos reservados à Oficina de Textos 
Rua Cubatão, 798 
CEP 04013-003 - São Paulo - Brasil 
Fone (11) 3085 7933 
www.ofitexto.com.br e-mail: atend@ofitexto.com.br 
Aos mestres e amigos Fernando Olavo 
Francis e Jaime de Azevedo Gusmão Filho, 
eméritos conhecedores da geologia de enge­
nharia, aos quais devo grande parte de meu 
saber; 
À minha esposa, Solange, filhos e netos, 
razão de meu viver; 
Aos meus pais (in memoriam) e irmãos, 
pelo legado e carinhoso afeto. 
O autor 
Nascido em Recife, 
em 1938, Walter 
Duarte Costa diplo­
mou-se em Geologia 
pela Universidade Fe­
deral de Pernambuco 
(UFPE). Ingressou na 
Sudene, onde exerceu 
a função de hidrogeó­
logo durante cinco anos. Posteriormente, 
ingressou na empresa Sondotécnica, do 
Rio de Janeiro, onde passou a dedicar­
-se à Geologia aplicada à Engenharia 
também durante cinco anos. Nessa 
cidade, obteve os títulos de Mestre em 
Geologia de Engenharia e de Aperfei­
çoamento em Mecânica das Rochas na Uni­
versidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), 
e lecionou na Pontifícia Universidade Ca­
tólica (PUC) e na Universidade Federal 
Fluminense (UFF). 
De volta a Pernambuco, lecionou durante 
18 anos na UFPE, nos cursos de graduação 
em Geologia e no mestrado de Hidrogeo­
logia. Exerceu paralelamente, por meio de 
sua própria empresa (Geotecnia), a ativi­
dade de consultor nas áreas de Geologia de 
engenharia e Hidrogeologia, quando asses­
sorou projetos e construção de barragens 
em todo o Nordeste brasileiro. A partir de 
1984, passou a residir em Belo Horizonte, 
contratado pela empresa Enerconsult-SP 
para desenvolver estudos hidrelétricos para 
a Cemig. Na década de 1990, fundou sua 
atual empresa de consultoria (Ecogeo) e in­
gressou na Universidade Federal de Minas 
Gerais (UFMG), onde lecionou durante 12 
anos nos cursos de Geologia, Engenharia 
Civil, Engenharia de Minas e Arquitetura. 
Em 1997 fez um curso de aperfeiçoamento 
em contaminação de águas subterrâneas 
na Universidade de Alcalá de Henares, em 
Madri. Em 2002 obteve o título de Doutor 
em Geociências pela Universidade de São 
Paulo (USP). Em sua atual empresa, exerce 
a consultoria nas áreas de geotecnia, hidro­
geologia, mineração e meio ambiente. 
Nas empresas em que trabalhou ou nas 
suas próprias empresas, participou como 
projetista ou consultor na construção de 
170 barragens em todo o Brasil, além 
de realizar vários estudos geotécnicos sobre 
túneis, rodovias, portos e áreas urbanas. 
Na hidrogeologia, participou de projetos 
sobre abastecimento de água em cidades, 
irrigação, indústria de água mineral e con­
taminação de aquíferos. Na mineração, 
elaborou inúmeros relatórios de pesquisa 
mineral e, no meio ambiente, desenvolveu 
estudos para mineração, indústria e obras 
de engenharia. Atuou como perito judicial 
em mineração e meio ambiente. 
Possui 23 trabalhos publicados sobre 
barragens, 17 sobre hidrogeologia, 4 sobre 
mineração e 3 sobre meio ambiente. É só­
cio-fundador da Associação Brasileira de 
Geologia de Engenharia e sócio do Comitê 
Brasileiro de Grandes Barragens. 
Muito além de lembranças 
O livro Geologia de Barragens é um importante registro do desenvolvimento e evo­
lução da hidroenergia na matriz energética nacional. A LEME Engenharia, desde sua 
fundação, há mais de quatro décadas, esteve presente na elaboração e execução de pro­
jetos de diversas barragens citadas neste documento histórico. A expertise acumulada 
pela empresa, conta com a inestimável contribuição de dois grandes profissionais: Mário
Bittencourt e Mário Guedes.
Bittencourt, engenheiro civil, participou 
e coordenou mais de 30 empreendimentos 
na América Latina. Pela LEME Engenharia, 
esteve à frente de vários projetos, como as 
Usinas Hidrelétricas de Quitaracsa (Peru), 
Mazar e Sopladora (Equador). 
Em sua trajetória profissional como 
geólogo, Guedes participou de mais de 50 
projetos no Brasil e exterior. Como colabo­
rador da LEME Engenharia, compartilhou 
seus conhecimentos com o Complexo Hi­
drelétrico Capim Branco e com as Usinas 
Hidrelétricas de Estreito, Irapé, Itiquira, 
São Salvador e Nova Ponte. 
Juntos, Bittencourt e Guedes, deixa­
ram suas assinaturas na Usina Hidrelétrica 
de Jirau (Rondônia); Las Placetas, na 
República Dominicana e no Projeto dos 
Mares, no Panamá. 
Mais do que projetos, a grandeza é o 
que os fizeram tão importantes e o que 
eles deixaram vai além de lembranças: 
marcaram nossas vidas com seus feitos 
e ensinamentos. 
Mário Bittencourt e Mário Guedes. 
Dois nomes que ficarão registrados na 
história. Que seus exemplos e legados 
nos inspirem! 
Aos colegas, nosso agradecimento 
eterno. 
Flavio Campos 
Presidente LEME Engenharia 
Mário Guedes Mário Bittencourt 
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Prefácio 
O presente livro não tem a pretensão 
de esgotar o vasto e complexo campo da 
Geologia aplicada a barragens, nem consti­
tuir um estado da arte sobre tão delicado 
assunto. Ao escrevê-lo, o autor foi movido 
por dois objetivos básicos: propiciar uma 
objetiva literatura técnica sobre o assunto 
aos alunos de Geologia e de Engenharia; e 
orientar os profissionais dessas duas áreas 
sobre a melhor forma de aplicar os conhe­
ámentos geológicos em prol de projetos de 
barragens mais seguros e econômicos. 
Nos 30 anos em que o autor lecionou a 
disciplina de Geologia Aplicada à Engenha­
ria em cursos de Geologia e de Engenharia 
nas universidades de Pernambuco, Rio de 
Janeiro e Minas Gerais, deparou-se sempre 
com a mesma dificuldade enfrentada pela 
maioria dos alunos não versada em línguas 
estrangeiras: a falta de bons livros sobre 
essa ciência editados em português. Essa 
deficiência foi bastante minorada com a 
publicação em 1998, pela Associação Brasi­
leira de Geologia de Engenharia Ambiental 
;ABGE), do livro Geologia de Engenharia. 
Assim, um dos objetivos do autor foi com­
plementar para esses alunos os frutos 
advindos da publicação do livro da ABGE, 
especificamente para o caso de barragens. E 
por que barragens? É que, nas 170 obras de 
barragens em que o autor tevea felicidade 
de participar, seja na fase de projeto ou de 
construção, pôde constatar que muitos dos 
profissionais envolvidos não conheciam as 
reais potencialidades oferecidas pela geo­
logia para a otimização de um projeto de 
barragem. 
As intrínsecas dependências desse tipo 
de obra com os aspectos geomorfológicos, 
geológicos, geotecnológicos e hidrogeo­
técnicos mostram uma implícita relação 
entre a obra e a natureza. As incontáveis 
variações ocorridas nessas relações impe­
dem que se conjecturem fórmulas rígidas 
aplicáveis a diferentes situações, a exemplo 
de uma receita de bolo, pois essas varia­
ções contextuais impingem ao projeto de 
uma barragem a assertiva de que cada caso 
é um caso. 
Por isso, faz-se necessário ao geólogo e 
ao engenheiro que lidam com esse tipo de 
obra um perfeito conhecimento de todas as 
condicionantes que possam exercer qual­
quer influência na obra a projetar, bem 
como das principais características previs­
tas preliminarmente para o projeto. A esses 
profissionais caberá sempre a decisão de 
recomendar os tipos de barragem mais ade­
quados ao local escolhido e, para isso, será 
sempre necessário possuir, minimamente, 
um perfeito conhecimento das seguin­
tes condicionantes: morfologia das bacias 
hidrográfica e hidráulica, bem como dos 
possíveis eixos barráveis; caracterização 
geomecânica das fundações, obras comple­
mentares e bacia hidráulica; caracterização 
PROJETOS E CONSULTORIA LTDA. 
A ECOGEOCIÊNCIA é uma empresa de prestação de serviços nas áreas de geologia, 
geotecnia, hidrogeologia, mineração e meio ambiente que alia a experiência adquirida 
nos vários anos de funcionamento à larga vivência profissional de seu corpo técnico. Esse 
somatório de experiência é complementado pela incessante busca no aprimoramento 
de técnicas de metodologias de trabalho, objetivando fornecer aos seus clientes um 
serviço de máxima qualidade. Suas principais áreas de atuação são: 
GEOLOGIA: 
Fotointerpretação geológica; mapeamento geológico; mapeamento estrutural; e análi­
se macro e micropetrográfica. 
GEOTECNIA: 
Estudos geotécnicos para as diversas etapas de um projeto de barragens (foto abaixo); 
estudos de mecânica das rochas para túneis, dutos e galerias subterrâneas; estudos de 
contenção de taludes em áreas urbanas, barragens, estradas e mineração; estudos para 
fundações de obras de engenharia; análises de erosão e assoreamento; estudos para 
projetos de irrigação; projetos viários e portuários; carta geotécnica. 
HIDROGEOLOGIA: 
Caracterização hidrodinâmica dos aquíferos; análise das possibilidades de explotação 
de aquíferos; caracterização físico-química e bacteriológica das águas subterrâneas; 
contaminação de aquíferos; explotação de águas minerais. 
MINERAÇÃO: 
Prospecção através de poços e trincheiras; avaliação de ocorrências minerais; Relatório 
Final de Pesquisa; Plano de Aproveitamento Econômico; requerimento para pesquisa 
mineral; planejamento de lavra. 
MEIO AMBIENTE: 
Relatório de Controle Ambiental - RCA; Plano de Controle Ambiental - PCA; Estudo 
de Impacto Ambiental - EIA/RIMA; Plano Diretor relacionado com áreas urbanas ou 
bacias hidrográficas. 
RESPONSÁVEL TÉCNICO 
Geólogo Doutor Walter Duarte Costa (forma­
do em 1962 e doutorado em 2002) 
ENDEREÇO ADMINISTRATIVO 
Rua Volta Grande, 581 - CEP 31.030-340 
Belo Horizonte - MG 
ENDEREÇO TÉCNICO 
Rua Washington, 886 apto. 1201 - Bairro Sion 
CEP 30.315-540 - Belo Horizonte - MG 
Telefones: (31) 3241.3925 - (31) 85005813 
(31) 99738407
e-mail: wa1ter1938@gmail.com
BARRAGEM DE IRAPÉ - Estudos geotécnicos da etapa 
de viabilidade executados por Walter Duarte Costa 
dos materiais naturais de construção; e 
impactos ao meio ambiente passíveis de 
ocorrer com a implantação da obra. 
Por outro lado, é fundamental a esses 
profissionais conhecer bem os objetivos 
para os quais a obra será projetada, pois 
é comum constatar-se a realização de 
processos investigativos ou construtivos 
inadequados para a finalidade com que será 
construída a barragem, como, por exemplo, 
impermeabilizar as fundações de uma bar­
ragem prevista para controle de enchentes, 
mesmo que a percolação pelas fundações 
não comprometa a segurança da obra. 
Outra deficiência constatada em inú­
meros profissionais que lidam com as 
obras de barragens reside na elaboração 
dos relatórios técnicos. Às dificuldades 
de redação consequentes do mau apren­
dizado da língua pátria somam-se a falta 
de objetividade e um melhor conheci­
mento dos aspectos a abordar, resultando 
em documentos imprecisos, inelegíveis e 
incompletos, desprovidos de um roteiro 
conciso, bem explicativo e com boas ilus­
trações. Por esse motivo, o presente livro 
dedica um de seus capítulos iniciais à ex­
planação de conteúdos para a elaboração 
de um relatório técnico nas diversas etapas 
em que se divide uma pesquisa para projeto 
de uma barragem, desde a sua construção 
até sua operacionalização. 
Seguem-se os capítulos que abordam, da 
forma mais compreensível possível, os se­
guintes aspectos ligados ao projeto de uma 
barragem: bacias hidrográfica e hidráulica; 
eixo barrável e obras complementares; 
investigações de campo e laboratório; tra­
tamento das fundações; materiais naturais 
de construção; monitoramento; meio am­
biente; e critérios para a escolha do tipo de 
barragem. 
Dessa forma, o presente livro representa 
uma modesta contribuição no sentido de 
aprimorar cada vez mais os conceitos de 
uma obra de barramento segura, econô­
mica e minimamente impactante. 
Finalizando, o autor deseja expressar 
sua profunda gratidão ao professor Edézio 
Teixeira de Carvalho, pela revisão final 
do presente trabalho; ao professor Paulo 
Roberto Aranha, pela revisão e pelas suges­
tões no capítulo de geofísica; e às entidades 
Cemig, Sondotécnica e ABGE, pela autori­
zação para uso de algumas figuras. 
O Autor 
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Apresentação 
Um livro sobre Geologia de barragens, 
ou para barragens. Será um anacronismo? 
Nos últimos tempos - ponha-se logo o 
marco: ao término do milênio passado-, as 
(grandes) barragens pareciam ter seus dias 
contados. O Brasil tinha parado em Tucu-
ruí. Em termos de altura, lembro que Minas 
ainda fazia Irapé, mas o empreendimento 
grande de fato, dos últimos anos no mundo, 
é Três Gargantas, na China. Os grandes 
"barrageiros" brasileiros, engenheiros, geó-
logos e a multidão de operários que a partir 
dos anos 1960 migravam como aves de ar-
ribação de um canteiro para outro tinham 
quase sumido como por encanto. Todavia, 
as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) 
prosperaram, contando-se às centenas as 
obras simultâneas, nos vários estados bra-
sileiros, tocadas por muito menos gente, 
em parte pelo porte muito menor e, em 
parte, pelo avanço da mecanização, que 
cortou muitos empregos no operariado. 
Geólogos e engenheiros, ou pararam na 
chegada da idade de aposentadoria, caíram 
num recolhimento voluntário, quase um 
ostracismo autoimposto, ou entregaram-
-se a outros afazeres. Nessas PCHs, embora 
-ecnicamente mais simples, os respectivos 
cadernos de encargos tornaram-se mais 
omplexos para atendimento a exigências 
ambientais crescentes. 
Lembro-me bem, ainda cursando Geologia 
na Escola de Minas de Ouro Preto, das dis-
cussões sobre as perspectivas que então se 
desenhavam de retração da energia nuclear 
como parte importante da matriz energé-
tica, por causa dos problemas - dados como 
insolúveis - da questão ambiental envol-
vida, ainda então concentrada no destino 
dos resíduos e nos acidentes com os reato-
res; isso bem antes do vazamento de Three 
Miles Island. Havia também uma certa ex-
pectativa de esgotamento do petróleo. "Não 
dura mais que 30 anos" foi muitas vezes 
falado com certeza absoluta. Curiosamente, 
há alguns anos, dei com uma análise do ce-
nário para o petróleo e o carvão, e, no caso 
do petróleo, não obstante o consumo cres-
cente, constava que em todos os anos, desdea crise do petróleo, as reservas tinham au-
mentado, exceto durante a guerra dita do 
Golfo. Hoje sabemos que a questão nuclear 
continua mal resolvida, apesar de países 
como o Japão, a França, os Estados Unidos 
e outros terem aí parte substancial de seu 
suprimento energético. 
Evidentemente, com as dificuldades do 
petróleo (agora acirradas com a presunção 
do aquecimento global), do carvão e da ener-
gia nuclear, os brasileiros se sentiram mais 
bem preparados para o futuro com energias 
"limpas" de fontes renováveis, hidráulica, 
solar direta, eólica e da biomassa. Natural-
mente, essas convicções são abaladas por 
processos de aprovação algo atribulados, 
como o de Belo Monte no Xingu (empreen-
dimento antigamente, nos anos 1970/ 1980, 
chamado Kararaô e Babaquara). 
Parece evidente que, se os grandes bar-
ramentos fossem todos dotados de eclusas 
para a navegação, como no São Francisco, 
Tocantins e Paraná, teria o setor energé-
tico recebido da sociedade brasileira um 
reconhecimento muito maior, porque a 
navegação interna, condição essencial de 
sustentabilidade para qualquer país de di-
mensões continentais, contaria como 
impacto positivo das grandes barragens, e 
-se a reunir em livro um pouco do muito que 
sabe do tema, com bom arranjo didático-
-pedagógico, em linguagem simples e 
objetiva. São 12 capítulos de conteúdo ex-
positivo e 4 apêndices: glossário de termos 
técnicos; normas da ABNT; conversão de 
unidades; e relação das obras de barragens 
em que o Autor participou. 
Sem pretender repetir o sumário, anoto 
que o Autor apresenta a matéria da se-
não negativo. A relação com os atingidos, guinte forma: 
principalmente os que são removidos de Capítulo 1: conceitos introdutórios 
suas residências ou que têm suas proprie-
dades inundadas, também tem importante 
papel na formação de uma consciência des-
favorável aos empreendimentos do gênero. 
O geólogo Walter Duarte Costa teve boa 
formação desde o ensino fundamental até a 
universidade e pós-graduação. É natural de 
Pernambuco, Estado que se notabiliza por 
ter dado ao Brasil homens de grande estatura 
científica, técnica, cultural, social e política, 
e que, portanto, não inovou em dar-nos o 
Autor do livro que honradamente prefacio. 
Houve por bem ele centrar em Minas Gerais 
a segunda parte de sua vida profissional, 
como geólogo e consultor e como professor 
universitário no Departamento de Geolo-
gia do Instituto de Geociências da UFMG, 
onde, por tempo mais curto que o desejado, 
chegamos a conviver. Homem de ameno 
trato e de falar sóbrio, sempre conduzido 
com moderação e, nas questões técnicas, 
sempre guarnecido de bons referenciais da 
lógica. É o Walter que vi em artigos técni-
cos, em exposições de encontros científicos, 
nas conversas de corredores escolares, nos 
colegiados deliberativos. 
As barragens não deixarão de ser 
construídas. É o que nos diz ele ao dispor-
sobre as questões territoriais pertinentes, 
os objetivos das barragens e os seus prin-
cipais tipos. 
Capítulo 2: fases do projeto e da vida das 
barragens, temas apresentados com clara 
fundamentação, justificando as atividades 
das diversas fases de estudo, projeto, cons-
trução e observação do comportamento. 
Esses capítulos introdutórios já incluem ar-
gumentos lógicos vinculados à importância 
relativa das diversas ocasiões de tomadas de 
decisões. A leitura é agradável, mesmo para 
quem formalmente já tenha passado por 
esses temas, de outros autores, em cursos 
de graduação ou pós-graduação. 
Capítulo 3: apresenta o Autor um sumá-
rio dos aspectos geológicos mais relevantes 
da bacia de contribuição, distinguindo bem 
a hidrográfica, total, e a hidráulica, inclusa 
na primeira e, no caso, a que fica inteira-
mente submersa em condição de pleno 
armazenamento. Mais uma vez compa-
recem aspectos da lógica da investigação, 
distinguindo-se as necessidades de investi-
gação de cada um deles. 
Capítulos 4 e 5: aprofundam-se as re-
lações interativas entre a barragem e seus 
diversos setores e órgãos auxiliares com 
o sítio de implantação das estruturas in-
tegrantes, com destaque para o corpo da 
barragem em si quanto às tensões de con-
tato com o terreno, a bacia hidráulica em 
relação aos fenômenos de percolação e fe-
nômenos de alteração das rochas presentes. 
Dá-se grande destaque às descontinuida-
des dos maciços rochosos em relação ao 
comportamento a prever diante das soli-
citações típicas quanto a deformabilidade, 
resistência (estabilidade) e permeabilidade, 
em face das cargas hidráulicas aplicadas. 
Apresentam-se conhecimentos fundamen-
tais dos domínios da mecânica dos solos, 
da mecânica das rochas e dos fenômenos 
de percolação, ainda que à guisa de revisão, 
sem fundamentações excessivas. 
Capítulos 6 e 7: seriam, a rigor, soma-
dos aos dois anteriores, o bloco nuclear do 
livro. Com efeito, a exposição sistemática 
dos capítulos anteriores constitui uma fase 
preparatória, com justificações técnicas fun-
damentadas, para a fase de investigação, cuja 
execução, principalmente em grandes em-
presas, costuma estar entregue a equipes de 
geólogos e engenheiros de campo, que podem 
participar de programações e interpretações 
precoces em campo. Nessas investigações, 
dependendo do porte da barragem e da 
complexidade do sistema geológico local, 
podem ser incluídos ensaios especiais, como 
os de cisalhamento in situ, dilatométricos 
ou de determinação do estado de tensão, ge-
ofísicos especiais e outros. 
Capítulo 8: importante capítulo no qual, 
partindo da caracterização do terreno de 
implantação da obra e das característi-
cas desta, com as respectivas solicitações 
previstas, expõe o Autor os tratamentos a 
serem aplicados ao terreno, destinados a 
melhorar as suas características, de modo 
a garantir o comportamento adequado 
diante dessas solicitações. 
Capítulo 9: trata dos materiais de 
construção, um dos itens de investigação 
geológica inevitável na construção de uma 
barragem. Com efeito, dependendo do tipo 
em causa, a construção de barragens con-
some obrigatoriamente rochas em blocos 
ou britadas, areia, saibro e solo residual 
comum. A disponibilidade, ou a ausên-
cia desta, quanto aos principais materiais 
dessa lista pode determinar mesmo o tipo 
de barragem a ser construído, de modo que 
a investigação em relação a esses materiais 
deve iniciar-se precocemente e desenvol-
ver-se dinamicamente para o atendimento 
das especificações de qualidade e de quan-
tidade. 
Capítulo 10: trata do monitoramento, 
que é a essência do processo de acompanha-
mento do desempenho da obra. 
Capítulo 11: meio ambiente é tema 
obrigatório de todas as obras de grande 
porte, e, no caso das barragens, é parti-
cularmente importante o fato de, através 
dos cursos d'água, as barragens imporem 
aos territórios a jusante, e até a montante, 
sob determinadas circunstâncias, impactos 
ambientais que vão dos suaves e toleráveis 
até os de grande intensidade, para muitos 
considerados intoleráveis. 
Capítulo 12: o Autor fecha o conteúdo 
como se estivesse revisando em parte os 
capítulos iniciais. De fato, volta a referir-se 
a aspectos geológicos, topográficos e outros 
na exposição de critérios de escolha do tipo 
de barragem a construir. 
Foi feliz o Autor na escolha da marcha 
de apresentação do conteúdo, em sucessão 
lógica, facilitando a apreensão gradual de 
complexidades crescentes. 
Algumas linhas atrás, comentei que o 
Autor acredita na continuidade da barra-
gem como tipo de obra que a humanidade 
não dispensará. Ora digo que, sem em-
bargo, isso não impede que novas barragens 
propostas terão de passar por crivos cada 
vez mais severos, quer no plano ambiental, 
quer na efetiva contribuição que venham a 
ter para o desenvolvimento local, regional, 
dos países, por grandes que sejam. 
Antes de terminar essas despretensio-
sas notas sobre otrabalho apresentado pelo 
Autor, acredito caber aqui uma palavra de 
estímulo aos principais destinatários do 
livro: provavelmente estudantes ainda em 
nível de graduação. Ao signatário deste, 
a barragem apresenta-se como objeto só 
menos diverso que a cidade em termos de 
desafios. Com efeito, a barragem é maior 
que a obra viária, até porque, para a sua 
construção e operação, requer o acesso 
viário; é maior que o aeroporto; maior que 
o túnel; maior que a mina, porque terá mais 
de uma para supri-la; só não é maior que a 
cidade, que decide fazê-la ou não. 
De outro lado, vejo os construtores 
de barragens, desde já e cada vez mais no 
futuro, aproximando-se de algumas justas 
objeções de ambientalistas, daqueles que 
são atingidos diretamente e da sociedade 
em geral, no sentido de reduzir a intensi-
dade dos impactos negativos e ampliar a 
dos positivos, não só por meio de justas 
compensações aos atingidos diretamente, 
mas também, não menos importante, 
agregando às barragens funções adicio-
nais, como o auxílio à navegação por meio 
de eclusas, que tanta falta fazem onde não 
foram feitas. Nos casos de barragens de 
usos múltiplos, a submissão operacional 
a necessidades superiores, como a do con-
trole de inundações - relegado em muitos 
casos -, deve ser uma disposição sempre 
presente. 
Finalmente, de uma ótica muito pessoal, 
vejo as barragens, onde bem justificadas, 
como dispositivos que têm uma virtude 
intrínseca muito importante, qual seja, a 
de atravessarem-se no caminho das águas 
que escoam rapidamente de volta ao mar. 
São, portanto, dispositivos que, embora 
tardiamente, concedem às águas um tempo 
a mais de estarem nas áreas continen-
tais contribuindo de várias maneiras para 
tornar melhor a vida da humanidade, o que 
não deve ser confundido com barragens 
mal justificadas, que apenas ampliam o 
poder de quem as detenha. 
' Tenho certeza de que é sempre nessa 
perspectiva que o Autor tem construído 
uma carreira laureada de grandes serviços 
prestados ao Brasil, estando o livro desti-
nado a ser um dos maiores . 
Belo Horizonte, 18 de junho de 2011 
Edézio Teixeira de Carvalho 
Sumário 
1 Conceitos introdutórios ....................................................................................... 21 
1.1 Critérios de projeto .. ................. ........ ... ... ... ... ................. .... .. ..... ... ... ... ..... .... ..... ....... ... . 21 
1.2 Objetivos e sua importância no projeto ........................... ..... .... ......... .... .... ... ....... .. .. .. . 22 
1.2.1 Barragens de regularização .. .... .. .... .. .. .. .. .... .. .. .......... .. .. .. ..... .. .. .. .. .. .... ... ... .. ...... .... .... .. ... .. ....... 22 
1.2.2 Barragens de contenção ......................................................................................... .. ............ 22 
1.2.3 Incidência dos objet ivos no planejamento da obra .. ........ .... .. .......... .. ... .. .... ... .... .. .. .... .. ... .. .. 23 
1.3 Tipos de barragens .. ... ... ........ ... ...... ..... .. ....... .... .......... ... ... ....... ... .... ..... .. .... .. ....... ... .. ... . 24 
1.3.1 Barragen s convencionais .. .. .......... .... ........... ............ ........... ... ... ........................................ ..... 24 
1.3.2 Barragens não convencionais ... ... .. .. .... .. .. .... .... .. .. ... .. .............. ... ...... .. .... .. ....... .... ... .. ............ . 27 
1.4 Conceitos , nomenclatura e terminologia .......................... .. .......... .. ......... .. .......... .. ...... 28 
1.5 Arranjo de uma obra de barragem .. ....................... ..... ...... ... ..... ... ... ... ..... ... .... ... ... ... ... . 29 
2 Fases e métodos de investigação geológico-geotécnica em barragens ............... 31 
2.1 Etapas na vida de uma barragem .. .. ..... .. .. .... .. .. .. .. .... .... .. .... .... ....... .. ... .... .... ..... ..... .. ... .. 31 
2.2 Fases de um projeto .... ....... .. .. ....... .. .. ... ..... ... ..... ... .. ...... ....... ..... ... ... ... ... ... .. ... ...... ... .... .. 31 
2.2.1 Inventário ou plano diretor .... .. ... ....... .... .. .. .... .. ..... ..... .. .. .. .. ....................... ............. .. .. .. ...... .. . 31 
2.2.2 Viabilidade .... .... ..... .. ... .. ... ... ............ ... ......... .... ...... ..... ....................... .............. ...... ...... ... ..... . 31 
2.2.3 Projeto básico .............. ..... ............................ ........................................................ .. .... .. .... .. .. 31 
2.2.4 Projeto executivo .. ... .......... .. .... ........ .. ..... ... .. .. .... .... .. ... ... ..... .... ... .... .. .. ... ... ... .... .... ....... .... .. .. .. 32 
2.3 Investigações geológico-geotécnicas em barragens .. .... ............. ..... .. .......... .. ... .. ......... 32 
2.3.1 Fase de inventário ou plano diretor .................................... ......... .. .... ... .. .. .... ... .......... .... .. .. .. . 32 
2.3 .2 Fase de viabilidade .. ... .. .... ... .... ......... .. .. ... .... .. ........ ... ... .... .... .... .. ... ...... .. ... ........... ..... ........ .... . 34 
2.3.3 Fase de projeto básico .......... ... ....... .. .............. ... .. ...... ............... ....... ... .. ............ ... ...... ........... 37 
2.3.4 Fase de projeto executivo ..... .. .................................... .. ............. ................ ............. .. .. 39 
2.3.5 Observação do comportamento da obra .............. ........ .. .... ... ........ ... .... .. ...... .... ... .... .. .. ... ...... 41 
3 Aspectos geológicos ligados às bacias hidrográfica e hidráulica ........................ 43 
3.1 Erosão e assoreamento ..... ... ...... ........... .............. .... ........................ ........ ... ...... ...... ..... 43 
3.1 .1 Erosão ..... ....... .......... .. ..................................... ... .................. .. ... ... .. .... .. ... .. ......... .. .. .. ..... .. ...... 43 
3.1.2 Assoreamento ... .... .... .. ........ ... .. ... ... .. ..... .. ....... .. ... ... ......... ... ... ...... ...... .. .. ..... .. .. .. .... ... .. .. .... ..... 44 
3.1.3 Riscos de erosão e assoreamento .. .. .... .. .. .... .. ........ .. .. .. .... ... .. ..... .... .. ... ............ .. .... ... .. .. .. ..... .. 45 
3.1.4 Medidas preventivas contra a erosão e o assoreamento ........................... .. .. .. .. .... .. ....... .. ..... 46 
3.2 Instabilidade de encostas ....... .................... ................... ... ..... ... ... ... ........... ...... ... .. ..... .. 47 
3.2.1 Agentes predisponentes ... ..... .. ........ .. .. ....... ... .... .... ... ... .... .. .. ... ... ..... ... .. ..... .. .. ... .. .... .. ... ... ...... 47 
3.2.2 Agentes efetivos ... ... .... ... ................. .. ......... ......... ............................ .................... ...... .. ... ..... 52 
3.3 Fugas naturais .. ........ ........ .. ...... ... .... ..... ....... ..... ..... ... .... ... .. ... ... .. .. .. ... .. ... .. .... ...... .. ..... ... 53 
3.4 Sismicidade induzida ...... .... ..... ... ....... .... .. ... ..... ..... ..... ... ... .. .. .... ... ... ..... ............ .. ... ... .. ... 54 
3.4.1 Causas dos sismos induzidos ............................................................. .. ........ .. .. ....... .. .. ... ....... 55 
3.4.2 Estudos preventivos ................... .......................... ... ........ ... ... .. ..... .. .. .... ... ...... ....... ... ... ... .. .... 55 
3.5 Contribuições indesejáveis ........ ....... .. .. ...... .. .... ...... .......... ....... ..... ..... .. ... ........ ...... ....... 56 
4 Problemas geotecnológicos da fundações de uma barragem .............................. 57 
4.1 Identificação geológico-geotécnica das fundações ... ........ ......... ...... .. ... .... ... .... ............ 57 
4.1.1 Caracterização ..... .. ......... ... .. ... ... ... ... .... .. .. ... ...... ........ .... .... .... ....... ... ...................................... 57 
4.1.2 Classificação ..... ..... ...... ....................... .......... ... ... .. .......... ... ...... ......... ... .. ... .... .. ... .. ................. 64 
4.1 .3 Compartimentação .. ..... ......... ..... ... ... .. ..... .... ...... ..... ....... ......... ... ................... .. .. ..... ...... .. ....... 67 
4.1.4 Modelagem .... .. .. ... ......... .. ... .. ....... ................ .......... ... ........ .. ... .. ... ......... .. .... ... .... ..... .. ............ 68 
4.2 Caracterização geomecânica e hidrogeotécnica das fundações da barragem ...... ..... ... 72 
4.2 .1 Deformabilidade ou compressibilidade .. ... ... ... ..... .... ... .. .. ..................... .... ........ .. .... ... .. ... ....... 73 
4.2.2 Estabilidade ......... ... ............ .... .. ........ .. .. ... .... .. ... ................ .... .............. .. ....... .... .. ... ................ 78 
4.2.3 Estanqueidade .. .. .... ... ..... ..... ..... .. .............. ... .. .......... .. ... ...... .... .... ... ................ .... ...... ........ ... . 87 
4.2.4 Classificação geomecânica das fundações de uma barragem .... ... ............. .. .... .... .. .......... ..... 96 
5 Geotecnia das obras complementares ............................................................... 105 
5.1 Canais de adução e restituição .. ..... ........ .. ... ............. ................ ...... ...... ..... ... .... ....... .. 105 
5.1.1 Caracterização geológico-geotécnica .. .. .... .......... .... ... ................... .. .. ...... ............ ... ...... ....... 105 
5.1.2 Condições de estabilidade ... .. .... .. .... .... .... .... ... ............................................. ... ...... ... ... .... ... 106 
5.1.3 Modelo geomecânico de escavação ... ........ ..... ........ ... .... ..... ..... ... ... ............ ....... ..... ... ......... 106 
5.2 Vertedouro ... ........ ........ .... ... .... .... .... ........ .... ... ......... ... ... .. .... ............. ... ....... .. ....... .... . 106 
5.3 Erosão a jusante ....... ... .... .. .. ...... ... .......... ... ........... .. ... .. ......... .. .. ..... ......... ..... .. ....... .. ... 108 
5.4 Obras subterrâneas ..... ... ... ... ..... .. .... ...... .... ..... ..... ... ...... ... ..... ... .............. ........... ........ . 111 
5.4.1 Tipos de obras subterrâneas ... ...... ...... .. ... .... ............... ...... .... ............. ... ... ...... .... .. .... .......... . 111 
5.4.2 Influências da geologia nas obras subterrâneas ....................... ...... ... .... .... .. ..... ...... ...... ..... .. 112 
5.4.3 Influência do estado de tensões ... ... ..................... .. ..... ... ... ..... ......... ... .... ............................ 116 
5.4.4 Influência da geometria do túnel .... .. .... .... .. ... ... ....... ... ............. .... .. ... .. ........ .. ... .. ... .... .......... 118 
5.4.5 Classificação geomecânica ....... ... .. .... ... .. ... .. ... .. ... .............. .................. ....... ....... .. ..... ....... ... 119 
5.5 Áreas de acampamento e de canteiro de obras ............... ...... ...... ... .... .... ...... .. .. .... ..... 119 
5.6 Acessos ..... ... ... .... .. ..... ......... ........ ............ ..... ..... .. .. .... ....... .... ..... .... .......... ............ .... .. 121 
5.7 Ensecadeiras .... ........ ... ......... ... .......... ... ... ....... ....... ........... ..... ..... ...... .. .... .. ... .. .......... .. 122 
5.7.1 Configuração em planta ........... ... ...... ..... ... .......... ...... ..... .... ..... ...... ............... ............. .......... 122 
5.7.2 Construção da ensecadeira ... .. ... ... .... ... .. ... ... ............ ... ..... ....... ..... ......... ..... .............. ....... ... 123 
5.7.3 Aspectos geotécnicos ... .. ... .......................... ....... ......... .. ... ... ....... .. .... ... ... ..... ........ ..... .. .. .. .... 125 
6 Investigações para obras de barragens .............................................................. 127 
6.1 Tipos de prospecção .. .. ...... ..... ...... ........... ....... .... ......... .. .. ...... .... .... .... ...... .. .... ........... 128 
6.2 Prospecção indireta ...... .... .. ..... ..... ....... ....... ... ..... ..... ........ .. ... ...... ......... ... .............. .... . 129 
6.2.1 Eletrorresistividade ...... ... ... .. .. .. ... .. ...... .... .. ............ ....... ..... ... ......... .... ......... ........ .. ............... 129 
6.2.2 Sísmica ..... .. ... ....... .. ......................................... .... .......................... ... .. ... .. .. ... ............ .... ...... 137 
6.2.3 Georradar (GPR) ... .. ... .. ... ... .. .. ..... .. .... .. ... ... ...... ... .. .... ........ ..... ... .. ... .... .. ......... ..... ....... .. .. .. ... . 145 
6.3 Prospecção semidireta .... ........................ .... .... .. ..... ... ....... .. ..... .. ... .............. ...... .... ... ... 149 
6.3.1 Sondagem a varejão (SV) ... ....... ... .... ... .... .... .. ... .. .. ............................. ....... ........ .. .... ... ........ 151 
6.3 .2 Sondagem a trado (ST) ..... .. .. ..... ......... .. ... ...... ...... .. .... ... .. ... ... ....... .. .. ..... .... .... .... ... .. ... .... ..... 151 
6.3.3 Sondagem a percussão (SP) .. .. ... .. ... ... ... ........ .... .. ... .... .. ... ... ..... .. ......... ......... ... ........ ...... .... . 153 
6.3.4 Sondagens rotativas (SR) ...... ................................. ......... .... .............. ... ........... ....... ... ..... .. .. 157 
6.3.5 Sondagens mistas (SM) ........... ..... ..................... ...... ..... ......... ... ........ ... .... .. ..... .... ..... .... ....... 172 
6.3.6 Sondagem com rotopercussão ................................. ..... .. ... ...... .. ... ... .... ... .. .. ... .......... ...... .... 172 
6.4 Prospecção direta .. .... ... ...... ... ...... .... .... ... .... ............. .. ...................... ... .... .. ... .. ... .. ..... .. 174 
6.4.1 Poços ... .. ... ... ...... .. .... ... ...... .... .. ..... ............. .. ........ .... .............. ..... ...... ... ... ..... .... ...... ...... .... .... 175 
6.4.2 Trincheira .......... ... ... ...... .... .... ..... .. .. ... ... .. ... ... ... ..... ..... ................. .... ...... ... ........................... 177 
6.4.3 Túneis ...... ..... .. ..... ..... ..... .... .. .......... ... ... ... .. ... .. ..... .. .................. ... .... ........ ... .. .... ....... .. ..... ... ... 179 
7 Ensaios e testes ..... ........................................... .. .. .... .......................................... 181 
7.1 Ensaios in situ .. ...... .. .. ... .. ...... .... .. ...... .......... .. ... ...... .... .......... .. .... .. ........ .... .. ............ .... 181 
7.1 .1 Ensaios in situ em materiais inconsol idados ... ........ ................. .. .. ........... ... ... .......... ..... ......... 181 
7.1 .2 Ensaios in situ em materiais consolidados ..... ..... .. ... ......... .. ..... .. ............... ........ .. .... ... ... ..... .. 188 
7.2 Ensaios de laboratório .... ... .... .. ...... ... .. ... .. ...... ..... .. .. .... .. .... .... ....... .... .. .. ..... ........ ... ... ... 202 
7.2.1 Ensaios de laboratório em materiais inconsolidados ...... ............ ..... ... ... .. .. ... ... ... .. ....... ... ...... 202 
7.2.2 Ensaios de laboratório em materiais consolidados .... ... ........ .......... .... .. ......... ............ ....... ... . 216 
8 Tratamento de maciços naturais .................................................. ... .................... 231 
8 .1 Métodos de tratamento .... .... .... ...... .... .... .. .......... ........ ... ... .... .......... ........ ...... .......... .. 232 
8.1 .1 Substituição dos materiais da fundação ... .......... ... ... ... ... ... .. .. .... ........ ..... ..... ... .. ................ .. ... 232 
8.1.2 Injeções ...... ..... .. .... .. ... .... .... ...... .... .... .... .... ....... .. ... ... .... .... .... ... ........ .. ... .......... .. ..... .... ... ... . 236 
8.1. 3 Drenagem subterrânea ......... ........ ............. ...... ... ..... .. ... .... ...... .... ..... .. ... ..... .. .. ..... ... .. ..... .. ... . 253 
8.1.4 Congelamento ...................... ..... .. .. .. ... ... .. ... ..... ... .. ... ... ... ... ...... .. ............ .... ......................... 254 
8 .2 Apl icabilidade de cada método .. .. ... ... .. ...... ... ... .. .. .. .. ... ........ ... .... .... ............ .... ..... ... ... 255 
8.2 .1 Melhoramento da resistência .. ..... ... .... ... ... .. ... ... ... .. .. ................ ...... ..... ......... .... ..... .... .. .. .. .... 255 
8.2 .2 Redução da percolação ... .. .. ..... .... ... .. ............................... .... ... ... ..... .. ... ... ... .. .... ..... .... ... ..... 255 
8.3 Critérios para definir a necessidade de tratamento .... .......... ..... .. .... .. ........ ... .. .. .. ... ..... 263 
9 Materiais naturais de construção ....................................................................... 269 
9 .1 Tipos de materiais e fontes de obtenção .... ..... ........ ... ... ... ..... ...... ...... .... .... ... ......... ... . 269 
9 .2 Materiais pétreos .... .. ............. .. ... ..... ... .. ..... .............. ...... ... ........ ... ... .......... ... ...... ....... 270 
9.2.1 Utilização do material pétreo ........ ...... .... ...... .. ... ... ... .... ....... ...... .... ... ..... .... .. .... .. ...... ............ 270 
9.2.2 Pesquisa, explotação e beneficiamento do material pétreo .... ......... .... ......... ... .. .... .. ... .... .. . 270 
9.2.3 Caracterização do material pétreo ..... ... ... ..... ..... .. .. .. .. .. .... ..... ... .. .. .. ... ..................... ...... ... ... 275 
9.2.4 Apresentação dos resultados .............. ...... ...... ... ... .. .... ... .. ... ... ...... ... ... ............... .... .. ... ... ..... 287 
9.3 Material arenoso ........ ............... ..... ... .. .... .. ... .. ........ .... ... ............... .. .................... ... .... 288 
9.3 .1 Utilização do material arenoso ... .. .. ..... .. ... .. .... ..... .... .... ........... .. ... ... .... .. ..... ... .............. ......... 288 
9.3.2 Pesquisa, explotação e beneficiamento do material arenoso .. .... ... .. .. .. ..... .. .......... .... ........ 289 
9.3.3 Caracterização do material arenoso .. .. .. ... ... .... ..... .... .. .. ... .. ..................... .... ...... ... ... ... .... .. .. 291 
9.3.4 Apresentação dos resultados ... .... ..... .. .... .. .. .. .. .. .. .. ... .. ..... ... ....... ... .... ...... .......... .. ... ...... ... ... 294 
9. Material terroso .......... .. .... ........ .... ...... ..... ..... ...... ........ ..... .. ..... ........... .. ....... ... ..... ...... 294 
9.4.1 Tipos de materiais terrosos e suas aplicações ......... ......... ........ ......... ... ...... ... ....... ... ... ... .... .. 294 
9.4.2 Pesquisa e explotação dos materiais terrosos .............................. .... .. ... .. ... ... .. ..... ... .. .. .... .... 296 
9.4.3 Caracterização técnica dos materiais terrosos .. ... ... ... ... .. ... .......... ... .. ... .... .. .. .. ... .... ...... .... .... 297 
9. .4 Apresentação dos resultados ........... ... .. ... .. ... ... .... ... ... ... ... .. ....... ... .. .. .. .. ... .......... ........... ...... 298 
10 Monitoramento ................................................................................................ 303 
10.1 Inspeção visual. .... ... .. ............ ..... ..... ....... ... ............... ... ....... ... ..... ... ........ .. .... ........... .. . 303 
10.2Topografia ...................... .... ...... ... ... .. ............................................ .. .. ..... ...... .... .. ..... .. 304 
10.3 Instrumentação ..... ... ... ........... .... .. ... .. ......... ... .. ........... ...... ........ ... .... ...... .. ... ... ... ......... 305 
10.3.1 Medição do nível d'água .. .. .... .. ..... .. .. ............ .. .. .... .. .. .. ........ .. ... ... .... ... .... ............. .. .. ........ 307 
10.3.2 Medição da pressão neutra ..... ..... .. ... ... .... ... ... ... .. ..... .. .. .... ... .. ........ .. ... .... .. ... ........ ... .. ... ... . 308 
10.3.3 Medição da tensão total .. ..... ...... .. ... .... .. .... ..... ..... ..... .. ... ... ... .. .. ...... .. .. .. ..... .... .. ..... .... ... ..... 308 
10.3.4 Medição de deslocamento ....... .. ...... ...... .. ..... .... .. ... ... .. ... .... .. ... .. .. .... ....... ... .......... ... ... .. ... 308 
10.3.5 Medição da vazão ........................ ...... ... .. ..... ..... .... ..................................... .. ..... .... .. ... ..... 310 
10.3.6 Medição de aceleração sismológica ........ ... ..... .... ........ .. .......... .. .... ... ........ .... .. .... ..... .. .. .. .. 310 
10.3.7 Frequência das medições ... ... .... .. .... ... ... ... .. .... .. ........ ............. ... ... ........... ......... .... ............. 311 
11 Meio ambiente ................................................................................................. 313 
11 .1 Critérios de estudo .... .. ..... .... .... .. ...... ..... ... .. .. ..... ..... ..... .... .. .... .. ......... ..... ........ ..... .... ... 313 
11 .2 Fase de projeto ....... ...... ...... .. ... .. .... .. .. ...... ......... ..... ... ...... ... ... .......... .. .. ................. ..... 315 
11 .2.1 Abertura de acessos .................. ... ....... .... .. .. ..... ...... .. .. .. ... .... .. .. .. ... .......... ... .... .... ... ... ..... .. .. 315 
11.2.2 Execução de sondagens ..... ............. ... ............ ............. ........... ..... ... ............. .. ... ... .. .. .... ... . 315 
11 .2 .3 Abertura de túneis ..... .... .. ..... .. ... .. ... ....... .... .. ... .. .... ... ....... ... ..... ......... ..... .... ... .. .... .. .... .. .. ... 316 
11.2 .4 Expectativas sociais .. ....... .. ... ... .... ..... .... .. .... .. .... .. ... .. .. ..... ... .. ... .. .. ...... ....... ... .................... 316 
11.3 Fase de instalação do canteiro, acampamento e acessos .. .............. ... ....... ........... ...... 317 
11.3.1 Impactos gerados pelo canteiro de obras ..... ... .. ........ ..... .. .... .. .... .. .. .. ... ....... .. ...... .... .. ........ 317 
11.3.2 Impactos gerados pelo acampamento ... ... .... .. .. .... .. .... .. .... .. ... ........ ..... .. ..... .. .. .... .. ... .. ... .... 317 
11.3.3 Impactos causados pela abertura de acessos ............. .. .. .... ... .. .. ..... ... ... .... .. ... .. .. ..... .... ...... 319 
11.4 Fase de construção e preparação do reservatório .. ... .... .... ........... .. ....... .......... ............. 319 
11.4.1 Impactos gerados pela construção ..... ..... ...... ..... ... .. ..... .. ... ... ... ... .. .... .. .... .. .... .. ... .... .. .. .. .... . 319 
11.4.2 Impactos gerados pela explotação de materiais naturais de construção ......... .... ...... .. ... ... 320 
11.4.3 Impactos gerados na preparação do reservatório ...... .. .... .... ... .. .. .. .... .. .... .... .... ... ...... ...... .. 320 
11.5 Fase de enchimento do reservatório ........... .. .... ...... ... .. ..... .... ... .... ...... ..... .. ... ... .. ... ... .. . 321 
11 .5.1 Inundação das áreas marginais ..... ... .. .. ... .... ..... .. ... .. ... .... ... .. ... .... .. .. ... .. ... .... .. .. ..... ... ....... .. . 321 
11.5.2 Redução de água a jusante ............... ...... .... .. ..... ....... .... ... .... ... .... .. .... ... ... .. .. .... .. .. .... ... ... .. 321 
11.5.3 Modificação da qualidade das águas ... ...................................... .... ..... ... ........ .. ... .. .......... 322 
11 .6Fase de desmobilização do canteiro e do acampamento .... .......... ... .... ... .... ............. .. 322 
11 .6.1 Desmobilização do canteiro de obras ................. .... ................. ........ ........... ............... ..... . 322 
11.6.2 Desmobilização do acampamento ...... ........... ... ... .. .. ..... .. ......... ... ... ........... ....................... 322 
11 .7 Fase de operação ...................... .... ..... ........ ................... ... ... ........ ... ... ... ... ............ .. .... 323 
11.7.1 Variação do nível do reservatório ................... ..... ..... ...... ............... ...... .. ... ... .... ..... .... ... ..... 323 
11.7.2 Manutenção da infraestrutura remanescente .... .. ...... .. .. .... ... ...... .. .. .. .. ..... ... ............ ... .... ...... .. ..... 324 
11 .8 Estudos ambientais ... ... .... .... ... ... ....... .... ... ....... ... .. ..... ... ..... ... .. ........... .. .. ...... ... ... ..... ... 324 
11 .8.1 Documentação ... .. .... ... ...... ...... .... .... .... .. .... ... ....... .......... .... .......... .. .. .... .. ... ..... ... ........ ... ... . 324 
11 .8.2 Licença Prévia (LP) .................... ..... ..... ..... ........... .................... .. .. ....... .... .. .... .. ... ... .. .. ... .... .. 325 
11 .8.3 Licença de Instalação (LI) .... ........ .. ...... .... .... .. ... .......... ..... ... .............. ..... ....... ....... .. ....... ... 325 
11 .8.4 Licença de Operação (LO) ... ........ ... .. ..... ...... .... ... ..... .... ... ............................ .......... ......... 327 
12 Critérios para escolha dos tipos de obras ......................................................... 329 
12.1 Topografia ............................ .... .... .... .. ...... ... ........ ... ...... ..... ... ...... ... ... ..... ... ... ..... .... ... . 329 
12 .1.1 Corpo da barragem ..... .. ............................................... ................. ............... ................... 329 
12 .1.2 Vertedouro ................. ... ... ......... .... .. .... ... ... .. ... .. .. .... .... .. ... .. .. ... ... .. ... .... ... .. .. .. ... .... .. .. ... ... .. 329 
12.1.3 Desvio do rio .. .. .. .. .... .. .... .. .. .. ...................... .. ........ ................... ........ .. .... .. .. .. .. .... ... .. .. .. .. .. .. 330 
12.1 .4 Obras auxiliares .... ........... ...... ......... ... .. .. ..... .. ........ .. ................. ... .. .... .. ... ....... .. ..... ............. 330 
12 .2 Geologia das fundações .................. ......... .... .... .......... .. .... ..... .... .... .. .... ... .. .... ... ...... .... 330 
12 .2.1 Corpo da barragem ..... .. .... .. .... ..... ................ ... ............ .. .... .... ............ ... ... .. .. .. ........ ........... 330 
12 .2.2 Obras auxiliares .... ... .... ...... ... .... ... .. ..................... ........... .......... ............... ...... .. ... ... .... ..... .. . 333 
12.3 Materiais naturais de construção ... ... ...... ... ...... ....... ... .. ... ......... ................... ......... ..... . 333 
12.3.1 Localização ... ... ... ..... ........ ... ...... .. .... .. ... .. ... ... .............. .. .... .. ........ ................. ........... ......... .. 333 
12 .3.2 Quantidade .... .. ... .. .. .... .. .... .. .. .. ... ... ... .. .. .. .... ......... ... .... .. .... .. .. .. ... .. .. .... ..... ... .. .. .. ....... .. ........ 334 
12.3.3 Características técn icas do material .... .. ...... .. ...... ... .. .... .. ... .. ... .. ... .... .. .. .... ... .. ........... .. .... .. .. 334 
12 .4 Meio ambiente ... ... ..... ...... ... ... .. ..... ... ... ........... ... ... ... ... .. .... ....... .... .... .... ...... .. .... ......... 334 
12.4.1 M ateriais naturais de const rução .. ..... .. .... .. ................... ... .... .. .. .. .... ..... .. ........ ... .. .. .... ... .. .. .. 334 
12.4.2 Áreas inundadas. .... ... . . ............ ...... .. ........ .... .. .... .. .... ... ... ........... ........... .................. 334 
12.5 Fase de definição do tipo de barragem .. .......................... ........... ...... .... .. ... .... .. ..... .. .. 335 
Apêndice 1 - Glossário de termos técnicos ........... ................................................ 337 
Apêndice 2 - Principais normas técnicas da ABNT 
aplicadas a solos e agregados ............................................................................... 341 
Apêndice 3 - Conversão de unidades do Sistema Internacional 
de Unidades {SI) para as principais unidades {Frazão, 2002; lnmetro, 1989) ........ 343 
Apêndice 4 - Barragens que tiveram a participação do autor ............................... 345 
Bibliografia recomendada ..................................................................................... 348 
eferências bibliográficas ....................... ....................................... ....................... 351 
1 Conceitos introdutórios 
1.1 CRITÉRIOS DE PROJETO 
O projeto de uma barragem envolve as-
?ectos muito diversificados, sobretudo por 
abranger fatores de natureza bastante dis-
tinta quando considerados em função do 
aspecto enfocado: obra propriamente dita 
ou ambiente em que a obra será inserida. 
Os fatores relacionados com a obra pro-
?riamente dita referem-se à concepção e ao 
dimensionamento dos diferentes compo-
nentes da obra e podem, em geral, admitir 
a seguinte abordagem: 
• Objetivo da obra; 
• Tipo de barragem; 
• Arranjo de obras; 
• Dimensionamento da barragem, le-
vando em conta suas características de 
deformabilidade, estabilidade e estan-
queidade; 
• Dimensionamento das obras com-
plementares, como vertedouro, canais, 
túneis e casa de força, em função de cri-
térios de projeto e segurança das obras; 
• Metodologia de construção; 
• Cronograma e custos; 
• Monitoramento das obras projetadas; 
• Critérios operacionais . 
Os fatores relacionados com o ambiente 
em que a obra será inserida dizem respeito 
às condicionantes naturais do local de 
implantação da obra e do reservatório for-
mado, podendo, em princípio, abordar os 
seguintes tópicos: 
• Climatologia e recursos hídricos; 
• Morfologia; 
• Geologia e Geotecnia; 
• Impactos ambientais. 
Normalmente é difícil dissociar as in-
terdependências dos fatores relacionados 
às condicionantes naturais de alguns fato-
res ligados à própria obra, principalmente 
no que se refere aos parâmetros necessários 
à definição da concepção do projeto. Assim, 
dificilmente se pode conceber o melhor ar-
ranjo de obra sem levar em conta, ao mesmo 
tempo, os seguintes fatores: 
• Objetivo da obra; 
• Balanço hídrico; 
• Relevo; 
• Condições geológico-geotécnicas das 
fundações; 
• Disponibilidade de materiais naturais 
de construção; 
• Impactos ambientais relevantes. 
Os fatores listados são essenciais não 
apenas para definir o melhor arranjo das 
obras de uma barragem, mas também 
para analisar a própria viabilidade dessa 
obra. Os demais fatores relacionados ao 
dimensionamento serão fundamentais 
para a definição do método construtivo, dos 
custos e da segurança na fase operacional. 
Dos fatores essenciais mencionados 
anteriormente, apenas o balanço hídrico 
não será abordado na presente obra, por se 
constituir num campo vasto da Hidrologia, 
22 1 Geologia de Barragens 
responsável pelo dimensionamento de todo 
o volume afluente e pelas responsabilida-
des em contê-lo com a máxima segurança. 
Igualmente não serão analisados os aspec-
tos ligados ao dimensionamento de obras 
de engenharia, quer ligados à própria bar-
ragem ou às obras complementares. 
1.2 ÜBJETIVOS E SUA 
IMPORTÂNCIA NO PROJETO 
Os objetivos para os quais as barragens 
são concebidas são de inteiro conhecimento 
daqueles que lidam com tais obras; todavia, 
é necessário enfatizar que a sua defini-
ção constitui a primeira condicionante no 
planejamento de uma barragem. Em prin-
cípio, com relaçãoao objetivo, as barragens 
podem ser separadas em dois grandes 
grupos: regularização e retenção. 
1.2.1 Barragens de regularização 
Como indica o próprio nome, essas 
barragens objetivam regularizar o regime 
hidrológico de um rio, armazenando água 
nos períodos em que a afluência é maior que 
a demanda, para utilizá-la nos períodos de 
déficit de afluência em relação à demanda. 
Essa operação, que é esquematizada na 
Fig. 1.1, possibilita reduzir a amplitude 
das vazões naturais no primeiro período e 
garantir, no segundo, vazões efluentes su-
periores às naturais. 
Dependendo da finalidade específica da 
regularização, pode-se buscar aumentar o 
volume de água armazenada, elevar o nível 
natural com tal armazenamento ou, sim-
plesmente, criar um lago. O aumento de 
volume é objeto de toda barragem que visa 
a qualquer tipo de abastecimento, como 
doméstico, industrial e irrigação. A eleva-
ção do nível da água destina-se sobretudo 
à geração de energia elétrica, por meio 
da transformação da energia potencial 
hidráulica criada pela queda d'água. Sub-
sidiariamente, a elevação do nível busca 
melhorar as condições de navegação fluvial, 
tanto a jusante, por meio da regularização 
das vazões no período de estiagem, como 
a montante, por meio do afogamento de 
eventuais corredeiras e cachoeiras. Final-
mente, a simples criação do lago pode ser 
necessária para o aproveitamento turístico. 
Deve-se adicionar aos objetivos das bar-
ragens de regularização o melhoramento 
das condições de piscicultura, não só no re-
servatório criado, mas ao longo de todo o 
trecho de jusante. 
1.2.2 Barragens de contenção 
As barragens de contenção objetivam 
reter água de forma temporária ou acu-
mular sedimentos, resíduos industriais ou 
rejeitas de mineração. No caso de retenção 
de água, essas barragens têm a finalidade 
de amortecer a onda de enchente para 
evitar inundações a jusante. Conforme 
mostrado na Fig. 1.2, a onda de cheia é 
Q 
Vazão regularizada 
Período de armazenamento Período de regularização 
FIG. 1.1 Regularização do regime hidrológico 
-emporariamente armazenada e liberada 
àe forma que a vazão efluente não cause 
anos a jusante. As barragens de retenção 
e carga sólida ou mista buscam evitar que 
os materiais retidos danifiquem o leito dos 
cursos d'água a jusante, tanto fisicamente, 
por meio do assoreamento, quanto quimi-
camente, quando tais materiais contêm 
carga tóxica poluente. 
Q 
Descarga 
(máxima natural 
Descarga 
natural, 
Vazão 
amortecida 
Descarga 
máxima efluente 
Descarga 
efluente -
FIG. 1.2 Amortecimento de uma onda de enchente 
1.2.3 Incidência dos objetivos no 
planejamento da obra 
A escolha do melhor local para implanta-
ção de uma barragem e do tipo de obra mais 
apropriado pode ser bastante influenciada 
pelo objetivo a que se destina a barragem. 
Pode-se constatar essa influência quando se 
observam as características exigidas para os 
diversos objetivos de barragens discutidos 
anteriormente, que podem ser sintetizados 
da forma que segue: 
Barragens para abastecimento: exigem 
condições morfológicas que propiciem um 
grande volume armazenado e podem, ainda, 
em função da finalidade específica, exigir 
as seguintes condições: 
• abastecimento doméstico: águas com 
baixo teor de salinização, sendo pro-
1 - Conceitos introdutórios 1 23 
tegida a área de alimentação contra 
poluentes químicos tóxicos, além de 
proibida a atividade de recreação em seu 
lago; 
• abastecimento industrial: águas com 
restrições de salinização, em função do 
tipo de indústria, sendo, em geral, evita-
das águas duras (carbonatadas); 
• abastecimento para irrigação: águas com 
restrições de salinização, em função do 
tipo de cultura e das características do 
solo a irrigar. 
Barragens para hidrelétrica: devem 
priorizar os desníveis do perfil longitudinal 
do rio, onde é maior o potencial hidráulico; 
o regime hidrológico é importante, pois 
não podem ser admitidas grandes deple-
ções do reservatório. 
Barragens para navegação: além de 
exigirem a construção de eclusas, precisam 
garantir um nível de regularização de todo 
o rio compatível com o calado das embarca-
ções previstas . 
Barragens para turismo: devem pro-
piciar a formação de lagos extensos e com 
declividade suave nas margens, para im-
plantação de equipamentos marginais, 
como píer e ancoradouros para pequenas 
embarcações; o reservatório não poderá 
sofrer depleções; devem-se evitar condi-
ções favoráveis ao assoreamento. 
Barragens para piscicultura: o reser-
vatório formado deve levar em conta a 
qualidade da água, a natureza dos fundos 
e das margens, a profundidade e a ilumina-
ção, evitando-se a eutrofização, que poderá 
inviabilizar a vida piscosa. 
Barragens para controle de enchen-
tes: além de exigirem um volume de 
armazenamento compatível com a neces-
24 1 Geologia de Barragens 
sidade de contenção da onda de enchente, 
devem contemplar áreas em que não seja 
muito prejudicial a inundação temporária 
a montante. 
Barragens de contenção: devem apre-
sentar o máximo de segurança quanto à 
possibilidade de escapamento de produtos 
tóxicos armazenados, tanto por superfície 
quanto por meio de infiltrações, quando 
podem poluir as águas subterrâneas. 
Como se observa das exigências, não 
apenas é fundamental levar em conta o 
objetivo no planejamento inicial de uma 
barragem, como também é difícil conci-
liar mais de um objetivo para uma mesma 
barragem, no projeto denominado de fina-
lidades múltiplas. Assim, uma barragem 
projetada para hidrelétrica ou para abas-
tecimento, em que a demanda é grande em 
relação ao volume afluente, pode apresentar 
depleções do reservatório que inviabilizem 
qualquer aproveitamento turístico de seu 
lago. Da mesma forma, uma barragem para 
abastecimento doméstico não permite o 
aproveitamento para lazer; e a manuten-
ção de um volume vazio para amortização 
de enchentes inviabiliza o aproveitamento 
para fins de abastecimento ou de produ-
ção de energia elétrica. Portanto, qualquer 
aproveitamento múltiplo deve ser prece-
dido de uma rigorosa análise hidrológica 
para verificar o balanço entre os volumes 
afluente, efluente e utilizado em cada uma 
das finalidades. 
1.3 TIPOS DE BARRAGENS 
Desde os remotos tempos em que o 
homem tenta barrar os cursos d' água com 
as mais variadas finalidades, as barragens 
evoluíram muito em tecnologia. Todavia, 
ainda hoje, alguns tipos mais primitivos 
de barragens são eventualmente utilizados 
quando a obra assume pequenas propor-
ções, principalmente quando executada 
por pequenos fazendeiros com o objetivo 
de armazenar água para próprio consumo 
e da forma mais barata possível. Por isso, 
quanto ao tipo, devem as barragens ser 
divididas em dois grandes grupos: con-
vencionais, que são as mais utilizadas e 
cujo mecanismo é de amplo conhecimento 
na literatura especializada; e não con-
vencionais, que incluem as que são pouco 
utilizadas, embora algumas delas possam 
ter sido desenvolvidas recentemente. 
1.3.1 Barragens convencionais 
Barragens de terra 
• homogêneas: a barragem é con-
siderada homogênea quando há 
predominância de um único material, 
embora possam ocorrer elementos di-
versificados, como filtros, rip-rap etc. 
(Fig. 1.3a). 
• zonadas: nesse tipo de barragem, há 
um zoneamento de materiais terrosos 
em função de suas características de ma-
teriais e/ou permeabilidade (Fig. 1.3b). 
Barragens de enrocamento 
• com núcleo impermeável: na barra-
gem de enrocamento, o material rochoso 
é predominante e a vedação da água, 
nesse caso, é feita por meio de um núcleo 
argiloso, separado do enrocamento por 
zonas de transição, para evitar o carre-
amento do material fino para o interior 
do enrocamento. O núcleo pode ficar 
centralizado (Fig. 1.3c) ou inclinado 
para montante (Fig. 1.3d). 
• com face impermeável: nesse tipo de 
barragem,a vedação da água é garan-
tida pela impermeabilização da face de 
montante da barragem, seja por uma 
camada de asfalto, seja por uma placa de 
concreto (Fig. l .3e), ou ainda, por uma 
chapa de aço (Fig. 1.3f). 
Barragens de concreto 
• gravidade: são barragens maciças 
de concreto, com pouca armação, cuja 
característica física é ter sua estru-
tura trabalhando apenas à compressão 
(Fig. 1.4a). Essa barragem pode ter seu 
0 Terra homogênea 
0 Enroc~ento com núcleo central 
, ...... / 
8 Enrocamento com face de concreto 
Plinto 
FIG. 1.3 Barragens de terra e de enrocamento 
1 - Conceitos introdutórios 1 25 
traçado retilínio (crista) ou em curva 
(em arco). 
• gravidade aliviada: trata-se de uma 
estrutura mais leve, onde a barragem de 
gravidade convencional acha-se vazada 
com o objetivo de imprimir menor 
pressão às fundações ou economizar 
concreto, que pode atingir menos da 
metade do consumo de uma barragem 
de gravidade. Nesse tipo de barragem, 
ocorrem esforços de tração que exigem 
um maior uso de armação (Fig. 1.4b). 
A exemplo da barragem de gravidade, 
essa barragem pode ter seu traçado re-
tilínio ou curvilíneo. 
• em contraforte: essa barragem 
assemelha-se à de gravidade aliviada, 
0 Terra zonada 
0 Enrocamento com núcleo inclinado 
-----=-----r.;;u• 
Tapete 
impermeável 
(D Enrocamento com chapa de aço 
<.. 
26 1 Geologia de Barragens 
porém é ainda mais leve (Fig. 1.4c). 
Por concentrar em pequena área da 
fundação os esforços causados pela 
pressão hidrostática, apresenta maiores 
tensões de contato, exigindo uma maior 
armação. Das três barragens de con-
creto, é a que apresenta menor volume 
de concreto. 
• de concreto rolado ou compactado: 
trata-se de uma barragem de gravidade 
em que o concreto é espalhado com 
trator de esteira e depois compactado. 
Como o concreto não é vibrado, a sua es-
tanqueidade é garantida por uma camada 
de concreto convencional construída no 
paramento de montante (Fig. 1.4d). 
• abóbada: as barragens de concreto 
abóbadas ou em arco são aquelas em que 
a curvatura ocorre em duplo sentido, ou 
seja, na horizontal, ao longo de seu tra-
çado, e na vertical (Fig. 1.4e). São, por 
isso, chamadas de barragens de dupla 
curvatura, e os arcos formados podem 
ser simples (Fig. 1.4f) ou múltiplos 
(Fig. 1.4g). Nesse tipo de obra, parte 
das pressões hidráulicas é transmitida 
às ombreiras pelo efeito de arco. Por ser 
um obra esbelta, é a que consome menor 
volume de concreto por metro quadrado 
de superfície represada. 
Barragens mistas 
A barragem pode ser considerada mista 
em sua seção ou em seu traçado. A barra-
gem de seção mista é aquela constituída por 
diferentes materiais ao longo de uma seção 
0 Concreto gravidade 0 Concreto aliviada 
0 Concreto em contraforte 0 Concreto rolado 
·convencional 
0 Concreto de abóbada (D Arco simples (D Arcos múltiplos 
-- -- ·-
FIG. 1.4 Barragens de concreto 
transversal. Os tipos mais conhecidos são: 
terra/enrocamento (Fig. 1 .Sa); terra/con-
creto (Fig. 1.Sb); e enrocamento/concreto 
(Fig. 1.Sc). A barragem é mista ao longo do 
seu traçado quando parte da obra é de um 
tipo e parte, de outro, entre as barragens 
convencionais. Não se considera barragem 
mista aquela em que o corpo principal é 
de terra ou enrocamento e o vertedouro 
é de concreto, mesmo que constitua uma 
continuidade do traçado (Fig. 1.Sd). 
G) Terra/enrocamento 
0 Enrocamento/concreto 
8 Gabião 
Manta de gabião 
Terra Bidim Enchimento 
com pedra 
Gabião (gaiola 
de arame) 
FIG. 1.5 Barragens mistas e não convencionais 
1 - Conceitos introdutórios 1 27 
1.3.2 Barragens 
não convencionais 
Barragens de gabião 
A barragem de gabião é uma obra de pe-
queno porte (geralmente inferior a 10 m 
de altura) projetada para ser parcial ou to-
talmente vertedoura. Conforme mostra a 
Fig. 1 .Se, essa obra é constituída por uma 
parede de gabião com extensão para ju-
sante formando a bacia de dissipação e 
(B Terra/concreto 
@ Terra com vertedouro lateral 
1 1 
/2 11 
1 
Í 
(D Madeira 
Chapa de aço 
\ V: 
\ Tora de madeira 
Enchimento 
· com pedra 
28 1 Geologia de Barragens 
aterrada a montante com material argiloso. 
Ela necessita de uma transição ou manta de 
bidim entre a argila e o gabião para evitar 
o carreamento de finos. Uma placa de con-
creto na parte de vertência deverá garantir 
a proteção do coroamento para grandes 
vazões efluentes. 
Barragens de madeira 
Essa barragem exige madeira de boa 
qualidade e deve ser revestida com uma 
chapa de aço que garantirá a sua vedação. 
As caixas formadas pela armação de ma-
deira devem ser preenchidas com rocha 
para evitar o seu deslocamento pelas pres-
sões hidrostáticas (Fig. l .Sf) . 
1~~ :::.: ~ 
'3~r::~ 
FIG. 1.6 Arranjo geral da barragem Foz do Areia-PR 
Fonte: CBGB (1982). 
Barragens de alvenaria de pedra 
Constitui uma variação da barragem de 
gravidade, em que o concreto é substituído 
pela alvenaria de pedra rejuntada manual-
mente com cimento. Não exige a utilização 
de armação nem de f ôrma. 
1.4 CONCEITOS, NOMENC LATURA 
E TERMINOLOGIA 
A conceituação relacionada com o pro-
jeto e a construção de barragens, incluindo 
a nomenclatura e a terminologia adotadas 
nessa área da engenharia, implicaria a ela-
boração de um autêntico dicionário técnico, 
· ~ 
agem Foz do Areia 
Foz do Areia dam 
Planta geral 
General plan 
que extrapolaria o nível do presente está-
gio de conhecimentos. Assim, o Apêndice 1 
traz um glossário dos principais termos 
relacionados a essa matéria, não só por ser 
necessário ao conhecimento e à discussão 
dos assuntos abordados nos capítulos sub-
sequentes, mas principalmente por dirimir 
dúvidas quanto ao emprego dúbio e até 
errado que muitas vezes é dado a alguns 
desses termos . 
1 - Conceitos introdutórios 1 29 
1.5 ARRANJO DE UMA OBRA 
DE BARRAGEM 
Na Fig. 1.6 são mostradas em planta 
algumas das obras relacionadas com a 
barragem Foz do Areia, localizada no rio 
Iguaçu, no Estado do Paraná, na qual 
podem ser observadas várias das termino-
logias apresentadas no glossário técnico. 
2 Fases e métodos de investigação 
geológico-geotécnica em barragens 
2.1 ETAPAS NA VIDA DE 
UMA BARRAGEM 
Como toda obra de engenharia, uma 
obra de barramento possui uma vida útil 
e considera todo o seu período de utiliza-
-o, na hipótese de um dia vir a tornar-se 
aproveitável para os objetivos que nortea-
ram a sua construção. Essa vida, na verdade, 
micia-se com o projeto da obra, admitindo 
ês etapas distintas e bem características: 
_ rojeto, construção e operação. 
O projeto considera todo o conjunto de 
:nvestigações, estudos e análises que per-
:::::tite definir o tipo de obra mais adequado 
"' oda a metodologia para a sua construção. 
_:..,,. construção abrange não apenas a barra-
~ propriamente dita, mas todas as obras 
a 'liares que possibilitarão a utilização 
::..a barragem, segundo os objetivos para os 
- ais a obra foi concebida. A construção é 
::.ada por concluída com o enchimento do 
.eservatório criado. Por sua vez, a operação 
=orresponde ao efetivo funcionamento da 
· ra, que poderá ter início com o uso parcial 
- sua capacidade de utilização, incremen-
- do esse uso no decorrer do tempo. 
2.2 FASES DE UM PROJETO 
O projeto de uma barragem é execu-
~do em fases sucessivas, cujos objetivos e 
:netodologia variam não só em função da 
escala de estudo, mas principalmente em 
decorrência do progressivo detalhamento 
que as fases mais decisivas passam a exigir. 
As fases de estudo de um projeto e suas 
principais características são descritas a 
seguir. 
2.2.1 Inventário ou plano diretor 
Essa fase corresponde a um primeiro 
planejamento para a escolha de locais 
passíveis de serem barrados em uma de-
terminada bacia hidrográfica, e pode ser 
concluída com uma ordem de prioridade 
das alternativas inventariadas, em função 
dos objetivos e das condicionantesnaturais 
de cada local. 
2.2.2 Viabilidade 
Nessa fase, terão início os estudos espe-
cíficos para uma determinada alternativa 
inventariada, ao final dos quais estarão de-
finidos: a exata posição do eixo barrável, o 
melhor tipo de barragem, as diferentes solu-
ções de arranjo de obras e, principalmente, a 
viabilidade técnica e econômica do empreen-
dimento. Em geral, um projeto de viabilidade 
não excede os dois anos de duração; todavia, 
no Brasil, barragens mais complexas têm ex-
trapolado em muito esse prazo. 
2.2.3 Projeto básico 
Nessa fase, serão analisados todos os 
estudos e investigações necessários à confi-
guração final do projeto de obras, fornecendo 
todos os elementos que possibilitem licitar a 
32 1 Geologia de Barragens 
construção dessas obras. Uma vez que esse 2.3 INVESTIGAÇÕES GEOLÓGICO-
projeto é fundamental para a licitação das -GEOTÉCNICAS EM BARRAGENS 
obras, é imprescindível que as investigações 
realizadas conduzam a custos realísticos. 
Para isso, não apenas serão necessários es-
tudos geotécnicos criteriosos, mas também 
uma acurada análise dos problemas so-
ciopolíticos, econômicos e ambientais. A 
postergação de questões fundamentais para 
a fase executiva, com o objetivo de minimi-
zar os custos para viabilizar o projeto, pode 
acabar onerando posteriormente a obra e, 
com isso, inviabilizando-a. Muitas vezes, fa-
tores aparentemente pouco representativos 
para o cômputo dos custos, como a esco-
lha do melhor equipamento ou da melhor 
metodologia, podem significar a diferença 
entre um projeto economicamente viável e 
um inviável. 
2.2.4 Projeto executivo 
Essa fase é realizada durante a cons-
trução da obra e tem um duplo objetivo: 
complementar o projeto básico com as in-
formações obtidas por meio das escavações 
e possibilitar a modificação de algumas 
feições do projeto em decorrência de pro-
blemas surgidos na construção. Além dos 
estudos relacionados com o projeto da 
barragem, são ainda desenvolvidos estu-
dos para acompanhar o comportamento 
da obra durante a operação. Esses estudos 
são geralmente desenvolvidos nos cinco 
primeiros anos de funcionamento da obra, 
período em que costumam ocorrer os 
principais problemas relacionados com a 
operação do sistema. Nessa fase, só devem 
ser criadas novas alternativas se surgirem 
novos dados que não foram conhecidos na 
fase anterior. 
2.3.1 Fase de inventário ou 
plano diretor 
I - Objetivos do estudo 
a] selecionar os melhores locais barráveis 
em função da geologia e da topografia; 
b] caracterizar superficialmente os eixos 
barráveis selecionados sob o ponto de 
vista geológico e geotecnológico; 
c] definir as macrocaracterísticas dos re-
servatórios formados em cada eixo; 
d] definir superficialmente as característi-
cas do materiais naturais de construção. 
II - Atividades a desenvolver 
a] levantamento de todos os elementos geo-
lógicos e cartográficos existentes (mapas, 
aerofotos, relatórios, projetos etc.); 
b] escolha da base geológica para caracte-
rizar a geologia regional (escala entre 
1:100.000 e 1:250.000 para grandes 
bacias, e entre 1:25.000 e 1:50.000 para 
pequenas áreas); 
c] fotointerpretação geológica de uma faixa 
que cubra com folga todos os reservató-
rios estudados, usando, de preferência, 
as seguintes escalas: 1:40.000 a 1:25.000 
(aerofotos) e 1:100.000 (mapa resul-
tante). Nessa fotointerpretação devem 
ser contemplados os seguintes aspectos: 
• litologia com contatos entre as diferen-
tes rochas e coberturas incoerentes; 
• macroestruturas geológicas; 
• evidências de instabilidade de taludes 
e/ou erosão; . 
• análise geomorfológica dos divisores 
das bacias hidráulicas; 
2 - Fases e métodos de investigação geológico - geotécnica em barragens 1 33 
• aspectos hidrogeológicos (fontes); 
• impactos ambientais criados com as 
inundações; 
d] controle de campo para a identificação 
das rochas mapeadas, caracterização 
dos solos de cobertura (alúvio, elúvio e 
colúvio) e medições das estruturas ge-
ológicas regionais . Observar ainda os 
seguintes aspectos: 
• evidências de salinização; 
• presença de minas e garimpas; 
• jazidas ou ocorrências minerais nas 
áreas de inundação; 
• formas de utilização das águas sub-
terrâneas; 
e] fotointerpretação geológica das áreas 
correspondentes à localização dos eixos 
barráveis e suas proximidades. Em espe-
cial, observar: 
• tipos litológicos e eventuais contatos; 
• cobertura incoerente e seus contatos; 
• grandes linhas estruturais (linea-
mentos, dobras, fraturas, falhas etc.); 
• evidências de escorregamentos (cica-
trizes, deslocamentos) e de erosão; 
• cobertura vegetal (densidade, natu-
reza, nativa ou implantada etc.); 
• acessos ao local; 
• atividades antrópicas (formas de ocu-
pação humana); 
• aspectos hidrogeológicos (fontes); 
• possibilidades de materiais naturais 
de construção em função do relevo; 
atudo de campo visando caracterizar 
elhor todos os aspectos indicados pela 
;:o ointerpretação, em especial para de-
::nir: 
• estado de alteração das rochas; 
• medição das estruturas presentes nas 
rochas locais; 
• classificação tato-visual dos materiais 
incoerentes de cobertura; 
• classificação tato-visual de todos os 
materiais naturais de construção; 
• classificação das rochas presentes 
nos eixos barráveis segundo a ABGE 
(classificação do estado de alteração, 
fraturamento e coerência); 
• evidências de salinização (superficial 
ou subterrânea) . 
III - Produtos a fornecer 
a] relatório geotecnológico; 
b] mapa geológico regional (compilação 
utilizando a escala indicada em II.b); 
e] mapa fotogeológico da área de interesse 
aos reservatórios (conforme II.e); 
d] mapa fotogeológico das áreas contíguas 
a cada eixo barrável escolhido (escala de 
apresentação = 1:40.000 a 1:25 .000) 
IV - Itemização do Relatório Final 
a] introdução (objetivos, localização, con-
dições de contorno, acessos); 
b] metodologia utilizada; 
e] aspectos fisiográficos (clima, relevo, ve-
getação, solos, hidrografia); 
d] geologia regional: 
• litoestratigrafia; 
• tectônica e estruturas; 
• intemperização e solos resultantes; 
e] geotecnologia das bacias de inundação: 
• estabilidade de taludes; 
• erosão e assoreamento; 
• fugas de natureza geológica; 
• salinização; 
34 1 Geologia de Barragens 
f] hidrogeologia: 
• tipos de aquíferos; 
• influências previstas entre a hidroge-
ologia e os reservatórios; 
g] recursos mmera1s: 
• substâncias minerais existentes na 
área inundável; 
• situação perante o DNPM; 
h] geologia e geotecnologia dos eixos bar-
ráveis: 
• características litológicas e geotecno-
lógicas das rochas locais; 
• tipos de rochas; 
• estruturas presentes (plotar em este-
reograma polar); 
• estado de alteração e provável espes-
sura dos solos; 
• fundações (estimativas); 
• características de estabilidade: 
o resistência ao cisalhamento das 
rochas; 
o relação entre os esforços e as des-
continuidades; 
• características de deformabilidade; 
• características de estanqueidade; 
i] obras subterrâneas: 
• eventuais problemas do traçado e 
formas de evitá-los ou minimizá-los; 
• problemas de emboques de túneis: 
o estabilidade dos cortes; 
o interceptação com drenagem super-
ficial; 
j] materiais naturais de construção: 
• material pétreo (enrocamento e agre-
gado): localização, características (esti-
madas) e condições de explorabilidade; 
• material arenoso (filtros e agregado): 
mesmo que para o pétreo; 
• material terroso: mesmo que para o 
pétreo; 
k] meio ambiente: 
• impactos ambientais esperados; 
• medidas mitigadoras recomendadas; 
l] recomendações para o projeto: 
• em função das características topo-
gráficas, geológicas e de materiais de 
construção, fazer as seguintes reco-
mendações para cada local estudado: 
o melhor tipo de barragem; 
o melhor arranjo de obras. 
2.3.2 Fase de viabilidadeI - Objetivos do estudo 
a] caracterizar com mais detalhes algumas 
alternativas para barramento; 
b] detalhar os problemas do reserva-
tório, inclusive sob o ponto de vista 
ambiental; 
c] selecionar o melhor eixo barrável entre 
as alternativas priorizadas; 
d] caracterizar a viabilidade do eixo sele-
cionado. 
II - Atividades a desenvolver 
a] conforme 2.3.1-II.a; 
b] escolha das bases geológicas: 
• AI - área de influência (bacia hidro-
gráfica): 1:100.000 a 1:250.000; 
• ADA - área diretamente afetada (bacia 
hidráulica) 1:50.000 a 1:100.000; 
• AEB - área do eixo barrável: 1:5.000; 
c] fotointerpretação geológica na ADA, 
procurando definir: 
2 - Fases e métodos de investigação geológico - geotécnica em barragens 1 35 
• tipos litológicos (contatos); 
• macroestruturas (plotar em diagra-
mas radiais percentuais); 
• áreas com solos aluviais; 
• acessos; 
• atividades antrópicas; 
• explorações mineiras; 
• focos de erosão; 
• evidências de instabilidade de encostas; 
• presença de condições cársticas; 
• caracterização dos interflúvios mais 
baixos nos limites do reservatório; 
.: geologia de campo na área do reservató-
rio (ADA), visando, além de aferir todos 
os dados da fotointerpretação, definir: 
• possibilidades de salinização (infor-
mar-se sobre a qualidade das águas); 
• coletar água para análise quando sus-
peitar de sua qualidade química; 
• caracterizar os tipos litológicos e seu 
estado de alteração; 
• observar nos cortes a espessura da co-
bertura de solo; 
• observar as ações antrópicas na gera-
ção dos seguintes problemas: 
o erosão; 
o instabilidade de taludes; 
• medir as macroestruturas (foliação, 
xistosidade, falhas etc.); 
f] estudos nos eixos barráveis: 
• mapeamento de detalhe (1:5 .000), 
com levantamento de: 
o tipos de rochas, classificando-as 
pelaABGE; 
0 coberturas de materiais incoerentes 
(elúvio, colúvio e alúvio); 
o estruturas com plotação em estereo-
grama polar; 
0 evidências de movimentos de encos-
tas; 
• levantamentos geofísicos (eletrorre-
sistividade ou sísmica de refração), 
objetivando definir: 
0 espessura de solos residuais quando 
o eixo for muito aberto; 
o espessura de aluvião nas planícies 
de inundação; 
o espessura de capeamento de solo em 
canais e túneis; 
o fraturamento em áreas muito ex-
tensas; 
• abertura de poços e/ou trincheiras ao 
longo do eixo barrável para inspeção 
• e classificação dos materiais; 
• sondagens rotativas com ensaios de 
perda d' água e, eventualmente, a per-
cussão, visando a um conhecimento 
geológico em profundidade, indepen-
dentemente do arranjo de obras; 
• observar as explorações mineiras g] estudo de materiais de construção: 
(minas, garimpas etc.); • cubagem preliminar dos materiais 
• observar o tipo e a densidade das 
fontes de água; 
• levantar os poços tubulares e caracte-
rizar o seu uso; 
e] fotointerpretação nas áreas de alterna-
tivas de barramento (AEB): 
• conforme 2.3.1-II.e; 
pétreos, arenosos e terrosos com base 
nas seguintes pesquisas: 
o definição do expurgo de pedreiras 
com furos de sondagem; 
0 definição da área e da espessura dos 
areais por meio de prospecção; 
o definição do volume de material ter-
roso por meio de malha de furos; 
36 1 Geologia de Barragens 
• caracterização in situ dos materiais de 
construção; 
• coleta de materiais para ensaios de la-
boratório; 
• ensaios laboratoriais de todos os ma-
teriais naturais de construção. 
III - Produtos a fornecer 
a] relatório geotecnológico; 
b] mapa geológico regional da AI (copi-
lado utilizando escala indicada em 
2.3 .2-II.b); 
c] mapa fotogeológico da ADA (escala e 
conteúdo definidos em 2.3 .2-II.c); 
d] mapa geológico da AEB (1:5.000). 
IV - Itemização do Relatório Final 
a] introdução (conforme 2.3.1-IV.a); 
b] metodologia utilizada (escritório, campo 
e laboratório); 
c] aspectos fisiográficos (conforme 2.3 .1-
-IV.c); 
d] geologia da AI: 
• litoestratigrafia; 
• tectônica e estruturas; 
• intemperismo e solos resultantes; 
• sismicidade natural; 
e] geotecnologia da bacia de inundação: 
• detalhamento do item 2.3.1-IV.e; 
f] hidrogeologia: 
• tipos de aquíferos; 
• recarga, fluxos e exutórios; 
• características hidrodinâmicas subter-
râneas; 
• características hidroquímicas subter-
râneas; 
• uso atual da água subterrânea; 
• potencialidade de utilização futura; 
• fontes de poluição da água subterrânea; 
• influência do reservatório para as 
águas subterrâneas; 
g] recursos minerais: 
• ocorrências minerais na AI; 
• jazidas e garimpos na ADA: 
o reservas e produção; 
o perspectivas de aproveitamento antes 
da inundação; 
0 recursos minerais que serão inun-
dados; 
• situação da pesquisa e lavra no DNPM; 
h] geologia dos eixos barráveis: 
• síntese das características de todos os 
eixos barráveis: 
o critérios geológicos influentes na se-
leção do eixo; 
o problemas dos eixos eliminados; 
• características detalhadas do eixo se-
lecionado: 
0 fundações: conforme 2.3 .1-IV.h, 
acrescido das informações de son-
dagens; 
0 geologia: detalhamento litológico e 
estrutural com elaboração de mode-
los geomecânicos; 
0 obras auxiliares: detalhamento geo-
lógico e modelos geomecânicos; 
i] obras subterrâneas: 
• detalhamento do contido em 2.3 .1-
-IV.i, utilizando dados de sondagens; 
j] materiais naturais de construção: 
• para cada tipo de material, fazer as se-
guintes considerações: 
0 reservas: usar dados das cubagens 
realizadas; 
2 - Fases e métodos de investigação geológico - geotécnica em barragens 1 37 
o caracterização: com base nos resul-
tados dos ensaios de laboratório; 
o condições de exploração: com base 
nas características morfológicas, 
acesso à obra, localização e condi-
ções relacionadas com eventuais 
impactos ambientais; 
k] meio ambiente: 
• impactos gerados pela obra nas fases 
de implantação e operação; 
• impactos gerados pelo reservatório; 
• impactos gerados pelo acampamento 
e canteiro de obras; 
• medidas mitigadoras para os impac-
tos prognosticados; 
1] recomendações para o projeto: 
a] 
b] 
c] 
d] 
e] 
a] 
b] 
• detalhamento das recomendações 
contidas em 2.3 .1-IV.l, com base nos 
elementos pesquisados na presente 
etapa de estudos, com referência ao 
eixo selecionado. 
2.3.3 Fase de projeto básico 
I - Objetivos do estudo 
detalhar os problemas geológicos e geo-
técnicos do eixo barrável escolhido; 
detalhar os problemas do reservatório; 
apresentar recomendações técnicas para 
os problemas caracterizados; 
apresentar programas para minimizar 
os impactos decorrentes da obra; 
apresentar programas orientativos para 
a fase de construção. 
II - Atividades a desenvolver 
conforme 2.3.1-11.a; 
escolha de bases geológicas: 
• ADA- área diretamente afetada (bacia 
hidráulica): 1:20.000 a 1:50.000; 
• AEB - área do eixo barrável: 1:500 a 
1:2.000; 
c] fotointerpretação na ADA (pref. na 
escala 1:20.000), procurando definir: 
• detalhamentos geológicos relevantes; 
• detalhamentos de geologia aplicada 
mais importantes, a saber: 
o erosão; 
o assoreamento; 
o instabilidade de taludes; 
o possibilidade de fuga de natureza 
geológica; 
d] geologia de campo na ADA, visando: 
• aferir a fotointerpretação; 
• coletar amostras para ensaios labora-
toriais; 
• locar eventuais áreas para prospecção 
geofísica; 
• locar eventuais sondagens rotativas; 
e] fotointerpretação na área de interesse 
ao eixo barrável, visando caracterizar e 
detalhar os problemas diagnosticados 
em 2.3.2-11.e; 
f] estudos no eixo barrável: 
• mapeamentos localizados conforme 
2.3.2-II.f; 
• levantamentos geofísicos visando 
extrapolar ou interpolar feições geo-
tecnológicas caracterizadas no estudo 
efetuado em 2.3.2-II.f; 
• abertura de poços e/ou trincheiras 
com coleta de materiais indeforma-
dos; 
• sondagens rotativas e/ou a percussão, 
visando definir as características ge-
38 1 Geologiade Barragens 
otecnológicas e hidrogeotécnicas no 
entorno das principais estruturas da 
obra, em função do arranjo concebido 
na fase de viabilidade e das modifica-
ções introduzidas no projeto básico; 
• ensaios in situ de mecânica das rochas 
em túneis e galerias, visando caracte-
rizar: 
o estado de tensões do maciço rochoso; 
o condições de resistência ao cisalha-
mento; 
o condições de deformabilidade em 
função da anisotropia; 
o condições reológicas do maciço ro-
choso; 
g] estudo de materiais naturais de cons-
trução: 
• detalhamento das características in 
situ de alguns dos materiais estuda-
dos em 2.3.2-II.g; 
• coleta de materiais para ensaios com-
plementares de laboratório; 
• caso seja necessário aumentar o volume 
de material estudado na fase de viabili-
dade, as jazidas ou pedreiras novas ou 
ampliadas deverão ser amostradas e 
ensaiadas em laboratório; 
• o número de amostras coletadas será 
compatível com o detalhamento re-
querido; 
• cubagem de todas as ocorrências se-
lecionadas de materiais construtivos; 
h] elaboração de programas de controle e 
monitoramento, a saber: 
• programa de tratamento das funda-
ções; 
• programa de instrumentação das fun-
dações e obras subterrâneas; 
• programa de escavações de obras 
superficiais, com plano de fogo; 
• programa de escavações (plano de 
fogo) e contenções (escoramento) de 
obras subterrâneas; 
• programa de monitoramento de en-
costas; 
• programa de monitoramento do 
maciço da barragem; 
• programa de monitoramento das 
obras subterrâneas; 
• programa de monitoramento relativo 
à sismicidade natural e induzida; 
• programa de aproveitamento de ma-
teriais escavados; 
• plano de exploração de materiais 
construtivos; 
• plano de depósito de materiais esté-
reis; 
• plano de recuperação de áreas degra-
dadas pela exploração de materiais de 
construção e construção de acessos, 
acampamento e canteiro de obras. 
III - Produtos a fornecer 
a] relatório geotecnológico; 
b] mapa geológico de detalhes do eixo bar-
rável com seções ilustrativas; 
c] mapa geológico de detalhes de estrutu-
ras auxiliares da obra; 
d] mapa geológico de túneis e galerias; 
e] programas e planos de controle e moni-
toramento. 
IV - Itemização do Relatório Final 
a] introdução (conforme 2.3.1-IV.a); 
b] metodologia utilizada (conforme 2.3 .2-
-IV.b); 
c] síntese dos estudos de viabilidade; 
d] geologia da área de inundação: 
2 - Fases e métodos de investigação geológico - geotécnica em barragens 1 39 
• detalhamento das feições relevantes; b] identificar feições geológicas durante as 
• recomendações para solucionar os escavações; 
problemas caracterizados; c] modificar as recomendações e progra-
e] geologia do eixo barrável: 
• detalhamento de feições relevantes; 
• geologia das obras auxiliares; 
• problemas específicos de fundações; 
• soluções t écnicas e análise econômica 
para todos os problemas geotecnoló-
gicos; 
f] obras subterrâneas: 
• características geológicas; 
• problemas construtivos; 
• soluções técnicas e análise econômica 
para os problemas caracterizados; 
g] materiais naturais de construção: 
• características e restrições de uso; 
• problemas de propriedade; 
• volumes disponíveis; 
• plano de exploração das jazidas e pe-
dreiras; 
h] recomendações para o projeto: 
• elaboração dos programas e planos 
descritos em 2.3.3-II .h; 
• sugestões para eventuais modifica-
ções no arranjo de obras; 
• recomendações para estudos comple-
mentares durante a construção da obra; 
• sugestões para minimizar os impac-
tos ambientais. 
2.3.4 Fase de projeto executivo 
I - Objetivos do estudo 
a] complementar os estudos do projeto 
básico; 
mas fornecidos no projeto básico em 
função dos conhecimentos adquiridos 
durante a construção; 
d] apontar soluções imediatas para proble-
mas surgidos durante a construção. 
II - Atividades a desenvolver 
a] bacia hidráulica: 
• observar problemas de erosão e ins-
tabilidade de encostas durante o 
desmatamento; 
• detalhar feições geológicas passíveis 
de fugas do reservatório; 
b] escavação das fundações da barragem e 
de obras auxiliares: 
• plano de rebaixamento do nível freá-
tico; 
• mapeamento geológico das paredes 
de escavação e superfícies de concre-
tagem; 
• locação de sondagens e ensaios in situ 
complementares; 
• acompanhamento dos serviços comple-
mentares, introduzindo as modificações 
que se fizerem necessárias; 
• analisar as características do material 
escavado, visando ao seu aproveita-
mento na obra; 
c] escavação de obras subterrâneas: 
• ajustes no plano de desmonte elabo-
rado no projeto básico; 
• mapeamento das paredes e tetos dos 
túneis e cavernas; 
• recomendações para imediata conten-
ção de trechos inst áveis; 
40 1 Geologia de Barragens 
• planejamento de ensaios in situ com-
plementares; 
• acompanhamento dos serviços com-
plementares com eventuais modifica-
ções; 
d] tratamento das fundações: 
• ensaios de qualidade de caldas de inje-
ção no laboratório e in situ; 
• locação de furos de sondagens com 
eventuais modificações do plano ela-
borado no projeto básico, em função 
dos conhecimentos adquiridos na es-
cavação; 
• acompanhamento do tratamento, 
definindo as condições de parar a in-
jeção ou intensificar o tratamento em 
função dos resultados obtidos; 
e] construção da barragem: 
• introduzir modificações na concepção 
da obra em função do máximo aprovei-
tamento dos materiais de escavação e 
das informações obtidas durante as 
escavações; 
• acompanhar as condições de compac-
tação em função das características 
previstas para os materiais de cons-
trução e dos materiais de escavação; 
• acompanhar a instalação de equipa-
mentos para monitoramento; 
• indicar soluções para quaisquer pro-
blemas construtivos relacionados à 
interação obra/geologia; 
f] obras auxiliares: 
• recomendar modificações para os pro-
jetos de obras auxiliares em função de 
problemas geotecnológicos identifica-
dos nas escavações; 
• acompanhar a construção das obras, 
apontando soluções imediatas para 
os problemas eventualmente surgidos 
na interação obra/geologia; 
g] materiais de construção: 
• acompanhar as escavações, com espe-
cial atenção para as heterogeneidades 
surgidas; 
• ensaiar todos os materiais que 
apresentem características visual-
mente diferentes da jazida estudada; 
• indicar a utilização dos materiais des-
critos anteriormente; 
• recomendar novas jazidas em função 
de eventuais modificações do projeto; 
h] meio ambiente: 
• recomendar a localização do depósito 
de estéreis das escavações e jazidas; 
• orientar o tratamento das pilhas dos 
depósitos de estéreis; 
• orientar a recuperação das áreas de-
gradadas. 
III - Produtos a fornecer 
• relatório de acompanhamento 
IV - Itemização do Relatório Final 
a] introdução (conforme 2.3.1-IV.a); 
b] caracterização geológico-geotécnica da 
obra: 
• bacia de inundação; 
• barragem; 
• obras auxiliares; 
• obras subterrâneas; 
c] problemas construtivos e soluções ado-
tadas: 
2 - Fases e métodos de investigação geológico - geotécnica em barragens 1 41 
• escavações; 
• tratamento das fundações; 
• construção da barragem; 
• obras auxiliares superficiais; 
• obras subterrâneas; 
• materiais naturais de construção; 
• instrumentação de monitoramento; 
• ensaios de laboratório; 
• ensaios in situ; 
d] meio ambiente: 
• impactos causados; 
• medidas mitigadoras adotadas; 
• medidas de recuperação. 
2.3.5 Observação do 
comportamento da obra 
I - Objetivos 
a] analisar o comportamento da obra 
diante do enchimento do reservatório e 
das variações de fluxo anuais; 
b] observar o comportamento das encos-
tas desmatadas ao longo do reservató-
rio; 
c] possibilitar a tomada de decisão rápida 
no caso de eminente acidente com 
algum componente do sistema. 
II - Atividades a desenvolver 
a] reservatório:• observar evidências de erosão e/ou 
instabilidade de encostas; 
• verificar a formação de surgências no 
lado oposto do divisor de águas que 
possam representar fugas do reserva-
tório; 
• proceder a leituras de piezômetros 
eventualmente instalados em encos-
tas instáveis; 
• verificar a ocorrência de sismos nas 
proximidades do reservatório; 
• observar o eventual uso impróprio 
das encostas que possa propiciar a 
contaminação das águas do reserva-
tório; 
• observar o eventual uso impróprio 
das águas do reservatório; 
b] barragem e obras auxiliares: 
• fazer medições periódicas em toda a 
instrumentação instalada; 
• observar o aparecimento de trincas ao 
longo do maciço da barragem; 
• observar se a água de percolação pela 
barragem ou pelas fundações não está 
carreando material argiloso; 
• observar o surgimento de trincas em 
estruturas de concreto; 
• observar o eventual desplacamento 
das lajes de concreto do vertedouro; 
• observar se as águas efluentes não 
estão provocando erosões que com-
prometam qualquer parte da obra; 
• analisar periodicamente o comporta-
mento das obras subterrâneas; 
• observar a eficácia do tratamento 
de recuperação das áreas degrada-
das pela construção, em função da 
reconstituição da flora e fauna. 
III - Produtos a fornecer 
• relatórios trimestrais 
IV - Relatório 
• a abordagem do relatório será 
variável em função dos problemas 
efetivamente constatados no período 
analisado, pois não será necessário 
analisar situações estáveis. 
3 Aspectos geológicos ligados às 
bacias hidrográfica e hidráulica 
A abordagem da influência de fatores 
geológicos simultaneamente em ambas 
as bacias que se relacionam com o barra-
mento de um rio deve-se ao fato de que, 
na maioria dos casos, esses fatores são 
comuns a essas duas áreas. À medida que 
tais fatores forem abordados, será dada 
ênfase à área em que são mais importan-
tes; eles podem, todavia, em alguns casos, 
estar ausentes em uma dessas áreas . 
3 .1 EROSÃO E ASSOREAMENTO 
Esses fatores são abordados em con-
junto por estarem intimamente ligados 
como um perfeito exemplo de causa/ 
efeito, pois é sabido que a erosão é a causa 
da remoção dos componentes de um solo 
ou rocha, enquanto o assoreamento dos 
cursos d'água e dos reservatórios , de-
corrente da sedimentação do material 
erodido, constitui o efeito dessa erosão. No 
processo erosão/sedimentação, faltaria 
apenas a componente do transporte, que 
geralmente é o mesmo veículo responsável 
pela erosão, ou seja, a água. Ainda assim, 
será feita uma análise da fenomenologia 
de cada processo separadamente e, depois, 
analisado o risco de erosão e assoreamento 
como um único processo em termos de 
danos causados a um reservatório. 
3 .1.1 Erosão 
A erosão é um processo que resulta 
no deslocamento de partículas que com-
põem um solo ou uma rocha. No presente 
trabalho, será analisada apenas a erosão 
provocada pela água (o vento, o mar e as 
geleiras ficarão fora dessa análise), não 
apenas pelo fato de esta ser o mais impor-
tante agente erosivo, mas também pela 
inexistência ou fraca atuação dos demais 
agentes com relação a barragens no Brasil. 
A erosão pelo efeito da água pode ser 
pluvial, quando exercida diretamente 
pelas águas de chuva, ou fluvial, quando 
provocada pelos rios . Em termos de re-
servatório, a erosão pluvial é muito mais 
significativa, pois a área exposta a esse pro-
cesso em uma bacia hidrográfica é muitas 
vezes superior àquela em que pode ocorrer 
a erosão fluvial (margens do rio apenas). 
Na erosão pluvial, interferem muitos fa-
tores de natureza bastante diversificada, 
e os mais significativos são: pluviosidade, 
declividade, natureza do solo, cobertura 
vegetal e atividade antrópica. 
A influência da pluviosidade se faz 
sentir mais na forma como ocorre do que 
no volume da precipitação pluviométrica 
anual. Nas regiões onde a pluviosidade 
é concentrada em poucos meses do ano, 
os efeitos das precipitações pluviais 
sobre a erosão dos solos são muito mais 
intensos. Em 1988, na região norte do 
Estado de Minas Gerais, foi constatada 
uma precipitação pluvial em cinco dias 
correspondente a 40% da média anual 
44 1 Geologia de Barragens 
prevista para a região, o que constitui, 
sem dúvida, uma concentração pluvial de 
elevado poder erosivo. 
A declividade tem sua influência óbvia 
na intensidade da erosão, uma vez que 
atua diretamente no gradiente das águas 
percoladas, aumentando sensivelmente a 
sua velocidade e, consequentemente, seu 
poder erosivo. 
A natureza do solo diz respeito prin-
cipalmente aos agentes que influem na 
coesão das partículas que o compõem. Os 
materiais sem coesão são mais facilmente 
erodíveis, como é o caso dos solos mais 
arenosos e siltosos. A lateritização ou a 
calcificação aumentam significantemente 
a resistência à erosão dos solos. 
A cobertura vegetal é imprescindível 
como proteção dos solos contra a erosão, 
pois sua rede de raízes funciona como ele-
mento fixador do solo, aumentando sua 
resistência à erosão. A sua copa também 
exerce uma proteção contra a erosão, re-
duzindo o impacto da chuva diretamente 
sobre o solo. 
A ação antrópica é geralmente danosa 
no processo da erosão, pois o desen-
volvimento reflete-se no contínuo 
desmatamento, que expõe o solo aos efei-
tos da erosão pluvial. Em áreas urbanas, 
a concentração de fluxos que encami-
nham as águas pluviais e de despejo para 
as áreas periféricas constitui um forte 
agente erosivo, responsável pela forma-
ção de voçorocas que têm comprometido 
inúmeras cidades brasileiras. Na área 
rural, o desmatamento para implantação 
da agricultura tem propiciado a forma-
ção dos mais variados tipos de erosão, 
responsáveis pelo assoreamento de rios 
e reservatórios. A mineração não contro-
lada expõe extensas áreas decapeadas 
sujeitas à erosão. 
3.1.2 Assoreamento 
O assoreamento representa a deposi-
ção da carga sólida proveniente da erosão. 
Um reservatório pode receber a carga 
sólida de três fontes diferentes: do rio 
principal a ser barrado; dos tributários 
que afluem diretamente ao reservatório; e 
das encostas que funcionam como interf-
lúvios desses tributários. 
A carga sólida transportada por um 
rio, seja o principal ou o tributário, é de-
positada sempre que ocorre uma redução 
na velocidade da água que a transporta. 
Essa redução de velocidade pode resul-
tar do aumento da seção da calha do rio, 
quando existem condições topográficas 
para o alargamento dessa calha, ou da re-
dução do gradiente do perfil longitudinal 
do rio. Normalmente ocorre uma redução 
do gradiente quando um rio penetra no 
reservatório, onde a declividade do fluxo 
superficial é mínima. Essa redução é res-
ponsável pelo assoreamento comum a 
toda extremidade de montante de um 
reservatório, e será tanto mais intensa 
quanto maior for a declividade do leito do 
rio antes de atingir o reservatório. 
Nesses casos, o assoreamento inicia-
-se com a sedimentação da carga sólida 
mais grosseira logo que penetra no reser-
vatório, e a carga de finos sedimenta mais 
interiormente no lago. À medida que esse 
assoreamento se intensifica, a carga do 
material grosseiro vai avançando sobre a 
sedimentação fina até completar o assorea-
mento de todo o reservatório (Fig. 3.la-c). 
3 - Aspectos geológicos ligados às bacias hidrográfica e hidráulica 1 45 
Esse problema varia muito segundo a 
conformação da bacia hidrográfica. O caso 
mais favorável é aquele em que predomina 
o rio principal com afluentes curtos e de 
pouca competência. Essa bacia é t ípica 
de rios acanalados, formando extensos 
cânions, que resultam em reservatórios 
estreitos e alongados (Fig. 3.ld). Nesse 
caso, o assoreamento do rio principal 
levará muito tempo para ameaçar a vida 
útil da barragem, principalmente porque 
essa topografia geralmente favorece a edi-
ficação de barragensde grande altura. Na 
Fig. 3.le, a drenagem dendrítica é pouco 
h ierarquizada, propiciando reservatórios 
espraiados, barragens baixas e a conse-
quente contribuição do assoreamento de 
vários locais diferentes, embora de pe-
quena intensidade, por causa da extensão 
0 
desses afluentes. A pior situação é vista 
na Fig. 3.lf, em que o reservatório recebe 
grandes tributários nas vizinhanças da 
barragem, o que proporcionará o assorea-
mento mais rápido de todo o reservatório. 
A forma de evolução do assoreamento 
pode ser observada na sucessão apre-
sentada na Fig. 3.lg-j. Nesse esquema, 
mostra-se a penetração progressiva do as-
soreamento provocado pelo rio principal e 
dois tributár ios, além da carga sólida pro-
veniente de três pontos situados ao longo 
das encostas. Na Fig. 3.lj , o reservatório 
acha-se já quase totalmente assoreado. 
3 .1. 3 Riscos de erosão 
e assoreamento 
Na análise de riscos, algumas das 
condicionantes da erosão não são conside-
0 
FIG. 3.1 Assoreamento em um reservatório: (a), (b) e (e) fases de assoreamento; (d), (e) e (f) infl.uência da 
configuração do reservatório; (g), (h), (i) e (j) evolução de um assoreamento 
46 1 Geologia de Barragens 
radas, pois tal análise visa fornecer dados 
para um eventual zoneamento de áreas 
problemáticas nesse aspecto, e alguns 
fatores, como o clima, são geralmente 
uniformes ao longo de toda a área de uma 
bacia hidrográfica. Outros fatores, como 
a ação antrópica, são muito localizados e 
dinâmicos, de sorte que dificilmente as 
condições no início dos estudos serão as 
mesmas à época em que forem tomadas as 
medidas preventivas ou corretivas. 
Assim, serão considerados como fatores 
variáveis e ponderáveis de risco de erosão 
apenas a declividade, a natureza do solo 
e a cobertura vegetal. Na Tab. 3.la, esses 
TAB. 3.1 Hipóteses de agrupamento 
de risco 
(a) Fatores influentes na erosão 
Fator Variação Número 
< 20% 1 
Declividade 20%-50% 2 
> 50% 3 
coesivo 4 
Solo 
não coesivo 5 
eficiente 6 
Vegetação 
ineficiente 7 
(b) Classificação do risco de erosão 
Grau 
li 
Ili 
IV 
V 
Combinação de 
fatores (N°5) 
1+4+6 
1 + 4 + 7 
1 + 5 + 6 
2+4+6 
1 + 5 + 7 
2+4+7 
2+5+6 
3+4+6 
2+5+7 
3+4+7 
3+5+6 
3+5+7 
Risco 
nulo 
reduzido 
médio 
alto 
muito alto 
fatores acham-se divididos em sete clas-
ses, de acordo com a variação considerada 
para cada fator, em termos de influência 
relativa média. O risco de erosão foi de-
finido em função da combinação desses 
fatores, conforme indicado na Tab. 3.lb, 
na qual foram consideradas cinco classes 
de risco, do nulo ao muito alto. 
3.1.4 Medidas preventivas 
contra a erosão e o 
assoreamento 
No estudo de um reservatório, deve-
-se proceder ao levantamento de todas as 
condições que favorecem a erosão e carac-
terizar as potencialidades morfológicas 
de assoreamento do futuro lago formado 
pela barragem. As medidas preventivas, 
estabelecidas a partir de um diagnóstico 
preciso dessas potencialidades, variam 
desde o ataque das causas da erosão até a 
medida extrema de deslocar a barragem 
para um local melhor, pois o assorea-
mento pode constituir-se num fator que 
inviabilize a construção da obra. 
O ataque às causas da erosão resume-
-se ao eficaz controle de áreas desmatadas 
e à proteção de pilhas de materiais soltos 
provenientes de rejeitas e estéreis de mi-
neração ou da construção civil. Devem-se 
evitar os cortes e aterros que fiquem des-
protegidos contra a erosão, bem como a 
exposição demorada de solos entre o des-
matamento e o plantio agrícola. 
Reduzidos os focos de erosão e plane-
jada a localização da barragem de forma 
a evitar situações como a mostrada na 
Fig. 3.lf, pode-se conviver com o assorea-
mento sem grandes traumas, desde que se 
adotem as seguintes medidas: 
3 - Aspectos geológicos ligados às bacias hidrográfica e hidráulica 1 47 
a] calcular, em função do objetivo para 
o qual a barragem foi construída, o 
tempo em que o assoreamento do 
reservatório comprometerá a sua uti-
lização. Esse cálculo é feito a partir da 
medição da carga sólida transportada 
pelo rio principal e seus tributários 
que afluirão diretamente ao reservató-
rio, acrescida da carga sólida passível 
de ser transportada pela erosão dos in-
terflúvios ao longo desse reservatório. 
Se o tempo desse comprometimento 
for inferior a 50 anos (limite arbitrado 
pelas empresas de consultoria e de 
construção), a obra não é viável. 
b] planejar o uso das áreas assoreadas 
a fim de evitar sua exploração in-
discriminada, que pode, inclusive, 
comprometer a utilização do reserva-
tório remanescente. 
c] verificar se o assoreamento não pre-
judicará o eventual uso que era feito 
das águas armazenadas nas partes 
terminal e marginal do reservatório, 
principalmente em termos de recrea-
ção, turismo e lazer. 
3.2 INSTABILIDADE DE ENCOSTAS 
A partir dos acidentes ocorridos com 
a barragem de Vayont, na Itália, em 1963 
e, no ano seguinte, na barragem de Ge-
patsch, na Áustria, passou-se a dar maior 
importância ao estudo de estabilidade 
de encostas marginais aos reservatórios. 
Em Vayont, constatou-se a magnitude 
catastrófica que pode representar para 
um reservatório o deslizamento de uma 
grande massa de rocha e solo de suas en-
costas, pois um volume de 250 milhões de 
metros cúbicos desses materiais deslocou-
-se com velocidade de 25 m /s para dentro 
do reservatório, expulsando instanta-
neamente um volume de 40 milhões de 
metros cúbicos de água por sobre a barra-
gem, para provocar a completa destruição 
de três vilas a jusante. 
A movimentação de massas de solos e 
rochas ao longo das encostas marginais 
de um reservatório decorre da inter-
veniência de uma série de fatores que 
atuam como agentes predisponentes à 
instabilização no momento em que se 
instala um reservatório. A atuação de tais 
agentes é, portanto, anterior à construção 
da barragem, e o enchimento do reserva-
tório poderá atuar como agente efetivo 
no desencadeamento da movimentação 
de massa, se houver uma situação des-
favorável de instabilidade imposta pelos 
agentes predisponentes. A caracteriza-
ção da estabilidade das encostas naturais 
será, pois, objeto dos estudos geológicos 
da bacia hidráulica, independentemente 
da construção da barragem, bem como 
a análise de como a formação do reser-
vatório poderá influir numa eventual 
instabilidade caracterizada para essas 
encostas. 
3.2.1 Agentes predisponentes 
Para a primeira caracterização, faz-se 
necessário definir a forma de atuação 
dos principais agentes predisponentes na 
área marginal à bacia hidráulica, pois even-
tuais movimentações de solos ao longo da 
bacia hidrográfica, a montante da bacia 
hidráulica, somente poderão implicar o 
assoreamento do reservatório pelo mate-
rial proveniente dessa movimentação. 
48 1 Geologia de Barragens 
Os principais agentes predisponentes 
podem ser agrupados em forma de com-
plexos, a saber: 
• complexo geológico; 
• complexo morfológico; 
• complexo climático-hidrológico; 
• complexo biótico; 
• complexo antrópico. 
a) Complexo geológico 
A Geologia pode exercer influência na 
instabilidade de uma encosta de duas dife-
rentes formas: em função das propriedades 
dos solos que recobrem o embasamento 
rochoso e em função das características 
de resistência inerentes ao próprio maciço 
rochoso. O solo mais evoluído, resultante 
da completa intemperização química 
da rocha-mãe, pode apresentar caracte-
rísticas que induzam instabilidade em 
função dos seguintes fatores : espessura, 
textura, heterogeneidade e resistência 
ao cisalhamento. Os solos homogêneos 
são mais facilmente estudados, pois suas 
características de resistência podem ser 
admitidas para todo o pacote presente na 
encosta. O maior problema são as hetero-
geneidades representadas pelas variações 
de textura, concentrações de material ilu-vial, planos remanescentes de estruturas 
reliquiares da rocha etc. Faz-se necessário, 
portanto, caracterizar todas as variações 
presentes em um solo residual, definindo, 
para cada uma, suas características de 
resistência ao cisalhamento. Análises de 
instabilidade devem ser feitas prevendo 
todos os tipos de ruptura, não só quanto 
à forma (planar ou circular), mas quanto 
à sua localização em relação à geologia (no 
erior do solo ou no contato solo/ rocha) 
e em relação à encosta (ao longo da encosta 
ou em seu sopé). Quanto ao material de 
cobertura do maciço rochoso mais íntegro, 
denominado regolito, há que se considerar 
toda a variação que ocorre desde a rocha 
alterada até o solo mais maduro (eluvião), 
conforme se pode observar no perfil de 
intemperismo típico de regiões tropicais 
(Fig. 3.2). 
Esses materiais são caracterizados 
pela profunda heterogeneidade de seus 
constituintes, que resulta em elevada 
anisotropia de suas propriedades geo-
mecânicas. Como as características mais 
marcantes desses solos são os planos re-
liquiares de descontinuidade do maciço 
rochoso, devem-se concentrar neles as 
principais atenções sobre a estabilidade, 
por tratar-se, geralmente, de elementos de 
mais baixa resistência ao cisalhamento. 
A perfeita caracterização desses planos 
inclui: atitude, espaçamento, formas de 
embricamento, relações com os esforços 
que poderão induzir a movimentação de 
massas e resistência ao cisalhamento. 
O solo coluvionar apresenta uma cons-
tituição muito variada, em decorrência 
de sua gênese. Embora não apresentem 
estruturas planares nem diferenciação de 
horizontes, esses solos são textural-
mente muito heterogêneos, principalmente 
quando resultam da mistura de materiais 
provenientes de rochas diferentes. Assim, 
trata-se de solos de comportamento im-
previsível, sendo necessário, em cada caso, 
caracterizar as suas eventuais heteroge-
neidades e definir separadamente as suas 
propriedades de deformação. 
O maciço rochoso íntegro pode, even-
tualmente, apresentar problemas de 
3 - Aspectos geológicos ligados às bacias hidrográfica e hidrául ica 1 49 
Classificação Perfil de intemperismo "' ~ 
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Solo vegetal 
Solo eluvial 
(SE) 51 
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::, 
-o ·.,; 
~ 
/ í/ o / I 
i 1/ I o i/ V) I Solo de 
alteração /1//1 (SA) 52 
Saprolito Topo RAM 
/ 
Rocha 
~ 
alterada R3 
mole (RAM) 
"' Rocha ~ u alterada R2 o 
e,: dura (RAD) 
T Rocha sã ''º''/ R1 /quartzo (RS) 
/ \ 
FIG. 3 .2 Perfil de intemperismo para regiões tropicais 
Fonte: Vaz (1996). 
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instabilidade ao longo de uma encosta, 
mas nunca em decorrência das caracterís-
ticas de resistência da rocha propriamente 
dita, e sim em função de suas desconti-
nuidades. Dessa forma, todo o problema 
nesse campo reside em caracterizar muito 
bem a influência que tais planos possam 
exercer sobre a estabilidade da encosta, 
sendo válidas para o saprólito todas as re-
comendações feitas . 
50 1 Geologia de Barragens 
b) Complexo morfológico 
Como morfologia, podem-se analisar 
as diferentes formas de relevo atuantes e a 
declividade das encostas. Entre as formas 
de relevo, podem ser mencionadas as en-
costas contínuas ou entrecortadas, planas 
ou encurvadas, côncavas ou convexas. 
Evidentemente, as influências que essas 
diferentes morfologias exercem sobre 
a instabilidade de encostas podem, em 
alguns casos, ser significativas. Em geral, 
porém, não é esse o maior peso do relevo 
como fator predisponente à movimentação 
de massas ao longo de encostas naturais. 
A declividade é, na verdade, o aspecto 
mais significativo do relevo na predis-
posição à instabilidade que pode ocorrer 
em uma encosta. Em princípio, para a 
análise de estabilidade, pode-se dividir 
a declividade em três faixas : declividade 
fraca (0% a 30%); declividade média 
(30% a 100%); declividade forte (mais 
de 100%). Na faixa de declividade fraca, 
o risco de instabilidade em função do 
relevo é de nulo a incipiente, embora tal 
declividade favoreça a formação de solos 
espessos, por ser maior a infiltração das 
águas pluviais, bem como a sua manuten-
ção, por ser baixa a taxa de escoamento 
superficial. Na faixa de declividade média, 
o risco de instabilidade aumenta conside-
ravelmente, pois ainda é alta a infiltração, 
moderada a erosão e espesso o solo for-
mado. Na faixa de declividade forte, há 
uma compensação entre os fatores desfa-
voráveis e os favoráveis à estabilidade. O 
fator desfavorável é, sem dúvida, a grande 
influência da componente vertical, ou da 
gravidade, na movimentação desses solos. 
Por outro lado, as fortes declividades 
reduzem a taxa de infiltração, com a con-
sequente inibição dos solos formados, e a 
elevada velocidade que imprimem ao es-
coamento superficial aumenta o poder de 
erosão dos solos formados . Assim, há con-
dições para movimentação do solo, mas 
há pouco solo a ser movimentado. 
e) Complexo climático-hidrológico 
Embora possam ser incluídas nesse 
complexo todas as componentes de um 
clima, é a precipitação pluviométrica que 
merece maior destaque como agente pre-
disponente no processo de instabilidade 
de encostas. Isso porque todas as demais 
componentes, como temperatura, umi-
dade, evaporação e insolação, atuam em 
prazo muito longo por meio da contri-
buição à intemperização química dos 
maciços rochosos, provocando o seu en-
fraquecimento com progressiva perda de 
resistência ao cisalhamento. 
As águas precipitadas não apenas 
atuam como agente predisponente, cola-
borando na armação de um cenário crítico 
em relação à estabilidade, mas ainda 
podem constituir-se no próprio agente 
efetivo, com responsabilidade direta sobre 
a movimentação dos solos ou rochas. 
Como agente predisponente, a parcela 
das águas pluviais que se infiltra ao longo 
dos poros dos solos ou pelas fraturas das 
rochas pode exercer as seguintes influên-
cias perniciosas para a estabilidade: 
• carrear o material coesivo, redu-
zindo parcela da resistência ao 
cisalhamento; 
• aumentar a subpressão hidrostática 
(Una Fig. 3.3a), aliviando as tensões 
3 - Aspectos geológicos ligados às bacias hidrográfica e hidráulica 1 51 
normais impostas pelo peso próprio 
do solo ou da rocha (N na Fig. 3.3a); 
• provocar pressões neutras ao longo 
de fendas e fraturas verticais ou 
perpendiculares à encosta (V na 
Fig. 3.3a), aumentando as tensões 
cisalhantes (T na Fig. 3.3a). 
A atuação da água da forma descrita 
anteriormente reduz o fator de segurança 
mostrado na Fig. 3.3a, deixando-o bem 
próximo à unidade, o que configura um 
estado de equilíbrio crítico entre as forças 
que induzem o cisalhamento e a resistên-
cia do material envolvido. Nessa situação, 
qualquer incremento nas condições des-
favoráveis constitui o agente efetivo que 
provocará a ruptura do maciço, podendo 
ser a própria água. 
d) Complexo biótico 
A influência do complexo biótico é re-
presentada pela atuação da vegetação, 
pois é mínima a contribuição de micro-
-organismos animais na instabilidade de 
uma encosta. Na maior parte, a influência 
da vegetação é positiva, ou seja, tendea 
melhorar as condições de estabilidade das 
encostas por meio de duas formas diferen-
tes de atuação: 
• redução da infiltração das águas plu-
viais, eliminando a sua perniciosa 
influência na instabilidade; 
• aumento da resistência do solo pelo 
poder de fixação de suas raízes, 
principalmente as pivotantes, que 
alcançam maiores profundidades. 
Há, todavia, casos em que a vege-
tação pode influir negativamente na 
instabilidade de uma encosta, dos quais 
destacam-se: 
• quando o peso das árvores não é 
compensado por uma eficiente fixa-
ção de suas raízes; 
• quando a vegetação forma barrei-
ras contínuas à passagem do vento, 
transmitindo ao solo todo o impacto 
recebido durante as fortes ventanias; 
• quando a vegetação possui rizomas 
facilmente decomponíveis, como a 
bananeira, pois, ao apodrecerem, 
criam caminhos de infiltração exces-
siva da água para o interior do solo. 
e) Complexo antrópico 
Inclui todas as ações exercidas pelo 
homem e que podem contribuir para a 
criação de condições de instabilidade nas 
encostas. Basicamente, essas ações podem 
ser agrupadas em duas classes de proble-
mas: descompressão na base e compressão 
no topo. 
A descompressão na base da encosta é 
representada por todos os tipos de esca-
vações realizadas ao longo ou no sopé de 
uma encosta (Fig. 3.3b), seja para mine-
ração, construção civil ou qualquer outra 
finalidade. Dependendo das característi-
cas de resistência do maciço que constitui 
a encosta e da altura do corte realizado, 
poderá ser gerada uma situação de insta-
bilidade potencial passível de desencadear 
o processo de ruptura a qualquer incre-
mento de tal situação. 
A compressão no topo da encosta é 
consequente do depósito de materiais 
(Fig. 3.3c) ou da construção de edifícios 
com deficiências de fundações. Os de-
pósitos mais comuns são decorrentes do 
52 1 Geologia de Barragens 
0 
<"(}laoo de rupt"" 
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Superfície 
de ruptura 
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/ Superfície 
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__,. __,. _:;" \ NA intermediário 
antes 
NA 
depois 
NA inicial 
FIG. 3 .3 Influências na instabilidade de taludes: (a) poropressão; (b) corte em pé de ta lude; (c) sobrecarga 
no topo; (d) enchimento de reservatório; (e) depleção em reservatório 
rejeito de minerações, bota-fora da cons-
trução civil e lixo urbano. Dependendo 
das características do maciço e da geome-
tria da encosta, tais sobrecargas poderão 
criar também situações de instabilidade 
potencial da encosta subjacente. 
3.2.2 Agentes efetivos 
Interessa ao projetista de uma barra-
gem definir como pode a obra estudada 
vir a tornar-se um agente efetivo na 
mobilização de massa ao longo de uma 
encosta que já se encontra em situação de 
estabilidade crítica, constatada nos estu-
dos realizados . O reservatório criado pela 
barragem induz modificações no regime 
das águas subterrâneas das encostas 
marginais ao lago, podendo exacerbar a 
criticidade de instabilidade de duas dife-
rentes maneiras: 
a] inicialmente, durante o enchimento do 
reservatório, há uma inversão do fluxo 
das águas subterrâneas, que antes 
se dirigiam da encosta para o vale e 
passam então a receber a infiltração 
das águas do reservatório (Fig. 3.3d). 
Completado o enchimento, novamente 
se inverte o fluxo das águas subter-
râneas, que voltam a contribuir para 
o próprio reservatório. Essa variação 
no fluxo das águas subterrâneas pode 
influir na estabilidade de várias ma-
neiras, a saber: cria novos caminhos de 
percolação da água, com o consequente 
arraste de material coesivo; aumenta 
a poropressão em planos favoráveis à 
instabilidade; aumenta a subpressão 
hidrostática; promove a flutuação de 
camadas sub-horizontais ao longo dos 
planos de acamadamento. No caso da 
barragem de Vayon, a ruptura ocorreu 
durante o enchimento do reservatório, 
o que indica que a fase final de inversão 
do fluxo não chegou a ocorrer. Prova-
velmente as novas condições impostas 
pelo nível intermediário da Fig. 3.3d 
3 - Aspectos geológicos ligados às bacias hidrográfica e hidráulica 1 53 
tenham exacerbado a instabilidade das 
camadas sub-horizontais do calcário, 
provocando o seu movimento para o 
interior do reservatório. O movimento 
das camadas contíguas ao nível da água 
no reservatório descalçou um grande 
volume do maciço rochoso da encosta 
sobre o reservatório, que acompanhou 
o movimento descendente, gerando a 
catástrofe já descrita. 
b] depleção criada por condições 
climáticas e hidrológicas, ou de ope-
racionalidade do próprio reservatório, 
pode deixar uma fatia da encosta sa-
turada (Fig. 3.3e). A tendência ao 
imediato escoamento dessa água retida 
na área hachurada dessa figura cria 
condições de elevado fluxo no ponto 
da encosta contíguo ao nível rebai-
xado do reservatório, podendo carrear 
materiais e induzir elevadas tensões 
hidrostáticas no maciço, suficientes 
para provocar a sua ruptura. Esse pro-
cesso será tanto mais perigoso quanto 
mais rápida for a depleção. 
Além do efeito de instabilidade 
criado diretamente pela ação da água 
do reservatório, deve-se lembrar que 
todas as encostas que serão submersas 
pelo lago formado são desmatadas, para 
evitar os problemas de eutrofização 
das águas armazenadas . A retirada da 
vegetação implica a redução de um dos 
fatores que aumentam a resistência do 
solo ao cisalhamento, e isso pode, em al-
gumas situações, exacerbar as condições 
de criticidade da estabilidade nessas 
encostas . 
3.3 FUGAS NATURAIS 
Serão analisadas no presente capítulo 
apenas as possibilidades de fuga de água 
do reservatório por infiltrações ao longo 
de seus limites marginais, excluindo as 
eventuais infiltrações sob a própria bar-
ragem, que serão objeto de análise no 
Cap. 4. As possibilidades de fugas de água 
laterais em um reservatório são comuns 
quando o divisor de águas que limita a 
bacia hidrográfica está próximo ao nível 
máximo de acumulação (Fig. 3.4a). Essa 
possibilidade de percolação é ainda maior 
quando a rede de drenagem superficial se 
acha condicionada pelo fraturamento do 
maciço rochoso, como indicado na refe-
rida figura , pois o fraturamento constitui 
um fácil caminho de percolação das águas 
subterrâneas. 
Outra condição geológica que favorece 
essas fugas é a ocorrência de camadas 
permeáveis que propiciem o fluxo subter-
râneo do reservatório para o seu exterior 
(Figs. 3.4b-c) . Na primeira, uma camada 
de calcário, facilmente solúvel, permite 
a percolação das águas acumuladas atra-
vés de um divisor da bacia hidráulica; 
na segunda, esse fluxo é propiciado por 
uma camada de arenito. Também é muito 
comum a existência de solos de alteração 
que sofreram carreamento de sua fração 
argilosa pelas águas percolantes e torna-
ram-se mais permeáveis (Fig. 3.4d). Esse 
foi o motivo da fuga de água do reserva-
tório da barragem de Lajes, no Estado 
do Rio de Janeiro, e somente após a sua 
detecção e devido reparo foi possível atin-
gir a cota máxima de acumulação desse 
reservatório. 
54 1 Geologia de Barragens 
0 ---
0 0 0 
FIG. 3 .4 Fugas em reservatórios: (a) visão em planta; (b) fuga por camadas de calcário; (e) fuga por camada 
permeável; (d) fuga pelo solo residual 
3.4 SISMICIDADE INDUZIDA 
A sismicidade induzida por reser-
vatórios tornou-se alvo de maiores 
preocupações a partir da década de 1960, 
quando foram registrados quatro gran-
des abalos sísmicos relacionados com o 
enchimento dos seguintes reservatórios: 
Hsinfengkiang, na China (1962, M = 6,1); 
Kariba, na Zâmbia (1963, M = 6,1); 
Kremasta, na Grécia (1966, M = 6,3); e 
Koyna, na Índia (1967, M = 6,5). Esses 
sismos provocaram muitas perdas huma-
nas e materiais, chegando a comprometer 
as estruturas das barragens de Koyna e 
Hsinfengkiang.No Brasil são conhecidos sismos rela-
cionados com os seguintes reservatórios: 
Capivari-Cachoeira, no Paraná (1971, 
V MM); Carmo do Cajuru, em Minas 
Gerais (1970 a 1972, mb = 4,7); Porto Co-
lômbia e Volta Grande, divisa de Minas 
Gerais e São Paulo (1973 a 1974, mb = 5,1); 
Capivara, divisa de São Paulo e Paraná 
(1976 a 1979, ML = 4 ,0); Marimbondo, 
divisa de São Paulo e Minas Gerais (1975); 
Paraibuna-Paraitinga, em São Paulo (1976 
a 1977, mb = 3,2). 
Apesar de serem relativamente recen-
tes os estudos sobre o assunto, é flagrante 
a preocupação em diagnosticar as suas 
causas e minimizar os seus efeitos por meio 
de soluções preventivas incorporadas ao 
projeto de uma barragem. Tal preocupação 
é procedente, pois as consequências de um 
sismo para uma grande barragem podem 
ser profundamente catastróficas, se este 
chegar ao ponto de provocar a sua ruptura. 
3 - Aspectos geológicos ligados às bacias hidrográfica e hidráulica 1 55 
3.4.1 Causas dos sismos 
induzidos 
A principal relação constatada 
entre o enchimento do reservatório e a 
indução de movimentos no interior do 
seu embasamento rochoso parece ser 
atribuída ao acréscimo de pressão neutra 
ao longo dos planos de descontinuidade do 
maciço rochoso, que reduzirá as pressões 
normais responsáveis pela resistência ao 
cisalhamento ao longo desses planos. Isso 
corresponderia a deslocar, no sentido da 
origem das abscissas, o semicírculo re-
presentativo das tensões normais cr1 e 
cr3, provocando o seu tangenciamento à 
envoltória de ruptura. Tem sido um con-
senso entre os estudiosos do assunto que 
tal situação somente ocorreria se o maciço 
já fosse potencialmente sísmico, ou seja, 
se as condições estruturais da área do re-
servatório fossem consequentes de uma 
tectônica com evidências de reativações, 
mormente pós-terciárias. Isso justificaria 
a completa ausência de sismos na maio-
ria dos reservatórios, principalmente os 
relacionados com as barragens de porte 
bastante elevado. Outras causas aventa-
das são: 
• energia potencial armazenada pela 
depressão elástica da crosta em 
pontos onde as tensões já são consi-
deráveis, possibilitando a liberação de 
energia sísmica; 
• reajustamento das camadas do 
subsolo em decorrência da sobre-
carga do reservatório; 
• processos químicos tais como a 
hidratação de moléculas de silicone-
-oxigênio, enfraquecendo o material 
e ocasionando fadiga estática; esse 
fenômeno é responsável pela for-
mação de novas fissuras na rocha, 
permitindo a penetração da água a 
maiores profundidades; 
• o reservatório poderia mudar as 
propriedades mecânicas do meio, 
tornando-o mais heterogêneo como 
um todo e, portanto, menos resis-
tente para suportar cargas. 
3.4.2 Estudos preventivos 
Os estudos com o objetivo de prevenir 
a sismicidade induzida devem constituir 
especial preocupação nos seguintes casos: 
• em regiões sismicamente ativas, por 
meio do levantamento de todos os 
eventos sismológicos num raio de 
100 km do eixo da barragem; 
• em projetos em que a barragem 
exceda os 100 m de altura ou o reser-
vatório, um bilhão de metros cúbicos. 
Nesses casos, deve-se fazer um estudo 
geotectônico e hidrogeológico detalhado, 
principalmente nas áreas mais próximas 
à barragem e de maior profundidade do 
reservatório. É fundamental o levanta-
mento das fraturas e falhas existentes 
nessa área, pois se notou, nos casos de 
Carmo do Cajuru e Paraibuna-Paraitinga, 
uma estreita relação entre os sismos 
induzidos e as fraturas preexistentes. 
Também é importante a caracterização 
da tectônica regional para definição do 
estado de tensões predominante na área 
e que poderá direcionar os sismos induzi-
dos. Deve-se investigar a permeabilidade 
do maciço rochoso nas maiores profundi-
dades possíveis. 
56 1 Geologia de Barragens 
Finalmente, deve-se completar o 
estudo sismológico com a caracterização 
da deformação da crosta esperada em 
função do enchimento do reservatório. 
O estudo sismológico deve ser concluído 
com a recomendação de implantar sismó-
grafos que possam ser ativados antes da 
construção da barragem. 
3.5 CONTRIBUIÇÕES INDESEJÁVEIS 
A caracterização dos problemas pe-
culiares à bacia hidrográfica ou à bacia 
hidráulica, efetuada nas seções prece-
dentes, poderá indicar a necessidade de 
modificar o local do eixo barrável, a fim 
de evitar contribuições indesejáveis de de-
terminadas áreas dessas bacias. Entre as 
contribuições já discutidas e outras ainda 
não abordadas, podem-se aventar as se-
guintes causas para tais deslocamentos da 
obra: 
a) Cursos com elevada carga de 
sedimentos transportada 
É possível que alguns tributários de 
maior competência transportem uma 
elevada carga sólida, seja decorrente de 
áreas erodíveis pela atividade agrope-
cuária, seja decorrente do transporte de 
materiais de rejeito de minerações, es-
cavações urbanas etc. Nesses casos, se a 
contribuição líquida desse tributário for 
imprescindível para o objetivo do pro-
jeto a ser implantado, pode-se prever a 
construção de uma obra para contenção 
da carga sólida antes que ela adentre ao 
futuro reservatório e vá acelerar o seu 
assoreamento. Caso tal contribuição seja 
prescindível, é melhor deslocar o barra-
mento para montante da confluência do 
tributário indesejável, desde que sejam 
válidas as condições topográficas, geoló-
gicas etc. 
b) Cursos salinizados 
Alguns cursos d'água são profun-
damente salinizados em função da 
presença de sais provenientes da lixivia-
ção de solos salinos, principalmente em 
climas semiáridos. A constatação desse 
fato é fundamental no estudo da bacia 
hidrográfica e, nesse caso, a única solução 
é o afastamento do eixo para montante da 
confluência, se a qualidade química das 
águas armazenadas for necessária para o 
objetivo para o qual está sendo projetada 
a barragem. 
c) Cursos d'água poluídos 
A poluição de alguns cursos d ' água que 
recebem efluentes de indústria, minera-
ção e centros urbanos pode também criar 
sérios problemas para o reservatório a ser 
formado. Nesse caso, são válidas todas as 
recomendações feitas para o item anterior. 
4 Problemas geotecnológicos das 
fundações de uma barragem 
O sítio de obras corresponde a toda a 
área necessária à perfeita caracterização do 
arranjo de obras em um projeto de barra-
gem. Inclui, assim, a obra relacionada com 
o barramento propriamente dito e todas as 
obras complementares, como vertedouro, 
canais de adução, obras subterrâneas, en-
secadeiras, acessos, área de acampamento 
e canteiro de obras. No presente capítulo, 
porém, serão analisados apenas os aspec-
tos ligados às fundações da barragem. 
4.1 IDENTIFICAÇÃO GEOLÓGICO-
- GEOTÉCNICA DAS FUNDAÇÕES 
Como fundação será considerado todo 
o embasamento geológico existente no 
local onde será assentada a barragem ou 
suas obras complementares (vertedouro, 
canais, tubulações para adução, usina etc.), 
independentemente se tal material será 
conservado ou retirado para a construção 
da obra em projeto. Assim, a fundação in-
cluirá não apenas o maciço rochoso, mas 
todo o material incoerente - ou regolito -
que o recobre, seja produzido in situ, como 
os diversos estágios de material intempe-
rizado, cuja gradação vai da rocha sã até o 
solo residual maduro, seja transportado 
(aluvião, coluvião, tálus etc.). 
A completa identificação desses mate-
riais constitui um processo evolutivo com 
as etapas de estudo de uma barragem. To-
davia, deve-se sempre levar em conta que 
o objetivo final é chegar ao modelo geo-
mecânico das fundações, que retratará a 
definitiva relação entre as condicionantes 
geológicas, morfológicas e hidrogeológicas 
com as características das obras a proje-
tar. Essa identificação envolve processos 
distintos, embora superpostos em alguns 
casos, que variam em função do crité-
rio identificatório e do volume de dados 
disponíveis.Esses processos são: caracte-
rização, classificação, compartimentação e 
modelagem. 
4.1.1 Caracterização 
A caracterização corresponde à etapa 
mais importante do processo identificató-
rio, pois, nessa etapa, deverão ser definidos 
todos os parâmetros que permitam dis-
tinguir os diferentes materiais envolvidos 
em uma fundação. É baseada em todos 
os meios de investigação geológica e 
geotécnica, a saber: fotointerpretação, 
geologia de campo, sondagens diretas e 
indiretas, ensaios in situ e de laboratório. 
Por meio dessas investigações, deverão ser 
buscadas, para cada material existente, as 
seguintes caracterizações: 
Geologia: 
• Materiais incoerentes: composição 
granulométrica, coloração, espessura, 
estrutura, grau de compacidade e con-
sistência. 
• Materiais coerentes: tipo litológico, 
composição mineralógica, estruturas, 
estágios de alteração, estados de con-
58 1 Geologia de Barragens 
sistência e características dos planos de Segue um roteiro dos processos e mé-
descontinuidade. todos para a caracterização dos materiais 
Geotecnia: 
• Materiais incoerentes: resistência à 
compressão, permeabilidade e resistên-
cia ao cisalhamento. 
• Materiais coerentes: caracterização Hi-
drogeotécnica e Geomecânica do maciço 
rochoso. 
Uma vez que a caracterização depende 
do grau de investigações realizadas, é na-
tural que esse processo evolua com as 
diferentes etapas de estudos de um projeto 
de barragem, em que os meios de investi-
gação são aprimorados em função do maior 
aporte de recursos destinados às sucessivas 
etapas de estudo. Todavia, é importante 
frisar que a etapa de viabilidade deve ser 
encerrada com a perfeita caracterização 
de todos os materiais existentes em uma 
fundação, pois essa etapa é responsável 
pela definição da viabilidade técnica e eco-
nômica do empreendimento. Para isso, 
é necessário conhecer muito bem todas 
as características dos materiais envolvi-
dos e suas adequações ao arranjo de obras 
concebido. 
A apresentação dos resultados da ca-
racterização deve ser feita de forma 
dissertativa, com cada unidade geológica 
constituinte da fundação descrita com 
o máximo de detalhes, complementados 
com os resultados obtidos nos ensaios 
realizados. As ilustrações pertinentes à ca-
racterização devem restringir-se ao mapa 
geológico, aos perfis de sondagens efetu-
adas e aos gráficos obtidos nos ensaios 
realizados. 
presentes em uma fundação de barragem, 
por meio das investigações superficiais, da 
análise de testemunhos de sondagens e da 
interpretação dos ensaios realizados. 
a) Materiais incoerentes 
• Composição granulométrica: na fase 
de inventário, é necessário estimar o 
percentual das diferentes frações que 
constituem o solo (argila, silte, areia e 
pedregulho), por meio de exame tato-
-visual (ver Quadro 4.1); na fase de 
viabilidade, essa caracterização deve ser 
embasada em análise granulométrica 
(peneiramento e sedimentação), princi-
palmente se for prevista a manutenção 
do solo como fundação da barragem. 
• Coloração: é importante caracterizar 
a cor do solo, principalmente na fase 
de inventário, pois as cores cinza, mor-
mente mais escuras, podem evidenciar 
a presença excessiva de matéria orgâ-
nica, o que orientará o geólogo para o 
planejamento de análises laboratoriais 
específicas na fase de viabilidade, a fim 
de caracterizar a real influência dessa 
matéria para as propriedades físicas 
do solo. 
• Espessura: na fase de inventário, 
em que é mínimo o número de sonda-
gens, a espessura dos solos deve ser 
inferida pela extrapolação de dados 
pontuais, interpretação das con-
dições de intemperização, análise 
geomorfológica, cortes naturais (erosão) 
e artificiais (estradas, mineração etc.) 
e, eventualmente, pela utilização da 
geofísica. Na fase de viabilidade, essa 
111At,1to (.í.l!tassifkação expedita dos solos 
Denominação a constar na descrição geológica 
(além do nome científico) 
Areia (fina, média e grossa) 
Silte 
Argila 
Argila arenosa (fina, média e/ou grossa) 
e argila siltosa 
Areia (fina, média, grossa) argilosa e silte argiloso 
Silte arenoso, areia siltosa, areia pouco argilosa 
e silte pouco argiloso 
Quando ocorrer cascalho, a porcentagem em relação 
ao solo deverá ser estimada e a sua granulometria, 
indicada conforme as seguintes faixas: 
• Cascalho 4: diâmetro maior que 76 mm
• Cascalho 3: diâmetro entre 76 mm e 38 mm
• Cascalho 2: diâmetro entre 38 mm e 19 mm
- Cascalho 1: diâmetro entre 19 mm e 4,8 mm 
Fonte: Monticeli (1986). 
Características de reconhecimento 
Quando seca, não forma torrão. Grãos visíveis ou percebíveis totalmente. Para a indicação das frações 
predominantes, podem-se utilizar como modelo amostras previamente separadas e classificadas em 
laboratório. 
Quando seco, forma torrão que é esmagado com a pressão dos dedos. 
Quando seco, forma torrão que é inquebrável com a pressão dos dedos. 
Quando secas, formam torrões resistentes ou praticamente inquebráveis com a pressão dos dedos. 
Na argila arenosa, é possível visualizar e sentir grande número de grãos de areia, mas na argila siltosa 
isso não é possível. Imersas em água, a massa é amolgável e pode-se perceber as frações arenosas, 
bem como indicações da predominância de argila ou silte (menor ou maior facilidade de separar as 
partículas). 
Quando secos, formam torrões que são esmagados com esforço pela pressão dos dedos. Imersos em 
água, sente-se a presença de uma massa amolgável nos dedos (argila). 
Quando secos, formam torrões que são esmagados com facilidade pela pressão dos dedos. Aspecto 
farináceo após o esmagamento. 
Quando houver matéria orgânica, deve-se indicar 
sua maior ou menor ocorrência. Sugere-se a seguinte 
gradação: 
- com raízes;
- com pouca matéria orgânica;
- turfosa (c/ muita matéria orgânica);
• turfa.
Quando houver blocos ou matacões de rocha (escavados
ou perfurados com rotativa), deve-se indicar a litologia,
o diâmetro aproximado e parâmetros geotécnicos como
grau de alteração e coerência.
Exemplo de descrição: 
Prof. (m): Material: 
0,00 /5,50 Aluvião 
Areia fina e média, cinza 
0,00/2,00 com pouca matéria orgânica 
4,50/5,50 com 30% de cascalho 1 e 2 
(cascalho quartzítico) 
5,50/8,40 Solo de alteração de gnaisse 
Silte argiloso, cinza 
esbranquiçado 
8,00/8,40 com fragmentos de rocha 
gnâissica 
solo de alteração jovem) 
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60 1 Geologia de Barragens 
espessura deve ser conhecida mais acu-
radamente por meio da intensificação 
dos processos de investigação. 
• Estrutura: deve-se descrever toda 
estrutura existente no solo e que 
possa constituir um eventual plano 
de descontinuidade. Nos solos resi-
duais, podem-se encontrar estruturas 
reliquiares da rocha-mãe, planos de 
concentração de minerais por iluvia-
ção ou por delimitação de antigos 
blocos alterados diferencialmente. 
Nas aluviões, as estratificações cruza-
das e as intercalações de materiais de 
granulometria diferenciadas podem 
constituir importantes estruturas 
influidoras na deformabilidade, estabi-
lidade ou estanqueidade das fundações. 
Nos colúvios, podem ocorrer níveis de 
tálus que constituem planos de elevada 
descontinuidade, principalmente se 
os blocos forem tabulares e estiverem 
orientados paralelamente à encosta. 
• Compacidade, consistência e resistên-
cia à compressão: esses dados são todos 
relacionados com a sondagem a per-
cussão (SPT), que permite caracterizar, 
para cada grau de compacidade de uma 
areia ou consistência de uma argila, a 
respectiva resistência à compressão. 
Essa caracterização é feita segundo a 
classificação dos diferentes graus de 
compacidade, consistência e resistência 
à compressão apresentada na Tab. 4.1 . 
Esse tipo de identificação deve ser 
bastante intensificado na fasede viabi-
TAB. 4 .1 Classificação dos solos pela consistência das argilas e compacidade das areias 
Amostrador padrão Terzaghi-Peck (SPT) 
Material 
Nº de golpes Classificação 
Coesão aproximada Pressão admissível 
c (kg/cm2) qa (kg/cm2) 
<2 muito mole < 0 ,1 25 < 0,3 - 0,22 
2-4 mole 0,125 - 0,25 
0,3 - 0,6 
0,22 - 0,45 
4-8 média 0,25 - 0,5 
0,6-1 ,2 
0,45 - 0,9 
Argila 
8 - 15 rija 0,5 - 1 
1,2 - 2,4 
0,9 -1,8 
15 - 30 muito rija 1 - 2 
2,4 - 4,8 
1,8 - 3,6 
> 30 dura > 2 
> 4,8 
> 3,6 
O -4 muito fofa é necessári o 
4 - 10 fofa compactação 
Areia 10 - 30 média 0,7 - 2,5 
30-50 compacta 2,5 - 4,5 
> 50 muito compacta > 4,5 
Obs.: 1) as pressões admissíveis da linha superior referem- se às fundações isoladas e as da linha inferior, às 
fundações contínuas; 2) No valor de qa, apenas para as argilas foi considerado um fator de segurança igual a 3 -
pressão de ruptura= qa x 3. 
Fonte: Monticeli (1 986). 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 61 
lidade, caso seja prevista a permanência 
do solo nas fundações da obra. Nesse 
caso, e principalmente se o solo for 
argiloso, é necessário caracterizar a de-
formação do solo com o tempo, por meio 
do ensaio de adensamento, realizado em 
amostras indeformadas. 
• Permeabilidade: os testes de infiltração 
do solo, por meio dos furos de sonda-
gens a percussão ou rotativas, devem 
ser feitos apenas enquanto não houver 
definição acerca do seu aproveitamento 
ou da sua retirada como fundação. Se 
for definida a sua retirada, torna-se to-
talmente desnecessário o conhecimento 
dessa propriedade. 
• Resistência ao cisalhamento: essa pro-
priedade do solo somente deve ser 
caracterizada se for definida a per-
manência deste como fundação da 
barragem, e, nesse caso, deverá ser 
analisada na fase de viabilidade. Para 
tal, coletam-se amostras indeformadas 
em cada variação granulométrica ou 
estrutural e realiza-se o ensaio de 
cisalhamento direto ou triaxial. 
b) Materiais coerentes 
• Litologia, composição mineralógica e es-
truturas: a minuciosa análise geológica 
dos maciços rochosos sãos ou alterados, 
em afloramentos ou por meio de teste-
munhos de sondagens, deve permitir 
uma completa identificação dos minerais 
que constituem essa rocha, sua estrutura 
e, finalmente , sua classificação litoló-
gica. Caso o exame a olho desarmado 
seja insuficiente para tal determinação, 
devem-se confeccionar lâminas delga-
das para identificação microscópica e 
melhor caracterização do tipo litológico. 
• Estado de alteração: a análise detalhada 
da rocha e de suas descontinuidades 
deve permitir a identificação das seguin-
tes feições relacionadas com a alteração 
química: 
o indícios de alteração dos minerais, 
evidenciados pela perda do brilho, 
descoloração ou perda de resistência 
à escarificação com a lâmina de aço 
(canivete); 
o presença de películas de oxidação 
ferruginosa (avermelhada) ou man-
ganesífera (preta), principalmente ao 
longo de planos de descontinuidades; 
o presença de minerais pulverulentos; 
o percentagem dos materiais alterados 
em relação ao total da amostra. 
• Estado de consistência ou coerência: 
esse parâmetro avalia a resistência da 
rocha à desagregação com os dedos (fria-
bilidade), ao impacto com o martelo 
(tenacidade) e ao risco (dureza). Nesse 
caso, devem ser feitas as seguintes ob-
servações: 
o resistência da rocha à quebra com o 
martelo de geólogo; 
o resistência da rocha à quebra com os 
dedos; 
o resistência da rocha ao risco com 
lâmina de aço (canivete); 
o resistência da rocha ao risco com a 
unha; 
o tipo de som (oco ou metálico) ao ser 
percutida com o martelo. 
• Características dos planos de des-
continuidade: considerando que as 
propriedades de um maciço rochoso são 
62 1 Geologia de Barragens 
prioritariamente governadas pelas pro-
priedades das suas descontinuidades, 
é extremamente importante a carac-
terização desses planos, o que inclui a 
identificação dos seguintes parâmetros: 
orientação, espaçamento, persistência, 
rugosidade, abertura, preenchimento, 
percolação e resistência das paredes . As 
principais características a determinar 
para tais parâmetros são: 
o Orientação: atitude do plano re-
presentado pela direção e pelo 
mergulho, e que deve ser anotada 
em função do vetor do mergulho do 
plano, conforme a seguinte anotação: 
000°/00°; o número de três dígitos 
indica o azimute do vetor (0° a 360°) 
e o número de dois dígitos, o valor 
do ângulo de mergulho (0° a 90°) 
(Fig. 4 .la). 
o Rugosidade: as paredes de uma des-
continuidade podem apresentar 
formas de rugosidade conforme a 
nomenclatura indicada na Fig. 4.2 . 
Essa característica é de fundamen-
tal importância para a resistência ao 
cisalhamento ao longo desse plano, 
desde que não ocorra material de 
preenchimento. Naturalmente, tal re-
0 
Direção do plano: p 
sistência é tanto maior quanto mais 
irregular ou áspera for a superfície 
desses planos; assim, a resistência 
seria máxima no tipo I e mínima no 
tipo IX dessa figura. No item 4 .2.2, 
será analisada a influência da rugosi-
dade na estabilidade das fundações . 
o Espaçamento: distância entre dois 
planos de descontinuidade para-
lelos, medida perpendicularmente 
ao plano. No caso de fraturas, um 
conjunto de planos paralelos é de-
nominado família e um conjunto 
de famílias, sistema. Quando o espa-
çamento é muito pequeno, o maciço 
rochoso tem um comportamento ge-
omecânico mais próximo ao de um 
material granular; nos espaçamentos 
maiores, duas ou mais famílias de 
fraturas , associadas ou não a outros 
planos de descontinuidade, como 
xistosidade ou estratificação, são res-
ponsáveis pela individualização de 
blocos. 
o Persistência: refere-se à extensão da 
continuidade de um plano, tanto 
na horizontal como na vertical 
(Fig. 4 .lb). A persistência de duas 
famílias de fraturas pode ser fun-
Sistema 
subpersistente 
Sistema 
não persistente 
Direção do mergulho: e = p + 90º 
Ângulo de mergulho: a 
Sistema 
persistente 
Vetor do mergulho: 0/a 
~ . _ _ 1 Orientação de um plano (a) e persistência de fraturas (b) 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 63 
Recortada 
Irregular 
li 
Lisa 
Ili 
Polida com estria 
Ondulado 
IV 
Irregular 
V 
Lisa 
VI Polida com estria 
Plana 
VII 
Irregular 
VIII 
Lisa 
IX 
Polida com estria 
FIG. 4.2 Rugosidade de uma descontinuidade 
Fo nte: ABGE (1983). 
damental na determinação do grau 
de embricamento entre os blocos 
formados . 
o Abertura: a distância entre paredes 
de uma descontinuidade somente 
pode ser considerada abertura se o 
espaço resultante não estiver pre-
enchido. As maiores aberturas são 
proporcionadas pelas juntas de 
tração, principalmente quando 
correspondem à posição vertical ou 
subvertical. A principal influência da 
abertura refere-se à estanqueidade 
das fundações . 
o Preenchimento: uma descontinui-
dade que se abriu pode ser preen-
chida por material sedimentado 
(areia, silte, argila, matéria orgânica 
etc.) ou precipitado quimicamente 
(calcário, sílica, óxidos de ferro etc.). 
Dependendo do tipo de preenchi-
mento, o comportamento físico da 
descontinuidade poderá ser bastante 
diversificado, tanto com relação à 
deformabilidade quanto com relação 
à estabilidade e à estanqueidade. O 
comportamento físico do preenchi-
mento depende dos seguintes fatores, 
que devem ser bem caracterizados: 
mineralogia, tamanho das partícu-
las, largura e permeabilidade. 
o Percolação: devem-se observar to-
dos os indícios de percolação de água 
ao longo das descontinuidades, desde 
o simples umedecimento até fluxos 
contínuos ou intermitentes, nota-
damente em planos interceptados 
por escavações superficiais ou sub-
terrâneas. Em projetos mais longos, 
que envolvam mais de uma etapa da 
climatologia anual, deve-se obser-
var a variação da percolação entre asépocas chuvosa e seca. 
o Resistência das paredes: considerando 
que a resistência à compressão de uma 
rocha é reduzida à medida que essa 
rocha se altera quimicamente, é ne-
cessário definir o estado de alteração 
dos planos de uma descontinuidade, 
notadamente fraturas, pois a pene-
tração da água nesses planos tende a 
acelerar a intemperização da rocha a 
partir dessa superfície para o interior 
do maciço. Além dos procedimentos 
referidos para a análise dos estágios 
de alteração, será sempre útil estimar 
64 1 Geologia de Barragens 
a resistência à compressão in situ, por 
meio do esclerômetro de bolso. 
o Caracterização hidrogeotécnica: o 
maciço rochoso tem, na maio-
ria dos casos, suas propriedades 
hidrogeotécnicas ou hidrogeológicas 
condicionadas pelas características 
de suas descontinuidades, principal-
mente a abertura, o espaçamento e 
a persistência. Exceto nos casos em 
que o espaçamento é muito redu-
zido, quando então o maciço rochoso 
apresenta um comportamento hi-
drogeológico semelhante ao dos 
materiais granulares, a maioria dos 
maciços caracteriza-se por condições 
de percolação da água bastante he-
terogêneas e aleatórias, dificultando 
o tratamento hidrogeotécnico pelas 
leis da mecânica dos fluidos, que são 
definidas para meios homogêneos, 
isotrópicos e contínuos. Assim, o 
comportamento hidrogeológico dos 
maciços rochosos é extremamente 
condicionado pelo direcionamento e 
abertura das descontinuidades, exi-
gindo uma pesquisa calcada numa 
perfeita definição desses parâmetros. 
Somente após tal definição devem 
ser programadas as sondagens que 
permitirão identificar, por meio dos 
ensaios de perda d' água, as reais ca-
racterísticas hidrogeotécnicas do 
maciço rochoso. Nesse sentido, as 
sondagens deverão ser programadas 
de forma a interceptarem o maior 
número de descontinuidades poten-
cialmente abertas. 
o Caracterização geomecânica: essa ca-
racterização envolve a definição dos 
parâmetros elásticos e de resistência 
à compressão e ao cisalhamento do 
maciço rochoso. Esses parâmetros 
variam em função do grau de altera-
ção e das relações existentes entre a 
direção de aplicação das cargas im-
postas pela obra e as direções dos 
planos de descontinuidade. Assim, 
é necessário ter antes uma perfeita 
caracterização geológica do maciço 
rochoso e, a partir daí, progra-
mar os ensaios in situ ou a coleta de 
amostras para ensaios laboratoriais. 
No item 4.2 serão detalhados esses 
procedimentos de pesquisa. 
4.1.2 Classificação 
O processo de classifi.cação corresponde a 
uma graduação nos diferentes parâmetros 
definidos pela caracterização, de sorte a 
zonear diferentes graus de aplicação de cada 
parâmetro caracterizado. O zoneamento é 
sempre feito a partir do grau mais favorável 
para o mais desfavorável. Assim é que, ao 
classificar uma rocha quanto ao grau de al-
teração, designam-se as classes Al, A2, A3. 
A4 e AS, sendo a classe Al correspondente 
à rocha de maior sanidade e AS, a mais de-
composta. Da mesma forma, as classes Cl a 
CS indicam a variação de coerência, da mais 
coerente para a incoerente, e as classes Fl 
a FS indicam a variação do menor ao maior 
grau de fraturamento. A Fig. 4.3 apresenta 
essas classificações, exemplificadas no 
perfil de sondagem mostrado na Fig. 4.4. 
A classificação do material constituinte 
de uma fundação pode levar em conta l.llDa 
grande variedade de parâmetros e ge~ 
mente procura adequar o zoneamento 
características geológicas, hidrogeolólii 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 65 
D ECOMPOSIÇÃO C ONSIST!NCIA 
Grau Denominação Características Grau Denominação Características 
A rocha apresenta seus minerais Rocha muito Rocha com som metálico, quebra com 
D1 Rocha sã constituintes sem decomposição. C1 
consistente 
dificuldade ao golpe do martelo. 
Eventual mente apresenta juntas oxidadas. Sua superfície é riscada pelo aço. 
Rocha po uco A rocha apresenta decomposição Rocha Rocha com som fraco, quebra com relativa 
D2 decomposta incipiente em sua matriz e ao longo dos C2 consistente faci lidade ao golpe de martelo. Ao ser planos de fraturas. riscada pelo aço deixa sulcos superficiais. 
Rocha A rocha apresenta cerca de 1/ 3 de sua Rocha Rocha com som oco, quebra com facilidade 
D3 medianamente matriz decomposta. A decomposição ao 
C3 medianamente 
ao golpe de martelo com fragmentos 
decomposta longo das fraturas é acentuada . 
consistente 
quebradiços à pressão dos dedos. 
A rocha apresenta cerca de 2/3 de sua 
Sulco leve ao risco do aço . 
D4 
Rocha mui to matriz ou de seus minerais totalmente Rocha quebra com muita facilidade com 
decomposta decompostos. Todas as fraturas C4 Rocha pouco martelo, bordas dos fragmentos facilmente 
estão decompostas. consistente quebradas manualmente. Sulcos profundos 
Rocha 
ao risco do aço. 
D5 extremamente A rocha apresenta todo o seu corpo Rocha esfarela-se ao golpe de martelo, 
decomposta totalmente decomposto. 
Rocha sem desagregando-se com a pressão dos dedos. 
C5 consistência 
(friável) Pode ser cortada com aço, sendo riscada 
FRATURAMENTO com a unha. 
Grau Denominação Fraturas/metro 
Espaçamento entre 
fraturas (m) 
Ocasionalmente 
C ONDUTIVIDADE HIDRÁULICA 
F1 fraturada $1 2:1 ,0 Grau Denominação Perda d'água específica (1/mín . m.kg/cm 2) 
F2 Pouco fraturada 1,1 a 5 0,20 a 0,50 H1 Muito baixa CH <0,1 
Medianamente H2 Baixa 0,1 s CH < 0,5 
F3 fraturada 5,1 a 10 0,10 a 0,17 H3 Média 0,5 s CH < 5,0 
F4 Muito fraturada 10,1 a 20 0,05 a 0,09 H4 Alta 5 s CH < 25,0 
F5 
Extremamente 
>20 <0,05 H5 Muito alta CH 2: 25,0 fraturada 
LEGENDA DE SOLOS E ROCHAS 
Solos 
r--:7 Areia f"777A 
t...::...:.'... seixos tLLLLi Silte 
Rochas 1->~>~] Quartzo micaxisto 
~~~:J Quartzo - sericita xisto 
Abreviaturas 
1===1 Argila ~ Fragmentos 1• ••; •I Concreções ~ de rocha ': • • • lateríticas ll1 1l 1 11 Raízes 1.:-:-:--j Mica 
1/L.// 1 Quartzo micaxisto E2a Quartzo micaxisto carbonoso/ grafitoso caulinizado (:-;:;1 Pegmatito 
1-ç:-;.1 Quartzo micaxisto □ Veio de quartzo lateritizado \ 
OX Oxidado 
OFE Óxido de ferro 
SE Sericita 
TC Talco 
Ba Biotita 
C Cau linizada 
CA Carbonatada 
SU Sulfetada 
MI M icácea 
MN Manganês 
SI Silicificada 
SIMBOLOGIA DAS DESCONTINUIDADES PRINCIPAIS 
Diáclase (D) { { Sem preenchimento (A) 
Falha (F) Aberta Com preenchimento (P) 
Xistosidade (X) (Entre parêntesis o material) 
Contato (C) { Não cimentada (F) 
Acabamento (A) Fechadas Cimentada (C) 
Junta (J) (Entre parêntesis o material) 
Regularidade: Plana 1-1 Curva 1 - , 
Aspereza: Espelhada 1 , , Lisa 1 , , 
Decomposição: Plana 1-1 Curva 1 - • 
CRITÉRI OS PARA DEFINIÇÃO DA RECUPERAÇÃO 
Irregular 1-1 
Rugosa 1 • > 
Irregu lar ,_, 
Normal : Porcentagem do material recuperado em relação ao trecho perfurado. em função das características geológicas, 
disponibilidade de equipamento e habilidade operacional 
M odificada: (ROD) - porcentagem do somatório de peças de testeminho de tamanho superior a 10 cm, em relação ao trecho 
perfurado, em função das descontinuidades do maciço rochoso. 
FIG. 4.3 Classifi.cações do maciço rochoso de acordo com a decomposição, consistência, fraturamento e con-
du tividade hidráulica 
Fonte: ABGE (1983). 
Ê SPT V, ~ o o .s Q) ~o o ,c,s rn -o 
V, -
golpes Q) .~ Q) ·u Q) e: rn .,, cr: o Q) "[ á3 -o lil -o e: -o Q) ~ -cij -o Q) 30cm •Q) :, E - u rn ·e; E :, o.. :, - :, o.. 'E bJ) 
Descrição litológica 
V, b 30 5c ~ E ~-~ rn rn :a·g -o e:;::; ~ G.ã Q) :2 '6 1-1-+-t-+- C) O ü e: a.. o '§_ ~ .D e: ·-e: u o ~ o ~ --2 o 20 6010 Q) u u o.. V, Q) e: -o '+- V, e .l9cr: rn Recupera- Q) 
~ o a.. o ção (%) u 5 4 3 2 1 5 4 3 2 54 3 2 
- li 1 o t 1 3x..QK..sH / - ~w IL JA-ºL1 1--- Carnonoso cinza escuro 1 _:- 1 1 / 59 ._ 2XA .Q2L_ SH - §~ Rocha mesocrática de - ~ - >-- 5XF.22L.SH f/eio de quartzo textura lamelar xistosa, 2.:. 1347. 
xA.22L.sH 7 - 83 formada por minerais de -
Pouco carbonoso quartzo de granulometria JA--I3.: ~ ~ 
/ / =- cinza claro muito fina e mica em - 61 1 minúsculas palheras, 4..: 
I r' principalmente seri cita e - ~ -· noc 3XF .QlL_SH r' ,, muscovita, com bioti ta 5..: ~ ~ ox ,, ,, em menor quantidade. - 5XA ........... SH Sericítico com 
Rocha de resistência 45 
2JA ~ SV 
,, ,, formação de talco 6-: SE à compressão média nas juntas NVI .__ 
3XF...QLSH ,, ,, decompostas e condutividade -
7.: 
JA....s.__l cinza claro hidráulica alta . ,, : 49 ,, 
JF .Q2L_ 1 ,, 8..: 1--- f--
Veiodequartzocôm 7 - JA.Qg_l ,,_, ..... ,__ ,-1, 
assimilacão da rocha 1 1341,' hOO - \ ... _ 9..: r' _, I L ___ _ __ -- ~ -
JF~I ,y,, 10~ 
80 
JF~ I 1/" -11-= .__ 
- 3XFJ;6._SH 
,,;; Pouco carbonoso, -
cinza claro com -
12..: 
69 ox 
/" níveis escuros M esma resistência JF - I ... ,,;; à compressão e ox 
"h condutividade HI JF--I ._ ,, J,, 
su ,. - . 
FIG. 4 .4 Exemplo de um perfil de sondagem, em projeto do autor 
Ensaio de perda d'água 
rn 
:, "' "' Pressão u -~ .s -i::~ -~ ·o E ~~ (kg/cm2) • rn 
~~ -o -o ., E ]v o~ X ., e: 
o ·E '"' bJJ Vazão específica z "'-" ""--- ~-~V (I/mín. x m) > o.. 
Trecho 
não ensaiado 
0,13 0,45 / 5 Q-Í/ 
-?,~/ 
-,\:>/ 3,20 0,70 
o 16/06 7 / N - 9,90 0,71 3 / / t / rn 8,30 0.47 / ,o.~"-:, I a 1 / -3,13 0.45 
5 1 7,17 0,25 10 1~ 5 :t I 0~/ 17/06 8.87 0,74 e/ -,\:>/ 
12.2C 3 / / 1,22 / 
I / 8,83 0,74 
I / ~ QS\±' , _,,, 
5,63 0,42 lt~--
rn 5 10 15 u 
~ 
Estanque PE (máx .) = 
2,100 kg/cm2 
I 
o 1,25 7 :t i 
§/ 0,30 2,55 
-?,~/ .s 19/06 5 I -,\:>/ ~ -=- 0.92 3.95 
13 / / 
/ 
30/06 -=- i / // 0,47 2,55 
E 
õt 
'v/-" 
'x 
5 E 
S X o . 
~ e: 
~~ 
"~ 
-" li 
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(10 
o 
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ó 
li 
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rn 
X 
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rn 
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... 
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1-... ... 
_ (1\ 
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: 
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... 
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5 -
-
>-----
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Jf' 
--
..: -----
-10 
-.(4) 
-
...,__ 
1-
-
.:: 
1-
.::: , 5, 
- \: 
°' °' 
C) 
li) 
o 
õ 
(7q 
jij" 
e.. 
li) 
t0 
~ 
ii1 
(7q 
li) 
::J 
V, 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 67 
cas e geomecamcas locais, e também às 
necessidades impostas pelo tipo de obra. 
Em geral, apresenta-se em forma de tabela, 
na qual podem-se acrescentar valores ob-
tidos em ensaios in situ ou laboratoriais, 
como no exemplo da Tab. 4.2. 
Além das classificações puramente geo-
lógicas (mineralogia, litologia e estruturas) 
e pedológicas (agronômicas e geotécnicas), 
muitas outras levam em conta a aplicação 
das características dos solos e das rochas 
para um projeto de barragem. Segue uma 
relação, à guisa de exemplo, dos principais 
tipos de classificação adotados atualmente, 
já que não existe uma padronização da 
melhor forma de classificar uma fundação 
para barragem: 
• classificação do solo residual (ver 
Fig. 3.2); 
• classificação expedita dos solos (ver 
Quadro 4.1); 
• classificação de compacidade, con-
sistência e resistência dos solos (ver 
Tab. 4.1); 
• classificação de decomposição, consis-
tência e fraturamento (ver Fig. 4 .3); 
• classificação em função de parâmetros 
geotécnicos específicos (ver Tab. 4 .2); 
• classificação do maciço rochoso como 
fundação de barragem (ver Tabs. 4.8 
a 4.13); 
• classificação do maciço rochoso para 
obras subterrâneas (ver Tab. 5.1). 
4.1.3 Compartimentação 
A compartimentação corresponde a 
um zoneamento do maciço rochoso a 
partir da interpolação ou extrapolação de 
TAB. 4.2 Classificação do maciço rochoso em função de parâmetros geotécnicos específicos 
(Usina Ilha Solteira) 
Classificação 
geológica 
Brecha basáltica 
argilosa 
Basalto 
compacto e 
vesicular e 
amigdaloidal 
Classe de rocha 
li 
Ili 
Ili * 
IV 
V 
Classificação geotécnica 
Fraturamento 
Alteração 
Descrição 
Fraturas 
por metro 
Classe de rocha 
Extremamente alterada Fraturamento irregular V 
Muito alterada 
Praticamente sã 
Rocha extremamente 
fraturada 
Muito fraturada 
Pouco fraturada 
Ocasionalmente 
fraturada 
Módulo de deformabilidade (kg/cm2) 
"' 200.000 
125.000 
35 .000 
9.000 
4.000 
> 20 
IV 
Ili * 
11 - 20 Ili 
2 - 10 li 
Parâmetros de cisalhamento 
de projeto (kg/cm2) 
, = 7,8 + crtg 56° (*) 
, = 6 ,1 + crtg 48º 
, = crtg 34º (O< cr < 6 kg/cm2) 
1: = 1,6 + crtg 24° (6 < cr < 16 kg/cm2) 
, = 1,0 + crtg 35° 
1: = 0,5 + crtg 30° 
(*) Nota: usado , = 8,0 + crtg 45° para o projeto das fundações. 
Fonte: Monticeli (1986). 
68 1 Geologia de Barragens 
dados pontuais. Para tanto, utilizam-se 
os dados da caracterização ou da clas-
sificação e são estabelecidas unidades 
geológico-geotécnicas de forma bi ou tridi-
mensional, de sorte que se possa ter uma 
visão ampla de todo o maciço da funda-
ção, com suas variações geomecânicas na 
horizontal e na vertical. Na forma bidimen-
sional, a compartimentação é apresentada 
por meio de seções, geralmente paralelas 
ao eixo barrável, embora possam ser com-
plementadas por outras direções. Nessas 
seções, devem-se plotar todas as infor-
mações obtidas nas investigações, sejam 
diretas (poços, galerias e sondagens) ou in-
diretas (geofísicas). Em uma mesma seção, 
pode-se apresentar mais de um tipo de elas-
sificação, ou mesmo uma seção para cada 
compartimentação, conforme mostram as 
Figs. 4.6 e 4.7. Além dos dados geológicos e 
geomecânicos que embasarão essas compar-
timentações, devem ser explorados todos 
os elementos topográficos e hidrogeotécni-
cos. Na compartimentação tridimensional, 
procura-se integrar as três principais di-
reções relacionadas com a obra. Pode-se 
realizá-la por meio de blocos diagramas ou 
de diagrama de cerca, em que várias seções 
serão entrelaçadas (Fig. 4.5). 
4.1.4 Modelagem 
Nessa etapa, procura-se estabelecer pro-
tótipos para as condicionantes geológicas 
e geotécnicas, com base em todas as fases 
--:.=..:=-
, 
,; 
r··' 
•• ✓;y- , 
~;, J 
~.:.r., ) 
'água/verted , .. '/' 
/alte .~Canal de adução 
,4é-L--- --<~~;,. tomada d'água/ 
\-• vertedour 
.----- \'- (Alter 
------------ \ ... -\ 
SR-03 
c...c...<f:i 
Tonada d'água 
(Alternativa E 
Túneis de desvio 
FIG. 4.5 Diagrama de cerca mostrando quatro seções geológicas de uma obra de barramento (barragem de 
Irapé-MG) 
Fonte: cortesia da Cemig. 
Cota 
(m) 
5 
SR-49 
5 ~º~ T 
:25 
23,... Linha de referênci 
5 
SP-48 
T 
t 
~ I 
Basalto compacto 
SR-48 
Condições geológicas 
SP-73 SP-52 SR-46 SP-59 
T T TT SP-54 
l~ tl=T 
j · · - ~ - - ·- - - - - - . .::~-- . -:r~ni~) :~~~:;• :,. f i 5~1ct~i~~~[~ç. 
SP-73 SP-52 
Basaltolcompacto 
Fundação 
SR-46 
SP-63 SR-42 
T T 
-
Limon it1co e 
echa basált~Js:ffo"g~ 
Bas. Ves . amigoaloidal 1 _ 
Basalto compacto 
5 
·25 
5 
T 
.simI:~t 
T T 
~ 
T SP-63 SP-54 T SR-42 T 
:23 
5 
Linha de 
referência 
5 ,--SP-49 
r--.._ jP-94 
2601 ,-r 
5 
F 
1 ':~ 
8:}~:\:-:~~ 
SP-48 
T SP-73 T SPj52 
. A 
Permeabilidade 
SR-46 
T 
SP-59 
T 
>:~~'j;,';;:.r 
F~--. ... ..... 
SP-63 SR-42 
T T 5~llhtll»ht --- . 1 
- ~ 1//.lY.17..--.,,L.. "// "l.l.ll.il'I.I.I.I.I J t'.-. - -1 ,--,Í~---~-,.;::--,,.dr--,:;-.:;?-=::::;;==--~-~-Uf1w,_,:;2i 
~
3 ;;;;~;i11~= ;;:_'?:t} ::/;:;:/::-_ . . . . . ·-· - ··--· 
220 
.... 0 __ 5..__ _ _.10- -1-'-5- -2 .... 0-~25.___3_,_0....,[., 165 170 175 180 185 190 195 200 'v 445 450 455 460 465 470 475 480 
FIG. 4.6 Compartimentação geológico-geotécnica da Usina Porto Primavera 
Fonte: Monticeli (1986). 
l:. 
1 
"'ti o 
!:!: 
(1) 
3 
li> 
"' C/Q 
(1) 
o ..... 
(1) 
n 
::1 
o 
o, 
~-n 
o 
"' e. 
li> 
"' -e: ::1 
e. 
li> -n 
º ' (1) 
"' e. 
(1) 
e: 
3 
li> 
O" 
~ 
;;; 
~ 
3 
°' '° 
70 1 Geologia de Barragens 
(ONDIÇÕES DE FUNDAÇÃO CONDIÇÕES DE PERMEABILIDADE 
P.E. em 1/ mín.m (kg/cm2) 
~ PE ;;:: 100 
~ 10$ PE < 100 { 
[?~'(,:~>:{:] Solo com índice de resistência menor que 1 O golpes de 
0 \ {5!f ~.\ penetração para os últimos 30 cm do barrilete amostrador SPT 
o 
v, ::•;:::••::: Solo com índice de resistência maior que 10 golpes de 
:-;.:: •• =_:;. penetração para os últimos 30 cm do barrilete amostrador SPT 
~ 5$PE<10 
1 $ PE < 5 
CJPE< 1 
Não foram executados 
ensaios de permeabilidade 
no aluvião. Nos trechos 
de argila estima-se PE < 1 
ii = trecho no qual não 
foi efetuado ensaio 
de infiltração 
Argila 
Areia 
.8 
~ 
"' ro 
Argila arenosa/ 
areia argilosa 
Areia pouco argilosa 
D " .li. Turfa/presença de matéria orgânica 
'<§5> 
~ dlo Cascalho 
S3 
E Local de ocorrência de estrias de fricção 
EH: em fratura sub-horizontal 
Ev: em fratura subvertical 
- Arenito brando 
Arenito resisten te -[ 
Cimento limonítico 
Cimento limonítico e calcífero 
- - - - - Juntas sub-horizontais 
8 Rocha muito alterada (Tipo IV) 
i---:-7 Rocha muito fraturada, praticamente sã 
L_J (tipo Ili * > 20 fraturas por metro) 
CJ Rocha praticamente sã (t ipo 1, li e 111) 
CONDIÇÕES GEOLÓGICAS 
Coluvião~ reia pouco argilosa 
Solo de 
alteração ~ reia pouco argilosa 
de arenito 
Arenito _]Cimento limonítico 
eSt ratificado ~ imento limonítico e calcífero 
-c
recha basáltica arenosa 
Basalto 
asalto compacto 
Contato de unidades geológicas _______ J S,bdi, isão de ,o idades geológic,s 
~ Nível d'água 
ROC Trecho de ocorrência de rocha quebrada caoticamente 
FIG. 4.7 Legenda das seções mostradas na Fig. 4 .6 
anteriores de identificação, mostrando o 
relacionamento entre tais condicionantes 
e as necessidades do projeto. O modelo 
consubstanciado nesse protótipo pode ser 
geomecânico ou geo-hidrológico. 
No modelo geomecânico, podem-se 
indicar as relações qualitativas entre os 
diferentes componentes geológicos e as va-
riadas alternativas de projeto, desde que 
tais componentes sejam caracterizadas 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 71 
200 
150 ---- - --
5 ·-== · ----· 7 1 ----- -- ------------------ -------1 -- --
100 3 : 1 
. -;;:-- -----=--,-;:::-- 4 ~ - :F 
- ---- ---- 5 __ <ii:> ____ 5 --------------
------
2 -----------------------------------------
3 
-50 
Parâmetros geomecânicos 
Unidades geomecânicas 
c 0 E Kn Kt y K,q 
(kg/cm2) (graus) (103kg/cm 2) kg/cm .cm 
µ 
(1/m 3) (cm/5) 
1) Solo 0,2 28 0,3 0,30 1,7 10·4 
2) Matacões de basalto 2,0 32 2 0 ,25 2,2 10•4 
3) Basalto denso 15 45 200 0,18 2,9 10-5 
4) Contato o 45 200 80 10° 
5) Brecha arenosa 8 30 80 0,22 2,3 10 -4 
6) Brecha argi losa o 27 40 0 ,22 2,2 10-3 
7) Basalto vesicular e amigdaloidal 10 37 150 0,20 2,6 10·4 
8) Descontinuidade sub-horizontal o 38 200 70 10° 
9) Basalto denso 12 40 180 0,19 2,7 10-s 
1 O) Contato aberto o 45 200 80 10° 
11) Brecha arenosa intemperizada 6 30 60 o, 18 2,2 10·• 
FIG. 4 .8 Modelo geomecânico de um bloco da Usina de Itaipu 
Fonte: Monticeli (1986). 
geomecanicamente no texto, conforme No modelo geo-hidrológico, procura-se 
mostra o exemplo da Fig. 4 .8. Além disso, mostrar o comportamento generalizado do 
no próprio modelo podem ser caracteri- maciço rochoso das fundações, em função 
zados todos os parâmetros geomecânicos, das influências hidrogeotécnicas relaciona-
conforme mostra a Fig. 4.9. das com a infiltração das águas pluviais, seu 
72 1 Geologia de Barragens 
Modelo geomecânico 
(Acima da cota 400 m) (Abaixo da cota 400 m) 
Solo residual + colúvio 2 Xisto alterado (03/04) - zona de descompressão 3 Xisto são a pouco alterado (01 /02) 
FIG. 4.9 Modelo geomecânico para a barragem de Irapé-MG 
Fonte: cortesia da Cemig. 
fluxo subterrâneo e a consequente alteração 
das rochas. Esse modelo é fundamental na 
análise da deformabilidade, estabilidade e 
estanqueidade das fundações e pode ser vi-
sualizado pelo exemplo da Fig. 4 .10. 
__ L --
Modelo geo-hidrológico 
-- Superfície topográfica 
- · - Limite da zona de descompressão 
- - Nível de água subterrânea 
Plano de xistosidade: 
T J L Alterado 
Descomprimido são 
Fechado sâo 
Fratura: 
,,L-Seca 
/-Saturada 
FIG. 4.10 Modelo geo-hidrológico para a barragem 
deirapé-MG 
Fonte: cortesia da Cemig. 
4.2 CARACTERIZAÇÃO 
GEOMECÂNICA E 
HIDROGEOTÉCNICA DAS 
FUNDAÇÕES DA BARRAGEM 
Neste capítulo, será considerado eixo 
barrável não apenas a linha que materializa 
a crista da obra ao longo de toda a seção 
barrável, mas uma faixa que inclui toda a 
obra de barramento. Nos estudos iniciais 
de um projeto de barragem, a localização 
do eixo barrável é condicionada priorita-
riamente pelo fator morfológico. À medida 
que a geologia vai sendo conhecida, algu-
mas modificações no traçado desse eixo 
podem ser necessárias, incluindo seu 
eventual deslocamento. Por isso, é im-
portante iniciar os estudos geológicos e 
geotécnicos em uma área que extrapole 
os limites da própria obra, com relação ao 
eixo inicialmente concebido. Assim, será 
detalhada aqui a caracterização geomecâ-
nica e hidrogeotécnica das fundações de 
uma barragem ao longo de uma área pas-
sível de receber uma obra de barramento e 
de acordo com os princípios formulados no 
item anterior. Os principais aspectos a ca-
racterizar para uma fundação de barragem 
são, na área geomecânica, a deformabilidade 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 73 
e a estabilidade, e na área hidrogeotécnica, a 
estanqueidade. 
4.2.1 Deformabilidade 
ou compressibilidade 
Como deformabilidade será analisado o 
problema da deformação que uma funda-
ção de barragem poderá sofrer ao receber a 
carga imposta pela obra, mas sem que tal de-
formação chegue a provocar a ruptura das 
fundações . Evidentemente, essa deforma-
ção poderá implicar recalques da obra que 
levem à sua ruptura, o que não significa que 
as fundações também sofreram ruptura. 
Em função do tipo de obra a projetar, as 
fundações podem ser constituídas exclusi-
vamente por materiais coerentes (rochas) 
ou incluir um capeamento de material inco-
erente (solo). Uma vez que os problemas de 
deformabilidade são distintos nesses dois 
tipos de fundação, tanto na caracterização 
do problema como na forma de tratá-lo, 
serão analisados separadamente os res-
pectivos processos de deformabilidade em 
solos e em rochas. 
a) Deformabilidade em solos 
O problema da deformabilidade em solos 
está intimamente relacionado à caracterís-
tica de compressibilidade desse material. O 
efeito da deformação em solos compressíveis 
é representado pelo recalque das estruturas 
assentadas sobre ele, e esse recalque pode ser 
uniforme ou diferencial. No primeiro caso, a 
fundação se deformará com a mesma inten-
sidade em toda a base da obra, provocando 
o seu afundamento por igual; no segundo 
caso, o recalque é maior em um trecho e 
menor em outro, mobilizando tensões na 
obra que podem causar a sua ruptura. A 
compressibilidade manifesta-se mais inten-
samente em dois tipos de solos: solos moles 
e solos porosos e colapsíveis. 
Os solos moles são representados por 
argilas , areias argilosas e siltes argilosos. 
A presença desses materiais exigirá um 
estudo minucioso, com o objetivo de de-
finir dois aspectos da deformação: o tipo 
de recalque e o tempo em que ocorrerá. 
Para tal, é necessário realizar ensaios de 
adensamento em todas as variações textu-
rais do solo, pois são as heterogeneidades 
verificadas tanto na horizontal como na 
vertical que constituem a principal causa 
dos recalques diferenciais , embora estes 
também possam ser provocados por desi-
gualdades nas tensões aplicadas pela obra. 
O tempo de recalque deve ser o menor 
possível e, de preferência, ao longo da fase 
construtiva da obra. Esse tempo depende 
da percentagem de consolidação, que varia 
em função de vários fatores, conforme a se-
guinte equação: 
onde: 
t (l + e)K 
U =----
(*r ªvYw 
U - percentagem de consolidação; 
t- tempo; 
e - índice de vazios; 
(4.1) 
K - permeabilidade da camada argilosa; 
H - espessura da camada a ser adensada; 
N - número de camadas drenantes; 
ªv - relação entre a variação de índice de 
vazios e a variação de pressão; 
Yw - densidade da água. 
Conhecidos esses fatores, pode-se calcu-
lar o recalque total ocorrido nesse tempo, 
de acordo com as seguintes equações: 
7 4 1 Geologiade Barragens 
onde: 
r t - recalque alcançado no tempo t ; 
U - percentagem de adensamento; 
llh - variação na altura da camada; 
h - altura da camada; 
ei - índice de vazios inicial; 
p - pressão imposta à camada; 
llp - variação de pressão. 
(4.2) 
(4.3) 
Em função dos dados calculados para 
o valor dos recalques e do tempo em que 
ocorrerá, pode-se sugerir uma das seguin-
tes alternativas para o projetista: 
• remoção parcial ou total do material 
mole, substituindo-o por aterro com-
pactado; a remoção será parcial quando 
o · solo melhora suas características de 
compressibilidade com a profundidade; 
• adensamento normal com o abati-
mento dos taludes ou a construção de 
bermas de equilíbrio, embora tais so-
luções interessem mais à estabilidade 
(elas podem, eventualmente, exacerbar 
os recalques pelo acréscimo do bulbo de 
pressões); 
• construção lenta, desde que o crono-
grama da obra o permita, pois o ritmo 
lento ou a construção por etapas reduz a 
intensidade do recalque; 
• adensamento acelerado por uma so-
brecarga ou pela construção de drenos 
verticais de areia, antecipando, assim, a 
ocorrência dos recalques. 
olho nu, com consequente alto grau de po-
rosidade e baixo teor de umidade, o que 
resulta em baixo grau de saturação. Quando 
a estrutura desses solos sofre colapso ao 
serem saturados, são também denomina-
dos colapsíveis, o que os torna, nesses casos, 
extremamente compressíveis. Geralmente 
esses solos são resultantes da lixiviação de 
óxidos de ferro e da iluviação das frações 
finas pela ação das águas pluviais infiltradas. 
Como é comum a ocorrência de solos poro-
sos entre os elúvios e os colúvios, e como a 
espessura desses solos varia muito ao longo 
de uma encosta, podem ocorrer recalques 
diferenciais ao longo do eixo longitudinal de 
uma barragem, com o surgimento de trin-
cas transversais ao eixo. Essas trincas são as 
mais perigosas por comunicar a face de mon-
tante com a face de jusante da barragem. 
De um modo geral, a compressibilidade 
dos solos porosos aumenta com o aumento 
do seu limite de liquidez. Quando subme-
tidos à saturação, sem acréscimo de carga, 
esses solos podem sofrer recalques bruscos, 
em consequência do colapso sofrido pela es-
trutura do solo ao ser saturado. Um exemplo 
brasileiro de solos porosos é a argila do Terci-
ário da cidade de São Paulo, que pode recalcar 
3% quando submetida à carga de 1 kgf/cm2, 
com um acréscimo de 3% se for saturada 
com a mesma carga. Assim, uma camada 
de 5 m dessa argila pode sofrer um recalque 
de 30 cm se for saturada a uma pressão de 
1 kgf/cm 2. 
Embora menos acentuado, o problema de 
deformabilidade pode ocorrer em solos de 
baixa compressibilidade, como os solos resi-
duais e coluviais. Nestes, o principal aspecto 
Os solos porosos e colapsíveis são aque- que poderá influir na compressibilidade é a 
les que apresentam macroporos visíveis a presença de descontinuidades, o que deve 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 75 
ser bem caracterizado na fase de investi-
gações, conforme já mencionado. Nos solos 
residuais, a presença de planos reliquiares 
da rocha-mãe pode significar a ocorrência 
de argilas de preenchimento de fraturas ou 
de alteração de concentrados em feldspatos 
(veios aplíticos e pegmatíticos), que podem 
aumentar a compressibilidade do solo como 
um todo. Nos solos coluviais, a seleção gra-
nulométrica imposta pelo transporte pode 
levar à individualização de leitos mais 
argilosos, com fracas características de 
compressibilidade. 
A compressibilidade dos solos pode 
ainda ser medida por meio do módulo de 
deformabilidade (E), consequente da relação 
entre a carga aplicada (o) e a deformação 
sofrida pelo solo (E): 
A Tab. 4.3 mostra alguns exemplos desses 
dois parâmetros em alguns solos brasileiros. 
Como se pode observar, os valores do módulo 
E decrescem à medida que aumentam as pres-
sões. Isso se deve à quebra do embricamento 
entre blocos ou à ruptura da cimentação 
entre os grãos. Com a redução progressiva da 
porosidade, o material torna-se mais rígido e 
esse módulo voltará a crescer com a continui-
dade do aumento das pressões. 
b) Deformabilidade em rochas 
Embora o efeito da deformação de 
um maciço rochoso seja o mesmo veri-
ficado para o solo, ou seja, resulta em 
recalque para a obra que lhe está assentada, 
podem-se observar duas grandes diferen-
ças entre esses dois tipos de materiais, na 
relação entre deformação da fundação e de-
(4.4) formação da obra, a saber: 
No item seguinte serão detalhados os 
procedimentos para essa determinação. A 
compressibilidade pode ainda ser expressa 
pelo coeficiente de compressibilidade 
volumétrica (Cc), conforme a equação: 
(4.5) 
TAB. 4 .3 Valores de E e Cc para alguns solos 
Material E kg/cm2 x 103 
Solo residual 1,70 
Solo saprolítico de basalto 0,60 
0,50 
Solo residual de gnaisse 0,40 
0,35 
Enrocamento de basalto 
0,80 
0,40 
Brita corrida 0,73 
Areia artificial 0,28 
Fonte: Cruz (1996). 
• no caso de solos, os recalques são mais 
significativos que em rochas; todavia, as 
barragens construídas em solo são dos 
tipos de terra ou de enrocamento, cuja 
flexibilidade pode admitir um acomo-
damento aos pequenos recalques das 
fundações, mesmo diferenciais, sem 
grandes danos para a obra; 
Cc 1/kg/cm2 x 10-6 Nível de tensões kg/cm2 
350 0-2 
100 0-6 
1.200 0-2 
1.500 0-4 
1.700 0-6 
875 0-4 
1.750 0 - 8 
820 0-4 
2.100 0-4 
CJ 
76 1 Geologia de Barragens 
• no caso de rochas, os recalques são, em 
geral, pouco significativos; porém, se a 
obra construída for de concreto, sua ele-
vada rigidez poderá ser comprometida 
pelos pequenos recalques diferenciais, 
provocando o aparecimento de trincas que 
poderão causar grandes prejuízos à obra. 
O parâmetro que define a resistên-
cia à deformação das rochas é o módulo de 
deformabilidade (E), já definido no item an-
terior. Esse módulo deve ser medido numa 
curva tensão x deformação construída a 
E1 = tga1 
E2 = tga2 
E1 + E2 
E= --
2 
0 
0 r 
r -------- 1 1 2 
1 
1 1 
, ________ .J 
2 
___ ,, 
X Ôx 
2 
Õy = Õy + Õy 
2 2 
Õx Õx 
Õx = 2 + 2 
Õy 
Ey = -
Ó y 
a= ~ 
Ey 
Õx 
Ex = -
Ó x 
partir de ensaios in situ (ver item 7.1) ou de 
laboratório (ver item 7.2). Nesses ensaios, o 
maciço rochoso é carregado e descarregado 
três vezes, devendo o módulo E ser medido 
nos dois últimos carregamentos (Fig. 4.11a), 
pois o primeiro carregamento é afetado pelo 
fechamento das descontinuidades abertas. 
O módulo E pode ser obtido pela apli-
cação de uma carga de compressão ou de 
tração, e pode ainda ser uniaxial ou triaxial. 
Em todos os casos, é denominado módulo de 
deformabilidade estático (Eest)· 
E 
Eo 
l l l 
□□□ 
Creep 
primário 
2 3 
Ruptura 
J 
FIG. 4.11 Parâmetros de deformabilidade: (a) curvas de deformação; (b) inf/.uência das descontinuidades; (e) coe-
fi.cien te de Poisson; (d) deformação lenta ou creep 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 77 
O módulo de deformabilidade dinâmico 
(Edin) é obtido por meio do emprego da 
geofísica, especificamente pelo método de 
sísmica (ver item 6.2.2). O módulo Edin é 
aproximadamente igual ao módulo Eest 
quando este é obtido por meio de uma 
carga que não ultrapasse 30% da carga de 
ruptura do material ensaiado. A partir daí, 
o módulo Eest vai diminuindo em relação 
ao módulo Edin, à medida que aumenta a 
carga de ensaio nesse tipo de determina-
ção. Nessa situação, a relação entre esses 
dois módulos é a seguinte: 
micamente, sendo extremamente baixos 
quando o solo representa o estágio final 
dessa alteração. 
Outra influência significativa pode ser 
observada na Tab. 4.4, quando se compa-
ram as rochas quase homogêneas, como 
o granito, com rochas orientadas, como o 
micaxisto, em que a foliação resultante da 
xistosidade é muito pronunciada. Essa fo-
liação representaplanos de descontinuidade, 
os quais reduzem bastante o módulo de 
deformabilidade, por tenderem a se fechar 
quando o maciço rochoso é carregado pela 
Edin = 8,3Eest + 0,97 
obra. A influência da descontinuidade do 
(4.6) maciço rochoso sobre o módulo Eest varia 
com a relação entre a direção de aplicação 
Nos maciços rochosos, a deformabi-
lidade é influenciada por quatro fatores 
importantes: constituição mineralógica, 
grau de alteração, planos de descontinui-
dade e relação entre a direção de aplicação 
da carga e a direção da descontinuidade. 
A constituição mineralógica de uma rocha 
influi no módulo de deformabilidade da se-
guinte forma: 
n 
da carga e a direção desse plano, conforme 
mostra a Fig. 4.llb. O módulo E será maior 
quando a carga for aplicada na mesma di-
reção da descontinuidade e menor quando 
aplicada perpendicularmente a ela. 
Uma característica elástica da rocha 
que influi no módulo de deformabilidade é 
o Coeficiente de Poisson (u), definido con-
forme indicado na Fig. 4.llc, e cujos valores 
médios das principais rochas acham-se indi-
Er = L Ei ·Vi 
i=l 
(4.7) cados na Tab. 4 .4. O módulo E é diretamente 
proporcional ao Coeficiente de Poisson, ou 
onde: 
Er - módulo de deformabilidade da rocha; 
Ei - módulo de deformabilidade de cada 
mineral; 
Vi - volume ocupado por cada mineral na 
rocha; 
i - número de minerais. 
A Tab. 4.4 exemplifica uma relação dos 
valores médios do módulo Eest para as 
rochas em estado são. Esses valores vão pro-
gressivamente diminuindo à medida que as 
rochas ou minerais vão se alterando qui-
seja, para uma carga aplicada na vertical, o 
módulo E guarda a seguinte relação: 
(4.8) 
Finalmente, deve-se levar em conta o 
tempo de aplicação da carga na deformação 
dos maciços rochosos . Embora essa influ-
ência seja bem menos significativa que a 
registrada para os solos argilosos, pode ser 
problemática em função da rigidez das obras 
de concreto que concentram as cargas sobre 
78 1 Geologia de Barragens 
TAB. 4.4 Valores médios do Módulo E e do Coeficiente de Poisson para algumas rochas 
Grupo de rocha Rocha 
Basalto e gabro 
Anfibolito 
Ígneas 
Granito e granodiorito 
Diabásio 
Andesito 
Riolito e fonolito 
Mármore 
Quartzito 
Metamórficas Gnaisse 
Quartzoxisto 
Micaxisto 
Calcário 
Arenito 
Sedimentares 
Dolomito 
Argil ito 
Fonte: Legget (1962); Novik e Rzhevsky (1971). 
tais rochas. A deformação lenta, ou fluên-
cia, que ocorre nos maciços rochosos com a 
aplicação de uma carga constante pode ser 
dividida em três fases, conforme se observa 
na Fig. 4.lld. No instante t 0, de aplicação 
da carga, tem-se a deformação i::0, corres-
pondente à relação cr/ E. Numa primeira 
fase de fluência , ocorre o creep primário, 
em que as deformações são um pouco mais 
acentuadas no início, suavizando ao final. 
Numa segunda fase, denominada creep se-
cundário, as deformações são constantes 
com o tempo, resultando em uma reta a re-
lação deformação x tempo. Na última fase , 
quando a resistência básica da rocha começa 
a ser vencida, ocorre o creep terciário, com 
um aumento nas deformações até atingir a 
ruptura. Evidentemente, essa condição não 
ocorre de forma frequente e apenas é pro-
blemática nas duas seguintes situações: 
• quando o módulo E é muito baixo; 
Módulo de Young 
E x 10-5 kg/cm 2 
6,0 - 12,0 
6,0 - 7,0 
5,0- 9,0 
3,0 - 9,0 
1,2 - 3,5 
1,0-2,0 
6,0 - 9,0 
4,0 - 10,0 
2,5 - 6,0 
1,2 - 3,0 
1,0-2 ,5 
4,0 - 8,0 
1,5 - 5,0 
2,0 - 3,0 
1,5 - 3,0 
Coeficiente de Poisson o 
0,15 - 0,20 
0,25 - 0,30 
0,10 - 0,30 
0,15 - 0,20 
0,11 - 0,20 
0,1 O - 0,20 
0,11 - 0,20 
0,15 - 0,20 
0,08 - 0,20 
0,15 - 0,20 
0,10 - 0,15 
0,10 - 0,20 
0,07 - 0,15 
0,08 - 0,20 
0 ,1 0 - 0,25 
• quando o fator de segurança em rela-
ção à estabilidade é inferior a 1,2. 
4 .2.2 Estabilidade 
Como estabilidade serão incluídas todas 
as possibilidades de ruptura que possam 
ocorrer em uma fundação de barragem 
em decorrência das cargas impostas pela 
obra. Não serão analisados aqui os casos 
em que há rupturas no corpo da barragem 
ou ao longo do contato barragem/ funda-
ção, mas sem haver ruptura nas fundações, 
pois tais casos decorrem de uma das se-
guintes causas: 
• projeto de engenharia deficiente; 
• deficiência construtiva; 
• erosão interna causada pela percola-
ção de água no corpo da barragem; 
• recalque excessivo da obra por 
problema de deformabilidade das fun-
dações; 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 79 
• erosão interna nas fundações da bar-
ragem. 
Das causas apresentadas, as três pri-
meiras nada têm a ver com a geologia; a 
quarta já foi analisada no item anterior e a 
quinta será objeto de análise no item 4.2.3. 
A ruptura de uma fundação depende 
essencialmente de duas condicionantes: 
aplicação das cargas impostas e resistência do 
material da fundação. 
a) Aplicação das cargas impostas 
A solicitação imposta a uma fundação 
depende fundamentalmente do tipo de bar-
ragem. Nesse aspecto, essas obras podem 
ser divididas em três grupos: barragem 
de terra e/ou de enrocamento; barragem de 
gravidade; e barragem delgada de simples 
ou dupla curvatura. 
A barragem de terra ou de enro-
camento exibe um comportamento 
semiplástico, e a pressão exercida em um 
ponto das fundações depende da espessura 
da barragem nesse ponto. A distribui-
ção de pressões exercidas por esse tipo de 
barragem sobre as fundações é muito se-
melhante àquela exercida pela água do 
reservatório, conforme mostra a Fig. 4 .12a. 
Em consequência dos ajustes internos do 
material da barragem, as pressões exercidas 
sobre as fundações são aproximadamente 
iguais ao peso de prismas isolados de altu-
ras diferentes, e a distribuição das pressões 
ao longo da base apresenta-se conforme 
indicado na Fig. 4.12b. Essa figura mostra 
que a influência da água do reservatório é 
maior nos trechos mais profundos da face 
de montante da barragem, decrescendo 
com a redução de profundidade. 
A barragem de gravidade funciona como 
uma estrutura monolítica, rígida e coesa, de 
forma que as pressões que ocorrem ao longo 
de toda a fundação de uma barragem são 
função do peso total distribuído ao longo 
dessa fundação, como mostra o esquema da 
Fig. 4.12c, variando muito pouco ao longo da 
fundação. Em consequência, as tensões atu-
antes nas fundações são muito diferentes 
quando o reservatório está vazio e cheio. No 
primeiro caso, as tensões atuam na vertical 
(Fig. 4.12c); ao se encher o reservatório, as 
pressões hidrostáticas atuam em conjunto 
com o peso da barragem, dando como re-
sultante de pressões um vetor dirigido para 
jusante, como mostra a mesma figura . Além 
dessa resultante, a pressão hidrostática in-
troduz no corpo da barragem uma tensão de 
torque que tende a comprimir contra a fun-
dação o seu pé de jusante e a levantar o pé 
de montante, como mostra a linha interrom-
pida na base da barragem (Fig. 4 .12d). 
A barragem delgada de simples ou 
dupla curvatura apresenta uma dis -
tribuição de tensões muito particular. 
Primeiramente, o efeito de arco de seu eixo 
promove uma distribuição das pressões 
hidrostáticas, que são parcialmente dire-
cionadas no sentido das ombreiras, como 
mostra em planta a Fig. 4.12e. Depois, o 
alívio do peso da barragem, representado 
pelo adelgaçamento de sua seção, reduz a 
componente vertical, no caso de simples 
curvatura, ou a componente inclinada, no 
caso de dupla curvatura (Fig. 4.12f). Como 
resultante dessas pressões, o vetor possui 
uma inclinação mais suave no segundo 
caso, porém a magnitude de todas as ten-
sões é significantemente inferior àquelas 
causadas pela barragem de gravidade. 
80 1 Geologia de Barragens 
b) Resistência das fundações 
A exemplo do problema da defor-
mabilidade, serão tratados separadamente 
os casos de resistência de fundações em 
solos e em rochas,pois as relações obra/ 
fundação são muito diferentes para esses 
dois tipos de materiais . 
• Estabilidade das fundações em solos 
Conforme assinalado anteriormente, as 
fundações em solos somente admitem bar-
ragens de material solto, preferencialmente 
de terra. Por outro lado, foi explicado no 
item anterior como se distribuem as pres-
sões impostas por esse tipo de barragem. 
Assim, pode-se concluir que, em princípio, o 
problema de estabilidade de uma fundação 
em solo restringe-se ao trecho mais baixo da 
seção barrável, pelos motivos que se seguem: 
0 ,,. 0 
: : ' ,,....-Reservatório .. K 
Í cheio 
Reservatório vazio 
0 
• as ombreiras possuem solos residuais 
ou coluviais, geralmente mais resisten-
tes e menos espessos que os aluviais; 
• as pressões verticais impostas pela 
barragem de terra são reduzidas ao 
longo das ombreiras; 
• a presença de solos compressíveis está 
sempre ligada a sedimentos fluviais , 
principalmente ao longo de bacias de 
inundação marginais ao leito do rio, 
quando o vale assume grandes larguras 
em sua base e recebe a deposição de ma-
teriais argilosos; 
• as maiores pressões das barragens de 
terra são transmitidas em seu trecho 
mais central, onde é maior a sua altura. 
Nesses trechos, o problema é semelhante 
ao já comentado para a deformabilidade, 
ou seja, são os solos constituídos por ar-
( 
/"' Reservatório 
cheio 
Reservatório vazio 
--~---- - -k-----,:,-r71""- -,4""5-_ q> Y-
2 ~ Ili 
/? '--- Cisalhamento linear 
FIG. 4.12 Dist ribuição das cargas impostas por uma: (a) e (b) barragem de terra ou enrocamento; (e), (d) e (g) 
barragem de gravidade; (e) e (f) barragem em arco de dupla curvatura 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 81 
gilas moles ou aqueles colapsíveis que 
podem se deformar até atingirem a rup-
tura. A ruptura desses materiais ocorre por 
cisalhamento, e pode-se ter uma boa apro-
ximação da resistência à ruptura desses 
solos por meio do ensaio de resistência à 
penetração (SPT), que indica o limite da 
pressão admissível, acima do qual poderá 
ocorrer a ruptura (ver Tab. 4.1). Esse 
recurso, que pode ser suficiente na caracte-
rização de uma fundação na fase preliminar 
de estudos geológicos, deve ser complemen-
tado, nas fases mais detalhadas do projeto, 
pelos ensaios de cisalhamento direto e 
triaxial em amostras indeformadas coleta-
das desse material, conforme programação 
discutida no Cap. 6. Nesses ensaios são de-
terminados os parâmetros de resistência ao 
cisalhamento que permitem analisar a es-
tabilidade de um talude em solo em função 
c - coesão mobilizada ao longo do plano 
de ruptura; 
cr - tensão normal ao plano de ruptura; 
~ - ângulo de atrito, representando a 
máxima obliquidade das tensões que mo-
bilizam o corte. 
Embora os parâmetros e e ~ dependam 
do estado de tensões instaladas no solo, 
pode-se relacionar alguns exemplos para 
solos residuais (Tab. 4.5). 
• Estabilidade das fundações em 
rochas 
A ruptura de uma fundação constituída 
de rocha pode ser analisada em função de 
dois critérios: tipo de ruptura e aplicação da 
carga imposta pela obra. 
Tipos de ruptura 
da seguinte equação: 
t = e +crtg~ 
A ruptura de um maciço rochoso é uma 
(4.9) função do estado de tensões que atua nesse 
maciço, se uniaxial ou triaxial. 
onde: 
-r - tensão de cisalhamento; 
No estado uniaxial, as tensões 0 2 e 0 3 
são nulas (ver Fig. 4.13a). Nesse estado, 
TAB. 4.5 Parâmetros de resistência ao cisalhamento de alguns solos residuais 
Barragem Rocha de origem e' (kgf/cm2) ~• (º) 
Porto Colômbia 0,20 - 0,25 17 - 24 
Marimbondo Basalto 0,10 15 
1,00 24 
Metabasito 0,30 
Tucuruí 
25 
Filito 0,36 24 
Quartzito 0,31 22,5 
Corumbá Cloritaxisto 1,20 29 
Cana Brava Metagabro 0,40 - 0,80 20 - 22 
Serra da Mesa Micaxisto 1,80 - 2,85 30 
Simplício Migmatito 0,20 - 0,30 23 - 27 
Sapucaia 
Gnaisse 
0,90 24 
ltacoara 0,30 24 
Fonte: Cruz (1996). 
82 1 Geologia de Barragens 
podem ocorrer rupturas por tração e por 
cisalhamento. A ruptura por tração ocorre 
quando a tensão de tração (crt) gerada pela 
compressão uniaxial (cr1) supera a resis-
tência à tração do maciço rochoso (St), 
antes de mobilizar tensões cisalhantes 
(Fig. 4.13c). Nesse caso, a envoltória de rup-
tura tangencia o semicírculo das tensões 
cr1 crt no ponto correspondente a crt, no cír-
culo de Mohr, como mostrado nessa figura. 
Quando a resistência à tração supera a 
tensão de tração gerada pela compres-
são uniaxial, são mobilizadas tensões de 
cisalhamento ('r) que provocam a ruptura 
por cisalhamento, desde que essas tensões 
superem a resistência ao cisalhamento 
do maciço rochoso (S5), como mostrado na 
Fig. 4.13d, com respectiva demonstração 
da ruptura no círculo de Mohr ao lado. 
O estado triaxial é mostrado na 
Fig. 4.136. Nesse estado, a ruptura ocorre 
por tração quando a tensão de tração crt 
gerada por cr1 encontra uma tensão de 
confinamento também de tração (cr3), e a 
soma dessas duas tensões tem a possibi-
lidade de ser tangenciada pela envoltória 
de ruptura do maciço rochoso, como mos-
trado no círculo de Mohr da Fig. 4.13e. Esse 
caso é incomum, pois geralmente as ten-
sões confinantes são compressivas, e não 
tracionais, a não ser quando movimentos 
epirogenéticos alçam blocos dantes compri-
midos orogeneticamente, criando trações 
horizontais em consequência do maior 
raio externo da crosta terrestre (teoria de 
Price, 1966). Assim, os casos de ruptura 
no estado triaxial são predominantemente 
por cisalhamento (Fig. 4.13f). Os círculos 
de Mohr indicados nessa figura mostram 
a variação que sofre o ângulo 0 entre cr1 e 
o plano de ruptura em função da variação 
do ângulo de atrito interno, que varia nas 
rochas entre 30° e 60°. O último círculo de 
Mohr mostra a condição para que 0 fosse 
igual a 45°, o que não ocorre na prática, já 
que nenhuma rocha possui um ângulo de 
atrito interno nulo. 
Quando uma rocha é comprimida unia-
xialmente, pode ocorrer um esmagamento 
decorrente da conjuminância das ruptu-
ras por tração e por cisalhamento, e, nesse 
caso, utiliza-se a resistência à compres-
são (Se) como parâmetro de resistência do 
maciço rochoso. A Tab. 4.6 mostra os valo-
res médios das resistências à compressão, 
ao cisalhamento e à tração das princi-
pais rochas. 
• Aplicação da carga imposta pela obra 
Dada a maior resistência da rocha, 
somente as barragens de concreto, que 
impõem elevadas cargas concentradas, 
podem influir na estabilidade de suas fun-
dações. 
Em princípio, são previsíveis dois casos 
distintos: cargas impostas na base das fun-
dações e cargas impostas às ombreiras. 
As cargas impostas na base das funda-
ções são aquelas indicadas nas Figs. 4.12d 
e 4.12f, em que o peso da barragem forma 
uma resultante com a pressão hidrostática, 
atuando a partir do centro de gravidade 
da obra, no sentido do seu pé de jusante. 
O peso da barragem representa a principal 
componente dos esforços impostos à funda-
ção e o esquema de distribuição das tensões 
geradas pode ser visualizado na Fig. 4.12g. 
Inicialmente, desenvolve-se uma cunha cuja 
declividade é função do ângulo de atrito do 
material da fundação; essa cunha, indicada 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 83 
8 uniaxial 
cr, <J 
3 Triaxial 
0 Ruptura por tração 
0 Ruptura por cisalhamento 
0 Ruptura por tração 
0 Ruptura por cisalhamento 
e= 45º - 0 12 
FIG. 4.13 Estados de tensões e tipos de rupturas 
--
<J 
<J 
<J 
cr, 
--... <J3 --
<J3 + cr, cr, <J 
e= 60º 
0 = 15° 
<J3 
,: 
e= 30° 
0 = 30° 
<J3 
,: 
0 = 0° 
0 = 45° 
cr, cr 
84 1 Geologia de Barragens 
TAB. 4 .6 Valores médios de resistência das principais rochas 
Grupo de 
Rocha 
Resistência à Resistência ao Resistência à 
rocha compr. (kgf/cm2) cisalh. (kgf/cm2) tração (kgf/cm2) 
Basalto e gabro 800 - 4 .000 50 - 400 60 - 200 
Anfibolito 1.700 - 2.800 150-300100 - 150 
Ígneas 
Granito e granodiorito 1.200 - 2.800 100 - 300 100 - 250 
Diabásio 1.200 - 2.500 100 - 150 100 - 200 
Andesito 500 - 3.000 80 - 150 50 - 150 
Riolito e fonolito 1.000 - 3.000 80 - 200 80 - 120 
Mármore 600 - 1.800 100 - 250 60 - 160 
Quartzito 2 .800 - 3 .000 150 - 200 150 - 200 
Metamórficas Gnaisse 800 - 2.500 50 - 100 40 - 70 
Quartzoxisto 1.300 - 2.500 120 - 150 100 - 150 
Micaxisto 500 - 1.500 40 - 80 30 - 70 
Calcário 600 - 1.800 100 - 180 50 - 120 
Arenito 300 - 1.500 100 - 200 30 - 100 
Sedimentares 
Dolomito 200 - 1.200 80 - 150 25 - 100 
Argil ito 400 - 1.000 40 - 70 30 - 50 
Fonte: Legget (1962); Novik e Rzhevsky (1971 ). 
por I nessa figura, produz duas zonas de 
cisalhamento, cada uma delas constituída 
por duas partes: uma de cisalhamento radial, 
indicada por II e limitada por um arco de es-
piral logarítmica; e outra de cisalhamento 
linear, indicado por III e definida pelo ângulo 
de 45° - ~/ 2 com a horizontal, explicado 
pelo esquema da Fig. 4 .14a. A capacidade de 
suporte da fundação, que define a sua con-
dição de estabilidade, é igual à resistência 
oferecida ao deslocamento pelas zonas de 
cisalhamento radial e linear. 
Uma vez que a resistência ao 
cisalhamento de um maciço rochoso é con-
dicionada pelas suas descontinuidades, que 
constituem planos de fraqueza do maciço, 
pode-se constatar que as piores condições 
de estabilidade de uma fundação em rocha 
correspondem à situação em que a direção 
de uma ou mais descontinuidades coincide 
ou está próxima à direção em que se acha 
mobilizada a tensão de cisalhamento linear 
na Fig. 4 .12g. 
A influência da direção do plano de 
descontinuidade sobre a ruptura por 
cisalhamento pode ser observada no gráfico 
da Fig. 4.14b. Verifica-se essa influência até 
45° entre as direções de descontinuidade 
e de aplicação dos esforços, e ela se reduz 
para ângulos inferiores a 45° e se anula to-
talmente a partir dos 60°. Assim, pode-se 
prever que as descontinuidades do maciço 
rochoso que possuem ângulos de 0° até 60° 
no sentido de montante são passíveis de in-
fluenciar a estabilidade das fundações de 
barragens de peso (Fig. 4.14c). A situação 
mais crítica de instabilidade é aquela em que 
ocorrem descontinuidades mergulhando 
para jusante e para montante (Fig. 4.14d), 
pois a intersecção desses planos favorecerá 
a formação de cunhas instáveis que tendem 
a se deslocar para jusante, a exemplo do 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 85 
que ocorreu na barragem de Malpasset, na 
::-rança. 
Constitui, pois, objeto do estudo 
aeológico definir as direções das descon-
·nuidades e, no caso de constatada a 
coincidência abordada anteriormente, ca-
racterizar a resistência ao cisalhamento de 
t ais planos. 
Desde que não ocorram planos de des-
continuidade mergulhando para jusante e 
para montante, ou que o maciço rochoso se 
60° 
45° 
e 
O 15° 30º 45° 60° 75° 90° 
a 
apresente próximo às condições ideais de 
homogeneidade e isotropia, a resistência 
da própria rocha pode ser representativa 
para o maciço da fundação. Nesse caso, 
as informações preliminares de resistên-
cia podem ser atendidas com os ensaios 
de compressão simples e de cisalhamento 
direto. A segurança desses resultados, pelo 
fato de ser esperada uma maior resistência 
em razão do confinamento do maciço ro-
choso in situ, compensa eventuais reduções 
(J 
20 = 90 - q> 
e= 45 - .!. 
2 
Nos meios rochosos: 
30° < q> < 60° 
Logo: 
15º<q>< 30º 
/ Plano de ruptu ra 
0 
Plano de 
descontinuidade 
- .~--L--
...____ ,L.- .:,e;.,-"""":-- ~ 
----........ 
FIG. 4.14 Rupt uras por cisalhamento: (a) esquema no circulo de Mohr; (b) infl_uência dos planos de desconti-
nuidade; (e) e (d) cunha de deslizamento na fundação de uma barragem; (e) condições criticas de ruptura nas 
ombreiras 
86 1 Geologia de Barragens 
na resistência em função de possíveis des-
continuidades não localizadas. 
A resistência ao cisalhamento depende 
não apenas dos parâmetros intrínsecos 
do material envolvido, mas também das 
componentes de tensões que são mobiliza-
das pela carga induzida, conforme mostra 
a equação da resistência ao cisalhamento 
indicada para os solos (4.9). 
Os parâmetros e e ~ não são constantes 
para um mesmo maciço rochoso, pois estão 
intimamente relacionados com o estado 
de tensões a que esse maciço está sujeito. 
Ainda assim, são relacionados valores 
médios para tais parâmetros na Tab. 4.7, 
para diversos tipos de rochas. 
Nos estudos mais detalhados, devem-
-se realizar ensaios de cisalhamento direto, 
preferencialmente in situ. Caso sejam rea-
lizados em laboratório, as amostras devem 
ser orientadas, a fim de que as pressões apli-
cadas no laboratório guardem as mesmas 
relações com as descontinuidades das 
cargas aplicadas pelas obras. 
Em termos de maciço rochoso, merece 
atenção especial o caso de calcários, uma 
TAB. 4.7 Valores de coesão e ângulo de 
atrito para diversos tipos de 
rochas 
Rocha 
Coesão - e Ângulo de 
(kgf/cm2) atrito -~ (º) 
Granito 140 - 500 45 - 60 
Dolerito 250 - 600 55 - 60 
Basalto 200 - 600 50 - 55 
Arenito 80 - 400 35 - 50 
Folhelho 30 - 300 15 - 30 
Calcário 100 - 500 35 - 50 
Quartzito 200 - 600 50 - 60 
Mármore 150 - 300 35 - 50 
Fonte: Farmer (1968). 
vez que nem sempre são visíveis as des-
continuidades desses maciços, que podem 
ser representadas por dissoluções cársticas 
caóticas, de dimensões e aberturas imprevisí-
veis. Essas descontinuidades podem reduzir 
sensivelmente a resistência desses maciços, 
provocando o seu colapso ao receberem 
cargas concentradas. Nesses casos, deve-se 
adensar a investigação de subsuperfície, com 
a utilização de sondagens rotativas e geofí-
sica, conforme será abordado no Cap. 6. 
As cargas impostas às ombreiras são aque-
las indicadas nas Figs. 4.12c e 4.12e. Para 
as cargas resultantes do peso da barragem, 
indicadas na primeira figura, os efeitos em 
uma eventual ruptura são os mesmos já 
analisados para a base das fundações. 
Para as cargas hidráulicas direcionadas 
pelo efeito de arco, a geometria das desconti-
nuidades passíveis de influir na ruptura por 
cisalhamento é diferente (Fig. 4.14e). Nesse 
caso, descontinuidades verticais, como fra-
turas, porém com direções dispostas como 
indicado nessa figura, são extremamente 
perigosas para a estabilidade do maciço 
rochoso, que poderá formar cunhas com 
deslocamentos no plano horizontal, as 
quais poderão levar à ruptura da barragem. 
Assim, constitui objeto das investigações 
detalhadas o arranjo das descontinuidades 
do maciço rochoso ao longo das ombreiras, 
para o caso de uma barragem em arco. 
A resistência do maciço isento de des-
continuidades nessas direções também 
deve ser investigada, no caso em que são 
esperadas menores resistências da própria 
rocha, como em arenitos, calcários não 
metamorfizados etc. É que, em geral, a des-
compressão por erosão induz tensões de 
tração ao longo das encostas, o que favorece 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 87 
a redução da resistência da rocha e pode 
:avorecer o aparecimento de rupturas ao 
ngo das direções indicadas na Fig. 4 .14e, 
ao ser o maciço comprimido com tensões 
e baixo ângulo com a encosta, como são 
aquelas induzidas pela água. 
• Estabilidade das fundações em sa-
prólito 
Os casos até agora abordados consi-
deraram o solo maduro e a rocha sã, com 
seus problemas específicos e diversificados . 
Ocorre, todavia, uma grande variação de 
situações entre a rocha sã e o solo maduro, 
em função da progressiva atuação da 
intemperização. Essa variedade de situ-
ações será incorporada em um só pacote, 
correspondente ao saprólito, conforme in-
dicado na Fig. 3.2. 
A intemperização química do maciço 
rochoso reduz todas as suas resistências 
pela tendência em transformar minerais 
resistentes como o feldspato em argilas de 
baixaresistência. O efeito pernicioso dessa 
intemperização torna-se mais grave por 
iniciar-se ao longo dos planos de descontinui-
dade, os quais, normalmente, já constituem 
planos de menor resistência do maciço 
rochoso. Assim, um gnaisse cuja xistosi-
dade mergulha para montante com ângulo 
em torno de 30° constitui uma fundação 
altamente instável caso ocorram intemperi-
zações ao longo de algum desses planos. 
O saprólito bastante desenvolvido pode 
·á apresentar características de um solo; to-
avia, a presença de planos reliquiares de 
descontinuidade do maciço rochoso poderá 
induzir orientações preferenciais onde a 
resistência ao cisalhamento será menor 
que a do próprio solo. Em resumo, o sapró-
lito considerado desde a rocha alterada em 
seus planos de descontinuidade deve ser 
encarado como um dos piores materiais 
em termos de resistência ao cisalhamento, 
merecendo análises cuidadosas de sua re-
sistência até para barragens de material 
solto de maior peso, como as barragens de 
enrocamento, mormente se tiverem grande 
altura. A única vantagem desse material é 
propiciar, com certa facilidade, a coleta de 
amostras indeformadas para que se possa 
avaliar em laboratório a real influência de 
suas descontinuidades sobre a resistência 
ao cisalhamento. 
4.2.3 Estanqueidade 
A propriedade de estanqueidade de um 
meio qualquer relaciona-se com o impedi-
mento da percolação da água através dele. 
No caso de barragens, a percolação da água 
armazenada pode ocorrer através do corpo 
da barragem ou pelas suas fundações. 
Assim, considera-se uma barragem estan-
que quando não ocorre percolação de água 
de montante para jusante, quer pelo seu 
corpo, quer pela sua fundação. 
Evidentemente, é impossível cons-
truir uma barragem totalmente estanque, 
onde a percolação da água seja efetiva-
mente nula, pois os custos para obliterar 
as minúsculas passagens da água seriam 
incompatíveis com os efeitos esperados 
para tal estanqueidade. Assim, busca-se, na 
estanqueidade parcial de uma barragem, 
reduzir a percolação a níveis aceitáveis em 
função da segurança da obra e do objetivo 
para o qual foi projetada. A percolação além 
desses níveis será considerada excessiva e 
pode ser responsável por um ou mais dos 
seguintes prejuízos à obra: 
88 1 Geologia de Barragens 
• erosão interna da barragem ou das 
fundações, levando à ruptura da obra; 
• fugas excessivas de água do reser-
vatório, que comprometam o volume 
armazenado em barragens para abas-
tecimento, ou a altura do nível do 
reservatório, para hidrelétricas e barra-
gens de lazer; 
• subpressões elevadas na base da bar-
ragem, comprometendo a estabilidade 
da obra, no caso de barragem de con-
creto. 
A percolação através do corpo da bar-
ragem ou no contato obra/fundação é um 
problema puramente construtivo e, por-
tanto, não será abordado no presente livro. 
A percolação através das fundações admite 
duas grandes divisões, em função das ca-
racterísticas dessa fundação: percolação 
em meios porosos e percolação em meios 
fissurados. 
a) Percolação em meios porosos 
Os meios porosos em geologia são aque-
les constituídos por solos inconsistentes 
ou por rochas sedimentares granulares 
não cimentadas, como conglomerado, are-
nito etc. Nesses meios, embora possam 
ocorrer anisotropias no parâmetro da 
permeabilidade, segundo a horizontal e a 
vertical, existem maiores aproximações 
com a homogeneidade do meio e, para efei-
tos de percolação, este pode ser considerado 
contínuo. Assim, é possível não apenas de-
terminar a permeabilidade média desse 
meio, mas também estimar o fluxo de água 
que poderá passar num determinado tempo. 
Pode-se obter a permeabilidade por 
qualquer tipo de ensaio in situ entre os des-
critos no item 7.1.lb. Evidentemente, para 
realizar tais ensaios, a forma mais prática e 
econômica será aproveitar todas as sonda-
gens executadas, sejam elas a percussão ou 
rotativas, pois quanto maior for o número 
de ensaios, mais representativa será a média 
obtida para o valor da permeabilidade, 
além de ser possível identificar eventuais 
anomalias nesse parâmetro hidráulico, 
em consequência das heterogeneidades do 
meio granular. 
Caracterizada a permeabilidade média, 
pode-se calcular o volume de água perco-
lada num meio em um intervalo de tempo 
qualquer (dia, mês, ano etc.). Para isso, é 
necessário construir uma rede de fluxo que 
represente a distribuição da água na base 
da barragem, ou seja, no trecho da funda-
ção constituído por solo. Essa rede de fluxo 
é obtida pelo traçado de duas famílias de 
linhas contidas em um mesmo plano e que 
são denominadas linhas de fluxo e linhas 
equipotenciais (Fig. 4.15). 
As linhas de fluxo representam o cami-
nho teórico que a água percorre quando 
se locomove de montante para jusante ao 
longo de uma fundação de barragem. As 
linhas equipotenciais são linhas que ligam 
pontos de mesmo potencial hidráulico no 
interior de uma rede de fluxo. O potencial 
hidráulico em um ponto qualquer da rede 
de fluxo é dado pela equação de Bernouilli: 
u v2 
h=-+ z + - (4.10) 
Ya 2g 
onde: 
h - potencial hidráulico em um ponto da 
rede; 
u - pressão neutra; 
Ya - peso específico da água; 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 89 
z - elevação do ponto em relação a um 
'vel de referência; 
~ - velocidade da água no ponto conside-
.,.ado; 
- aceleração da gravidade. 
Como a velocidade da água nos meios 
_ orosos é muito pequena, o último termo 
a Eq. (4.10) pode ser desprezado, ficando: 
h=~+z 
Ya 
(4.11) 
Na Fig. 4.15, o potencial hidráulico no 
ponto A é representado pela soma de z + z'. 
A pressão neutra u que atua no ponto A 
é dada por: 
u = z' ya (4.12) 
e: 
z'=~ e h=~+z c.q.d (4.13) 
Ya Ya 
Duas linhas equipotenciais consecuti-
·as de fluxo formam um canal, conforme 
mostrado no exemplo da Fig. 4.15. A rigor, 
seriam necessárias quatro linhas para ca-
racterizar tridimensionalmente um canal. 
H 
H 
Linha equipotencial Linha de fluxo 
FIG. 4.15 Rede de fluxo sob uma barragem 
Como, na prática, os problemas de fluxo 
em meios porosos podem ser resolvidos em 
duas dimensões, considera-se a terceira di-
mensão com o valor unitário. 
É necessário observar os seguintes cri-
térios no traçado de uma rede de fluxo: 
• o número de fluxos não deve ser ex-
cessivo (entre 3 e S); 
• as equipotenciais devem fazer ân-
gulos aproximadamente retos com as 
linhas de fluxo; 
• a distância entre equipotenciais deve 
ser tal que a figura geométrica formada 
por duas linhas de fluxo e duas equipo-
tenciais se aproxime de um quadrado, 
ou seja, L = b na Fig. 4.15. 
O número de canais de fluxo é denomi-
nado Nf. 
O número de equipotenciais é denomi-
nado Neq. 
O número de queda de potencial é deno-
minado Nq: 
Nq = Neq - 1 
Última equipotencial 
Canal de flu xo Nível de referência 
90 1 Geologia de Barragens 
No exemplo da Fig. 4.15, temos: Nf = 4; 
Neq = 14; e Nq = 13. 
Pela Lei de Darcy: 
Q = kiA (4.14) 
ôh 
Q=k ·--bd 
L (4.18) 
Se considerarmos a vazão correspon-
onde: dente à descarga no canal que tem uma 
Q - vazão que passa em uma área de ex- largura unitária, temos: 
tensão A; 
k - coeficiente de permeabilidade; 
i - gradiente hidráulico. 
O gradiente hidráulico entre dois pontos 
de uma rede de fluxo é dado pela relação 
entre a diferença de carga hidrostática 
entre esses pontos e a distância entre eles: 
ôh 
i=-
L 
(4.15) 
Para determinar 6h entre duas linhas 
equipotenciais de uma rede, divide-se a di-
ferença entre as equipotenciais limites da 
rede (ht) pelo número de queda de poten-
cial, ou seja: 
(4.16) 
Na Fig. 4.15, a primeira equipotencial 
tem a carga H e a última, carga nula, ou, por 
outro raciocínio, a primeira tem o poten-
cial H + Z e a última, Z. Subtraindo as duas, 
tem-se uma diferença de carga igual a H. 
ôh=_!i_ 
13 
(4.17) 
A área considerada paraa percolação 
da água com descarga Q é transversal ao 
plano da rede indicada na Fig. 4.15, ou seja, 
corresponde a b.d, sendo d a largura do 
canal de fluxo, ou a terceira dimensão, con-
siderada unitária na presente exposição. 
Assim, a Lei de Darcy pode ser escrita da 
eguinte forma : 
Q b 
-=q =k-ôh ·-
d L 
(4.19) 
Como um dos critérios da construção da 
rede de fluxo é que b = L, tem-se: 
q = Mh (4.20) 
Essa é a vazão em um canal de fluxo. 
A vazão total que flui através de Nf 
canais de fluxo em uma rede será: 
Qt = qNf = Mh-Nf 
Como: 
Nf 
Qt =-·k·ht 
Nq 
(4.21) 
A seguir serão arbitrados alguns dados 
para a barragem exemplificada na Fig. 4.15 
e calculada a vazão que passa por suas fun-
dações no período de um ano. 
• Altura do nível d' água: 45 m; 
• Extensão da barragem: 100 m; 
• Permeabilidade do solo da fundação: 
5 x 10-5 m /s. 
4.5.10-5 -45-100 3 
Qt =------= O 069m I s= 
13 ' 
2.183.261,54 m3 / ano 
No caso de haver uma permeabilidade na 
horizontal (kx) diferente da permeabilidade 
no sentido vertical (ky), deve-se mudar a 
escala horizontal de todo o projeto antes d 
construção da rede de fluxo. Para tal, toda 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 91 
as medidas horizontais (eixo X) devem ser 
mudadas de x para xt, de acordo com a se-
guinte equação: 
(4.22) 
O valor de k a entrar na Eq. (4.21) pas-
sará a ser k', a saber: 
O gradiente hidráulico iBc será, então: 
. 25,4-21,94 O 692 
lBC = 5 = ' 
b) Percolação em meio fissurado 
Nos maciços rochosos constituídos por 
rochas ígneas e metamórficas e algumas 
k' = .jky · kx 
sedimentares, os interstícios entre os mi-
(4-23) nerais correspondem aos poros das rochas 
sedimentares granulares e dos solos incon-
A rede de fluxo possibilita, ainda, de-
terminar as pressões neutras em qualquer 
ponto da fundação, bem como o gradiente 
h idráulico entre dois pontos. 
• Cálculo da pressão neutra 
Da Eq. (4.11) e considerando Ya = 1, tem-
-se: 
h = u + z (4.24) 
u = h - z (4.25) 
Exemplo: 
Com base na Fig. 4.15, em que z = 15 m, 
calcular a pressão neutra no ponto B, que está 
a uma altura de 8 m do nível de referência. 
O potencial hidráulico da equipotencial 
em que se situa o ponto B é: 
h = (45 + 15) -10x3,46 
h = 25,4m = 2,54kg/cm2 
u = 25,4 - 8 = 17,4m = 1,74kg / cm2 
• Cálculo do gradiente hidráulico 
No mesmo exemplo da Fig. 4.15, calcular 
o gradiente hidráulico entre os pontos B e C. 
O potencial hidráulico em B, como já 
visto anteriormente, é 25,4 m, enquanto 
em C, esse potencial será de 21,94 m. 
sistentes que formam os meios porosos já 
discutidos. Ocorre que tais interstícios são 
tão fechados que a porosidade denominada 
intersticial é insignificante, sendo, por-
tanto, praticamente nula a permeabilidade 
ao longo desses interstícios (geralmente da 
ordem de 10-10 cm/s). Assim, em hidráulica 
de rochas admite-se que o fissuramento 
representa um papel preponderante, pois 
oferece caminhos privilegiados ao fluxo das 
águas subterrâneas. 
O termo fissura, que caracteriza o meio 
fissurado , é considerado no sentido amplo, 
englobando todas as descontinuidades 
abertas do maciço rochoso, independen-
temente de sua gênese geológica. Inclui, 
assim, as juntas de estratificação, de xis-
tosidade e demais planos de fraturas e 
falhas. Por meio de um cálculo muito 
simples, pode-se concluir que algumas 
fissuras, mesmo muito finas, propiciam 
permeabilidade muito elevada ao maciço 
rochoso, quando comparada àquela propi-
ciada pela matriz rochosa, ou resultante da 
porosidade intersticial. 
Em consequência, os fenômenos de 
percolação nos maciços rochosos são ca-
racterizados por anisotropias hidráulicas 
resultantes de uma ou mais orientações 
92 1 Geologia de Barragens 
privilegiadas do fluxo das águas percoladas 
através das fissuras . A orientação desses 
planos de anisotropia nunca é arbitrária 
ou aleatória, mas obedece a padrões rigida-
mente controlados pela gênese geológica. 
Em função dessa gênese, tais planos podem 
ser agrupados em uma ou mais famílias de 
fissuras planas paralelas. 
A densidade desse fissuramento é funda-
mental na caracterização da condutividade 
hidráulica de um meio rochoso. Como se 
pode observar na Fig. 4.16a, se a densidade 
do fissuramento é suficiente para indivi-
dualizar blocos centimétricos, o meio pode 
ser considerado hidraulicamente contínuo, a 
exemplo de um meio poroso, já tratado no 
item anterior. Caso essa densidade indi-
vidualize blocos decimétricos a métricos, 
como mostrado na Fig. 4.16b, o meio já pode 
ser considerado hidraulicamente descontínuo, 
sendo o fluxo comandado pela interação 
tridimensional de todos os sistemas de fis-
suras. No caso mostrado na Fig. 4.16c, as 
famílias de fissuras possuem espaçamen-
tos decamétricos e, nesse caso, além de 
ser o meio hidraulicamente descontínuo, 
devem-se tratar as diferentes famílias iso-
ladamente e verificar posteriormente a 
influência entre os diferentes sistemas. 
O caso b é o mais comum nos maciços 
rochosos estudados como fundação de 
barragens. Nesse modelo geo-hidrológico, 
é possível analisar a distribuição do po-
tencial hidráulico definido na Eq. (4.11), 
a partir de um modelo matemático que 
integre as condições de fluxo nas varia-
das direções impostas pelas diferentes 
famílias de fissuras . Esse estudo, além de 
complexo, encontra pouca aplicabilidade 
no projeto de uma barragem, motivo pelo 
qual não será desenvolvido no presente 
texto. O importante é definir o significado 
da permeabilidade fissural e identificar as 
famílias de fissuras que realmente sejam 
mais significativas para a estanqueidade de 
uma fundação de barragem. 
O escoamento através de uma fissura 
obedece à Lei de Darcy, definida por: 
(4.26) 
onde: 
v - velocidade média de escoamento; 
kf - permeabilidade ou condutividade hi-
dráulica da fissura; 
Jf - projeção ortogonal do gradiente hi-
dráulico. 
A condutividade hidráulica de uma fis-
sura é definida pela expressão: 
onde: 
S·g•e2 
kt=---
12 -u -C 
(4.27) 
kf- condutividade hidráulica da fissura; 
S - grau de abertura da fissura; 
g - aceleração da gravidade; 
e - abertura da fissura; 
u - viscosidade cinemática do fluido; 
C - coeficiente relacionado com a rugosi-
dade relativa da fissura. 
Nas condições mais comuns de rugo-
sidade e temperatura, a relação g/12 uC 
aproxima-se da unidade. Considera-se, 
assim, que apenas dois elementos exercem 
grande influência na permeabilidade da fis-
sura: Se e. 
O grau de abertura de uma fissura é im-
portante, pois representa a relação entre a 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 93 
0 
0 
2 
3 
Família 
de fissuras 
0 
/ . 
/ 
/ 
/ 
Área fechada (SF) 
1 - Sistema de fissura k11 
2 - Sistema de fissura k12 
- Matriz rochosa de k 
Sr= SA + SF 
5= ~ 
Sr 
/ 
FIG. 4 .16 Meio f,.ssurado: (a), (b) e (e) densidade do f,.ssuramento; (d) áreas abertas e fechadas de uma f,.ssura; 
e) permeabilidade de diferentes sistemas de f,.ssuras 
Fonte: Louis (1974). 
area aberta de uma fissura e sua área total, 
conforme mostrado na Fig. 4.16d. Embora 
-eja muito difícil definir essa relação na prá-
. ca, pode-se atestar a sua influência quando 
se compara o coeficiente de permeabilidade 
obtido em ensaios in situ com os resultados 
teóricos esperados para a abertura da fissura 
conhecida. Assim é que, uma fissura por 
metro, de 0,1 mm de abertura, corresponde 
a uma condutividade da ordem de 10-4 cm/s, 
e com 1,0 mm de abertura, para a mesma fre-
quência, corresponde ao valor de 10-1 cm/s. 
Na prática, esses valores são muito menores, 
o que mostra que a abertura da fissura não 
somente pode variar muito, mas também se 
torna nula em vários trechos. 
A importância da abertura é óbvia, 
já que o coeficiente de permeabilidade 
da fissura é diretamente proporcional ao 
seu quadrado. 
94 1 Geologia de BarragensQuando se tem um sistema de fissu- tectônicos que atuaram na região e as es-
ras como o indicado na Fig. 4.16c, pode-se truturas que tais processos impuseram ao 
calcular a condutividade hidráulica do maciço rochoso. Deve-se também analisar 
maciço rochoso a partir da condutividade a influência dos fatores exogenéticos que 
das fissuras elementares de acordo com atuaram no modelamento do relevo, pois 
a expressão: 
onde: 
e 
K=- ·kf +k b rn (4.28) 
k - coeficiente de permeabilidade ou con-
dutividade hidráulica do meio; 
e - abertura média das fissuras; 
b - espaçamento médio entre fissuras; 
kf - coeficiente de permeabilidade da fis-
sura; 
km - coeficiente de permeabilidade da 
matriz rochosa. 
Para calcular a condutividade hidráulica 
do sistema da fissuras nº 1 da Fig. 4.16e, os 
ensaios in situ deveriam ser feitos em son-
dagens executadas perpendicularmente a 
tal sistema, o mesmo ocorrendo para o sis-
tema de fissuras nº 2. 
Na prática, km é quase sempre despre-
zível, dominando, assim, a condutividade 
fissura!. 
As Eqs. (4.27) e (4.28) mostram ser de 
fundamental importância no estudo da 
estanqueidade de uma fundação de barra-
gem, para a caracterização das famílias de 
fraturas mais abertas, pois será segundo 
esses planos que deverá ocorrer a maior 
percolação das águas infiltradas. 
Como o fissuramento dos maciços ro-
chosos está sempre relacionado a um 
processo de gênese da própria rocha, é 
de fundamental importância estabele-
cer todas as relações entre os processos 
muitas das fissuras presentes nos maciços 
rochosos resultam da descompressão cau-
sada pela erosão. Fissuras resultantes do 
resfriamento do magma em rochas efusi-
vas nada têm a ver com esforços tectônicos 
ou processos exogenéticos, mas podem 
apresentar aberturas significativas. 
Porém, como a maioria das fissuras é 
ligada a processos diastróficos da crosta 
terrestre, a primeira análise para caracteri-
zar sua gênese passa pelo comportamento 
de deformação do maciço rochoso ao 
sofrer esforços compressivos. Quando as 
rochas são comprimidas, geralmente por 
pressões tectônicas tangenciais à crosta, 
podem ocorrer fraturas por cisalhamento 
e por tração, dependendo da profundi-
dade em que ocorrer o diastrofismo e das 
próprias características de resistência do 
maciço comprimido. 
As fraturas de cisalhamento fazem um 
ângulo máximo de 30° com o esforço com-
pressivo, ao passo que as fraturas de tração 
são paralelas ao esforço compressivo ou 
perpendiculares ao esforço trativo. 
Pela própria gênese do fraturamento, 
as fraturas de cisalhamento são fechadas , 
pois resultam do deslizamento de um bloco 
sobre o outro sob efeito compressivo. Por 
sua vez, as fraturas de tração são geral-
mente abertas, pois os esforços trativos 
tendem a separar os blocos fraturados . 
Assim, deve-se iniciar toda a pesquisa de 
percolação em meios fissurados com a ca-
racterização dos vários tipos de fraturas de 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 95 
~ação que podem estar presentes em uma 
fundação de barragem. 
A Fig. 4 .17 mostra as principais situações 
em que pode estar presente uma fratura 
de tração. Em 4.17a é mostrado o esquema 
eórico da ruptura por tração gerada por 
compressão uniaxial. No círculo de Mohr, 
constata-se que não houve mobilização de 
ensões cisalhantes na ruptura, que ocorreu 
por ter a tensão trativa gerada superado a 
resistência à tração. Em 4.17b apresenta-
-se a relação entre blocos que, depois de 
Fraturas de tração 
Fraturas de descompressão (alívio de tensões) 
~ Descompressão horizontal 
Fraturas associadas a dobramentos 
~ Juntas de contração 
f 
b 
comprimidos orogeneticamente, são alça-
dos à superfície da crosta por movimentos 
epirogenéticos. Como o raio externo da 
crosta é cada vez maior que o interno, ocor-
rem folgas laterais no bloco soerguido, com 
a consequente descompressão das tensões 
acumuladas e segundo a mesma direção, ou 
seja, aproximadamente horizontal (Price, 
1966). Gerada a tração, o bloco se rompe so-
frendo colapso (fraturas e falhas) pelo efeito 
da gravidade, que passará a funcionar como a 
tensão máxima (compressiva) nessa ruptura. 
0 Descompressão vertical (sheet joint) 
Planos de ruptura por tração 
c 
A . 
FIG. 4 .17 Descontinuidades potencialmente abertas 
96 1 Geologia de Barragens 
A Fig. 4.17c refere-se ao alívio de tensões 
pelo efeito da erosão, ocorrida aproxima-
damente na horizontal, embora possam 
tais fissuras ocorrer subverticalmente nas 
encostas abruptas causadas pela erosão 
fluvial. Essas fraturas são também cha-
madas de fraturas de relaxação do maciço 
e são responsáveis pelo aumento de sua 
intemperização por propiciarem o maior 
afluxo das águas pluviais infiltradas. As 
fraturas de tração mostradas em 4.17d são 
consequentes do mesmo esquema de rup-
tura mostrado em a, porém ocorrente em 
estratos dobrados. O plano ac nessa figura 
corresponde à tração primária, relacionada 
com o esforço compressivo crc, ao passo que 
o plano bc corresponde à tração secundá-
ria, relacionada com os esforços de tração 
crt, gerados na parte externa da dobra pelo 
efeito do arqueamento. Finalmente, em 
4.17e é apresentada a fissura de contração 
resultante do resfriamento do magma. 
Caracterizada a fratura de tração em 
uma fundação, deve-se estabelecer o plano 
de sondagens para interceptar o maior 
número dessas fraturas. O procedimento 
do ensaio de permeabilidade ao longo das 
sondagens em maciços rochosos será deta-
lhado no item 7.1.2. 
Como no meio fissurado a percolação 
deverá ocorrer prioritariamente ao longo 
de planos de descontinuidade abertos, é 
muito importante observar a relação entre 
as direções das descontinuidades abertas 
e a direção do fluxo natural das águas de 
montante para jusante na base de uma bar-
ragem. Dessa forma, na Fig. 4.18, a mesma 
permeabilidade encontrada em furos de 
sondagens executados nos eixos I e II em 
A pode representar um grande problema 
de estanqueidade para o eixo I e não ter 
a menor importância para o eixo II. Isso 
porque, a fratura aberta, segundo o este-
reograma dessa mesma figura (B), está na 
direção NW-SE, paralela à direção do fluxo 
no caso da barragem I, possibilitando uma 
elevada percolação da água armazenada 
através das fundações. No eixo II, por sua 
vez, essa fratura aberta encontra-se para-
lela ao eixo, impedindo qualquer fluxo de 
montante para jusante. 
A permeabilidade dos maciços rochosos, 
também denominada de condutividade 
hidráulica, pode ser classificada em dife-
rentes graus em função da variação de seus 
valores (ver Fig. 4.16). 
No Cap. 8 será analisada a necessidade 
de melhorar as características de estan-
queidade de um maciço rochoso. 
4 .2.4 Classificação geomecânica 
das fundações de uma 
barragem 
Ao longo do tempo, a mecânica das rochas 
tem se desenvolvido predominantemente 
em função das obras subterrâneas, notada-
mente no campo da mineração, onde grandes 
nomes se destacaram por suas classificações 
geomecânicas dos maciços rochosos, como 
Laufer, Bieniawski e Laubscher. Eviden-
temente, tais classificações foram muito 
utilizadas em outros tipos de obras subter-
râneas, como túneis viários, dutos e galerias 
para os mais variados objetivos. 
Uma obra de barramento, entendida 
como um todo, é das mais complexas em 
relação à participação do maciço rochoso. 
Isso porque, além de funcionar como fun-
dação da barragem, esse maciço pode ser 
solicitado de várias outras formas, como 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 97 
an relação à estabilidade de taludes, canais 
túneis para os mais variados fins (adução, 
s.esvio, vertedouro etc.); obras subterrâ-
eas, como algumas hidrelétricas (Paulo 
Afonso, p.ex.); materiais de construção; 
acia de dissipação etc. 
Assim, é quase inconcebível uma clas-
sificação genérica e abrangentedo maciço 
rochoso para todas as finalidades que 
contemplem um projeto completo de uma 
barragem, daí a dificuldade em encontrar 
classificações específicas para esse fim que 
evem em conta os diferentes estágios de 
conhecimento ou abordem todas as impli-
cações geológico-geotécnicas relacionadas 
com esse tipo de obra. Como, na maior 
parte dos casos, os maiores problemas de 
uma fundação de barragem ocorrem no 
maciço rochoso, o autor apresentou um 
modelo de classificação de maciços rocho-
sos específico para barragens (Costa, 1999), 
o qual será discutido a seguir. 
a) Critérios de classificação 
Em qualquer barragem a projetar, inde-
pendentemente do seu tipo, porte, objetivo, 
sua condição topográfica e natureza geoló-
gica, a fundação deverá ser caracterizada e 
classificada em função de suas proprieda-
des geomecânicas e capacidade de reter o 
fluxo de água. 
No caso dos maciços rochosos, a qualifi-
cação das fundações das barragens deverá 
ser abordada como uma função da natu-
reza do meio rochoso, conhecida em nível de 
w.bilidade do projeto, por se constituir na 
etapa mais decisiva e importante de toda a 
obra, pois é nessa fase que se deve definir a 
interferência das condicionantes geológico-
-geotécnicas no projeto e nos custos da obra. 
A natureza do meio rochoso é o principal 
fator classifica tório da fundação, pois deverá 
caracterizar as propriedades geomecâni-
cas envolvidas em uma obra de barragem 
para um meio descontínuo, onde influem 
não apenas a tipificação petrográfica, mas 
principalmente as suas descontinuidades 
(estratificação, xistosidade, fraturas, falhas, 
dobras etc.) e o seu estágio de alteração. 
Os principais aspectos envolvidos na 
caracterização de um maciço rochoso que 
funciona como fundação de barragem são 
a deformabilidade e a estabilidade, entre as 
propriedades geomecânicas, e a estanquei-
dade, na área da hidrogeotecnia. 
• Deformabilidade 
A deformabilidade de um maciço rochoso 
aborda as características de deformação 
que uma fundação de barragem poderá 
sofrer ao receber uma carga imposta pela 
obra. Essa deformação pode levar ou não 
à ruptura do maciço rochoso, conforme 
já descrito em 4.2.1. Evidentemente, tal 
deformação poderá implicar recalques da 
obra (geralmente diferenciais) que levem à 
sua ruptura, o que não significa que as fun-
dações também sofreram ruptura. 
A deformabilidade aqui considerada 
é uma propriedade intrínseca da rocha, 
e mesmo quando atinge a ruptura, não 
seriam considerados os efeitos dos planos 
de descontinuidade, já que tais influências 
serão abordadas na análise da estabilidade 
do maciço rochoso. Com relação à de-
formação sem ruptura, também é pouco 
significativa a influência das desconti-
nuidades, pois as maiores deformações 
causadas pelo fechamento dos planos de 
descontinuidade ocorrem ao longo do início 
98 1 Geologia de Barragens 
da obra, quando as cargas ainda são pouco 
significativas. Quando a barragem atinge 
alturas maiores, com consequentes cargas 
mais elevadas, já se encontram fechados 
todos esses planos, e a deformação passa a 
ser comandada pelos parâmetros geomecâ-
nicos inerentes à própria rocha. 
Os principais parâmetros que m-
fluem na deformabilidade são: módulo de 
deformabilidade, resistência à compressão 
e estado de alteração da rocha. 
O módulo de deformabilidade, também 
conhecido como módulo de elasticidade, 
módulo de Young ou módulo E, é definido pela 
relação entre a carga aplicada pela obra (crz) 
e a deformação sofrida pela rocha no 
mesmo sentido da aplicação da carga (sz). 
Esse módulo varia proporcionalmente à 
participação volumétrica de cada mineral 
e à sua variada resistência à decomposição. 
A resistência à compressão deveria ser 
definida pelo ensaio triaxial, que reconsti-
tuiria as condições reais de campo; todavia, 
esse ensaio somente é recomendado na 
etapa de projeto básico, razão pela qual 
será considerada a resistência à compres-
são simples para dar uma ideia a favor da 
segurança das condições de ruptura. Esta 
resultaria, assim, da relação entre a carga 
aplicada na ruptura (F em kgf) e a seção da 
amostra (A em cm2). 
O estado de alteração da rocha é fun-
damental, pois à medida que os vários 
minerais vão se alterando, a resistência à 
compressão vai diminuindo, atingindo os 
valores mínimos quando a rocha chega à 
condição de saprólito. 
• Estabilidade 
A estabilidade de uma fundação de bar-
ragem corresponde à resistência imposta 
pelo maciço rochoso que integra tal funda-
ção aos fatores que induzem à ruptura. 
No item 4.2.2, definiu-se que essa resis-
tência depende dos parâmetros e (coesão) 
e <p (ângulo de atrito interno) do maciço 
rochoso. Esses parâmetros são muito reduzi-
dos ao longo dos planos de descontinuidade 
desse maciço, daí ser muito importante 
uma perfeita caracterização dessas desconti-
nuidades no estudo da estabilidade de uma 
fundação de barragem. À medida que a 
rocha vai se alterando, também caem muito 
os valores desses parâmetros, razão pela 
qual constitui importante parâmetro para 
avaliação da estabilidade das fundações de 
uma barragem a caracterização do estado de 
alteração do maciço rochoso, principalmente 
ao longo dos planos de descontinuidade. 
Nesses planos é mais acentuada a alteração 
da rocha, por causa da percolação da água ao 
longo deles, pois, como já citado, possuem 
menor resistência ao cisalhamento, inde-
pendentemente de estar alterada a rocha em 
seu entorno. Finalmente, a resistência à com-
pressão da rocha também influi na ruptura e, 
consequentemente, na estabilidade das fun-
dações de uma barragem, pelo que também 
deve ser considerada nessa análise. 
• Estanqueidade 
A propriedade de estanqueidade de uma 
fundação de barragem relaciona-se com o 
impedimento da percolação da água através 
dela. Evidentemente, não se pode esperar 
que uma fundação seja totalmente estan-
que, pois os custos para tornar o maciço 
rochoso impermeável seriam incompatíveis 
com os efeitos esperados para tal estanquei-
dade. Assim, com a estanqueidade parcial 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 99 
-.: um maciço rochoso, busca-se reduzir a 
colação a níveis aceitáveis em função da 
-\!Urança da obra e do objetivo para o qual 
bra foi projetada. 
Uma vez que a permeabilidade intersti-
:ial na maioria das rochas que constituem 
= - fundações de uma barragem (rochas 
~ eas e metamórficas) é praticamente 
- ula (da ordem de 10-10 cm/s), pode-se 
:oncluir que os planos de descontinuidade 
;:onstituem-se no principal veículo de per-
:olação da água nos maciços rochosos. 
:=>enominando genericamente de fraturas 
_;_ maioria dos planos por onde percolam 
as águas subterraneamente, pode-se defi-
::.ir como parâmetro mais importante para 
=Ssa propriedade hidrogeotécnica a perfeita 
::aracterização estrutural do maciço rochoso. 
A condutividade hidráulica, que reflete a 
uantidade de água na unidade de tempo 
ue passa em um metro linear desses 
?lanos de descontinuidade por unidade de 
? ressão hidráulica, é o parâmetro que mede 
a permeabilidade do maciço rochoso fratu-
N 
t 
o 
rado. Trata-se de um importante critério 
caracterizador da estanqueidade e, por-
tanto, imprescindível à classificação de um 
maciço rochoso que atua como fundação de 
uma barragem. É, contudo, imprescindível 
analisar as perdas d' água juntamente com 
a caracterização estrutural, conforme mos-
trado na Fig. 4.18. 
b) Modelo de classificação 
Definidos os critérios mais importantes 
na caracterização dos principais aspectos 
envolvidos na fundação de uma barragem, 
restaria graduar os diferentes parâmetros 
selecionados, de sorte a zonear graus de 
aplicação de cada um deles. 
O modelo escolhido foi inspirado na 
classificação de Bieniawski (ver Tab. 5.1), 
que atribui índices para ponderar as 
cinco classes em que foram divididosos 
parâmetros selecionados. O somatório 
desses índices permite zonear cinco classes 
para o enquadramento do maciço rochoso 
para obras subterrâneas. 
w 
s 
FIG. 4.18 Relações entre as direções de descontinuidades abertas e o sentido de f/.uxo das águas sob uma 
barragem: (a) mapa com indicação de dois eixos barráveis; (b) estereograma de fraturas dessa área 
E 
100 1 Geologia de Barragens 
Embora o princípio de classificação seja 
o mesmo, os parâmetros são diferentes, em 
função dos aspectos envolvidos na funda-
ção de uma barragem. A Tab. 4.8 mostra a 
classificação geral dos maciços rochosos em 
função dos critérios adotados. 
O módulo de deformabilidade - E (GPa) foi 
definido em 4.2.1 e as formas de execução 
dos ensaios que permitem sua definição 
serão descritas no Cap. 7. 
A resistência à compressão uniaxial - Se 
(MPa) foi definida em 4.2.2 e as formas de 
sua determinação também serão descritas 
no Cap. 7. Os graus de alteração da rocha 
(D1 a D5) devem ser definidos em função 
das características apresentadas por cada 
um desses estágios de alteração, conforme 
discriminado no Quadro 4.2. A presença 
de um ou mais sistemas de descontinuidades 
TAB. 4.8 Classificação geral dos maciços rochosos 
Aspecto envolvido 
! 
Deformabilidade 
! 
t 
Estabilidade 
t 
Estanqueidade 
t 
Somatório de índices 
Parâmetro 
Módulo E (GPa) 
Resist. à compr. 
uniaxial (MPa) 
Alteração da rocha 
(Quadro 4.2) 
Sistemas de descont. 
(Quadro 4.3) 
Relação de direções 
(Tab. 4.9) 
Condição da 
descont. (Quadro 
44) 
Espaçam. Entre 
descont. (m) 
Condutividade 
hidráulica (Tab. 4.10) 
Relação de direções 
(Tab. 4.9) 
Classe do maciço rochoso 
Descrição do maciço rochoso 
> 200 
10 
> 100 
10 
D1 
16 
A 
8 
a 
8 
a' 
8 
> 3,0 
10 
H1 
15 
a 
15 
81 - 100 
1 
M. Bom 
é fundamental na análise de estabilidade. 
Porém, mais importante que isso é a in-
tensidade e o sentido de inclinação desses 
planos de descontinuidade, o que pode ser 
bem evidenciado no Quadro 4.3. 
O atrito e o embricamento provocado 
pelas irregularidades ao longo dos planos de 
descontinuidade, principalmente de fratu-
ras, influem decisivamente na resistência 
ao cisalhamento. A abertura desses planos 
e seu material de preenchimento são impor-
tantes fatores na análise dessa resistência. 
O Quadro 4.4 mostra esse relacionamento 
e comprova a necessidade de uma acurada 
descrição de todas as descontinuidades 
existentes em um maciço rochoso. 
A influência do posicionamento das des-
continuidades analisadas em cada sistema 
sobre a estabilidade da obra só pode ser bem 
Variação de índices 
100 - 200 50 - 100 10 - 50 <10 
8 6 4 2 
50 - 100 20 - 50 5 - 20 < 5 
8 6 4 2 
D2 D3 D4 D5 
12 8 4 2 
B c D E 
6 4 2 o 
b c d e 
6 4 2 o 
b' c' d' e' 
6 4 2 o 
1,0 - 3,0 0,3 - 1,0 0,05 - 0,3 < 0,05 
8 6 4 2 
H2 H3 H4 H5 
10 7 4 o 
b c d e 
10 7 4 o 
61 - 80 41 - 60 21 - 40 < 20 
li Ili IV V 
Bom Reg. Ruim M. Ruim 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem 1 
QUADR04.2 Decomposição das rochas 
Grau 
D1 
Denominação 
Rocha sã 
Características 
A rocha apresenta seus minerais constituintes sem 
decomposição. Eventualmente apresenta juntas oxidadas. 
101 
D2 Rocha pouco decomposta 
A rocha apresenta decomposição incipiente em sua matriz e 
ao longo dos planos de fraturas. 
D3 Rocha medianamente decomposta 
A rocha apresenta cerca de 1/3 de sua matriz decomposta. 
A decomposição ao longo das fraturas é acentuada. 
D4 Rocha muito decomposta 
A rocha apresenta cerca de 2/ 3 de sua matriz ou de seus 
minerais totalmente decompostos. Todas as fraturas estão 
decompostas. 
D5 Rocha extremamente decomposta 
A rocha apresenta todo o seu corpo totalmente 
decomposto. 
compreendida quando considerada a relação 
entre as direções desses planos e a direção do 
eixo barrável. A Tab. 4.9 mostra a influência 
dessa relação não apenas sobre a estabili-
dade, mas também sobre a estanqueidade, 
e pode-se observar que essa influência é 
otalmente oposta para essas duas pro-
priedades do maciço rochoso. Enquanto 
um plano de descontinuidade torna-se 
perigoso para a estabilidade quando se 
aproxima da mesma direção da barragem, 
QUADR04.3 
Classe 
A 
Sistemas de descontinuidades 
Características 
Um sistema dos tipos : V ou MF 
Um sistema dos tipos: JF ou Mf 
esse mesmo plano dificulta a percolação da 
água, mesmo se estiver aberto, tornando-
-se um fator favorável à estanqueidade. 
Quanto menor o espaçamento entre os 
planos de descontinuidade, maior a interco-
municabilidade entre eles, configurando 
blocos isolados que reduzem a sua resis-
tência ao cisalhamento. 
Em termos de estanqueidade, a maior 
intercomunicabilidade entre os planos 
abertos, quando é reduzido o seu espa-
Denominação 
Muito favorável 
B 
Dois sistemas dos tipos: H/M F, H/Mf, V/JF, MF/JF 
Favorável 
e 
D 
E 
Sim bologia 
"1 - Horizontal 
V- Vertical 
Dois sistemas dos tipos: H/JF, HIV, JF/Jf, V/Jf, V/MF, MF/Mf 
Três sistemas dos tipos: H/JF/Jf, H/V/JF, V/JF/Jf 
Um sistema dos tipos: H ou Jf 
Dois sistemas dos tipos: H/Jf ou V/Mf 
Três sistemas dos tipos: H/V/Jf, H/V/M F, H/M F/Mf, V/M F/JF 
Dois sistemas dos tipos: Jf/MF ou Mf/Jf 
Três sistemas dos tipos não incluídos nas classes C e D 
Mais de três sistemas 
JF - Mergulhando para jusante com forte ângulo (>50°) 
Jf - Mergulhando para jusante com fraco ângulo (< 30°) 
M F - Mergulhando para montante com forte ângulo 
Mf - M ergulhando para montante com fraco ângu lo 
Regular 
Desfavorável 
Muito desfavorável 
1 0 2 1 Geologia de Barragens 
QUADRO 4.4 Condições da descontinuidade 
Classe Descrição da superfície do plano de descontinuidade 
a' Superfície rugosa, descontínua, paredes resisten tes 
b' Superfície levemente rugosa, separação< 1 mm, paredes resistentes 
e' Superfície levemente rugosa, separação< 1 mm, paredes fracas 
d' Superfícies contínuas, estriadas ou com preenchimento< 5 mm ou com abertura de 1 a 5 mm 
e' Superfícies contínuas com preench imento mole > 5 mm ou com abertura> 5 mm 
TAB. 4.9 Influência entre as direções das descontinuidades e do eixo barrável com 
relação à estabilidade e à estanqueidade das fundações 
Classe Tipo de infl uência 
Ângulo entre a descontinu idade e o eixo da barragem (º) 
Com relação à estabilidade Com relação à estanqueidade 
a Nula 71 - 90 O - 10 
b Reduzida 51 - 70 11 - 30 
e Regular 31 - 50 31 - 50 
d Elevada 11 - 30 51 - 70 
e Muito elevada O - 10 71 - 90 
çamento, contribui decisivamente para 
aumentar a permeabilidade do maciço 
rochoso, chegando a conferir ao maciço ro-
choso, nos casos mais extremos, a condição 
de aquífero granular (Fig. 4.16a). 
A condutividade hidráulica é definida 
pelos ensaios de perda d'água (ver Cap. 5). 
A classificação do maciço em relação a esse 
parâmetro é apresentada na Tab. 4.10. 
A classificação geral apresentada na 
Tab. 4.8 resulta do somatório de todos os 
índices atribuídos aos diversos parâmetros 
para cada uma das cinco classes em que foi 
dividido o maciço rochoso. 
c) Aplicabilidade do modelo de clas-
sificação do maciço rochoso para 
barragens 
O simples fato de classificar um maciço 
se não fosse possível aplicar na prática tais 
conceitos. Na verdade, uma classificação 
genérica e abrangente, que atende a três 
importantes e distintos aspectos de uma 
fundação de barragem, serve tão somente 
para que se tenha ideia da qualidade do 
maciço rochoso na forma mais abrangente. 
Isso porque, na prát ica, é possível que um 
maciço rochoso considerado bom na clas-
sificação geral possa ser muito bom em 
termos de deformabilidade, regular em 
termos de estabilidade e ruim em termos de 
estanqueidade. Nesse caso, seria necessário 
concentrar as atenções apenas na estabili-
dade e na estanqueidade dessas fundações. 
Para avaliar separadamente a influên-
cia dos parâmetros escolhidos nos três 
aspectos enfocados, foram elaboradas as 
Tabs. 4 .11, 4.12e 4.13, respectivamente 
rochoso em função de sua finalidade e de para deformabilidade, estabilidade e 
critérios eleitos como supostamente mais estanqueidade. Nas duas primeiras são re-
importantes não teria muito significado comendados diferentes tipos de barragens 
4 - Problemas geotecnológicos das fundações de uma barragem j 103 
TAB. 4.10 Condutividade hidráulica 
Classe Denominação Permeabilidade cm/s Condut. hidráulica l/min.m.kg/cm2 
H1 Muito baixa k < 10-5 C.H < 0,1 
H2 Baixa 10-5 < k < 5.10-5 0,1 < C.H < 0,5 
H3 Média 5.10-5 < k < 5.10-4 0,5 < C.H < 5,0 
H4 Alta 5.10-4 < k < 2,5.10-3 5,0 < C.H < 25,0 
H5 Muito alta k > 2,5.1 0-3 C.H > 25,0 
em função da classificação do maciço ro-
choso, de acordo com suas características 
de deformabilidade e estabilidade. 
classificação do maciço rochoso quanto à 
percolação da água subterrânea submetida 
à pressão do reservatório. 
O somatório de índices apresentado nas 
Tabs. 4.11 e 4.12 deve incluir os parâmetros 
considerados entre as setas verticais que 
aparecem acima e abaixo do nome de cada 
aspecto enfocado na Tab. 4.8. 
A Tab. 4.13 traz as providências reco-
mendadas para melhorar a condição de 
estanqueidade das fundações em função da 
Essas tabelas são uma tentativa de nor-
tear o geólogo e o engenheiro geotécnico 
com relação a situações genéricas, o que não 
impede de estreitar mais o grau de conhe-
cimento e necessidades da obra com dados 
melhores e confiáveis, que possam mudar 
um pouco os procedimentos recomendados 
nessas tabelas. 
TAB. 4.11 Aplicação da classificação quanto à deformabilidade 
Somatório de índices 26 - 36 16 - 24 
Classificação do maciço 
Tipos de barragem recomendados 
Bom 
Concreto 
Enrocamento 
Terra 
Regular 
Enrocamento 
Terra 
TAB. 4.12 Aplicação da classificação quanto à estabilidade 
Somatório de índices 42 - 60 
Classificação do maciço 
Tipos de barragem recomendados 
Bom 
Concreto 
Enrocamento 
Terra 
26 - 40 
Regu lar 
Enrocamento 
Terra 
TAB. 4.13 Aplicação da classificação quanto à estanqueidade 
Condutividade hidráulica H1 H2 - H3 
Somatório de índices > 40 20 - 40 
Classificação do maciço Bom Regular a ruim 
< 16 
Ruim 
Terra 
< 26 
Ruim 
Terra 
H4- H5 
< 20 
Ruim a péssimo 
Providências recomendadas Nenhuma 
Injeção ao longo de duas 
ou três linhas 
Injeção ao longo de três 
ou mais linhas 
5 Geotecnia das obras complementares 
5.1 CANAIS DE ADUÇÃO 
E RESTITUIÇÃO 
Em uma obra de barragem, os canais 
. dem ser utilizados para o direcionamento 
d.as águas do reservatório para diversas es-
3"1..lturas, como vertedouro, tomada d'água 
~ túneis de desvio, ou como restituição das 
aguas para jusante, a partir da casa de força 
ou de túneis de desvio. Com base no co-
- ecimento das condicionantes geológicas, 
.c:eotécnicas e morfológicas da área de en-
·orno da barragem, o geólogo deve auxiliar 
engenheiro projetista quanto à melhor 
:xalização dos canais necessários à obra, 
?rincipalmente quando essas condicionan-
:es são muito diferentes nas duas margens 
-=o rio. Uma vez selecionados os melhores 
ocais sob o ponto de vista de arranjo de 
bras e das condicionantes naturais, devem 
·er caracterizados os problemas induzidos 
. elo fluxo das águas nesses canais. Nessa 
aracterização, três pontos devem ser bem 
efinidos: 
• natureza dos materiais de escavação 
(solo ou rocha); 
• geometria das descontinuidades; 
• estabilidade das paredes de escavação. 
S .1.1 Caracterização geológico-
-geotécnica 
Conhecido o traçado previsto para o 
canal e as condições de projeto (velocidade 
de fluxo, seção do canal, cota do nível da água 
e variação de profundidade de escavação), 
deve-se programar a investigação geotécnica 
(supondo-se já conhecer a geologia de super-
fície), que pode ser baseada em sondagens 
mecânicas ou com o auxílio da geofísica. 
Com os resultados das sondagens, deve-
-se apresentar uma seção longitudinal ao 
canal e algumas seções transversais sempre 
que ocorram variações, quer topográficas, 
quer geológicas, que influam na defini-
ção dos problemas de estabilidade. Nessas 
seções, devem ser compartimentadas as 
diferentes unidades geológico-geotécnicas 
presentes no futuro canal, conforme exem-
plo da Fig. 4.6. É sumamente importante 
caracterizar nessas seções e em sua análise 
os seguintes elementos: 
a] contato solo/ rocha; 
b] contato entre diferentes classes do 
maciço rochoso; 
c] características dos materiais no trecho 
submerso do canal; 
d] características dos materiais no trecho 
submetido a variação do nível d' água 
(NA); 
e] características dos materiais no trecho 
permanentemente emerso; 
f] características dos materiais na entrada 
do canal; 
g] geometria das descontinuidades (plota-
das em estereograma polar); 
h] persistência, extensão, rugosidade e 
preenchimento das descontinuidades. 
106 1 Geologia de Barragens 
5.1.2 Condições de estabilidade 
Os canais de adução ou de restitui-
ção são sempre veículos de fluxos com 
vazões consideráveis, razão pela qual 
devem ser constituídos de materiais que 
ofereçam resistência à erosão. Assim, a pri-
meira consequência do estudo geológico 
consiste em zonear os trechos de baixa re-
sistência à erosão e que necessariamente 
tenham que ficar submersos, recomen-
dando não somente taludes de escavação 
apropriados, mas também estruturas de 
contenção para evitar sua erosão e/ou 
seu desabamento. 
Para os trechos de rocha sã, o canal não 
deverá ser revestido, mas geralmente es-
cavado com taludes verticalizados. Nesses 
trechos, é necessário definir as relações 
entre as direções do fluxo das águas e as 
direções das descontinuidades presentes 
no maciço, bem como as condições de em-
bricamento dos blocos individualizados 
por tais descontinuidades. Isso porque 
eventuais situações desfavoráveis nessas 
relações de direções podem induzir o ar-
rancamento de blocos das paredes, o que 
funcionará como início de erosões pontuais 
que poderão desencadear grandes instabi-
lidades ao longo da parede de escavação, 
com os consequentes problemas de assore-
amento do canal e transporte de detritos 
para as estruturas de jusante. 
A Fig. 5.1 mostra duas situações de 
estabilidade de talude em canais. Na pri-
meira (a), o fluxo de águas favorece o 
arrancamento de blocos, podendo gerar 
instabilidade da parede de escavação em 
função das demais características de resis -
tência do maciço rochoso; na segunda (b), 
o embricamento dos blocos dificulta o seu 
arrancamento pelo fluxo das águas, ofe-
recendo boas condições de estabilidade à 
parede de escavação. 
5 .1.3 Modelo geomecânico 
de escavação 
Em função das características de es-
tabilidade diagnosticadas no estudo 
geológico-geotécnico, deve-se estabelecer 
um modelo geomecânico para as escava-
ções do canal em que conste: 
• trechos sem revestimento; 
• trechos com revestimento; 
• taludes em solo e em rocha, no trecho 
emerso e no trecho submerso; 
• estruturas de contenção (placas, ti-
rantes etc.); 
• proteção contra erosão no trecho 
emerso em solo. 
A Fig. 5.2 mostra um tipo de modelo 
geomecânico de escavação para o canal 
do vertedouro da barragem de !rapé 
(Cemig). 
5.2 VERTEDOURO 
O vertedouro de uma barragem pode ser 
de vários tipos, desde os mais convencio-
nais, em calhas incorporadas à barragem 
ou em canais abertos em uma das margens, 
até os mais incomuns, que incluem a tulipa 
e os túneis. 
No caso de tulipa, praticamente não há 
qualquer interferência das condicionantes 
geológicas, pois toda a estrutura é incorpo-
rada à própria barragem, merecendo, assim, 
apenas os cuidados de um engenheiro pro-
jetista. Por esse motivo, esse tipo de obra 
N 
r 
1 
1 
1 
12 
1 
1 
1 ?, 
---
N 
1 
1 
1 
1 
, 2 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
' 
1 
__ .J._ 
_.,. 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 107 
FIG. 5.1 Estabilidade de taludes em canais - barragem de Irapé-MG:(a) situação de instabilidade das 
paredes com relação ao arrancamento de blocos; (b) sit uação de estabilidade das paredes com relação ao arran-
camento de blocos 
Fonte: cortesia da Cemig. 
não será discutido aqui. O vertedouro em 
túnel, por sua vez, será abordado no item 
correspondente a obras subterrâneas (5.4). 
Os vertedouros em calhas incorporadas à 
própria barragem são, a exemplo da tulipa, 
um problema meramente construtivo da 
engenharia, e a única relação com a geolo-
gia refere-se à erosão das águas restituídas, 
o que será comentado no próximo item. 
Resta, assim, como vertedouro a analisar, 
o caso em que essa obra é localizada fora da 
própria barragem, ou utilizando uma sela 
topográfica, ou escavando um canal na en-
costa. No primeiro caso, geralmente não 
há necessidade de canal de aproximação e 
a estrutura do vertedouro é constituída de 
três partes: ogiva, canal rápido e restituidor 
(Fig. 5.3a). 
A ogiva é uma estrutura de concreto 
onde se situa a comporta para controle do 
108 1 Geologia de Barragens 
Superfície 
topográfica 
~ 
/~ 0.25 
Solo / / 1.ov 
coluvionar / / 2,00 
/ / =t--t 
/_,,, 
Obs.: quando submerso o 
micaxisto alterado deve ter 
taludes com H:V = 0,33:1,0 
+.--.'.-+ Variável 
FIG. 5.2 Modelo geomecânico de corte (barragem 
de Irapé-MG) 
Fonte: cortesia da Cemig. 
fluxo d 'água que será vertido. Ela funciona, 
portanto, como uma pequena barragem 
de gravidade, razão pela qual são exigidas 
como sua fundação as mesmas caracterís-
ticas geomecânicas referidas no item 4.2, 
com relação à deformabilidade e estabili-
dade. Assim, em princípio, deve ser fundada 
em rocha D1/ D2. 
O canal rápido corresponde ao trecho 
intermediário situado entre a ogiva e o 
restituidor, e geralmente possui grande 
declividade (Fig. 5.3b). Dada a elevada velo-
cidade imposta pela grande vazão da água 
passando em uma área reduzida e com 
forte gradiente, esse canal deve ser reves-
tido não só na base, mas também em suas 
paredes de escavação, mesmo quando a 
rocha em que será assentado for da melhor 
qualidade. 
O problema que poderá ocorrer nessa 
obra refere-se à fixação das placas no 
maciço rochoso para evitar eventuais 
desplacamentos decorrentes do efeito de 
sucção provocado por vácuo hidráulico, o 
que pode ser exacerbado pela subpressão 
hidrostática na base dessas placas, quando 
o maciço rochoso é muito fraturado. 
O engenheiro projetista poderá reco-
mendar a utilização de tirantes para fixação 
das placas ou de drenas para aliviar as sub-
pressões (Fig. 5.3c). Nesse caso, é necessário 
caracterizar muito bem as reais caracterís-
ticas de resistência do maciço rochoso, bem 
como suas condições de percolação de água. 
O restituidor pode ser constituído por 
uma bacia de dissipação, que amortizará a 
velocidade da água efluente, restituindo-a 
ao rio com reduzido poder erosivo 
(Figs. 5.3a e 5.3c), ou por uma estrutura de 
salto de esqui, que dirigirá a água vertida 
a uma fossa no leito do rio (Fig. 5.3b). Em 
ambos os casos, a obra de restituição será 
construída em concreto e, apesar de eventu-
almente delgada, recebe a água com muita 
velocidade, exigindo do maciço rochoso 
boas características de deformabilidade e 
estabilidade. 
5.3 EROSÃO A JUSANTE 
A erosão a jusante das estruturas de 
efluxo de uma barragem, como túneis 
de restituição e vertedouros, depende da 
forma como as águas são restituídas ao 
canal do rio a jusante da obra de barra-
mento. No caso de túneis , geralmente a 
erosão é provocada unicamente pelo atrito 
do fluxo da água, que chega ao rio com sua 
velocidade amortecida pelo atrito ao longo 
do canal de restituição. Nesses casos, a 
erosão será mínima, pois o próprio colchão 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 109 
a 
Canal rápido 
Bacia de dissipação 
1 
,, Comporta 
Stop L _ .. 
e 
Draina 
galle 
ln]eçoes Drenagem 
Grouting Drainage 
FIG. 5.3 Tipos de vertedouro 
Comporta 
1 
;!' 
Salto de esqui 
r._~ ·· !·•·······s.\ 
o · · ·- n~ ---~~u 
Bacia de dissipação 
1Furo de drenagem 
Holes drainage 
110 1 Geologia de Barragens 
d' água existente no rio a jusante diminuirá 
o poder erosivo dessas águas efluentes. 
No caso de vertedouro, há duas espécies 
de efluxo, conforme o tipo de vertedouro: 
calha com bacia de dissipação e calha com 
salto de esqui. No primeiro caso, o poder 
erosivo das águas é amortecido na bacia 
de dissipação, porém o grande volume das 
águas restituídas pode criar correntes com 
altas velocidades a jusante dessa bacia, 
gerando os mesmos problemas de erosão 
citados para os canais. Nesse caso, somente 
um modelo hidráulico poderá caracterizar 
as direções dessas correntes e prever a velo-
cidade do fluxo da água nessas direções . Aí, 
então, deverá ser feita uma análise das in-
fluências das descontinuidades do maciço 
rochoso e de suas relações com os fluxos 
previstos, visando diagnosticar problemas 
relacionados com a sua erosão. Também 
é importante caracterizar para esses ma-
ciços todas as eventuais variações no seu 
estado de alteração, desde as mais unifor-
mes em relação à profundidade até as mais 
heterogêneas em consequência das descon-
tinuidades existentes. 
No caso de vertedouro que termina 
em salto de esqui, uma nova componente 
é adicionada ao poder erosivo das águas 
restituídas: o impacto causado pela queda 
d'água sobre o maciço rochoso. Nesse caso, 
o poder de erosão das águas restituídas 
poderá escavar fossas muito profundas no 
maciço rochoso, trazendo alguns proble-
mas se o mecanismo da erosão e transporte 
do material erodido não for previsto antes 
da operação da obra. 
Ocorre que, à medida que a fossa vai 
se aprofundando, os blocos resultantes da 
erosão podem ir se acumulando em sua 
borda de jusante (Fig. 5.4), formando bar-
reiras ao fluxo de jusante, que passa, com o 
decorrer do tempo, a funcionar como uma 
barragem. À medida que essa barragem vai 
crescendo com o acúmulo de materiais, 
o nível do rio a montante dela poderá ser 
elevado, comprometendo eventuais estru-
turas da obra, como casa de força, pé da 
barragem etc. 
FIG. 5 .4 Fossa de erosão a jusante de vertedouro 
Para evitar tais problemas, a fossa 
deverá ser pré-escavada, reduzindo, assim, 
o transporte do material resultante da 
erosão natural das águas efluentes. A pro-
fundidade de escavação da fossa deve ser 
prevista em função das características ine-
rentes ao projeto e ao maciço rochoso. A 
equação utilizada pela maioria dos projetis-
tas para calcular a profundidade da erosão 
na fossa é: 
de = K. q 0,54 . H0,225 
onde: 
de - profundidade de erosão medida a 
partir do NA de jusante; 
K - coeficiente de resistência à erosão do 
maciço rochoso; 
q - vazão específica (m3/ s/ m); 
H - desnível (m) entre o NA de montante e 
o NA de jusante. 
O valor de K nessa equação tem variado 
muito de autor para autor, desde 0,525 
(USBR) até 1,9 (Veronese). No trabalho In-
vestigação geomecânica a jusante de vertedouros 
com dissipador em salto de esqui, Brito (1991) 
estabeleceu critérios geológicos para estimar 
o valor de K. Primeiramente, esse autor defi-
niu um quadro classificatório para o maciço 
rochoso em função das características das 
descontinuidades e condicionantes geome-
cânicas da rocha. Com base nas classes de 
maciço assim identificadas, estabeleceu um 
zoneamento para um gráfico que relaciona a 
variável qº• 54 . Hº· 225 com a profundidade de 
erosão a partir do NA de jusante. Na Fig. 5.5 
acham-se reproduzidos o quadro classifica-
tório e o gráfico para zoneamento do valor 
de K proposto por Brito (1991). 
Como exemplo de aplicação dessa 
metodologia, pode ser citado o projeto 
da barragem de !rapé, em Minas Gerais , 
cujos valores relacionados com o maciço ro-
choso foram: 
• resistência: Rl; 
• diâmetro médio do bloco de rocha: 
0,5 a 1,0 m; 
• padrão de descontinuidade: PES. 
Com base no quadroclassificatório, o 
maciço rochoso enquadrou-se na Classe IV. 
Pelo gráfico de zoneamento do valor de K, 
esse parâmetro varia entre 0,9 e 1,5, tendo 
sido escolhido o valor médio dessa faixa, ou 
seja, 1,2. Em função dos dados de projeto, 
calculou-se em 47 m a profundidade da 
fossa de erosão. 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 111 
5.4 ÜBRAS SUBTERRÂNEAS 
5.4.1 Tipos de obras subterrâneas 
As obras subterrâneas para barragem 
podem ter as mais variadas finalidades, e 
as principais são: 
• desvio do rio na fase construtiva; 
• vertedouro; 
• adução para casa de força ou para 
abastecimento; 
• acesso a obras subterrâneas; 
• chaminé de equilíbrio; 
• câmara de válvulas; 
• casa de força; 
• restituição de águas turbinadas. 
Com relação à geometria, essas esca-
vações podem ser classificadas em dois 
tipos: túneis e cavernas. No primeiro 
caso, estão as escavações em que a exten-
são é muito superior à largura e à altura, e 
nelas incluem-se as escavações para desvio, 
vertedouro, aduções, acesso, chaminé de 
equilíbrio e restituição das águas turbina-
das. No segundo caso, a extensão é pouco 
superior às outras dimensões, incluindo-se 
aí as escavações para casa de força e câmara 
de válvulas. 
Com relação à horizontalidade, as caver-
nas são sempre dispostas na horizontal; a 
chaminé de equilíbrio é um túnel vertical e 
os demais túneis podem assumir qualquer 
posição. Finalmente, quanto à tempora-
neidade, os túneis de desvio são as únicas 
obras temporárias, sendo desativadas após 
a conclusão das obras, embora possam con-
tinuar com um trecho em funcionamento 
quando são parcialmente aproveitados 
como vertedouro. 
114 1 Geologia de Barragens 
/2 .. .. . . . / 
/ttttlff 111 
I 
/ 
0 
FIG. 5.6 Emboques em túneis: (a) talude suave em solo; (b) talude íngreme em solo; (c) emboque em rocha 
com descontinuidade mergulhando no mesmo sentido da encosta; (d) emboque em rocha com descontinuidade 
mergulhando no sentido contrário ao da encosta; (e) intersecção de descontinuidades sobre o emboque 
surge a possibilidade de um aprofunda-
mento diferencial do perfil de alteração, 
tornando totalmente heterogêneo o contato 
solo/ rocha. 
A Fig. 5.7a mostra um túnel que atra-
vessa um maciço relativamente homogêneo, 
com exceção do trecho indicado por C, onde 
uma descontinuidade litológica ou estrutu-
ral, recebendo o fluxo de águas superficiais, 
propiciou o aprofundamento diferencial do 
manto de alteração. As investigações geoló-
gicas devem ser bastante detalhadas para 
prever situações como a indicada nessa 
figura e nortear um programa de investi-
gações que identifiquem a real situação do 
maciço rochoso nos pontos B e C. 
O ideal é que o túnel possua um recobri-
mento de rocha sã pelo menos igual a duas 
vezes o seu diâmetro. 
A orientação das descontinuidades em 
relação ao traçado pode exercer influência 
muito variada na estabilidade do teto e das 
paredes laterais de escavação. Com base na 
estratificação, por ser a descontinuidade 
mais uniforme do maciço rochoso, podem-
-se analisar quatro casos distintos: 
• Caso 1: rocha laminada com o teto do 
túnel paralelo à laminação (Fig. 5.7b). 
A rocha é considerada laminada quando 
composta por uma sucessão de leitos pa-
ralelos, cujas espessuras são pequenas em 
relação ao diâmetro ou à altura da abertura, 
e quando a ligação entre os leitos é nula ou 
possui resistência inferior à resistência à 
tração dos leitos rochosos. Nesse caso, o 
maciço pode ser considerado isotrópico para 
a análise de estabilidade das paredes, que 
serão estáveis, mas o teto oferece grandes 
oblemas de estabilidade, em função das 
:3acterísticas de resistência de cada leito, 
que será discutido mais adiante. 
• Caso 2: descontinuidade inclinada 
e paralela ao traçado do túnel (Fig. 
5.7c). 
Se a= 0°, a situação é idêntica ao caso 1. 
Para 0° < a < 20°, não haverá problema 
::.e estabilidade nas paredes, mas a situação 
:io teto será crítica e, geralmente, a forma 
::o teto do túnel será condicionada pela la-
;ninação (Fig. 5.7d). 
0 
- -------- --u 
' ' r1/' 
Y, _J 
...__ 
z 
0 
y....__ 
.... x 
/ 
...__ 
CD 
. 
z 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 115 
Para 70° < a < 90°, a situação de esta-
bilidade da escavação dependerá do estado 
de tensões do maciço rochoso. Se as tensões 
horizontais forem superiores a 1/ 3 das ten-
sões verticais, o maciço rochoso pode ser 
considerado isotrópico e alguma caída de 
blocos do teto e das paredes pode eventual-
mente ocorrer. Para evitá-la, utilizam-se 
chumbadores . Caso crh < 1/3 crv, as tensões 
de tração criarão grandes problemas de ins-
tabilidade no teto da escavação. 
Para 20° < a < 70°, a situação de ins-
tabilidade no teto é semelhante ao caso 
0 
1 
1 
z 
FIG. 5.7 Diferentes situações do traçado de um túnel: (a) decomposição diferencial das rochas; (b) desconti-
nuidade horizontal; (c) e (d) descontinuidade paralela ao túnel com inclinação para um de seus lados; (e) e (f) 
descontinuidade perpendicular ao túnel; (g) descontinuidade vertical com inclinação qualquer em relação ao 
túnel 
116 1 Geologia de Barragens 
anterior, porém a instabilidade das paredes 
é maior, sendo mais iminente a ruptura por 
cisalhamento em um dos lados da escava-
ção. 
• Caso 3: descontinuidade inclinada e 
perpendicular ao traçado do túnel 
(Fig. 5.7e). 
Se B = 0°, a situação é idêntica ao caso 1. 
Para 0° < B < 20°, a situação das paredes 
é idêntica ao caso 0° < a < 20°, mas a situa-
ção do teto é bem diferente. Agora o túnel 
corre na direção do mergulho da desconti-
nuidade e, se ocorrer uma camada de baixa 
resistência (Fig. 5.7.f), será muito extenso o 
trecho em que o túnel terá tal camada como 
teto, e isso exigirá um severo programa de 
estabilização com tirantes. 
À medida que B vai aumentando, dimi-
nui a necessidade de ancoragem no teto, e 
não haverá problema de estabilidade para 
as paredes, qualquer que seja o valor de p. 
A melhor situação de intersecção de uma 
descontinuidade por um túnel horizontal é 
quando p = 90°. 
• Caso 4: descontinuidade vertical e 
fazendo um ângulo qualquer com a 
direção do túnel (Fig. 5.7g). 
Para y = 90°, a situação corresponde ao 
caso em que a = 90°. 
Para y = 0°, a situação é idêntica ao caso 
em que P = 90°, ou seja, é a melhor situação 
para a abertura de um túnel horizontal. 
Para 70° < y < 90°, as condições do teto 
e das paredes assemelham-se à situação em 
que a= 90°. 
Para 20° < y < 70°, algum suporte pode 
ser necessário no teto e nas paredes. 
5.4.3 Influência do estado 
de tensões 
O comportamento geomecânico de um 
maciço rochoso ao ser escavado por um túnel 
ou qualquer outro tipo de escavação sub-
terrânea é ditado pelo estado de tensões 
gerado no entorno da abertura. 
No caso de uma escavação circular, a 
tensão tangencial às paredes de escavação, 
sejam no teto ou lateralmente, desenvolve-
-se conforme indicado na Fig. 5.8a. Nessa 
figura , a s é a tensão tangencial e CTy, a 
tensão vertical. Observa-se que na crista do 
teto as tensões são negativas e de mesmo 
valor de ªy· Ocorre, assim, uma tração 
horizontal no topo do teto do túnel de in-
tensidade igual à tensão imposta pelo peso 
da rocha, considerando o efeito de arco im-
posto pela abertura. 
As tensões tangenciais negativas se 
anulam aproximadamente a 1/ 3 do arco 
compreendido entre o raio na vertical (y) e 
na horizontal (x). A partir daí, as tensões 
tangenciais são compressivas, assumindo 
o valor máximo na perpendicular à hori-
zontal, quando são correspondentes a 3ay. 
Nessas circunstâncias, pode-se prever que 
as tensões de tração no teto propiciarão a 
abertura de fraturas paralelas ao traçado 
do túnel, além de facilitarem a flexão de 
camadas sub-horizontais. Por outro lado, 
as tensões compressivas que se distribuem 
para as paredes laterais aumentam as pos-
sibilidades de ruptura por cisalhamentoao longo dessas paredes, principalmente 
quando as descontinuidades possuem um 
ângulo a > 70° (Fig. 5.7c). 
Com relação ao teto, deve-se analisar 
se a geometria das descontinuidades, já 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 117 
entada no item anterior, não exacerba problemas de rock bursts ou explosões na-
-?Oblema criado pelas tensões de tração. turais de rocha, quando grandes blocos 
: casos mais críticos, devem-se executar podem ser destacados violentamente para 
· os de flexão, deformabilidade e tração o interior da escavação. 
rochas que compõem o teto. O problema das paredes laterais deve ser 
_ o caso de laminações horizontais observado com mais atenção quando dois 
maciço no teto, os valores de deflexão, ou mais túneis são abertos em paralelo, 
- ão de cisalhamento e tensão de tração muito próximos entre si. Nesse caso, o es-
-~e atuam em uma lâmina de rocha no teto paçamento entre os túneis funciona como 
:o dados pelas seguintes expressões: um pilar, o qual receberá o efeito do arque-
4 y· L 
;nãx - 32E · t 2 
n de: 
3y· L y- L2 ' , =-- cr , =--max 4 max 2t 
áx = deflexão máxima; 
-=roáx = tensão de cisalhamento máxima; 
máx = tensão de tração máxima; 
:, = vão da lâmina no teto; 
- = espessura da lâmina; 
· = peso específico da rocha; 
E = módulo de deformabilidade da rocha. 
Para as paredes laterais, as consequências 
do esforço compressivo não são as mais de-
sastrosas, a não ser que o estado de tensões 
naturais ou virgens seja muito elevado, em 
função da tectônica local, podendo levar a 
cro 
Cl"y 
3 
amento das tensões verticais provenientes 
das duas escavações atuando simultanea-
mente. Assim, enquanto no caso de uma só 
abertura a tensão cre - que assume o maior 
valor quando atua perpendicularmente 
no eixo horizontal (Fig. 5.8a) - decresce 
rapidamente para o interior do maciço, 
tornando nulo o efeito da abertura a uma 
distância igual ao diâmetro da abertura 
(Fig. 5.8b), esse efeito é somado quando 
duas aberturas são feitas muito próximas 
(Fig. 5 .8c). 
Nesse caso, a tensão no "pilar" é calcu-
lada pelo valor médio <Jp, que depende da 
relação entre o diâmetro da escavação (w0 ) 
e o espaçamento entre escavações (wp). 
Por exemplo, para uma relação w0 / wp = 5, 
a tensão vertical que atua no "pilar" (crp) 
A+B 
cro=-p- crp = (1 + WofWr)cry 
FIG. 5.8 Distribuição de tensões no en torno de túneis: relação entre cre e cry nas paredes do t únel (a) e no 
entorno do t únel (b); tensões sobre o pilar formado por dois túneis próximos (e) 
118 1 Geologia de Barragens 
existente entre as escavações é igual a 6cry, 
o que pode ser suficiente para provocar a 
ruptura do pilar. 
Em função das descontinuidades exis-
tentes, torna-se necessário, nesses casos, 
calcular a resistência do maciço rochoso 
que integra o pilar e dividir essa resistência 
pela tensão calculada pela equação de <Jp, 
na Fig. 5.8c. Essa relação constitui o fator 
de segurança do pilar contra a ruptura. 
5.4.4 Influência da geometria 
do túnel 
A forma do túnel induz variações muito 
significativas no estado de tensões gerado 
no entorno da cavidade, ou, mais precisa-
mente, no teto e nas paredes. 
Na Fig. 5.9 são mostrados gráficos com 
base nos quais as tensões no teto e na 
150::: 
.8 
C1J .a 
+- ·;;:; 
o .!: e: 
"' "' E u ·x :e . .,, 
C1J 
E > 
o o 
'Bl 'Bl 
e: e: 
~ ~ 
o 
'"' N "' o:'. 
12 
11 
10 
9 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
o 
-1 
~ = (Ak - 1) 
Pz 
o 2 3 4 
Razão = Tensões horizontais "in situ" = k 
Tensões verticais "in situ" 
parede podem ser calculadas para diversas 
formas de escavação, a partir do conhe-
cimento do estado de tensões virgens do 
maciço rochoso (segundo Hoek e Brown, 
1980). A título de exemplo, considere-se 
que O"x = cry e que P z = 2,70 MPa. Analise-
-se as tensões que atuam no teto (crr) e na 
parede lateral (cr5) para os seguintes tipos 
de abertura: a) circular; b) elíptica com o 
maior eixo na vertical; c) elíptica com 
o maior eixo na horizontal. 
Observa-se que cada tipo de abertura 
apresenta um estado de tensões diferente. 
Assim, quando for possível variar a forma 
da escavação, deve-se conciliar a forma es-
colhida com as consequências que o estado 
de tensões impuser à escavação, principal-
mente levando em conta a geometria das 
descontinuidades do maciço rochoso. 
15 o::: 
' .8 .a 2 ·;;:; 
o .!: e: 
"' ro E u ·x :;::; 
•ro :;; 
E > 
o o ,ro 'Bl V, e: e: 
~ ~ 
o 
'"' N ro 
o:'. 
Valores das contantes A e B 
'""' ººººººººº A 5,0 4,0 3,9 3,2 3,1 3,0 2,0 1,9 1,8 
B 2,0 1,5 1,8 2,3 2,7 3,0 5,0 1,9 3,9 
6 
5 ~ =(B-k) 
Pz 
4 
3 
2 
o 
-1 
-2 
-30 2 3 4 
Razão = Tensões horizontais "in si tu " = k 
Tensões verticais " in situ" 
FIG. 5 .9 Inf/.uências da forma do túnel sobre as tensões que atuam em seu entorno 
Fonte: Hoek e Brown (1980). 
5.4.5 Classificação geomecânica 
Em função das características geológicas 
::: geomecânicas do maciço rochoso, deve-se 
.:lassificar esse maciço com o objetivo de defi-
;!IT a sua aptidão para escavação subterrânea. 
~xistem várias classificações geomecânicas 
?<ilª escavações subterrâneas, porém as mais 
~rilizadas são a de Bieniawski, proposta pelo 
- uth African Council for Scientific and In-
~ustrial Research (CSIR); a de Barton, Lien e 
_unde, proposta pelo Norwegian Geotechni-
cal Institute (NGI); e a de Laufer. 
Pelos gráficos da Fig. 5.9, têm-se os se-
m intes valores: 
a b e 
crr 5,40 10,80 2,97 
crs 5,40 2,70 10,80 
A Tab. 5.1 apresenta a classificação de 
ieniawski, por ser a mais simples e, por 
:sso, a mais utilizada. 
Nessa classificação, são levados em 
conta critérios geológicos (características 
as descontinuidades), hidrogeotécnicos 
condições de percolação da água subterrâ-
:::iea) e geomecânicos (RQD e resistência à 
compressão). A título de exemplo, segundo 
essa classificação, o maciço rochoso da bar-
ragem de Irapé (MG) apresentou, para as 
diversas obras subterrâneas previstas na-
quele projeto, um somatório de índices que 
'ariou entre 67 e 87 pontos, o que permite 
classificar aquele maciço como bom a muito 
bom para obras subterrâneas. 
5.5 ÁREAS DE ACAMPAMENTO 
E DE CANTEIRO DE OBRAS 
As áreas de acampamento e, principal-
5 - Geotecnia das obras complementares 1 119 
mente, de canteiro de obras, geralmente 
são localizadas em função de dois aspectos 
principais: proximidade da obra e condições 
topográficas. Assim, é pouco provável que o 
fator geológico pese muito na escolha dessas 
áreas, razão pela qual o papel da geologia 
nesses casos tem sido resolver os problemas 
gerados por uma localização que não atenda 
às melhores condições geológico-geotécnicas. 
Em geral, os problemas nessa área são: 
• instabilidade de taludes em cortes 
e aterros; 
• geração de focos de erosão; 
• inundações em áreas baixas próximas 
às obras; 
• obtenção de água para consumo. 
Outros problemas são ligados à de-
gradação ambiental e serão abordados no 
Cap.11. 
A área de acampamento, por exigir ex-
tensões maiores, geralmente fica mais 
distanciada da obra, e sua localização pode 
ser mais adequada às condicionantes geoló-
gicas, geotécnicas e hidrogeológicas. Nesse 
caso, o problema de inundação pode serdes-
cartado, pois geralmente o acampamento 
fica localizado em áreas mais elevadas. 
Dependendo do porte da obra, o con-
sumo de água para o acampamento pode ser 
o maior problema e, nesse caso, o geólogo 
deve perscrutar as melhores possibilida-
des de exploração das águas subterrâneas, 
pois, além de constituir uma captação mais 
barata, pode eliminar maiores aduções e 
sistema de tratamento. Tal solução também 
implica problemas ambientais muito me-
nores que a captação de água superficial, 
principalmente se for necessária a constru-
ção de barragem para esse fim. 
TAB. 5.1 Classificação geomecânica de maciços rochosos para túneis 
-~ r<J ~í_n_d_ic_e_d_e_c_o_m_p_r_e_ss_ã_o_p_o_n_t_ua_l-+-___ 8_M_P_a ___ +-___ 4_-8_M_Pa___ +-__ 2_-4_M_P_a __ -+-___ 1_-2_M_P_a __ --+_U_t_ili_z_ar_e_n_s,a_io_d_e_co_m-.-p_r._s_i m_pl_e_s 
~.c~--
u 10-25 3-10 
~ ~ ~ Resistência à compr. simples 200 MPa 100-200 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa MPa MPa 1-3 MPa 
~ ~ 1------------+----------+----------+--------+----------+----+----+----
P e s o relativo 2 1 O 15 12 7 4 
R.Q.D. % 25 
21-----------------1--------+---------+--------1--------+-------------
90-100 75-90 50-75 25-50 
Peso relativo 3 20 17 13 8 
Espaçamento de fraturas < 50 mm 
31-----'---'-------------1--------+---------+--------1--------+-------------
3m 1-3 m 0,3 -1 m 50-300 mm 
Peso relativo 5 30 25 20 10 
4 Condições das fraturas 
5 
rd 
<lJ 
e cê 
<lJ ..., 
..o 
:J 
V, 
rd 
:J 
b.O 
·<( 
Peso relativo 
Infi ltração em 10 m de túnel 
Relação: 
Pressão de água na fratura 
Tensão principal máxima 
Cond ições gerais 
Peso relativo 
Direção e mergulho 
Peso relativo 
Classe nº 
Descrição 
Soma dos pesos relativos 
Tempo méd io de autossustentação 
Coesão 
Ângulo de atrito 
1 ,,,,1, 1111 111 1 • 11 ( I" /1, 
Superfícies 
Superfícies pouco 
Superfícies 
muito rugosas. Não pouco rugosas. 
contínuas. Fechadas. 
rugosas. Separação 
Separação < 1 mm. 
Paredes duras 
< 1 mm. Paredes duras 
Paredes moles 
25 20 12 
nenhuma ou < 25 L/min ou 
Oou ______ _ 0,0-0,2 ou 
Completamente seco Umidade 
10 7 
Ajuste para orientação das descontinuidades 
Muito favorável Favorável Aceitável 
o -2 -5 
Classes de maciço 
l i Ili 
Muito bom Bom Regu lar 
100-81 80-61 60-41 
Significado das classes 
10 anos para 6 meses para 1 semana para 
vão de 5 m vão de 4 m vão de 3 m 
> 300 kPa 200-300 kPa 150-200 kPa 
> 45° 40°-45° 35°-40° 
Superfícies estriadas 
ou preench. < 5 mm 
ou abertura 1-5 mm. 
Fraturas contínuas 
6 
25-125 L/mi r ou 
0,2-0,5 ou 
Água sob pressão 
moderada 
4 
Desfavorável 
-10 
IV 
Pobre 
40-21 
5 horas para 
vão de 1,5 m 
100-150 kPa 
30°-35° 
Preenchimento mole 
> 5 mm ou abertura 
> 5 mm. Fraturas contínuas 
o 
> 125 L/min ou 
0,5 ou 
Prob lemas graves de água 
o 
M uito desfavorável 
-12 
V 
Muito pobre 
20 
10 min para vão de 0,5 m 
< 100 kPa 
< 30º 
Deve-se levar em conta que tanto a área 
de acampamento quanto a de canteiro de 
obras podem constituir-se em obras per-
manentes. A primeira, por ser geralmente 
utilizado o acampamento para outra finali-
dade após a construção da obra; a segunda, 
porque em grande parte dessa área serão 
construídas obras . Assim, os problemas 
gerados não devem ser tratados como se 
relativos a obras temporárias, onde as solu-
ções nem sempre são duradouras. 
5.6 ACESSOS 
Os acessos também serão, em grande 
parte, utilizados após a construção das 
obras, exceto aqueles para áreas de emprés-
t imos e pedreiras. Assim, deve-se tratá-los 
como obras permanentes, com seus traça-
dos definidos no sentido de evitar grandes 
obras de infraestrutura e oferecer a máxima 
segurança ao tráfego de veículos leves e pe-
sados. 
Os maiores problemas para a esco-
lha do traçado são relacionados com a 
interação topografia/geologia. A dificul-
dade de atingir os vales mais profundos 
através de encostas muitas vezes com acen-
tuada declividade impõe soluções que nem 
sempre conseguem evitar a ocorrência de 
problemas geológico-geotécnicos. Nesse 
caso, os maiores problemas relacionam-se 
com a estabilidade de taludes de corte e 
aterro nas estradas a meia encosta. 
Os principais aspectos a observar nesses 
taludes são: 
• natureza geológica do talude a proce-
der o corte; 
• características de resistência ao 
cisalhamento do solo; 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 121 
• presença de estruturas reliquiares no 
solo e no saprólito; 
• relações entre as descontinuidades do 
maciço rochoso e o talude do corte; 
• natureza da cobertura vegetal da 
encosta; 
• presença de trincas a montante da 
área de corte; 
• relação entre as drenagens de encosta 
e os taludes a serem abertos; 
• características da encosta onde será 
executado o aterro; 
• possibilidades de uso do material de 
corte no aterro; 
• localização de bota-fora proveniente 
de material de corte não aproveitado; 
• eventuais jazidas de empréstimos 
para aterro. 
Nas encostas de elevada declividade, 
deve-se estudar a possibilidade de construir 
estradas mais estreitas e de mão única, con-
forme mostra o esquema da Fig. 5.10a. Essa 
solução apresenta as seguintes vantagens: 
• economiza a escavação do trecho 
hachurado na figura; 
• reduz a altura de corte, o que 
aumenta a segurança do talude; 
• reduz o risco de abalroamento de 
veículos; 
• facilita a drenagem, o que reduz os 
problemas de erosão. 
A única desvantagem é impedir as ul-
trapassagens, principalmente na eventual 
quebra de veículos . Isso pode ser resol-
vido com a construção de alguns nichos 
(Fig. 5.10b). 
122 1 Geologia de Barragens 
f-----, 
Mão única 
Mão dupla 
-- ------ -
FIG. 5 .10 Infl.uência da topografia nas estradas de acesso: (a) configuração em duas vias de mão única; 
(b) construção de nichos para ultrapassagens ou para atender à quebra de veículos 
5.7 ENSECADEIRAS 
Ensecadeiras são obras de barramento 
temporário para permitir a construção 
da barragem e obras complementares em 
terreno seco. Para tal, deve-se construir 
uma ensecadeira a montante e outra a ju-
sante da barragem, e desviar o curso do rio 
a partir do lago formado pela ensecadeira 
de montante até ultrapassar a ensecadeira 
de jusante. Esse desvio pode ser feito por 
meio de canal, mas geralmente é feito 
por meio de túnel, que será posteriormente 
tamponado ou aproveitado parcialmente 
como obra definitiva (limpeza de fundo 
ou vertedouro). As ensecadeiras podem 
também ser destruídas após a conclusão da 
obra ou incorporadas à própria obra. 
Embora constituam um problema cons-
trutivo, de responsabilidade do engenheiro 
projetista, as ensecadeiras também apre-
sentam problemas de fundações, além de 
algumas implicações com a própria obra 
de barramento, razão pela qual serão abor-
dadas no presente capítulo. 
Em princípio, as ensecadeiras podem ser 
consideradas "obras de risco", pois, além 
de dimensionadas para vazões estimadas 
para tempo de recorrência curto (10 a 50 
anos), terão que ser construídas por meio 
do lançamento dentro do rio, sem qualquer 
compactação artificial, o que exige muita 
engenhosidade não só em seu projeto, mas 
principalmente em sua construção. 
5.7.1 Configuração em planta 
A disposição das ensecaderias em planta 
depende de dois aspectos: largura do rio e 
arranjo das obras. Em função desses dois 
aspectos, pode-se optar por um dos seguin-
tes tipos de disposição: barramento parcial 
ou barramento total do rio. 
No barramento parcial, a ensecadeira 
tem a forma de U deitado, com as duas ex-
tremidades fixadas nas margens do rio e a 
parte curva dentro do rio (Fig. 5.lla). 
Nessa opção, a obra é construída em 
duas ou mais etapas . No caso mais sim-
ples (duas etapas), a obra é construída 
na primeira etapa, no interior do U, que e 
:-reviamente secado por meio de bombea-
ento da água que aí ficará retida. Nessa 
e~pa, o rio continua fluindo no trecho não 
:::nsecado (Fig. 5.lla). A obra construída 
essa etapa deve incluir as estruturas de 
:oncreto necessárias (vertedouro, toma-
.ias d' água etc.), devidamente providas de 
adufas para permitir o fluxo das águas na 
segunda etapa. Concluída a primeira etapa, 
..:estroem-se as ensecadeiras em forma 
e U, permitindo que o fluxo do rio passe 
-ambém pelas adufas. Inicia-se a segunda 
etapa pela construção de duas novas en-
ecadeiras que irão abraçar a estrutura 
de concreto já existente, direcionando o 
à uxo do rio para as adufas construídas 
Fig. 5.llb). Secando-se o novo trecho 
ensecado, completa-se a construção da bar-
ragem conforme mostrado nessa figura . 
Findo o processo, eliminam-se as enseca-
deiras, fecham-se as adufas e inicia-se o 
enchimentodo reservatório formado. A 
grande vantagem dessa alternativa é dis-
pensar o desvio do rio. 
No barramento total, são construídas 
duas ensecadeiras e um dispositivo de 
0 ~1 Ensecadeira 
o 
o ·;:: 
·;:: o 
o o Adufas "D "D ·;:: "' "' o -e ...., "D 111111 :~ 111111 Q) o 111111 :::, 
X 111111 O" "D :::, 11111 1 V, 
E ü: 
11111, Q) 
Q) E 
!:_ll Q) 
"' !:_ll ~ !{ ;, . "' ~ 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 123 
desvio do rio (Fig. 5.12). Essa alternativa 
é a mais empregada quando o curso do rio 
apresenta uma largura que não permite o 
seu barramento parcial para a constru-
ção da barragem. O exemplo dessa figura 
corresponde à barragem de Foz do Areia, 
no Paraná. 
5.7.2 Construção da ensecadeira 
a) Ensecadeira fundada em rocha 
A ensecadeira fundada em rocha é 
construída em duas etapas: pré-ensecadeira 
e alteamento. A pré-ensecadeira é executada 
com material lançado sem compactação, 
preferencialmente na época em que a vazão 
do rio encontra-se mais reduzida. Em geral, 
a pré-ensecadeira é construída de forma 
submersa, por um trecho em enrocamento, 
seguindo-se em direção de montante, 
por um material de transição (pedrisco e 
areia) e por um material vedante (argiloso), 
como indicado na Fig. 5.13. O alteamento, 
por sua vez, é executado com uma parte 
submersa (enrocamento), porém a maior 
parte é construída a seco, com compacta-
CD 
o 
·;:: 
o 
"D 
.is 
-~ 
'6 
E 
Q) 
t>O 
~ 
~ 
Ensecadeira 
de montante 
CM 
Ensecadeira 
de jusante 
o 
·;:: 
o 
"D 
o 
X 
:::, 
ü: 
l o ·;:: o "D 
"' -e 
Q) 
:::, 
~ 
Q) 
E 
Q) 
!:_ll 
"' ~ 
FIG. 5.11 Ensecadeira por barramento parcial do rio: (a) primeira etapa; (b) segunda etapa 
124 1 Geologia de Barragens 
ção (Fig. 5.13). A parte emersa geralmente é 
constituída por um enrocamento a jusante 
e um material vedante (argiloso) a mon-
tante, com a transição entre esses materiais 
construída por areia e pedrisco. 
Embora os materiais aqui apresentados 
sejam os mais comumente utilizados para 
a configuração das ensecadeiras, são co-
nhecidas ensecadeiras compostas dos mais 
diferentes tipos de materiais, como estacas 
de aço, madeira, sacos de areia e cimento, 
enrocamento injetado com argamassa e até 
de concreto, como a ensecadeira da barra-
gem de Funil, no Rio de Janeiro. 
Também é comum fazer a incorpora-
ção das ensecadeiras no próprio corpo da 
barragem (Fig. 5.14); nesses casos, porém, 
embora constitua urna solução econômica, 
é necessário que sejam rigorosamente obe-
decidos os mesmos requisitos de segurança 
adotados para a barragem. 
b) Ensecadeiras fundadas em solo 
Geralmente o solo existente no leito 
do rio é de origem aluvionar e, na maioria 
das vezes, constituído por areia ou cas-
calho. Ocorre que, em rios que alternam 
períodos de baixas e de elevadas vazões, 
pode haver alternância de materiais finos 
Material 
vedante 
Pré-ensecadeira 
Tú neis 
de desvio 
Ensecadeira 
\'1'l!WIIJl.!illlt,-✓ de jusante 
FIG. 5 .1 2 Ensecadeira por barramento total do rio 
(barragem de Foz do Areia - PR) 
Fonte: modifzcado de CBGB (1982b). 
e grossos, o que pode criar problemas de 
deforrnabilidade e estabilidade das fun-
dações dessas ensecadeiras. Nesses casos, 
é comum lançar sem compactação uma 
camada de solo arenoargiloso ao longo 
de uma faixa de largura bem superior à 
Alteamento 
Enrocamento 
FIG. 5.13 Etapas de pré-ensecadeira e alteamento na construção de uma ensecadeira 
Fonte: modifzcado de Cruz (1996). 
Ensecadeira 
de montante 
5 - Geotecnia das obras complementares 1 125 
Barragem principal 
FIG. 5.14 Ensecadeiras incorporadas à barragem 
:onte: modif,. cado de Cruz (1996). 
oase prevista para a ensecadeira, em todo 
o trecho submerso, formando uma pré-
-ensecadeira (Fig. 5.15). O alteamento será 
eito na parte emersa por meio da compac-
~ação do material vedante, como mostrado 
nessa figura, e pode, eventualmente, contar 
com uma proteção de enrocamento no es-
paldar de jusante. 
5.7.3 Aspectos geotécnicos 
a) Fundações 
Dada a dificuldade de coletar amostras 
indeformadas de materiais inconsolidados 
submersos, a caracterização das fundações 
nos locais previstos para ensecadeiras deve 
ser feita por meio de sondagens a percus-
são sobre plataforma fixa ou flutuante , 
definindo, por meio do SPT e da coleta com 
amostradores especiais, o tipo de material 
que recobre a rocha, bem como a sua espes-
sura. Esse estudo deve ser mais detalhado 
quando se tenciona incorporar a enseca-
<leira ao corpo da barragem, pelos motivos 
já explicitados no item anterior. 
b) Materiais de construção 
Antes de construir as ensecadeiras, é 
necessário ter um bom conhecimento das 
disponibilidades de materiais naturais 
de construção, para evitar que o seu uso 
nessas obras comprometa a sua utilização 
na barragem principal. Como exemplos da 
nefasta interferência entre a ensecadeira e 
a obra, no que tange à utilização de mate-
riais de construção, podem ser citadas as 
barragens de Passaúna e de Rosana. No pri-
meiro caso, a utilização de solo argiloso nas 
ensecadeiras comprometeu o volume ne-
cessário desse material para a construção 
do núcleo da barragem. No segundo caso, 
foi necessário utilizar solo-cimento para 
construir o rip-rap da barragem porque as 
ensecadeiras consumiram os poucos blocos 
de rocha não desagregável que poderiam 
ser utilizados como rip-rap. 
Solo 
Compactado 
FIG. 5 .15 Ensecadeira fundada em solo 
ionte: modif,. cado de Cruz (1996). 
Solo de vedação lançado 
Aluvião 
6 Investigações para obras de barragens 
Entende-se por investigação ou pes-
-: · sa no estudo de uma barragem o 
: njunto de operações que permitam 
..;.:na perfeita caracterização de todas as 
-_·ções geológicas e geotécnicas passíveis 
- ser relacionadas com a implantação 
-.,sse tipo de obra. A metodologia da 
- squisa envolve desde a investigação 
- campo, incluindo os estudos superfi-
· s, os diferentes meios prospectivos e 
- ensaios tecnológicos desenvolvidos in 
u, até os testes realizados em labora-
rio. Os estudos superficiais iniciam-se 
escritório por meio do levantamento e 
= análise dos dados fisiográficos , geoló-
- os, hidrogeológicos e geotecnológicos 
=o apenas do local de barramento, mas 
- oda a bacia hidrográfica contribuinte. 
rue-se, ainda no escritório, a caracteri-
cào preliminar dessa área por meio da 
-ointerpretação geológica. Esses estu-
têm continuidade em campo, com a 
_rição da fotogeologia , caracterização 
itu dos aspectos geológicos e geotéc-
os da bacia e dos locais de obra, além 
·dentificação superficial dos materiais 
rais de construção e dos prognósti-
- dos impactos ambientais. 
.Sssa pesquisa superficial acha-se deta-
por etapa de investigação no Cap. 2 
Será concluída com a programação das 
est:igações subsuperficiais, por meio dos 
entes tipos de prospecção, bem como 
_ ensaios que se fizerem necessários para 
o perfeito conhecimento das feições geoló-
gicas e geotécnicas do projeto a implantar. 
O mais importante na programação 
dessa pesquisa é racionalizar o seu uso em 
função das reais necessidades requeridas 
por cada etapa de investigação discutida 
no Cap. 2. Isso porque o custo dessas in-
vestigações cresce muito com o grau de 
detalhamento requerido nas fases de pro-
jeto básico e projeto executivo, razão 
pela qual é totalmente desaconselhável 
a realização de métodos mais avançados 
de investigação antes que seja compro-
vada a viabilidade técnica e econômica da 
obra na etapa de viabilidade. Esses cuida-
dos devem levar em conta não apenas o 
tipo de investigação, mas também a sua 
quantificação, uma vez que alguns tipos 
de prospecção e de ensaios são iniciados 
já na fase de viabilidade, como mostrado 
no Cap. 2, continuando nas fases de de-
talhamento do projeto. Assim, deve-se 
quantificar um número m ínimo desses 
processos investigatórios na fase de viabi-
lidade, desde que atendam ànecessidade a 
que se propõem, e aumentar esse número 
nas etapas seguintes. 
Outros aspectos relevantes na progra-
mação de uma investigação são: tipo de 
obra, porte da obra, natureza geológica 
do local de implantação, riscos envolvidos 
e meio ambiente. Explicitou-se no Cap. 2 
que uma das recomendações a ser feita no 
relatório relacionado com a fase de inven-
128 1 Geologia de Barragens 
tário ou plano diretor seria a indicação 
do melhor tipo de barragem a projetar 
para o local a ser investigado. Nessas 
circunstâncias, o geólogo encarregado 
de programar as investigações a partir 
da etapa de viabilidade deve estar certo 
de que as pesquisas programadas são as 
mais adequadas para o tipo de barragem 
preconcebido. Se as condicionantes envol-
vidas com a obra prevista contemplarem 
outros tipos de obra que, na fase de via-
bilidade, possam ser cotejados com o tipo 
preconcebido, é obrigação do geólogo abrir 
o leque de investigações de modo a aten-
der às necessidades exigidas pelos demais 
tipos passíveis de ser projetados. 
O porte da obra também influi muito 
na programação das investigações. Assim, 
uma barragem com 20 m de altura deverá, 
em princípio, exigir uma investigação 
bem menos onerosa que uma barragem 
com 100 m ou mais de altura. 
A natureza geológica do local de im-
plantação das obras, tanto da própria 
barragem como das obras auxiliares dis-
cutidas no Cap. 4, é fundamental para 
uma perfeita adequação dos processos 
investigatórios . Por exemplo, é muito di-
ferente o tipo de investigação programada 
para uma barragem implantada sobre 
uma aluvião espessa, daquele indicado 
para uma fundação rochosa. 
Os riscos envolvidos pela obra são 
geralmente associados à possibilidade 
de ruptura da barragem. Para minimizar 
esses riscos, a investigação deve esclarecer 
muito bem todas as feições que possam 
comprometer a segurança das obras a pro-
jetar, bem como as possíveis consequências 
de um acidente catastrófico para as popu-
lações localizadas a jusante das obras. 
Finalmente, as investigações devem 
ser programadas com a preocupação de 
reduzir significantemente os impactos 
ambientais decorrentes da implantação 
das obras associadas à barragem a projetar. 
Nas investigações que serão comenta-
das a seguir, será sempre indicada a melhor 
forma de sua utilização em cada etapa de 
projeto e, quando possível, quantificado 
o tipo de pesquisa abordado. Embora os 
diversos tipos de prospecção e de ensaios 
sejam normalmente terceirizados com 
companhias especializadas, é necessário 
que o geólogo responsável pela Geologia 
e Geotecnia de um projeto de barragem 
conheça as particularidades, vantagens e 
desvantagens de cada investigação. Esse 
conhecimento não apenas lhe permite 
adequar cada método programado à sua 
situação específica, mas também lhe pro-
porciona meios de promover uma melhor 
fiscalização dos trabalhos contratados. 
6.1 TIPOS DE PROSPECÇÃO 
A prospecção para uma obra de barra-
mento é uma forma de pesquisa que visa 
caracterizar todas as feições naturais do 
local em que será implantada a obra, não 
apenas em superfície, mas até a profun-
didade que poderá interferir ou sofrer 
interferência dessa obra. Em função do 
contato com essas feições , principalmente 
geológicas e geotécnicas, a prospecção 
pode ser: indireta, semidireta e direta. 
A prospecção indireta é aquela em 
que não há qualquer contato entre o in-
vestigador e o material investigado, e o 
conhecimento desse material é obtido 
por meio da identificação de suas pro-
:-riedades físicas. Essa identificação é 
.ealizada por meio da Geofísica, e as prin-
apais propriedades físicas investigadas 
são: velocidade de propagação de ondas 
sísmica), condutividade elétrica (ele-
orresistividade), propriedade dielétrica 
radar), densidade (gravimetria) e susceti-
ilidade magnética (magnetometria) . No 
. resente texto, serão abordados apenas os 
rrês primeiros métodos geofísicos citados, 
:>ar serem aqueles que encontram maior 
aplicação nos projetos de barragem. 
A prospecção semidireta não leva o 
::nvestigador até a profundidade em que 
o material (solo ou rocha) se encontra, 
;nas permite o seu contato direto por meio 
e amostras colhidas pelos diversos tipos 
e sondagens. A prospecção direta, por 
-ua vez, permite ao investigador um con-
~ato direto com o material investigado, 
?ºr meio de escavações como poços, trin-
cheiras e túneis . 
A seguir, serão comentados esses dife-
rentes tipos de prospecção, sempre com 
a indicação de suas vantagens e desvan-
~agens, não apenas operacionais, mas 
também em função da relação custo/ be-
efício. 
6.2 PROSPECÇÃO INDIRETA 
6. 2 .1 Eletrorresistividade 
a) Princípios do método elétrico 
A prospecção elétrica baseia-se nos 
efeitos produzidos pela passagem de uma 
corrente elétrica através de solos e rochas. 
Os minerais que constituem esses mate-
riais apresentam diversas propriedades 
6 - Investigações para obras de barragens 1 129 
elétricas, entre as quais podem ser citadas: 
potencial elétrico, condutividade elé-
trica (ou o inverso, resistividade elétrica), 
constante dielétrica e permeabilidade 
magnética. Dessas propriedades, a condu-
tividade elétrica é a mais importante para 
a prospecção elétrica; as demais têm uma 
significância bastante reduzida. 
O método de eletrorresistividade 
baseia-se, fundamentalmente, na Lei de 
Ohm, descoberta experimentalmente 
pelo alemão Georg Simon Ohm (Feitosa 
et al., 2008). Essa lei expressa a proporcio-
nalidade entre a intensidade de corrente 
elétrica que percorre um condutor me-
tálico e a diferença de potencial entre os 
terminais desse condutor (Fig. 6.1). 
Condutor de comprimento t.L, resistência t.R e 
seção transversal t.A 
m n 
_é'_ )l ) l'>R 
l'>L _____;_ 
M 
Vm · Vn = -l'>V 
i - intensidade da corrente elétrica (amperes) 
R - resistência do material à passagem da corrente 
elétrica (ohms) 
V - potencial nos terminais M e N (volts) 
L - comprimento do tubo condutor (m) 
A - seção do tubo condutor (m2) 
FIG. 6.1 Fundamentos da Lei de Ohm 
Pela Lei de Ohm: 
l'>i 
(6.1) 
A resistência elétrica do condutor varia 
na razão direta do seu comprimento e na 
razão inversa de sua seção, resultando na 
seguinte expressão: 
130 1 Geologia de Barragens 
(6.2) 
onde p é o fator de proporcionalidade de-
nominado resistividade. Esse fator, ao 
contrário da resistência, é um parâmetro 
que caracteriza o material, independen-
temente de suas dimensões. 
Pode-se deduzir a medida da re-
sistividade a partir da expressão (6.2) 
como segue: 
2 
L1R.M ohm.m h (,..,. ) 
p=---· =o m.m ~lm 
L1L m 
Pode-se, em alguns casos, utilizar 
também a unidade ohm.cm (1 ohm.m = 
100 ohm.cm). 
A condutividade elétrica (cr) é o in-
verso da resistividade, ou seja: 
1 L1L 
CT= -=---
p L1R·M 
Sua unidade será: 
a= [m / (ohm.m2 )] = [1 / (ohm.m)] = 
[(1 / ohm) · (1 / m)] = mho/m 
(6.3) 
De todas as propriedades físicas dos 
minerais e rochas, a resistividade elé-
trica (p) é a que permite maior variação, 
a saber, desde 1016 ohm.m (enxofre puro) 
até 1,6 x 10-8 ohm.m (prata nativa). 
Em função desse valor, os materiais 
admitem a seguinte classificação: 
Condutor: p < 10-5 ohm.m 
Semicondutor: 10-5 < p < 107 ohm.m 
Isolante: p > 107 ohm.m 
Muitas rochas que são, por natureza, 
semicondutoras ou até isolantes, podem 
tornar-se condutoras quando se encon-
tram saturadas, quer através de seus 
poros (rochas sedimentares) ou de suas 
fissuras (rochas ígneas e metamórficas). 
Nesses casos, a condutividade é eletrolí-
tica, por ocorrer através de um eletrólito, 
que é a água. Essa condutividade poderá, 
ainda, ser bastante elevada em função da 
concentração de sais contidos na água. 
A Tab. 6.1 mostra exemplos de resis -
tividade para vários tipos de rochas em 
diferentes ambientes e de idades diferen-
tes, segundo Keller (1966), mostrando 
quea resistividade aumenta com a idade 
das rochas e diminui com a umidade, 
principalmente se em presença de água 
salinizada. 
TAB. 6.1 Resistividades em função da idade das rochas e do ambiente de formação 
Sedimento Sedimento Rochas Rochas Rochas 
Idade geológica 
marinho terrestre vulcânicas extrusivas carbonáticas 
(arenito, (arenito, (basalto, (granito, gabro (calcário, 
folhelho etc.) argilito etc.) riolito etc.) etc.) dolomito etc.) 
Quaternário -
1 - 10 15 - 50 10 - 200 500 - 2.000 50 - 5.000 Terciário 
Mesozoico 5 - 20 25 - 100 20 - 500 500 - 2.000 100 - 10.000 
Carbonífero 10 - 40 50 - 300 50 - 1.000 1.000 - 5.000 200 - 100.000 
Paleozoico 40 - 200 100 - 500 100 - 2.000 1.000 - 5.000 10.000 - 100.00 
Pré-cambriano 100 - 2 .000 300 - 5.000 200 - 5.000 5.000 - 20.000 10.000 - 100.00C 
A Tab. 6.2 most ra exemplos do au-
mento da condutividade de algumas 
rochas em presença da água, segundo Tel-
ord, Geldart e Sheriff (1990). 
Isso explica porque a argila é muito 
melhor condutor que a areia. Em primeiro 
lugar, os grãos da argila são infinitamente 
menores que os da areia, propiciando uma 
maior superfície específica para adesão 
da água em suas partículas; em segundo 
ugar, porque, como os poros da argila são 
muito reduzidos, propiciam a entrada da 
água pelo efeito da capilaridade. Assim, 
pode-se dizer que a condutividade elétrica 
das rochas depende dos seguintes fatores : 
• litologia e composição mineralógica; 
• porosidade total da rocha; 
• geometria dos poros e extensão de 
seu preenchimento; 
• geometria das fraturas e fissuras e 
respectivos graus de abertura; 
• resistividade da água de saturação 
(parcial ou total). 
Por outro lado, a laminação de rochas 
de origem argilosa, como o folhelho e a 
ardósia, propicia uma elevada anisotropia 
TAB. 6.2 Variação da resistividade das 
rochas na presença da água 
Rocha % H20 p (ohm.m) 
Siltito 
0,54 1,5x1O4 
0,38 5,6 X 108 
Arenito 
1,00 4,2 X 103 
0,10 1,4 X 108 
Calcário 
1,30 6,0 X 103 
0,96 8,0 X 104 
0,31 4,4 X 103 
Granito 0,19 1,8 X 106 
o 1010 
Basalto 
0,95 4,0 X 104 
o 1,3x1O8 
6 - Investigações para obras de barragens 1 131 
na condutividade elétrica, uma vez que 
a maior retenção da água ocorre nesses 
planos de estratificação, conferindo maior 
condutividade ao longo desses planos do 
que no sentido perpendicular a eles. O 
mesmo não ocorre com o arenito, cujas 
propriedades elétricas se aproximam mais 
de um meio isotrópico. 
b) Medição da resistividade 
A medição da resistividade p do 
subsolo é feita com a utilização de um sis-
tema quadripolo (Fig. 6.2). 
Por meio desse quadripolo, o circuito 
elétrico é fechado através de dois eletro-
dos (A e B) cravados no solo, permitindo 
a medição da corrente I no amperímetro. 
A diferença de potencial (tN ) resultante 
dessa corrente é medida entre dois outros 
eletrodos (M e N) cravados no solo, no 
domínio de influência da corrente I, por 
meio de um potenciômetro. 
Caso a separação dos eletrodos A e 
B seja pequena e suficiente para deter-
minar com segurança a resistividade 
de uma única camada (AB1 na Fig. 6.3), 
cujas características se aproximem da 
homogeneidade e isotropia, pode-se con-
siderar como real a resistividade obtida, 
embora, na prática, essa possibilidade seja 
remota. 
O que geralmente ocorre é que a se-
paração entre os eletrodos "capta" a 
resistividade de duas camadas (AB2 na 
Fig. 6.3), ou heterogeneidades e/ou ani-
sotropias dentro de uma mesma camada. 
Nesse caso, considera-se como resistividade 
aparente aquela obtida na investigação. 
Dependendo da separação entre A e 
B na Fig. 6.3, poderão predominar na re-
1 32 1 Geologia de Barragens 
Amperímetro Fonte • 
r·•--···· .. ··········••U• "'·····-··-········ .. ········+ 11 ·•······••U••······· ?_circuito AB ............ . 
dl 
• ,•• •• •n••••• .. •••• ................. ... • .. ••• .. ••• • .. • • •• •••\, 
i i Circuito MN (tN) i 
l ! r ........ p ••• • ..i 
A i ; M N ; Potenciômetro 8 
Equipo~ 
Linhas de corrente 
FIG. 6.2 Medição da resistividade do subsolo 
Fonte: modi fi cado de Feitosa et ai. (2008). 
A B, B, 
1 I 
1 I 
p, 
\ I 
' 
/ 
/ 
" ---------
p, 
FIG. 6.3 Resistividades captadas em mais de 
uma camada 
A disposição do quadripolo encontra 
uma grande variedade na literatura espe-
cializada, porém os tipos mais utilizados 
são aqueles dispostos linearmente e que 
guardam uma simetria entre os quatro 
eletrodos e um ponto central a eles. São, 
portanto, denominados quadripolos linea-
res simétricos. Os dois mais comuns são o 
Schlumberger e o Wenner, esquematiza-
dos na Fig. 6.4. 
Fonte: modificado de Fernandes (1984). 
sistividade aparente final os efeitos da 
resistividade p1 ou p2. A resistividade 
aparente (pa) pode ser medida com o auxí-
lio do quadripolo indicado na Fig. 6.2, por 
meio da seguinte equação: 
Pa =K · !'N 
I 
(6 .4) 
onde K é a constante geométrica do qua-
dripolo e corresponde à expressão: 
K= rc- AM· AN 
MN 
No quadripolo Wenner, as distâncias 
AM, MN e NB são iguais, enquanto no 
Schlumberger a distância MN deve ser 
menor que AB/ 5. O quadripolo Wenner 
apresenta as vantagens de manter sempre 
elevada a diferença de potencial fN e de 
ser de fácil mensuração. Como desvanta-
gens, podem ser citadas duas principais: 
torna as operações de campo mais lentas 
e não permite distinguir entre efeitos 
profundos e os eventualmente decorren-
tes de heterogeneidades superficiais. O 
o 
M 
f 
N B 
i l l l 
Schlumberger (MN < AB/5) 
o 
M 
1 
N B 
i l l l 
Wenner (AM = MN = NB) 
FIG. 6.4 Quadripolos lineares simétricos 
quadripolo Schlumberger tem como van-
~ gens principais agilizar as operações 
e campo e possibilitar distinguir entre 
efeitos profundos e superficiais. Sua prin-
cipal desvantagem é tornar mais difíceis 
e menos precisas suas medições, princi-
?almente em presença de horizontes mais 
resistivos, como as areias secas. 
c) Técnicas de medição 
Entre as variadas técnicas adota-
das para medição das resistividades 
aparentes, serão analisadas as duas mais 
empregadas na geologia de barragens: 
sondagem elétrica vertical (SEV) e perfil 
,;e eletrorresistividade. 
- ndagem elétrica vertical - SEV 
Como seu próprio nome indica, essa 
e uma técnica de exploração vertical, em 
• e é mantido fixo o centro do quadripolo, 
realizando-se uma série de medições de re-
sistividade aparente por meio do aumento 
::a distância AB a cada nova medição. Com 
aumento de AB, a corrente elétrica, em 
-ese, circulará a profundidade maior que 
:ia medição anterior. Os valores de resis-
:ividade aparente obtidos por tal técnica 
são plotados graficamente em papel bilo-
5arítmico, contra os respectivos valores 
6 - Investigações para obras de barragens 1 133 
de AB/ 2, propiciando a representação 
gráfica da função Pa (AB/ 2). A curva resul-
tante dessa plotagem é denominada curva 
de resistividade aparente, diagrama elétrico 
ou, simplesmente, sondagem elétrica verti-
cal (SEV). A Fig. 6.5 mostra dois exemplos 
de SEVs, em que foram investigadas três 
camadas de diferentes resistividades. 
Perfil de resistividade 
A técnica de perfr_l de resistividade, 
também denominada de caminhamento 
elétrico, explora a continuidade horizon-
tal e vertical da resistividade aparente 
no subsolo. Por meio dessa técnica, todo 
o quadripolo é deslocado a cada nova 
medição. Como o comprimento da linha 
AB permanece constante, é possível in-
vestigar o subsolo lateralmente a uma 
profundidade constante. Se a superfície 
do terreno for horizontalizada, os levan-
tamentos serão à cota constante. Ao longo 
de um perfil de resistividade é possível 
identificar descontinuidades verticais, 
como falhas em rochas sedimentares e 
fraturas em rochas cristalinas. A pro-
fundidade de investigação corresponde 
aproximadamente a 20% do comprimento 
da linha AB. As Figs. 6.6 e 6.7 mostram as 
diferenças entre a SEV e a perfilagem.Uma vez que a profundidade é cons-
tante nessa técnica de prospecção, é 
possível, com os dados obtidos em cada 
ponto, construir um mapa de isorresistivi-
dade da área investigada em profundidade, 
como mostra o exemplo da Fig. 6.8. 
Com base nesse mapa, podem-se fazer 
as seguintes ilações geológicas: 
• A área é dominada por solo ou rocha 
sedimentar. 
134 1 Geologia de Barragens 
E 
E 
.L 
º 2 
e 
<l) 
~ 
o.. 
"' "' ·u 
e 
~ = 
~ 
SEV Tipo Resistivo-Condutivo-Resistivo 
Horizon te Resistivo 
Horizonte Cóndutivo 
AB/2 (m) 
~ 
E 
.L 
º 2 
e 
e! 
SEV Tipo Condutivo-Resistivo-Condutivo 
g_ 1.---' 
"' "' ·u 
e 
~ 
" e,:: 
Horizonte Cóndutivo 
AB/2 (m) 
FIG. 6.5 Exemplos de sondagens elétricas verticais (SEV) 
Fonte: modificado de Feitosa et ai. (2008). 
-, 
I 
FIG. 6.6 SEV 
.-1<----' 
i _ , ~f7,-, - i ...... ~... ... 
A M N B 
FIG. 6.7 Perfilagem elétrica 
• Na área indicada por R, é provável a 
ocorrência de rocha ígnea. 
• A água salina do mar invade a área 
sedimentar com concentração decres-
cente no sentido de sua interiorização. 
P, 
P, 
--------,_ / __./ '. 
\ 
\ 
AB/ 2 
,. 
.... --- "' \ ,- -· ...... __ ,,,,, -~ [!,. \ 
1 ' _ ,. 
I 
t--------------------- x 
• É provável a presença de material 
mais permeável (talvez um paleo-
vale) no entorno da seta maior, por 
onde a água salina penetrou com 
maior facilidade. 
Evidentemente, para cada profundi-
dade investigada pode-se construir um 
mapa idêntico ao da Fig. 6.8, o que per-
mite correlações geológicas a diferentes 
profundidades e a construção de perfis 
como o mostrado na Fig. 6.10. 
d) Aplicações do método elétrico 
para barragem 
Em princípio, qualquer método de pros-
?ecção indireta tem suas limitações, dada 
a variabilidade de resultados passíveis de 
obter em consequência de condicionan-
-es como: variação da propriedade física 
intrínseca da rocha e dos seus minerais; 
200 
100 
50 
30 
25 
20 
6 - Investigações para obras de barragens 1 135 
heterogeneidades, descontinuidades e 
anisotropias dos meios (solo e rocha), 
principalmente em decorrência dos efei-
tos diferenciais da intemperização; e 
presença de agentes externos, como a 
água. Nesse sentido, a prospecção elétrica 
é das mais inseguras, principalmente em 
função de dois fatores: a condutividade 
elétrica dos minerais e rochas é aproprie-
dade física mais variável desses materiais; 
a água propicia a condutividade eletrolí-
tica que pode afetar significantemente a 
resistividade aparente desses materiais. 
Assim, uma determinada resistividade 
aparente pode ser resultante de espessu-
+--- ----+-------t---- -+------+(500) 
(E = 200) (300) (400) 
O 100 m 
f---- ---< 
: G. 6.8 Mapa de isorresistividade em profundidade 
~ te: modificado de Fernandes (1984). 
(500) 
(Resistividades em f.lm) 
(600) 
136 1 Geologia de Barragens 
e 
ras muito diferentes de solos ou rochas 
sedimentares, em função da constitui-
ção litológica e do tipo de água presente 
nesses materiais, como mostra a Fig. 6.9. 
Assim, recomenda-se sempre fazer uma 
SEV próxima a uma sondagem mecânica 
para aferir os resultados dessa sondagem 
elétrica. Após tal aferição, é possível es-
tender a prospecção para uma área maior. 
Na verdade, a melhor utilidade da pros-
pecção elétrica é permitir a interpolação 
ou a extrapolação de resultados obtidos 
com sondagens mecânicas muito espaça-
das , dada a diferença de custo entre esses 
dois métodos investigativos. Os efeitos 
da anisotropia elétrica podem ainda ser 
detectados com a realização de uma SEV 
perpendicular à realizada na investigação. 
No estudo de uma barragem, pode-se 
utilizar a prospecção elétrica nas seguin-
tes situações: 
• caracterizar as fundações da barra-
gem; 
• detectar a presença de diques , fratu-
ras e falhas; 
Areia saturada 
Argila seca 
Areia seca 
• detectar a presença do nível freático; 
• caracterizar o recobrimento de túneis 
e canais (adução, desvio ou verte-
douro); 
• caracterizar jazidas de materiais ter-
rosos. 
Para as fundações, esse método só é 
recomendável no caso de serem constituí-
das por espessa camada de solo (aluvionar 
ou eluvionar) ou por rocha sedimentar. 
Ainda assim, não se recomenda esse 
método para as ombreiras, principal-
mente no sopé de seus flancos, onde a 
eventual ocorrência de blocos e matacões 
presentes em tálus pode mascarar comple-
tamente os seus resultados. Na parte mais 
horizontalizada do fundo do vale, uma 
sondagem SEV deve ser feita próximo a 
uma sondagem mecânica para melhor ca-
racterizar as litologias e suas espessuras. 
A partir dessas informações, pode-se es-
colher o comprimento AB compatível com 
a profundidade de investigação escolhida 
a partir da SEV e desenvolver uma per-
Areia argilosa seca 
Argila saturada 
Areia argilosa 
saturada 
Argila saturada com 
água salgada 
FIG. 6.9 Espessuras (e) variadas de diferentes situações geológicas acusando uma mesma resistividade 
aparente 
agem elétrica ao longo de toda a área 
?revista como base da barragem. Como 
resultado dessa investigação, podem-
-se obter perfis elétricos transversais 
ou longitudinais ao eixo barrável ou um 
mapa de isorresistividade das fundações. 
A Fig. 6.10 mostra um exemplo em que a 
interpretação da eletrorresistividade nas 
fundações de uma barragem poderia con-
duzir a um grande erro. 
Observa-se claramente que os hori-
zontes condutores entre as distâncias 
120 e 160 pés e entre 210 e 240 pés são 
matacões dentro de um solo residual, e 
o mesmo pode ocorrer com o maior ho-
rizonte condutor entre as distâncias 40 
e 80 pés. Assim, o tracejado branco indi-
cando o topo rochoso é totalmente falso, 
exigindo sondagens mecânicas para aferir 
esses resultados. A interpretação para fra-
tura provavelmente está correta. 
Ao longo dos traçados previstos para 
canais ou túneis, pode-se adotar o mesmo 
Topo rochoso 
(bed rock) 
Anomalia - Fratura 
6 - Investigações para obras de barragens 1 137 
procedimento recomendado para as fun-
dações, porém com a execução de apenas 
um perfil ao longo do traçado previsto. 
Devem-se adotar os mesmos cuidados 
para evitar interpretações falsas apoiadas 
unicamente na prospecção geofísica. 
Finalmente, para jazida de materiais 
terrosos, pode-se adotar a mesma metodo-
logia indicada para as fundações, inclusive 
com a aferição mecânica dos resultados 
obtidos pela Geofísica. 
6.2.2 Sísmica 
a) Princípios do método sísmico 
O método sísmico utiliza a propaga-
ção de ondas elásticas e acústicas através 
dos solos e rochas que integram a crosta 
terrestre. Essa propagação depende 
fundamentalmente das propriedades 
elásticas/acústicas dos minerais e rochas, 
mas sua velocidade sofre influências de 
outros fatores, como vazios entre grãos e 
Well #9 (90 ft. north) 
rock at 6 ft. below ground surface 
• 1.300 1.200 
Leste Distância (pés) Oeste 
280 
1.100 
O 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 
20 
FIG. 6 .10 Perfilagem ao longo de um eixo barrável 
Fonte: AGI (2011). 
Escala em pés - -O 20 40 60 80 
1.000 
900 
800 
700 
<il 600 
u 
E 500 u 
"' LÜ 400 
300 
200 
100 
138 1 Geologia de Barragens 
ao longo de fraturas, e dos materiais que 
podem preencher total ou parcialmente 
esses vazios, sejam sólidos ou líquidos. Ao 
produto da densidade e da velocidade de 
propagação de ondas acústicas denomina-
-se impedância acústica . 
Quando um impulso é gerado na su-
perfície do terreno, ou próximo a ela, há 
geração de dois tipos de ondas: de corpo e 
superficiais. 
As ondas de corpo propagam-se para 
o interior do maciço terroso ou rochoso, 
como se uma tensão fosse aplicada a essa 
superfície por esse impulso. Essa tensão, 
independentemente do ângulo que faça 
com a superfície, será decomposta em 
duas tensões: uma normal à superfície (o) 
e outra tangencial ('r). Da mesma forma 
como incidem no momento do impulso, 
essas tensões são introduzidasno interior 
do corpo impactado, movimentando-se 
sempre nas mesmas direções em que in-
cidiram, ou seja, as tensões normais se 
interiorizam por meio de uma propagação 
longitudinal em relação ao seu traçado, 
enquanto as tensões tangenciais se propa-
gam no sentido transversal em relação ao 
seu traçado. As tensões normais, ao serem 
introduzidas em um maciço terroso ou 
rochoso, correspondem às ondas primá-
rias (P) ou longitudinais, ou compressivas, 
enquanto as tensões tangenciais geram as 
ondas secundárias (S), também chamadas 
de transversais ou cisalhantes. As veloci-
dades de propagação das ondas P e S são 
muito diferentes, pois enquanto as ondas 
P se propagam com velocidades proporcio-
nais ao módulo de elasticidade do meio, 
as ondas S se propagam com velocidades 
proporcionais ao módulo de rigidez. As 
equações que regem essas proporcionali-
dades são: 
[ 
E(l - u)g ]
112 
VP = p(l + u)(l - 2u) (6.5) 
(6.6) 
onde: 
VP - velocidade das ondas primárias; 
V5 - velocidade das ondas secundárias; 
E - módulo de elasticidade; 
G - módulo de rigidez; 
u - coeficiente de Poisson; 
g - aceleração de gravidade; 
p - densidade. 
Considerando a relação entre os 
módulos de elasticidade e rigidez, pode-
-se apresentar a equação para as ondas S 
como segue: 
[ 
Eg ]1/2 
Vs = 2p(l +u) (6.7) 
No caso de um meio com u = 0,25 e 
p = 2,6 g/cm3, chega-se às seguintes ex-
pressões: 
A relação V/V5 será de 1,74, o que rati-
fica a maior velocidade da onda P. Por ta: 
motivo, as prospecções sísmicas normal-
mente utilizam a chegada da onda P em 
suas investigações. Uma vez que o módulo 
de rigidez é nulo nos fluidos, conclui-se 
que nesse meio não há propagação das 
ondas S, conforme comprova a Eq. (6 .6). 
As ondas superficiais são geradas 
pelo fato de o subsolo ser um meio he-
·erogêneo, descontínuo, anisotrópico e 
:inito. Essas ondas são propagadas sobre 
a superfície que sofre o impulso ou ime-
iiatamente abaixo dela, em todas as 
·versas direções contidas nesse plano, 
embora com velocidades que variam em 
função das heterogeneidades peculiares 
a essa superfície nas diferentes direções. 
As duas principais ondas superficiais são: 
:layleigh e Love. As ondas Rayleigh en-
volvem uma combinação de movimentos 
longitudinais e transversais, segundo 
uma trajetória elíptica; as ondas Love 
apresentam movimento ortogonal ao 
sentido de propagação. Ambas as ondas 
superficiais apresentam velocidade infe-
rior às ondas S, motivo pelo qual não são 
consideradas nas prospecções sísmicas. 
As ondas Rayleigh são importantes nos 
estudos sismológicos. 
Nas prospecções sísmicas, denomina-
-se interface a superfície que delimita dois 
meios com diferentes velocidades de pro-
pagação ondular (geralmente a onda P). 
Essa interface pode ser representada por 
um plano de acamadamento, um contato 
entre rochas ou até mesmo pela separação 
de um meio seco para o mesmo meio satu-
rado. Pode, ainda, ser um plano horizontal 
ou inclinado, ou ser representada por uma 
superfície plana ou curva. Em termos físi-
cos, essa interface constitui um plano de 
descontinuidade entre meios com veloci-
dades diferentes de propagação das ondas. 
A prospecção sísmica baseia-se no fato 
de que um impulso gerado num ponto 
próximo à superfície gerará ondas que, 
ao encontrar uma interface, terão parte 
da energia original retornada à super-
fície, enquanto outra parte atravessará 
6 - Investigações para obras de barragens 1 139 
essa interface, penetrando em outro meio, 
com uma abrupta variação na direção de 
sua propagação. A energia que volta à su-
perfície corresponde à refl.exão da onda 
incidente, e a parte da energia que pene-
trará na interface corresponderá à refração 
da onda incidente (Fig. 6.11). 
Constata-se, assim, que a interface 
representa um contraste de impedância 
acústica de dois meios. 
V, 
V, Descontinuidade elástica 
ou interface 
FIG. 6.11 Ref/.exão e refração sísmicas 
b) Mecanismo da reflexão 
Na Fig. 6 .12, o ponto "O" é a fonte de 
emissão de impacto, e ao longo da reta Ox 
pode ser instalado um número qualquer 
de geofones. 
X 
f 
~===---=G=-------x 
V, 
V, 
x/2 
FIG. 6.12 Ondas ref/.etidas e refratadas 
Nessa figura, a linha I representa uma 
interface entre dois meios geológicos 
de velocidades V 1 e V 2, situada na pro-
140 1 Geologia de Barragens 
fundidade H da linha Ox. No geofone G, 
situado na distância "x" de "O", chega-
rão duas ondas: uma direta, propagada 
na superfície segundo o percurso OG; e 
uma refletida na interface, fazendo um 
ângulo de incidência "a" nessa interface, 
cujo percurso seráOA +AG. Como o tempo 
necessário à chegada de uma onda é dire-
tamente proporcional à extensão do seu 
percurso e inversamente proporcional à 
velocidade com que essa onda se desloca 
no meio, tem-se: 
Tempo de chegada da onda direta: 
Tn = OG =~ 
V1 V1 (6.8) 
Tempo de chegada da onda refle-
tida: 
2 2 1/2 
TRL = OA + AG = (x +4H ) (6 _9) 
V1 V1 
Como a velocidade V 1 é a mesma para 
as duas ondas, deduz-se que a onda direta 
chegará primeiro que a refletida. Todavia, 
essa chegada é desprezada por ser facil-
mente reconhecida a influência que tais 
ondas sofrem das ondas Rayleigh e Love. 
Constata-se ainda, na Fig. 6.12, que, sendo 
V 1 > V 2, o ângulo de refração p é menor 
que o ângulo de incidência a e, nesse caso, 
o raio refratado não volta à superfície para 
ser detectado por geofone. Tem-se, assim, a 
utilização do método de sísmica de refle-
xão. No caso V1 < V2, que é o mais comum 
de ocorrer, há possibilidades de ser medi-
das a reflexão e a refração da onda. 
A utilização desse método depende 
de muitos fatores geológicos, principal-
mente com relação à capacidade dos solos 
e rochas transmitirem altas frequências 
do sinal refletido. Uma das vantagens 
desse método é o fato de que parte da 
energia emitida sempre retornará ao 
sensor ao encontrar contrastes de impe-
dância acústica, e outra é a possibilidade 
de se observar muito mais detalhes de 
subsuperfície que não são atingidos pelo 
método de refração. 
e) Mecanismo da refração 
Ao se analisar o caso mais comum, 
em que V 1 < V 2, pode-se observar na 
Fig. 6.13 que há muitas alternativas para 
as ondas refletidas e refratadas. 
Como mostra essa figura, o ângulo p 
agora é maior que o ângulo a e aumenta 
proporcionalmente com esse ângulo de 
acordo com a Lei de Snell, ou seja: 
sena.= senp 
V1 V2 
Quando o ângulo P chega a 90°, o que 
corresponde a um ângulo de incidência ac> 
a onda se propaga paralelamente à superfí-
cie de separação dos dois meios e se refrata 
para o meio superior com ângulo igual à ac 
O geofone G1 captará a onda refletida para 
ac> sendo a distância OG1 denominada dis-
tância limite para que se produza a volta 
da onda refratada em V 2. A partir do geo-
fone G3, a onda refratada chega primeiro 
Assim, a distância OG3 é denominada dis-
tância crítica e o ângulo ac, de ângulo crítico 
É importante ressaltar que, para qualque-
ângulo a superior a ac, como o ângulo y na 
Fig. 6.13, somente haverá reflexão da onda 
incidente, captada no geofone G2, embora 
ocorram outros fenômenos, como a onda 
gevanescente, que não é importante para a 
reflexão ou para a refração. As ondas refie-
6 - Investigações para obras de barragens 1 141 
O G, G2 G3 G4 ...---or--------------------------...--------,,.--- X 
H 
FIG. 6.13 Ondas ref/.etida s e refratadas 
Fonte: modi(lcado de Fernandes (1984). 
·das mais detalhadas para investigação do 
horizonte V 1 são aquelas que chegam aos 
geofones situados entre O e G1. 
Num gráfico tempo-T x distância-X, 
cada horizonte com velocidade diferente 
será representado por uma série de pontos 
que definirão linhas compatíveis com a 
velocidade do meio atravessado por refra-
ção. A linha que une todos esses pontos 
é chamada de dromocrônica (drama = 
lugar para se correr + crana = tempo). É,pois, um gráfico que mostra o registro 
dos tempos tomados pelas ondas refrata-
das para percorrerem várias distâncias. A 
Fig. 6.14 mostra uma dromocrônica para 
três horizontes, com V 1 < V 2 < V 3· 
Na Fig. 6 .14, xc corresponde à dis-
tância crítica para a refração que ocorre 
entre as camadas de velocidades V 1 e V 2, 
e x'c corresponde à distância crítica para 
a refração que ocorre entre as camadas 
de velocidades V 2 e V 3 . Observa-se nessa 
figura que os geofones que melhor capta-
rão as ondas refletidas no horizonte V 1 
são aqueles de números 1 a 3 . Os geofo-
nes 4 a 10 captarão as ondas refratadas no 
horizonte V 2 e a partir do geofone 11 são 
E 
o 
Q_ 
E 
~ 
Ponto 
de tiro 
V, 
V, 
XC x'c 
2345 6 789 1º 12 14 
1 
11 13 15 • 
V, 
FIG. 6.14 Dromocrônica de três horizontes 
Fonte: modi{lcado de Feitosa et ai. (2008). 
Distância (x) 
Geofones 
V, 
V, 
captadas as refrações no horizonte V 3. A 
Fig. 6.15 mostra um tipo de geofone, que 
se acha conectado a uma haste para sua 
fixação no solo. 
d) Metodologia da prospecção 
sísmica 
A prospecção sísmica pode envolver 
pequenas ou grandes profundidades de 
142 1 Geologia de Barragens 
investigação. Para pequenas profundida-
des, pode-se realizá-la com dois métodos 
distintos: martelo ou explosivos. 
O uso do martelo tem sua capacidade 
restringida pela intensidade do impacto 
produzido. Por meio desse método, faz-
-se percutir um martelo grande - na 
verdade, uma marreta, como visto na 
Fig. 6.16 - sobre uma placa de aço fixada 
na superfície do terreno. As ondas produ-
zidas sofrerão reflexão em uma interface 
não muito profunda, sendo captadas por 
FIG. 6.15 Geofone 
FIG. 6.16 Martelo usado na sísmica de re f'l.exão 
um geofone. Pela fraca intensidade do im-
pacto produzido, esse método restringe-se 
a investigar interfaces com profundidades 
não superiores a 20 m. Outra restrição é a 
presença de solos granulares secos, como 
a areia, que produzem uma grande disper-
são das ondas nesse meio, fazendo com 
que elas penetrem pouco na subsuperfície. 
O uso de explosivos nas investiga-
ções de pequena profundidade é feito 
por meio do disparo de uma carga explo-
siva a poucos centímetros da superfície, 
permitindo que as ondas geradas por tal 
impacto sejam refletidas e refratadas nas 
interfaces encontradas, o que será cap-
tado por uma série de geofones instalados 
na superfície, como mostrado no esquema 
da Fig. 6.14. Para profundidades de inves-
tigação em torno de 50 m , são geralmente 
utilizados 12 geofones. Para grandes pro-
fundidades , aprofunda-se mais a carga 
explosiva, aumenta-se sua capacidade e 
o número de geofones, que geralmente é 
igual ou superior a 24. O registro básico 
utilizado na interpretação dos dados da 
refração sísmica chama-se sismograma. A 
Fig. 6.17 mostra um modelo completo de 
uma prospecção sísmica, com o perfil ge-
ológico, a dromocrônica e o sismograma 
correspondente à chegada das ondas. 
O sentido de propagação das ondas merece 
uma especial atenção na programação 
de uma prospecção sísmica de refração, 
porque nem sempre uma interface se apre-
senta horizontalizada, como se pode ver 
nas Figs . 6.12 a 6.14. Muitas vezes esse 
plano encontra-se inclinado e, supondo-
-se conhecer o sentido do mergulho para 
programar a prospecção nesse mesmo 
sentido, podem-se encontrar duas situa-
6 - Investigações para obras de barragens 1 143 
,::, 
':' 300 l=--\~==.--,-,--..;.,..-.1L.,--,;L--11-,-,-,--!'-,-,--+-.,.....,..L..-,-.....,J:,----.-,,C...,-,--t,'-,-_J_,,_,......L_,-;.:~:.;,:;;~~-,l 
::' 
~ 600 
::' . 
5 
õ 9 00 t ::t::_=:r_==_~~~:;:::::t:::::::;::= ~:r: _=~:;:_:::::::_e~ =_'.;=~=-:r~=-=r~~==i~-::.~r:=-=--T::::_=-_=1:_=-~-::.;::_=~:5:_::::T:'.'v:~~;;i-;;~:::j 
::1G. 6.17 Modelo de prospecção sísmica 
.:'an te: Dobrin (1981), modificado pelo Prof Paulo Aranha (UFMG). 
cães distintas: a prospecção avança a favor 
:io mergulho dessa interface, ou contra esse 
:::iergulho. Na Fig. 6.18, observa-se urna 
rospecção a favor do mergulho, enquanto 
a Fig. 6.19, a prospecção é feita no sen-
"do contrário ao mergulho da interface. 
Corno muitas vezes se desconhece o 
entido para o qual mergulha a interface, 
as apenas a sua direção, constitui rotina 
a prospecção sísmica obter informações 
os dois sentidos perpendiculares a essa 
.iireção. A Fig. 6.20 mostra um exemplo 
::rn que esse procedimento é adotado. 
Por meio dessa metodologia, obtém-
-se urna velocidade aparente (Vap) para o 
orizonte que gerou as ondas refratadas. 
::ssa velocidade aparenta um valor que 
_ de ser superior ou inferior à velocidade 
~eal de V2 . Na Fig. 6.20, tem-se: 
A favor 
do mergulho: 
·r - V1 
· ap(F) -
sen(ac + 0) 
Contra o 
mergulho: 
V1 
V (C) - -~~-
ap - sen(ac + 0) 
v, 
'i'.T 
- _ _j 
l'.x 
l'.x V, 
1'.T ª sen (ac + 0) 
FIG. 6.18 Propagação a favor do mergulho da interface 
Fonte: modificado de Fernandes (1984) . 
2Hocosac 
v, 
l'.x V, 
l'.T sen (a,, + 0) 
FIG. 6.19 Propagação contra o mergulho da interface 
Fonte: modificado de Fernandes (1984). 
144 1 Geologia de Barragens 
Como: V2 = ____1_ , tem-se que: 
senac 
e) Aplicações da prospecção sísmica 
em barragens 
No projeto de uma barragem, a pros-
pecção sísmica com o uso do martelo só é 
recomendada para a prospecção de jazidas 
de materiais terrosos em áreas com espessa 
camada de solo maduro, a fim de evitar as 
imprecisões decorrentes da presença de 
matacões. Ainda assim, deve haver uma 
aferição de seus resultados por meio de 
prospecções diretas, além de o método ser 
utilizado apenas na etapa de viabilidade. 
O método sísmico com a utilização de 
explosivos pode ser empregado na caracte-
rização das seguintes feições relacionadas 
com o projeto de uma barragem: 
• fundações; 
• canais; 
• túneis e obras subterrâneas; 
• pedreiras e jazidas de materiais ter-
rosos e arenosos; 
• determinação do assoreamento do 
reservatório. 
A caracterização das fundações inclui 
as seguintes definições: 
• tipos de estratos em rochas 
sedimentares; 
• espessura do regolito, incluindo alú-
vios e elúvios; 
• estruturas como falhas e fraturas 
(método de reflexão); 
• propriedades elásticas das rochas. 
A exemplo da recomendação feita para 
o método elétrico, não se recomenda esse 
método para as ombreiras, em razão das 
heterogeneidades presentes nos colúvios, 
principalmente nos sopés de seus flancos, 
onde é comum a presença de blocos e 
L Tl--------------=:._ _________ __,_,T 
0 
FIG. 6.20 Prospecção sísmica t ipo direto e reverso 
Fonte: modifzcado de Fernandes (1984). 
--
(C) 
Vap __ -
matacões nos tálus, que mascaram total-
mente esse tipo de investigação. Também 
na parte aplainada do vale é comum a pre-
sença de grandes matacões resultantes da 
intemperização diferencial das rochas. 
Nesses casos, a detecção do contato com 
a rocha sã pode ser totalmente falsa, pelo 
que se recomenda sempre aliar a prospec-
ção sísmica a sondagens mecânicas que 
possam aferir seus resultados. Em se tra-
tando de fundações, deve-se utilizar esse 
tipo de prospecção na etapa de viabilidade. 
Para canais projetados, como desvios 
do rio, adução e aproximações do ver-
edouro, a prospecção sísmica objetiva 
definir a espessura do recobrimento in-
consolidado e inconsistente, a fim de que 
sejam projetados os taludes de escavação. 
Os cuidados a tomar nessa prospecção são 
os mesmos referidos para as fundações , 
principalmente em função das heterogenei-
dades propiciadas pela presença de blocos 
e matacões. Assim, essas investigações 
devem ser sempre aferidas por sondagens, 
limitando-se à etapa de viabilidade. 
Para túneis e obras subterrâneas, a 
prospecção sísmica poderá prestar as se-
guintes informações: 
• espessura e irregularidades do solo 
de alteração, principalmente em 
função da intemperização dife-
rencial ao longo de fraturas, como 
mostrado na Fig. 5.7a; 
• fraturamento(método de reflexão); 
• propriedades elásticas do maciço ro-
choso. 
Para as duas primeiras aplicações, 
eve-se empregar a prospecção sísmica 
a etapa de viabilidade, sempre aferidas 
?Or sondagens mecânicas. Para as pro-
6 - Investigações para obras de barragens 1 145 
priedades elásticas, é possível estender 
essa prospecção até o projeto executivo, 
quando muitas dessas obras já se encon-
tram parcialmente abertas. Nesses casos, 
ultimamente tem sido muito empregada a 
sísmica por meio de furos de sondagens, 
denominada de método crosshole, cujo 
esquema de funcionamento pode ser ob-
servado na Fig. 6.21. Com esse método, 
torna-se fácil fazer correlações entre os 
parâmetros geotécnicos estáticos, obtidos 
por meio de ensaios convencionais (com-
pressão simples, ensaios triaxiais, módulo 
de deformabilidade estático etc.), e os 
módulos dinâmicos, em que não ocorre 
qualquer perturbação no maciço rochoso. 
Em pedreiras, a prospecção sísmica 
pode definir a espessura do material es-
téril a decapear, condição imprescindível 
para definir a viabilidade econômica de 
sua utilização. Para jazidas de materiais 
terrosos e arenosos, dependendo de sua 
extensão, essa prospecção poderá reduzir 
os custos da prospecção direta, definindo 
a espessura do material a utilizar. Em 
ambos os tipos de estudo, deve-se utilizar 
essa forma de prospecção na etapa de via-
bilidade, devidamente aferida. 
O assoreamento de reservatório pode 
ser determinado com o uso do método de 
perfilagem sísmica contínua. Por meio desse 
método, desloca-se todo o sistema de emis-
são e captação do som através de um barco 
sobre a água do reservatório, conforme 
mostrado por Souza et al. em ABGE (1988). 
6.2.3 Georradar (GPR) 
a) Princípio do método 
O método de georradar ou GPR 
(Ground Penetration Radar) guarda re-
146 1 Geologia de Barragens 
lações com os dois métodos geofísicos 
anteriores. Com o método elétrico porque 
se baseia em propriedades elétricas como 
a condutividade, e com a sísmica porque 
está relacionada com a reflexão de ondas 
eletromagnéticas. 
Campos eletromagnéticos (EM) são 
➔ 
constituídos por campos elétricos (E) e 
➔ 
campos magnéticos (H). Como as varia-
ções magnéticas nas rochas são, na sua 
maioria, muito fracas , podem ser consi-
deradas desprezíveis (Daniels; Gunton; 
Scott, 1988), daí que as propriedades elé-
tricas constituem os fatores dominantes 
que controlam a resposta do subsolo ao 
campo EM. 
As movimentações de cargas elétricas 
(correntes elétricas) no subsolo, resultan-
tes da ação de um campo eletromagnético, 
podem ocorrer de duas formas : corrente 
por condução e corrente por desloca-
mento. 
. .. .. .. . . . . . . . . 
. .. . . . . . ... . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . ' ....... . . . . . . . . . . 
1 ....... . . . . " .. .. . . .. . . . . . ... . ..... . .... .. . 
➔ 
A corrente por condução (Jc) é definida 
como: 
Jc = cr ·Ê (6.10) 
➔ 
onde cr é a condutividade elétrica e E é o 
campo aplicado no material. 
Na corrente por deslocamento, a separa-
ção de cargas que ocorre em um dipolo no 
➔ 
qual se aplica um campo (E) é dada pela 
densidade D, assim expressa: 
D= c·Ê (6.11) 
onde E é a permissividade dielétrica. 
Quando a condutividade e a permissi-
vidade dielétrica são constantes em um 
meio, existe uma frequência de transição 
em que as duas formas de cargas elétricas 
se equivalem. Acima dessa frequência pre-
domina o deslocamento, quando a energia 
se propaga como onda sem nenhuma ou 
com pouca dispersão. Abaixo dessa fre -
Detalhe da tela do sismógrafo mostrando 
um traço típico de ondas obtidas no 
ensaio Crosshote: 
P = chegada das ondas primárias 
(longitudinais) . . . . . . . . ., .. . . . . . .. . . . . .. . . . . . . li: .... 11 .. • • • .. . .. . .. .. . . ..... . S = chegada das ondas secundárias 
(transversais) 
. . . ,. . . . . . . ' . ... .. . .. . . . . . . . .... ... . . 
: : : : : : : : : :- L. ~~~~~~ :~~ ~:;~~ f : : : ~~~~~~~~:j 
FIG. 6.21 Arranjo de campo de sismograma obt ido 
Fonte: Dourado (1984). 
. ... ,. . . .. 
.uência, predomina a condução, em que a 
aiergia se difunde no material. 
Segundo Annan (1992), a veloci-
dade (V) e a atenuação (a) da onda no 
eslocamento são relacionadas com a 
? ermissividade dielétrica e com a condu-
·vidade elétrica, como segue: 
(6 .12) 
1,64 • cr 
a=---
-JK 
(6.13) 
onde K é a constante dielétrica do mate-
rial, definida como: 
(6.14) 
onde: 
Eo - permissividade dielétrica no vácuo; 
E - permissividade dielétrica do material. 
Quando uma onda eletromagnética 
é gerada na superfície do terreno, irá se 
propagar em subsuperfície num meio que 
em constante dielétrica K1. Ao encontrar 
uma interface que separa esse meio de um 
outro com constante dielétrica K2, essa 
onda se reflete e volta à superfície. O coefi-
➔ ➔ 
ciente de Reflexão R, para os campos E e H 
gerados nesses meios, é definido, para in-
cidência normal à interface, como segue: 
R= cp:; -)K;)i (j.f; +)K;) 
(6.15) 
Segundo Ulriksen (1982), a velocidade 
e a atenuação das ondas EM são os fatores 
que descrevem a propagação de ondas de 
alta frequência no subsolo, os quais são 
dependentes das variações dielétricas e 
condutivas dos materiais aí existentes. 
6 - Investigações para obras de barragens 1 147 
Conforme Davis e Annan (1989), para 
condutividades menores que 100 mS/m, a 
velocidade permanece constante entre as 
frequências de 10 e 1.000 MHz. 
b) Metodologia do georradar 
A prospecção por georradar ou G PR é 
feita por meio de um sistema que envolve 
quatro elementos principais: unidade 
de transmissão, unidade de recepção, 
unidade de visualização e unidade de gra-
vação. O esquema da Fig. 6.22 mostra a 
relação entre esses elementos. 
O transmissor produz um pulso elétrico 
de alta voltagem e com mínima duração, 
que é aplicado na antena transmissora 
responsável pelo seu envio ao subsolo. 
Esse sinal propaga-se no interior do solo 
e, ao encontrar interfaces, é refletido para 
a superfície, sendo detectado pela antena 
receptora, que o repassa ao sistema de 
recepção. O receptor amplifica o sinal, 
acondicionando-o para ser visualizado na 
tela, ao mesmo tempo que o imprime no 
sistema de gravação. A Fig. 6.23 mostra o 
caminhamente do pulso elétrico através 
do subsolo, sua reflexão em diferentes 
interfaces e sua reflexão até o retorno à 
superfície, ao longo de um caminhamente 
de GPR em uma linha. 
O deslocamento das antenas em super-
fície é feito como mostrado na Fig. 6.24, 
usualmente com distância constante, 
ou seja, é mantida fi xa a distância entre 
as antenas. Esse método é chamado de 
common offset. 
Os perfis de georradar podem ser 
feitos de modo contínuo ou descontínuo, 
dependendo da morfologia do terreno. 
No modo contínuo, o conjunto de ante-
148 1 Geologia de Barragens 
nas é movido seguidamente ao longo da 
linha de deslocamento, utilizando como 
referência para a emissão de ondas um 
mecanismo de tempo ou de trecho per-
corrido. Essa metodologia (Fig. 6.24) é 
aplicável em terrenos aplainados e com 
poucos obstáculos, quando então se torna 
extremamente rápida e de fácil execução. 
Visor 
Gravação 
Transmissor Receptor 
Antena Antena 
Solo 
Rocha 
FIG. 6.22 Esquema dos elementos que compõem um 
sistema GPR 
Fonte: modif,.cado de Annan (1992). 
Zona Anômala 
No modo descontínuo, os dados são ob-
tidos em posições individuais, ficando as 
antenas estacionadas momentaneamente 
em cada ponto de medição durante a 
emissão de ondas . Esse método é indicado 
para terrenos acidentados ou com muitos 
obstáculos. 
A penetração do sinal de radar está con-
dicionada inicialmente pelas propriedades 
elétricas do material atravessado (conduti-
vidade e constante dielétrica). Assim, esse 
sinal pode atingir profundidades supe-
riores a 20 m em solos ou rochas de baixa 
condutividade (resistividade < 50 ohm.m),mas poderá penetrar menos de 1 m em 
argilas altamente condutivas. A frequên-
cia do sinal emitido também contribui 
diretamente para uma maior penetração 
e resolução do método. Frequências maio-
res (200 a 2.500 MHz) possibilitam maior 
resolução, porém menor penetração. Ao 
contrário, frequências menores (10 a 
200 MHz) propiciam maior penetração, 
porém com menor resolução vertical. 
Deslocamento ~ 
Solo 
Rocha 
FIG. 6.23 Modelo geológico simplif,.cado com posicionamento do GPR ao longo de uma linha 
Fonte: modif,. cado de Davis e A nnan (1989). 
Como os diferentes tipos e tamanhos 
as antenas permitem variar a frequência 
.:o sinal emitido, é necessário, em cada 
rogramação, conhecer a priori o tipo de 
itologia esperado, a fim de que se possa 
_ rogramar as antenas que propiciarão 
..una maior profundidade de investigação 
-em comprometer a resolução dos dados 
obtidos. 
e) Aplicações do georradar em bar-
ragens 
Apesar das limitações impostas por 
esse método de prospecção, principal-
;riente relacionadas com a profundidade 
:nvestigada, o georradar tem sido muito 
tilizado no Brasil, mormente na detec-
ão da conformação das estruturas das 
rochas cristalinas, em projetos de implan-
uição de dutos subterrâneos, na detecção 
do nível freático, em processos cársticos, 
na determinação de aluviões submersas, 
na identificação de pipping em solos etc. 
Em barragens, pode-se aplicar esse 
método nas seguintes situações: 
• fundações da barragem e das obras 
associadas; 
• jazidas de areia e pedreiras; 
• assoreamento do reservatório. 
Nas fundações, o GPR pode ser utili-
zado com os seguintes objetivos: 
• definir a espessura de aluviões 
submersas; 
• caracterizar os materiais incoeren-
tes que recobrem o embasamento 
rochoso; 
• caracterizar o fraturamento do 
maciço rochoso. 
Como, em geral, as jazidas de areia são 
-ubmersas, o GPR pode funcionar bem 
6 - Investigações para obras de barragens 149 
FIG. 6 .24 Deslocamento das antenas no método GPR 
Fonte: cortesia do Prof Paulo Aranha (UFMG). 
para definir a espessura dos depósitos , 
permitindo sua cubagem. As pedreiras, 
por sua vez, geralmente possuem reco-
brimento de estéril pouco espesso, daí 
poderem ter essa espessura investigada 
pelo georradar. 
O assoreamento do reservatório 
de barragens de pequena altura, ou até 
mesmo nas partes terminais das obras de 
grande porte, pode ser definido pela utili-
zação do georradar (Fig. 6 .25). 
6.3 PROSPECÇÃO SEMIDIRETA 
Na prospecção semidireta, o pesquisa-
dor pode conhecer materiais geológicos 
situados a diferentes profundidades de in-
vestigação, sem que tenha acesso ao local 
investigado. Para tanto, ele se vale da ob-
tenção de amostras desses materiais por 
meio dos diferentes tipos de sondagens. 
Embora a amostragem de solos e rochas 
seja um dos objetivos dessa prospecção, 
150 1 Geologia de Barragens 
nem sempre esse objetivo é plenamente 
alcançado. Dependendo das condições do 
material e do método de prospecção ado-
tado, ocorre uma das seguintes situações: 
• amostragem deformada; 
• amostragem indeformada; 
• amostragem parcial; 
• amostragem integral; 
• nenhuma amostragem. 
A amostragem deformada é aquela que 
ocorre em materiais inconsolidados, em 
que o método de prospecção altera a tex-
tura original desses materiais, destruindo 
suas estruturas reliquiares e mascarando 
inúmeras de suas propriedades físicas. Na 
amostragem indeformada, preservam-se 
a 
as características dos materiais incon-
solidados amostrados. A amostragem 
parcial está relacionada com as rochas , 
quando as condições de intemperização 
e de fraturamento desses materiais não 
permitem que se obtenha uma recupera-
ção total dos testemunhos de sondagem. 
Na amostragem integral, todo o material 
sondado é recuperado, enquanto que, em 
alguns métodos de prospecção, nenhuma 
amostragem pode ser obtida. 
Os principais métodos de investigação 
mecânica que integram a prospecção se-
midireta são: 
• Sondagem a varejão - SV 
• Sondagem a trado - ST 
• Sondagem a percussão - SP 
b 
0,00 
0,00 
25,00 
Distâncias - m 
50,00 75,00 100,00 
__ ... .. __ _ 
FIG. 6.25 Pesquisa de assoreamento em um reservatório de barragem: (a) imagem do procedimento geofísico 
sobre um barco; (b) radargrama que mostra, na parte superior mais clara, o contorno do material arenoso 
responsável pelo assoreamento 
Fonte: cortesia do Prof Paulo Aranha (UFMG). 
• Sondagem rot ativa - SR 
• Sondagem mista - SM 
• Sondagem rotopercussiva - SRP 
6 .3 .1 Sondagem a varejão (SV) 
Esse tipo de prospecção não permite 
qualquer amostragem e presta-se apenas 
para detectar a espessura e o tipo de ma-
erial granular submerso. Por isso, é mais 
utilizado na pesquisa de materiais are-
nosos nos leitos dos rios, como forma de 
obter esse tipo de material para suas di-
versas aplicações. 
A sondagem é feita por meio da cravação 
de uma haste metálica lisa, operada geral-
mente através de um barco. Essa cravação 
pode ser manual ou por golpes de marreta, 
e a percepção do tipo de material atraves-
sado pode ser feita pela reação sonora e 
vibratória do processo. Nas areias, a pene-
tração é áspera, ao passo que nas argilas é 
macia. Em superfície rochosa, o impacto é 
duro e resvala. Uma das limitações desse 
método é a reduzida profundidade de in-
estigação, que nunca ultrapassa os 3 m, 
além da impossibilidade de coletar amos-
tra do material sondado. 
Em projetos de barragem, utiliza-se 
essa prospecção para o levantamento de 
azidas de areias submersas e na avaliação 
o assoreamento nas partes terminais do 
reservatório. Em razão das limitações re-
:eridas, esse tipo de prospecção é muitas 
.. ezes utilizado em complemento às pros-
:>ecções geofísicas, principalmente no 
::nétodo G PR. 
6 .3.2 Sondagem a trado (ST) 
A sondagem a trado é uma das pros-
- ecções semidiretas mais rudimentares, 
6 - Investigações para obras de barragens 1 151 
embora utilizada desde os primórdios da 
investigação do subsolo. Trata-se de uma 
sondagem manual ou mecanizada, que 
utiliza o trado como instrumento para 
perfurar e amostrar o solo de baixa a 
média resistência. 
a) Perfuração com trado 
O trado responsável pela escavação é 
constituído por três partes: cruzeta, haste 
e trado. O trado propriamente dito pode 
ser do tipo concha ou helicoidal (Fig. 6. 26). 
A cruzeta e as hastes são geralmente de 
ferro galvanizado, com diâmetro mínimo 
de 1" (2,5 cm). A cruzeta é conectada à 
haste através de um T e as hastes, com 
tamanhos de 1, 2 e 3 m, são interconec-
tadas com luvas do mesmo material. O 
trado tipo concha é utilizado com os se-
guintes diâmetros: 3" (7,5 cm), 4" (10 cm), 
6" (15 cm) e 8" (20 cm). O trado helicoi-
dal apresenta o diâmetro mínimo de 2 ½" 
(6,3 cm), mas pode alcançar diâmetro 
superior a 10" (25 cm) quando acionado 
mecanicamente. O trado concha também 
pode ser acionado mecanicamente com a 
utilização de um pequeno motor respon-
sável pela sua rotação, conforme mostrado 
na Fig. 6.27, em pesquisa realizada pelo 
autor em sua tese de doutorado. 
A sondagem deverá iniciar-se com o 
trado concha, que, dependendo do tipo de 
material a escavar, poderá ultrapassar fa-
cilmente os 15 m de profundidade (acima 
do nível freático) . Sempre que forem en-
contradas concreções de seixos ou de 
laterita, deve-se substituir a concha por 
uma ponteira constituída por uma peça de 
aço terminada em bisel, que poderá desa-
gregar ou reduzir as concreções, de sorte 
152 j Geologia de Barragens 
a propiciar a continuidade da escavação 
com o trado concha. Ao atingir horizon-
tes de argila mais rija, ou argila abaixo do 
nível freático, a concha deve ser substitu-
ída pelo trado helicoidal. 
A sondagem a trado será encerrada nos 
seguintes casos: 
• quando atingir a profundidade que 
interessa ao projeto; 
• quando ocorrer desmoronamentos 
sucessivos das paredesdo furo; 
• quando o avanço da escavação for 
inferior a 5 cm em 10 minutos de 
operação contínua; 
• quando se atingir o impenetrável à 
perfuração, pela ocorrência de casca-
lho, matacão ou rocha (nesse caso, o 
furo poderá ser deslocado num raio 
de 3 m e tentada nova perfuração). 
Caso seja encontrado o nível freático , 
a sua profundidade deverá ser anotada, 
Haste 
- Trado 
Concha Hel icoidal 
FIG. 6.26 Tipos de trado 
Fonte: modi ficado de ABGE (1980). 
o que também deve ser feito se houver 
artesianismo não surgente. Os resultados 
da perfuração devem ser apresentados 
em perfis apropriados, onde constarão, 
no mínimo: 
• nome da obra e do cliente; 
• identificação e localização do furo; 
• diâmetro da sondagem; 
• data de execução; 
• cota, quando possível; 
• descrição dos materiais atravessa-
dos; 
• profundidade das amostras coletadas; 
• medidas de nível de água, quando 
possível. 
O Boletim nº 3 da ABGE (1999) apre-
senta um modelo para o perfil desse tipo 
de sondagem. 
Em barragens, pode-se utilizar a son-
dagem a trado na pesquisa de materiais 
terrosos (ver Cap. 9) e na caracterização 
das fundações da barragem. Para as fun-
FIG. 6 .27 Trado mecanizado 
Fonte: pesquisa do autor. 
- ções, esse tipo de sondagem é muito 
- pregado em complementação aos 
tros tipos de investigação mecânica 
para aferição da geofísica. Apresenta 
- mo vantagens a rapidez da prospecção 
:: o seu baixo custo, e como desvantagens, 
- deformação da amostra, a dificuldade 
:.e atravessar materiais granulares gros-
- iros e saturados e a impossibilidade de 
rapassar blocos e matacões . 
b) Amostragem com trado 
As amostras devem ser coletadas a 
:ada metro perfurado e dispostas em 
:!ilhas sobre uma lona, para impedir seu 
-ontato com o solo de superfície. As pilhas 
rão separadas a cada mudança de mate-
ial (Fig. 6.28). 
O acondicionamento da amostra varia 
:om o objetivo da sua coleta. Quando se 
:.estina a ensaios geotécnicos, devem ser 
-oletadas duas amostras: uma com 100 g 
:: acondicionada em um frasco, parafi-
:nzado ou selado com fita colante, para 
-=eterminação da umidade natural; outra 
: m cerca de 14 kg, em saco de lona ou 
-.: ástico transparente, para determina-
:ão dos demais ensaios geotécnicos. Toda 
~ostra coletada deverá receber duas 
:: ·quetas: uma interna, devidamente 
?TOtegida, e outra externa. Em ambas as 
.:1 ·quetas devem constar: nome da obra e 
-o cliente; nome do local; número do furo; 
.:ata de coleta; intervalo de profundidade 
:.a amostra; e nome do coletor. 
6.3.3 Sondagem a percussão (SP) 
A sondagem a percussão é um método 
"'Vestigatório de materiais inconsolida-
:.os e incoerentes em que a perfuração 
6 - Investigações para obras de barragens 1 153 
~~ __,;--=:::_ ~.::..: __ _____._.-. 
- ---=t,._i,,,_ . 
- ~-·---==- --~-=-
- ·-__ -:' ' . 
~~ rnostra. 1 / 
: • • ,,.. t 
·. A : 
\ rnostra. 2 Separação das pilhas por \ 
diferença de material / 
FIG. 6.28 Amostragem de uma t radagem 
Fonte: modifi.cado de USBR (1973). 
pode ser obtida por meio do golpeamento 
de peças cortantes ou por lavagem combi-
nada com a percussão. Os dois principais 
objetivos dessa sondagem são caracterizar 
o material perfurado e definir a resis-
tência à penetração desses materiais. 
Subsidiariamente, esse tipo de sondagem 
presta-se à realização de inúmeros ensaios 
in situ. Para conhecimento do material 
perfurado, pode-se empregar o método de 
lavagem, e para definir a resistência à pe-
netração com as diferentes interpretações 
de seus resultados, emprega-se o método 
de percussão, também chamado SPT 
(Standard Penetration Test). A Fig. 6.29 
mostra o esquema de montagem dos 
equipamentos necessários a esse tipo de 
sondagem. 
a) Perfuração por lavagem 
Execução da sondagem 
A sondagem por lavagem é sempre 
154 1 Geologia de Barragens 
combinada com a sondagem a trado, 
uma vez que esta permite uma melhor 
amostragem. Assim, a perfuração é geral-
mente iniciada por um trado concha até 
atingir o impenetrável a esse tipo de per-
furação, quando então troca-se o trado 
concha pelo helicoidal, prosseguindo até 
o impenetrável definido no item 6 .4.2a. A 
partir desse ponto, inicia-se a sondagem 
por lavagem, que consiste em penetrar 
por percussão o trépano mostrado na 
Fig. 6.30. Essa peça de aço possui dois 
furos por onde sai a água introduzida 
sob pressão nas hastes que conduzem 
o trépano. Para facilitar a trituração do 
Tripé 
~ 
ovimentação 
Haste _,,,,--
Parede do furo 
Barrilete 
FIG. 6.29 Esquema de montagem da sondagem 
SPT 
Fonte: modificado de ABGE (1998). 
Orifício de saída da água 
FIG. 6.30 Trépano 
Fonte: modificado de ABGE (1980). 
material escavado, faz-se subir manu-
almente a composição haste + trépano 
por uma altura de 30 cm, soltando-a em 
queda livre com um movimento manual 
de rotação imprimido às hastes. 
A sondagem por lavagem será dada por 
concluída nos seguintes casos: 
• quando atinge a profundidade es-
pecificada na programação dos 
serviços; 
• quando o avanço for inferior a 5 cm 
durante 30 min. 
Amostragem 
A amostra na sondagem por lavagem é 
obtida de três formas: 
• amostra retirada dos trados; 
• amostra obtida pela circulação da 
água; 
• amostra colhida por uma bomba 
balde. 
b) Perfuração a percussão com SPT 
Execução da sondagem 
Nesse tipo de sondagem, utiliza-se o 
tripé mostrado na Fig. 6.29, onde uma 
manivela permite acionar um cabo que 
sustenta um peso de 65 kg. No interior 
do furo encontra-se uma haste em cujo 
topo há uma cabeça de cravação (ressalto 
na Fig. 6.29) e na base, um barrilete que 
funciona como escavador e amostrador. 
O barrilete (Fig. 6.31) é um tubo oco com 
dimensões internacionalmente padroni-
zadas para permitir o correlacionamento 
dos seus resultados com outras experiên-
cias brasileiras e internacionais. 
Inicia-se a perfuração com um tubo 
# 
concha até a profundidade de 55 cm. 
Daí em diante, alternam-se trechos de 
736,60 mm 
-G. 6.31 Barrilete padrão para SPT 
- e: modificado de ABGE (1980). 
~- T com 45 cm de extensão com trechos 
-: 55 cm escavados a trado ou por lava-
;em. Para execução do SPT, são feitas três 
~arcas na haste (geralmente com giz), 
.:.:stanciadas 15 cm entre si . Colocado 
_ barrilete no fundo do furo, apoia-se 
-~avemente o peso de cravação sobre o 
~ssalto das hastes e anota-se a eventual 
_ enetração observada, que corresponderá 
a zero golpes. 
Em seguida, suspende-se o peso de era-
ação até uma altura de 75 cm em relação 
a cabeça de cravação da haste, fazendo-o 
cair em queda livre sobre esse ressalto, 
com a consequente cravação de parte do 
arrilete. Continua-se com essa operação, 
anotando-se quantos golpes foram neces-
sários para a cravação dos 30 cm iniciais e 
dos 30 cm finais . Embora os 30 cm iniciais 
possam dar alguma referência sobre a re-
sistência do solo penetrado, sempre há, 
nos 55 cm superiores ao trecho perfurado 
com SPT, uma influência da conturbação 
provocada no trecho escavado a trado ou 
por lavagem, motivo pelo qual os 30 cm 
iniciais geralmente apresentam resistên-
cia inferior à dos 30 cm finais. Assim, 
para efeito da aplicação desse método ao 
projeto geotécnico, empregam-se apenas 
os 30 cm finais, que corresponderiam 
ao valor da resistência à penetração. A 
6 - Investigações para obras de barragens 1 155 
Seção A-A 
Fig. 6.32 mostra um exemplo de apresen-
tação de uma sondagem SPT, em que se 
pode visualizar a diferença entre as duas 
medições anteriormente referidas . 
A sondagem deverá ser dada por con-
cluída quando a penetração referente a dez 
golpes consecutivos for inferior a 5 cm, não 
se computando os cinco primeiros golpes do 
teste, ou quando o número de golpes ultra-
passar 50 num ensaio em 30 cm. Nesses 
casos, considera-se o material impe-
netrável à percussão. Na Fig. 6.32, o 
impenetrável ocorreu quando foram ne-
cessários 18golpes para penetrar apenas 
5 cm. 
A aplicação da sondagem a percussão 
em projetos de barragem praticamente se 
resume à medição da resistência do solo 
como suporte para cargas que lhe serão 
aplicadas. Assim, o seu emprego tem sig-
nificativa importância para definir as 
características das fundações da barra-
gem, quando se trata de solo espesso ou 
de sedimento pouco consolidado. Nesses 
casos, a barragem mais indicada é a de 
terra, e o SPT esclarecerá dois pontos 
fundamentais : a) a que profundidade se 
encontra o impenetrável à percussão; 
b) qual a profundidade em que o SPT é 
compatível com a carga máxima imposta 
pela obra a projetar. 
156 1 Geologia de Barragens 
Percussão 
-- - 30 cm iniciais 
- 30 cm finais 
!Golpes 30 cm 
Golpes/30 cm Iniciais Finais 
10 20 30 
1 3 4 
1 
! 4 5 
5 5 
1 
', 3 5 
'\ 
'r\ 9 11 
't 16 17 
1 
1 
) > 19 22 
I 
1 
I 17 19 
\ 
'[\ 
22 25 \ 
1 
I 
20 23 
Infiltração 
TestE Absorção 
nº k=cm/Seg 
Descrição do material 
_._; 
V, 
V 
> 
V 
cr:: 
:....:. · - Areia fina siltosa fofa, 
0 87 - · - . cinza escura (aluvião) ê 
' t _:/. Areia fina silto-argilosa pouco ~ 
V::-; compacta.cinza (aluvião) 
2,00- 1,90 1<.:.-...:....L_ :..i. ___ ...:__ ______ --J '--
-
- -
.. Areia fina e média siltosa, 
- com lente argilosas pouco 
3,65 · NA " 
4,00 ,-:---=-:-:- a median. compacta, - · - cinza escura (aluvião) 
·-
- -.. 
6,00 5,98 
/; Argila arenosa dura, 
6,87 
cinza escura (aluvião) 
... 
. . . . - Areia fina e média compacta, 
· · cinza clara (aluvião) 
8,00 8,00 i:,..:..· ~- .:....· +--- ---------1 
✓-·. 
Areia fina e média argilosa, 
compacta cinza 
clara (aluvião) ~ 1
0,00 10831<-y"-·.-'-_.L .• cj.... -----------1 
' ·o: - o· Areia grossa com pedreg. 
11,62 ~-o.º· ª;:;~;~?aá~íl/fi~~\~º) 
12,00 
\_ Final da perfuração 
Observações: 
- Impenetrável a percussão (alter. de rocha) 
Localização: 
Estaca 16 + 0,00 - montante 20 m 
N= 
Coordejnadas !Cota: !Operador: 
E = 604,794 1 Assis 
FIG. 6.32 Perfil de uma sondagem a percussão com SPT 
1 
Sondagem nº 
SP.07 
Data JVisto: 
1 = 30/12/92 TT = 04/12/92 
A quantidade de sondagens SPT para 
uma fundação de barragem varia em 
:unção das seguintes condicionantes: 
atureza do solo, altura da barragem, 
extensão do eixo e área da base da barra-
gem. Em função dessas condicionantes, o 
espaçamento entre furos pode variar de 
10 m a 50 m. O ideal é combinar o uso de 
algumas dessas sondagens com a sonda-
oem rotativa, produzindo uma sondagem 
mista (ver item 6.4.5). 
Além dos objetivos anteriormente refe-
ridos para esse tipo de sondagem, podem 
ainda ser feitas inúmeras correlações 
entre a resistência à penetração e diversos 
mdices dos solos. Para os solos arenosos, 
por exemplo, é possível estimar o módulo 
de deformabilidade, o ângulo de atrito e a 
compacidade da areia, e para os solos argi-
losos, estimar o módulo de deformabilidade, 
a coesão e a consistência da argila. 
Amostragem na sondagem a percussão 
A sondagem a percussão com SPT 
utiliza o amostrador padronizado tipo 
Raymond (Fig. 6.31). Como se pode ob-
servar no corte A-A dessa figura, o corpo 
principal, com extensão de 55,88 cm, 
é bipartido, formando, quando des-
montado, duas calhas em que se pode 
analisar e coletar a amostra de solo que 
aí fica retida. A espessura desse barrilete 
é de 0,795 cm, o que equivale a uma in-
t rodução no solo pesquisado de 1,59 cm 
de espessura total da ferramenta de 
escavação que penetra sob impacto de 
batidas . Obviamente que essa penetra-
ção dinâmica causa forte compressão da 
amostra produzida, deformando sua es-
trutura original, motivo pelo qual não se 
6 - Investigações para obras de barragens 1 157 
deve utilizar essa amostra como amostra 
indeformada para efeito de testes labo-
ratoriais. Para os demais usos, a amostra 
coletada no barrilete de percussão pode 
ser acondicionada segundo as recomen-
dações feitas em 6.4.2b. 
Para os solos argilosos ou siltosos 
de baixa consistência, é possível coletar 
amostras praticamente indeformadas com 
o uso do amostrador de solo de cravação 
com paredes finas, também denominado 
de Shelby, por ter sido a marca registrada 
com essa utilidade. Como se pode ver na 
Fig. 6.33, esse amostrador é composto por 
um tubo metálico de paredes finas, em 
geral com 50 cm de comprimento e diâ-
metro de 2 ½" ou 4", ligado a uma cabeça 
provida de uma válvula de alívio. 
O amostrador é introduzido no solo por 
meio de cravação contínua e constante, e a 
válvula permite o escape do ar e da água à 
medida que o solo penetra nele. Concluída 
a coleta, o tubo é desconectado da cabeça, 
sendo raspados levemente cerca de 2 cm 
do solo em cada extremidade, quantidade 
substituída por parafina a fim de conser-
var a umidade natural da amostra. Em 
laboratório, a amostra é retirada através 
de um extrator e submetida a todos os 
testes aplicados a amostras indeformadas. 
6.3.4 Sondagens rotativas (SR) 
Esse é um tipo de sondagem larga-
mente utilizado em obras de engenharia 
que envolvem o conhecimento das rochas 
sondadas, uma vez que permite a perfura-
ção e a extração de qualquer tipo de rocha. 
Por meio desse método prospectivo, o 
material rochoso é perfurado pela ação 
conjugada de rotação e força de penetra-
158 1 Geologia de Barragens 
ção, que cortam a rocha de forma cilíndrica 
e contínua ao longo de todo o furo. 
A amostra de rocha perfurada é deno-
minada testemunho.A Fig. 6.34apresenta 
um esquema desse tipo de sondagem, em 
que a engrenagem mecânica acionada 
por um motor é responsável pela rotação 
dos equipamentos de corte e amostragem, 
denominados, respectivamente, coroa e 
barrilete. A Fig. 6.35 mostra uma foto de 
uma sonda rotativa em operação. A água 
bombeada sob pressão objetiva evitar o 
superaquecimento da coroa durante o 
corte da rocha. 
A quant idade de testemunhos retida 
no barrilete, dada em percentagem entre 
a extensão da amostra e o comprimento 
perfurado, é denominada recuperação. 
Considera-se como extensão da amostra 
o somatório de todos os trechos em que 
se compartimentou o testemunho du-
rante uma manobra, independentemente 
do comprimento de cada um desses tre-
chos. Denomina-se manobra na sondagem 
rotativa cada ciclo de corte e retirada dotes-
temunho do interior do barrilete. Algumas 
classificações de maciços rochosos usam a 
recuperação modificada, também deno-
minada RQD (Rock Quality Designation). 
Por meio dessa metodologia, somam-se 
em uma manobra todos os trechos de t es-
temunho que tenham individualmente 
comprimento igual ou maior que 10 cm, 
excluindo aqueles que foram partidos para 
acomodação do t estemunho na caixa. O 
RQD representa a relação entre a soma 
desses pedaços e a extensão da manobra. 
A perfuração pode ser feita em diver-
sos diâmetros padronizados pela DCDMA 
(Diamond Core Drill Manufactures Asso-
, , · ~ Furo de sondagem 
/ ,,,..,...,.,../ .✓ 
_ . alargado e limpo 
/ Orifício para alívio de pressão 
,?· · (válvula esferoidal interna) ,· 
/ . 
/ 
/ 
/ 
/ 
'/ 
Antes da cravação 
Cabeçote com rosca para 
' conector (niple adaptador) 
. ·· . .,....,...-Tubo amostrador 
_,;- (camisa fina de latão) 
/ 
/ 
/ 
/ 
/ ,• 
. / / 
/ / 
Após á cravação 
FIG. 6.34 Esquema de uma sonda rotativa 
:onte: modificado de ABGE (1998). 
® 
® 
y 
V 
y 
®~ 
V 
V 
\I 
d ation), conforme indicado na Tab. 6.3, 
na qual a primeira letra refere-se ao diâ-
metro do furo e a segunda (X ou W), ao 
ipo de acoplamento dos tubos de reves-
timento. 
a) Perfuração a rotação 
Deve-se utilizar a sondagem rotativa 
naqueles materiais que demonstraram 
impenetrabilidade a outros métodos mais 
simples de perfuração, como trado e son-
6 - Investigações para obras de barragens 1 159 
Revestimento 
Barrilete 
Mangueira para 
sucção de uma 
fonte de água 
dagem a percussão. Assim, admite-se 
que tais métodos já foram utilizados nos 
materiaisinconsistentes que recobrem 
os maciços rochosos, incluindo o solo e 
o saprólito. Em alguns casos, o saprólito 
apresenta elevada resistência àqueles 
processos mais simples, principalmente 
em decorrência das heterogeneidades 
consequentes da intemperização dife-
rencial, o que exige sua perfuração pelo 
método rotativo. 
160 1 Geologia de Barragens 
FIG. 6.35 Sonda rotativa em operação 
Fonte: projeto do autor. 
TAB. 6.3 Diâmetros de perfuração 
Denominação 
Diâmetro Diâmetro do 
do furo (mm) testemunho (mm) 
EW-EX 37,71 21,46 
AW-AX 48,00 30,10 
BW-BX 59,94 42 ,04 
NW-NX 75,69 54,73 
HW-HX 99,23 76,20 
O avanço da sondagem rotativa pode 
ser manual ou hidráulico. O avanço 
manual sob o controle de um sondador 
experiente é recomendado em maciços ro-
chosos muito alterados ou extremamente 
fraturados , a fim de se obter uma melhor 
recuperação. Outras práticas para melho-
rar essa recuperação serão discutidas no 
próximo item, referente à amostragem. 
Definido o tipo de avanço da sonda-
gem rotativa, é necessário escolher o 
tipo de coroa que cortará a rocha. Se o 
maciço rochoso for brando, como algu-
rochas sedimentares, ou saprólito de 
as. emprega-se a coroa de 
-da de pastilhas 
de vídia embutidas no corpo metálico da 
coroa, projetando-se apenas o necessário 
para uma eficaz ação de corte. As pasti-
lhas são formadas por uma liga de aço com 
carboreto de tungstênio, que lhe confere 
alta resistência para o corte. Para rochas 
duras, é necessário utilizar coroa dia-
mantada, que pode ser de dois tipos: com 
os diamantes cravados em torno da face 
da coroa e incrustados até certa profun-
didade na matriz (Fig. 6.36b) ou com os 
diamantes impregnados dentro da matriz 
da coroa. 
Escolhidos os tipos de avanço e de 
coroa, inicia-se a perfuração em rocha 
por meio de manobras compatíveis com o 
estado de alteração e de fraturamento da 
rocha. Quando a rocha possui boa quali-
dade nesses aspectos, a manobra pode 
ser quase igual ao comprimento total do 
barrilete (3 a 5 m). Quando as más carac-
terísticas do maciço rochoso dificultam a 
amostragem, deve-se diminuir o compri-
mento da manobra. 
Ao se atingir o nível freático, deve-
-se anotar sua profundidade e medi: 
esse nível todas as manhãs, antes ce 
reiniciar as operações. Concluída a so~-
dagem, deve-se esvaziar o furo e, no 
seguinte, medir o nível corresponde --= 
à estabilização do freático. Essa pro 
dência visa evitar o mascaramento des 
nível pela introdução da água para s 
dagem, principalmente quando o solo 
intemperização é argiloso, podendo le 
muito tempo para que essa água se infil 
e seja equilibrada a configuração hidrog-
ológica local. Situação como essa provoco 
uma falsa interpretação da profundida " 
do freático em um projeto de estabilizaç" 
b 
a 
Corpo 
6 - Investigações para obras de barragens 1 161 
Saída 
d'água 
Batente 
Face 
Seção calibradora externa 
Corpo 
. 6.36 Coroas de sondagem rotativa do tipo vídia (a) e diamante (b) 
. ;:e: modifzcado de ABGE (1980). 
encosta no Rio de Janeiro, resultando 
projeto de contenção oneroso e des-
_,,,cessário. 
A apresentação dos resultados da per-
-:.!ração rotativa deve constar em um 
-:-erfil apropriado (ver Fig. 4.4), no qual 
- nstem as seguintes informações: 
• nome da obra e do cliente; 
• identificação e localização do furo; 
• inclinação e rumo do furo; 
• diâmetro da sondagem e tipos de 
barrilete e de coroas utilizados; 
• cotas e coordenadas; 
• data de execução; 
• nomes do sondador, da firma execu-
tora e do geólogo responsável; 
• posição do revestimento; 
• escala de profundidade; 
• recuperação dos testemunhos em 
percentagem por manobra; 
• número de peças de testemunhos 
por metro; 
• RQD; 
• graus de consistência, decomposição 
e fraturamento; 
• simbologia para as principais des-
continuidades; 
• simbologia para o perfil geológico; 
• descrição litológica; 
• nível d 'água e suas variações, com 
respectivas datas; 
• ensaio de perda d' água, indicando: 
vazão específica, pressão efetiva e 
gráfico pressão x vazão; 
• valor da permeabilidade por trecho 
ensaiado; 
• assinaturas do responsável pela son-
dagem e do geólogo fiscal. 
b) Amostragem na sondagem rota-
tiva 
A amostra de rocha obtida na sondagem 
rotativa, ou testemunho, fica armazenada 
no barrilete indicado na Fig. 6.34. Os 
barriletes mais conhecidos são: simples, 
duplo-rígido e duplo-giratório (Fig. 6.37). 
O barrilete simples consta de um único 
tubo, onde a passagem da água de circu-
lação ocorre entre sua parede interna e o 
testemunho, que fica sujeito à ação abra-
siva dessa água impregnada de detritos, 
além do atrito com a parede do barrilete. 
Assim, deve-se utilizar esse barrilete so-
mente em rochas de excelente qualidade. 
162 1 Geologia de Barragens 
O barrilete duplo-rígido é constituído 
por dois tubos concêntricos, ambos com o 
mesmo movimento rotatório. A passagem 
da água ocorre entre os dois tubos, o que 
evita seu efeito erosivo sobre o testemu-
nho. Esse barrilete deve ser utilizado em 
rochas de boa qualidade. 
O barrilete duplo-giratório, além de 
possuir dois tubos concêntricos, apre-
senta um sistema de rolamentos que 
impede que o tubo interno, que armazena 
o testemunho, acompanhe a rotação do 
tubo externo. Assim, além de o testemu-
nho ficar livre do contato com a água de 
circulação, que passa entre os dois tubos, 
ele sofre o menor impacto possível. Deve-
-se utilizar esse barrilete para amostrar 
rochas brandas, alteradas e fraturadas . 
Adaptador 
Tubo do barrilete 
1 
r 
1 
Existe ainda um barrilete utili-
zado para amostragem de materiais 
inconsolidados, porém impenetráveis à 
percussão e à lavagem, como algumas 
argilas duras e folhelhos alterados. Trata-
-se do amostrador Denison (Fig. 6.38), 
que possibilita a coleta de amostras 
indeformadas desses tipos de materiais , 
semelhantemente ao Shelby, embora este 
seja operado por pressão para solos moles 
e o Denison, por rotação para solos duros . 
Observa-se, assim, que a escolha do 
barrilete é fundamental para a obtenção 
de uma boa recuperação, além do t ipo de 
avanço e do comprimento da manobra. A 
experiência do sondador complementa os 
cuidados para uma boa recuperação, pois, 
na ausência do geólogo, o sondador deve 
Cabeçote 
Tubo externo 
Tubo interno 
Calibrador 
Mola 
Rolamento 
Pino de guia 
Tubo externo 
Calibrador 
Mola 
Barrilete simples Barrilete duplo-rígido Barrilete duplo-giratório 
FIG. 6.37 Tipos de barrilete para sondagem rotativa 
Fonte: modificado de ABGE (1980). 
tar apto a fazer as escolhas indicadas 
teriormente, bem como minimizar os 
pactos e abalos provocados pela im-
- rícia no fornecimento de cabo, que 
-ontribuem para reduzir a recuperação. 
_ ara que o maciço rochoso seja bem repre-
5entado, recomenda-se que a recuperação 
:ião seja inferior a 90%. 
Esgotados todos os recursos aqui expli-
'tados, caso a recuperação ainda seja muito 
aixa (menor que 80%) e o conhecimento 
o trecho não recuperado seja de signifi-
cativa importância para o projeto, pode-se 
realizar a amostragem integral, recurso 
esenvolvido pelo Laboratório Nacional de 
:3ngenharia Civil (LNEC) de Portugal e já 
aplicado no Brasil desde a década de 1970. 
A Fig. 6.39 mostra o esquema de aplicação 
dessa metodologia, modificada a partir 
de um fôlder da Sondotécnica/ LNEC, e a 
Fig. 6.40 mostra fotos de testemunhos de 
sondagens obtidos por tal método. 
Conforme mostra a Fig. 6. 3 9, em 1 a son-
dagem é executada no diâmetro normal D, 
preferencialmente NX; em 2 inicia-se o 
procedimento para a amostragem integral 
do trecho abaixo do executado em 1, por 
meio de uma perfuração em um diâmetro 
menor (d), que poderia ser EX; em 3 são in-
roduzidas hastes referenciadas ao norte 
magnético, sendo o trecho introduzido 
no diâmetro d provido de orifícios; em 4 
é feita a solidarização das hastesna base 
do furo com diâmetro maior e introduzida 
sob pressão uma calda com produto quí-
mico cimentante, que penetrará através 
dos furos nos vazios da rocha perfurada 
pelo diâmetro menor; em 5 a haste é des-
conectada no trecho de maior diâmetro e é 
realizada uma sobreperfuração do trecho 
6 - Investigações para obras de barragens 1 163 
Rolamento 
Haste 
Cabeçote interno 
Tubo interno 
Camisa de latão 
Retentor da amostra 
Projeção do tubo interno 
Sapata do tubo interno 
FIG. 6.38 Barrilete amostrador tipo Denison 
Fonte: modificado de ABGE (1980). 
injetado, no mesmo diâmetro D da perfu-
ração inicial. O testemunho assim obtido 
terá uma recuperação integral, uma vez 
que as partes fraturadas e/ou alteradas 
foram consolidadas pela injeção de pro-
duto colante. Além dessa vantagem, o 
testemunho acha-se referenciado, o que 
permitirá que sejam definidas as atitudes 
de todas as suas descontinuidades. 
Os testemunhos de sondagem devem 
ser acondicionados cuidadosamente em 
caixas de madeira ou de plástico, a fim de 
evitar quebras, e mantendo as posições 
relativas dos testemunhos obtidos. Cada 
manobra deve ser separada da anterior e 
164 1 Geologia de Barragens 
da seguinte por tacos de madeira em que 
serão anotados com tinta indelével a pro-
fundidade do início e do final da manobra. 
Na tampa e num dos lados menores da 
caixa, deverão ser anotados com tinta in-
delével os seguintes dados: nome da obra 
e do cliente; número do furo; e localização 
do furo. A Fig. 6.41 mostra um exemplo 
de caixa com testemunhos em uma obra 
supervisionada pelo autor. 
e) Aplicações da sondagem rotativa 
em projetos de barragens 
A sondagem rotativa constitui ferra-
menta indispensável para qualquer obra 
2 3 
1/, 
. ..P 
de barramento, aplicável não apenas para 
o conhecimento das rochas das fundações, 
mas de todas as obras relacionadas com o 
barramento. Assim, podem-se distinguir 
as aplicações da sondagem rotativa nas 
seguintes obras e feições de um projeto de 
barragem: fundações, vertedouros, canais, 
túneis, usinas hidrelétricas e pedreiras. 
Sondagens rotativas para as fundações 
da barragem 
As sondagens ao longo das fundações 
da barragem objetivam fornecer as se-
guintes informações: 
• caracterização litológica; 
4 5 
l __ l 
o 
"" u-, 
~ 
::, 
't 
<1J 
o.. 
<1J 
cr 
= _ " .. 39 Esquema da execução de uma amostragem integral 
6 - Investigações para obras de barragens 1 165 
FIG. 6.40 Detalhe da amostragem integral e um testemunho com 2,20 m dessa amostragem 
:::ante: cortesia da Sondotécnica. 
• estado de alteração das rochas; 
• tipo, posicionamento e abertura das 
fraturas; 
• grau de consistência das rochas; 
• condutividade hidráulica do maciço 
rochoso; 
• coleta de amostras para ensaios la-
boratoriais; 
• ensaios in situ; 
• definição do fluxo das águas subter-
râneas . 
Todas essas informações são 
imprescindíveis para uma perfeita carac-
terização geomecânica e hidrogeotécnica 
do eixo barrável, conforme analisado no 
item 4 .2. Para obter o máximo aproveita-
mento dessas informações, é necessário 
elaborar um programa de sondagens ade-
quado às reais necessidades do projeto, 
considerando sempre que, em projeto de 
barragem, cada caso é um caso. Assim, 
não é possível estabelecer um programa 
H /\ll 11 /\ G EM S. / \ ~ T O '\: I O )) E L I i\l / 
SO~D/\GEi\l SIC 02 EST. :i+0,00-EIXO 
:IG. 6.41 Caixa de testemunhos 
166 1 Geologia de Barragens 
de sondagens com se fosse uma receita 
de bolo. Qualquer planejamento nesse 
sentido deve-se apoiar nos seguintes co-
nhecimentos prévios: 
• caracterização geológico-geotécnica 
superficial, com ênfase para as es-
truturas geológicas presentes; 
• caracterização morfológica da área 
que interessa ao eixo barrável; 
• premissas técnicas do projeto. 
Com base nesses conhecimentos, deve-
-se partir para o planejamento das 
sondagens, que envolve as seguintes 
definições: número de sondagens; espa-
çamento entre as sondagens; inclinação 
dos furos; profundidade; feições geológi-
cas passíveis de detalhamento; aferições 
de prospecções indiretas; necessidades 
específicas do projeto; dificuldades opera-
cionais; custo x benefício etc. 
O número de sondagens varia muito 
em função da extensão do eixo barrável, 
do tipo de barragem e das características 
geológicas a esclarecer. Entretanto, deve-
-se considerar que, em termos de reconhe-
cimento, por exemplo, para cotejar alter-
nativas diferentes na etapa de viabilidade, 
é necessário um mínimo de quatro sonda-
gens, duas na parte baixa do vale e uma em 
cada ombreira. Definido o eixo a estudar, 
serão acrescentadas mais sondagens não 
somente ao longo do eixo, mas também a 
certa distância para montante e para ju-
sante. Essas sondagens rotativas podem 
ser complementadas por sondagens a per-
cussão, como mostrado na Fig. 6.42, ou 
por sondagens mistas, como mostrado na 
Fig. 6.43, ambas as áreas referentes a pro-
jetos desenvolvidos pelo autor. 
Embora a fase de viabilidade exija o 
número suficiente de sondagens para es-
clarecer todos os problemas da fundação, 
é sempre possível haver a necessidade 
de realizar mais sondagens na etapa de 
projeto básico, principalmente se houver 
alguma mudança no projeto idealizado na 
etapa de viabilidade. 
O espaçamento entre sondagens 
também não pode ser constante, pois varia 
em função das exigências do projeto e das 
necessidades em detalhar a geologia em 
subsuperfície. Em áreas de geologia mais 
homogênea, como regiões sedimentares, 
o espaçamento pode ser mais regular, 
variando entre 50 m e 100 m, como mos-
trado na Fig. 6.43, onde o espaçamento 
ao longo do eixo barrável foi constante e 
igual a 100 m. Em função dos primeiros 
resultados obtidos, um espaçamento ini-
cialmente previsto poderá ser diminuído 
ou aumentado. 
A inclinação dos furos depende 
da geologia das fundações. Em regiões 
sedimentares, como na barragem de Con-
trato (Fig. 6.43), as sondagens podem ser 
verticais (Fig. 6.44); em áreas cristalinas, 
porém, onde a maioria das fraturas são 
verticais, como na barragem de Serrinha 
(Fig. 6.42), deve-se inclinar o furo de 10 
a 30° com a vertical, a fim de interceptar 
um maior número de fraturas (Fig. 6.45). 
A profundidade tem relação direta 
com a altura prevista para a barrage 
imediatamente sobre o local da sondagem 
Nesse sentido, há muitas divergências 
entre os autores, que chegam a estabelec 
profundidades que variam desde 0,5 H a e 
1,0 H (H = altura da barragem). O mais re-
comendável seria adotar como parâme 
6 - Investigações para obras de barragens 1 167 
. ... / 
/ . 
/ 
/ . 
. /. 
/ 
I 
I 
l . 
l .. 
/ · 
/ 
SP-17 
o 
I 
/· ./ 
._/. 
./ 
/ 
. _;:..... , ___ ... ' 
· / . . .' · . SP-15 
.· . . o ·- . 
/ ' ', 
SR:5, · 
30° . 
Qal 
·Eix0 barrável . · 
SP-14 , · o . 
FIG. 6.42 Sondagens rotativas e a percussão na barragem de Serrinha (PE) 
FIG. 6.43 Sondagens rotativas e mistas na barragem de Contrato (PI) 
SP-13 o -
SR-4 . 
SP-12 
o ., . 
médio 0,75 H, partindo do princípio de 
não encerrar a sondagem sem que sejam 
obtidos em duas manobras sucessivas, 
de 3 m cada, todos os valores ideais para 
168 1 Geologia de Barragens 
o projeto (recuperação, consistência, al-
teração, fraturamento e condutividade 
hidráulica). 
m 
A caracterização das feições geoló-
gicas passíveis de detalhamento pode 
ocorrer na fase final de uma campanha de 
sondagens na etapa de viabilidade ou no 
projeto básico, sendo uma consequência da 
interpretação das sondagens anteriores. 
Nesses casos, a localização da sondagem 
é definida pelo surgimento da necessidade 
de detalhar uma feição geológica já iden-
tificada, como uma falha, um dique, uma 
zona alterada, um paleovale etc. 
A aferição de prospecções indire-
tas, como a geofísica, pode ocorrer de 
duas formas: proceder a uma correlação 
entre as prospecções semidiretase indi-
retas, como já comentado nos métodos 
geofísicos; ou esclarecer feições determi-
nadas pela geofísica, como paleocanais, 
heterogeneidades, fraturas etc. A Fig. 6.44 
SR-11 
25 30 35 
mostra um paleocanal cuja presença foi 
prevista pela geofísica e confirmada pela 
sondagem SM-8. 
As necessidades específicas do 
projeto podem exigir a realização de son-
dagens localizadas ao longo das fundações 
da barragem, como, por exemplo, na base 
de futuras tubulações para tomada d' água 
ou vertedouros tulipas. Também o projeto 
de barragem em concreto pode exigir son-
dagens mais adensadas e localizadas sob 
determinadas estruturas. A barragem de 
enrocamento com face de concreto exigirá 
sondagens sob o plinto. 
As dificuldades operacionais geral-
mente são ditadas pela morfologia do eixo 
e pela presença da água no rio. Em vales 
com declividades muito íngremes, como a 
barragem de Irapé, em Minas Gerais, torna-
-se impossível sondar em grande parte de 
suas ombreiras. Uma solução para tais 
casos seria a abertura de nichos ou peque-
40 45 
FIG. 6.44 Seção no eixo da barragem de Contrato (PI), vendo-se o leito do rio entre as sondagens SM-9 e SM-1 
Note-se que, além das sondagens mistas (SM-7 a SM-10), localizadas na bacia de inundação, também a son-
dagem rotativa (SR-11), localizada na ombreira esquerda, foi executada na vertical 
6 - Investigações para obras de barragens 1 169 
_; · .. 
~ 
+ 
+-
8,Õ 
2, 
·50 
-IG. 6.45 Seção no eixo da barragem de Serrinha (PE), mostrando todas as sondagens rotativas inclinadas 
nos túneis que permitissem a localização de 
sondas de pequenas dimensões. Também 
o rio dificulta a realização de sondagens, 
?rincipalmente quando a lâmina de água é 
espessa. Essas situações exigem a implanta-
ão de plataformas fixas ou flutuantes que 
oneram e retardam muito essas investiga-
ções. Quando a largura do rio não é muito 
!!rande, podem-se realizar sondagens incli-
nadas a partir de suas margens, pelo menos 
na fase de viabilidade (Fig. 6.46). 
Finalmente, deve-se observar na 
programação de sondagens a relação 
custo x benefício. Isso não significa que, 
em uma pesquisa para barragem, se faça 
economia em detrimento da qualidade. 
Ocorre que, muitas vezes, uma sondagem 
a mais não trará informações adicionais 
que justifiquem a sua execução, como 
ambém, às vezes, duas sondagens podem 
ser substituídas por uma sem representar 
risco de comprometimento da pesquisa. 
Assim, deve-se avaliar muito bem o bene-
fício advindo de cada sondagem. 
Sondagens rotativas para vertedouros 
Será abordada aqui apenas a situação 
do vertedouro localizado fora do eixo bar-
rável, pois, do contrário, as sondagens 
constituiriam uma das particularidades 
já citadas para as fundações da barragem. 
Fora do eixo barrável, o vertedouro geral-
mente tem a forma assumida na Fig. 5.3a, 
podendo a ogiva situar-se em uma depres-
são do terreno ou ser implantada em uma 
área escavada. 
Em princípio, devem ser investigadas 
por sondagens rotativas as fundações da 
ogiva, do canal rápido e da bacia de dis-
sipação. O número de sondagens em cada 
uma dessas obras dependerá de suas ex-
tensões e das características geológicas 
locais, mas, se a ogiva localizar-se em uma 
depressão morfológica, devem-se fazer 
pelo menos três sondagens no sentido 
transversal ao fluxo vertedor (Fig. 6.47). 
Sondagens rotativas para canais 
Em barragens, os canais podem ter 
várias finalidades, como desvio do rio, 
tomada d'água, aproximação do verte-
douro etc. As sondagens rotativas nessas 
obras visam definir os contatos entre solo, 
saprólito, rocha alterada e rocha sã, a fim 
de possibilitar a análise de estabilidade 
necessária ao projeto de taludamento dos 
1 7 0 1 Geologia de Barragens 
NA em 20/02/1974 
25 
20 
15 
10 
5 
o .__ ___________________________________ ____, 
FIG. 6.46 Seção ao longo do eixo da barragem de Ma tapagipe (PE), em projeto coordenado pelo autor. 
Observe-se que as sondagens inclinadas na fase de viabilidade resolveram o problema da lâmina d' água no rio 
cortes a proceder no canal, como mos-
trado na Fig. 5.2 . 
Caso o canal não seja muito extenso, 
três sondagens são necessárias: uma no 
seu trecho inicial, outra nas proximi-
dades da obra a que se destina (ogiva do 
vertedouro, tomada d 'água etc.) e uma in-
termediária. Todas as sondagens deverão 
atingir a cota prevista para o piso do canal. 
Se o canal for muito extenso, recomenda-
-se interpolar a prospecção geofísica entre 
essas três sondagens. 
Sondagens rotativas para túneis 
Entre as finalidades de obras subterrâ-
neas passíveis de ocorrer em um projeto 
de barragem, enumeradas no item 5.4.1, 
apenas a casa de força não pode ser consi-
derada um túnel. Assim, pelo menos sete 
utilizações de túnel foram ali previstas, o 
que dá uma ideia da importância da investi-
gação por sondagem para esse tipo de obra. 
No item 5.4 ficou clara a distinção no 
tratamento de duas porções de um túnel: 
emboques e traçado. Nos emboques, a 
caracterização das descontinuidades do 
maciço rochoso e de seu regolito é fun-
damental para avaliar a melhor solução 
do projeto, como mostrado na Fig. 5.6. 
Assim, deverão ser executadas duas a 
três sondagens no sentido contrário à de-
clividade do terreno sobre os emboques, 
a fim de caracterizar todas as feições geo-
lógicas necessárias ao projeto . Quanto ao 
traçado, o mapeamento geológico e uma 
topografia de detalhe deverão indicar os 
principais pontos a ser investigados por 
sondagens rotativas . Assim, no túnel 
mostrado na Fig. 5.7a seriam imprescin-
díveis as sondagens nos pontos B e C, 
com profundidades que ultrapassassem a 
cota prevista para o piso do túnel. Caso 
essas sondagens revelassem situações 
desfavoráveis à escavação desse túnel, 
6 - Investigações para obras de barragens 1 171 
55 
50 
.!{) 
30 
25 f. 
· 20 
.. f 
FIG. 6.47 Sondagens rotativas executadas para a ogiva do vertedouro da barragem de Orobó (PE) 
?ante: pesquisa do autor. 
sondagens adicionais com espaçamento 
de 10 m seriam executadas, a fim de 
definir a extensão do problema. Nos in-
erflúvios, seriam feitas sondagens com a 
profundidade suficiente para interceptar 
o nível freático, podendo ser concluídas 
após duas manobras de 3 m cada uma, que 
apresentassem os parâmetros já citados 
em conformidade com as necessidades 
do projeto. Para túneis muito extensos, 
as sondagens rotativas devem ser inter-
poladas com a prospecção geofísica. 
Sondagens rotativas para usinas hidrelé-
tricas (casa de força) 
As usinas hidrelétricas podem ser ins-
taladas no corpo da barragem, quando 
as sondagens estariam incorporadas à 
programação das fundações, discutidas 
anteriormente. Desligada do corpo da 
barragem, a usina pode admitir três situ-
ações de localização: abrigada, em poço 
e subterrânea. Nos casos de abrigada ou 
em poço, a localização fica muito próxima 
à superfície, o que facilitaria sua investi-
gação por meio de sondagens rotativas 
inclinadas, conforme especificado para 
os emboques dos túneis . No caso de usina 
subterrânea, a investigação dependerá da 
sua distância em relação à superfície e 
da morfologia local. Se essa distância for 
muito grande e a declividade for muito 
forte, pode ser mais econômico abrir um 
túnel que poderá ser utilizado no futuro 
f 
172 1 Geologia de Barragens 
pelo próprio projeto, como acesso à usina 
ou para restituição das águas turbinadas, 
e a partir desse túnel executar sondagens 
rotativas horizontais que poderão subsi-
diar a elaboração de alguns testes in situ. 
Sondagens rotativas para pedreiras 
Como será discutido no Cap. 9, um dos 
objetivos da pesquisa de material pétreo 
para as obras de engenharia é a defini-
ção do expurgo das pedreiras, ou seja, 
a caracterização de todos os materiais 
que recobrem a rocha sã, bem como sua 
espessura. Para tanto, é necessário utili-zar a sondagem rotativa. Dependendo da 
extensão da pedreira, podem-se progra-
mar duas a três sondagens localizadas de 
forma a propiciar uma boa representação 
de toda a pedreira investigada. Para pe-
dreiras muito extensas, essas sondagens 
poderão ser interpoladas e extrapoladas 
com a prospecção geofísica. As sondagens 
deverão ser concluídas ao se atingir duas 
manobras de 3 m cada uma, com boa recu-
peração (acima de 90%). 
6.3.5 Sondagens mistas (SM) 
As sondagens mistas constituem 
uma associação da sondagem a percus-
são e da sondagem rotativa. Assim, em 
uma mesma sondagem são investigados 
os materiais incoerentes, por meio da 
percussão, e os materiais rochosos mais 
resistentes, por meio da sonda rotativa. 
Não será necessário, portanto, descrever a 
metodologia de sua execução, uma vez que 
é a mesma já referida nos dois tipos pros-
pectivos incluídos. Apenas se faz restrição 
à inclinação do furo, pois, uma vez que a 
sondagem a percussão é realizada apenas 
na vertical, a sua continuidade por meio 
da sondagem rotativa não pode ter qual-
quer inclinação com a vertical. Esse tipo 
de sondagem é largamente utilizado para 
pesquisar as fundações de uma barragem, 
como exemplificam as Figs. 6.43 e 6.44. 
6.3.6 Sondagem com rotopercussão 
a) Equipamentos e metodologia 
A sondagem rotopercussora utiliza 
conjuntamente a percussão e a rotação, 
visando à trituração da rocha. O sistema 
de perfuração pode ser de três tipos: 
manual, mantido sobre vagão e jumbo. O 
tipo manual é também chamado marte-
lete (Figs . 6.48 e 6.49) . 
Esse equipamento é constituído de três 
partes: cabeça, haste e broca. Na cabeça 
(ver Fig. 6.49), são imprimidas as ações de 
percussão e de rotação. Os impactos pro-
duzidos por um pistão originam ondas de 
choque que se transmitem à broca através 
da haste. Com o movimento de rotação, 
faz-se girar a broca para que os impactos se 
FIG. 6.48 Corpo de um martelete 
Fonte: ITGE (1994). 
Movimento de 
Percussão 
Avanço 
:IG. 6.49 Ação de um martelete 
.=-onte: modificado de ITGE (1994) . 
Corpo 
. reduzam sobre a rocha em distintas po-
sições. As hastes podem ter seção redonda 
ou hexagonal, com comprimento variável 
entre 3 m e 6 m e diâmetro entre 1" e 2". 
• s brocas podem ser de pastilhas ou de 
:>0tões. Nas brocas de pastilhas, são inseri-
das na cabeça da broca quatro pastilhas de 
carboreto de tungstênio, dispostas em cruz 
ou em X (Fig. 6.50a). Na broca de botões, 
são inseridos cilindros de carboreto de tun-
gstênio em sua cabeça, de forma a ficarem 
expostos em forma de botões (Fig. 6.50b). 
Os detritos resultantes da trituração 
da rocha por meio desse processo são 
expelidos do furo pelo efeito do ar ou da 
água, embora no Brasil se utilize o ar com 
maior frequência . 
O equipamento rotopercussor mon-
tado sobre vagão pode ser deslocado por 
a 
6 - Investigações para obras de barragens 1 173 
Haste 
/ ' 
Detritos 1 
Movimento 
De rotação 
rodas ou por esteiras. O deslocamento 
por esteiras (Fig. 6.51) é mais utilizado 
em razão da maior facilidade de transi-
tar sobre terrenos irregulares. O sistema 
jumbo (Fig. 6.52) é semelhante ao anterior, 
com a diferença de que possui dois ou mais 
braços para executar vários furos simul-
taneamente, na horizontal ou na vertical, 
tanto de cima para baixo como de baixo 
para cima, no caso de obras subterrâneas. 
b) Aplicações da rotopercussão em 
barragens 
Esse método de investigação tem muita 
restrição, pela qualidade da amostragem 
obtida. Como o material rochoso é total-
mente triturado, a identificação litológica 
somente é possível por meio da identifica-
ção mineralógica dos detritos extraídos, 
b 
FIG. 6.50 Tipos de broca para a sondagem rotopercussora: (a) pastilhas; (b) botões 
Fonte: modificado de ITGE (1994). 
174 1 Geologia de Barragens 
Centralizador 
da haste ___ ,.,..., 
Martelo 
de fundo 
Motor 
Translação 
FIG. 6.51 Esquema de funcionamento de uma rotoper-
cussora sobre vagão deslocado por esteira 
Fonte: modificado de ITGE (1994). 
o que impede qualquer avaliação sobre a 
textura e estrutura da rocha. Por outro 
lado, a profundidade máxima de perfu-
ração não excede os 35 m, o que também 
constitui uma restrição na investigação de 
uma barragem. 
Dessa forma, essa metodologia so-
mente é aplicada em obras de barramento 
nas seguintes situações: 
• fundações: abertura de drenas; 
• contenção de encostas: abertura 
de drenas e para chumbamento de 
tirantes; 
• obras subterrâneas: execução de 
furos para introdução de explosivos; 
• pedreiras: execução de furos para 
introdução de explosivos. 
6.4 PROSPECÇÃO DIRETA 
Como já citado, esse tipo de prospecção 
leva o investigador até o local pesquisado, 
independentemente do tipo de material 
a investigar. Com tal procedimento, é 
possível definir in loco as seguintes carac-
terísticas do subsolo: 
• perfil do solo, com as características 
pedológicas de cada variação do ma-
terial inconsistente e das formas de 
transição entre horizontes diferen-
tes; 
• textura e estrutura dos diferentes 
materiais; 
• presença de blocos e matacões nos 
horizontes do solo; 
• características do saprólito e suas 
formas de transição para o solo que 
lhe recobre e para a rocha sotoposta; 
• características litológicas e seus es-
tados diferenciais de alteração; 
• atitude real das descontinuidade_ 
do maciço rochoso, como planos de 
estratificação, de xistosidade, fratu-
ras, falhas e dobras; 
X XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX XX XXXXXXXXXXXX XXXX 
FIG. 6.52 Rotopercussora no sistemajumbo perfurando em um túnel na horizontal 
Fonte: modificado de ITGE (1994). 
• espaçamento, abertura, rugosidade 
e preenchimento dos planos de des-
continuidade. 
Além da caracterização in situ dos ma-
-eriais investigados em subsuperfície, 
esse tipo de prospecção também per-
mite coletar amostras deformadas ou 
indeformadas de solos e rochas para a rea-
lização de ensaios laboratoriais e a execução 
dos diferentes tipos de ensaios in situ, em 
solo ou em rocha. Pode-se fazer a pros-
pecção direta por meio de três métodos: 
oços, trincheiras e túneis. 
6 .4.1 Poços 
a) Abertura do poço 
Pode-se abrir o poço em solo ou em 
rocha. Em solo, utilizam-se ferramentas 
manuais, como pá, enxada, enxadeco, pica-
reta, barra-mina etc. A seção do poço pode 
ser quadrada ou circular, e a dimensão 
varia em função do material a escavar e das 
necessidades de observação e amostragem, 
;:>0rém não deverá ter menos de 2 m de 
diâmetro ou de lado, dependendo do tipo 
de seção. A profundidade varia em função 
do objetivo da investigação, porém dificil-
mente ultrapassa os 15 m. 
O avanço da escavação deve ser cui-
dadoso a fim de evitar riscos à segurança 
dos operários que realizam a escavação e 
do técnico que irá analisar e/ou amostrar 
o material escavado. Recomendam-se os 
seguintes procedimentos nessa escavação: 
i) escavar até a profundidade de 
1,5m; 
ii) analisar detalhadamente as ca-
racterísticas de cada material 
6 - Investigações para obras de barragens 1 175 
atravessado, amostrando aqueles 
que julgar necessários; 
iii) escorar todas as paredes com tábuas 
de boa qualidade, contraventando-
-as com escoras de madeira ou 
metálicas; 
iv) prosseguir a escavação adotando a 
cada 1,5 m os procedimentos indi-
cados em (ii) e (iii); 
v) a escavação deverá ser concluída 
nos seguintes casos: atingir a pro-
fundidade que atenda ao objetivo 
da escavação; atingir o nível freá-
tico; atingir a rocha. 
Para completa segurança da escavação, 
devem-se tomar os seguintes cuidados: 
• depositar os materiais escavados 
a uma distância mínima de 1 m da 
borda do poço, para não sobrecarre-
gar o topo do talude; 
• caso não seja necessário deixar 
o poço aberto para investigações 
posteriores, deve-se retirar o seu es-
coramento e preencher o poço com o 
material que dele foi retirado;