2018-tcc-kfmesquita

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRAÚLICA E AMBIENTAL 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
KARLOMANO FACUNDO DE MESQUITA 
 
 
 
 
 
IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE DE RISCO PARA 
AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DE UMA BARRAGEM DE TERRA 
INSTRUMENTADA. ESTUDO DE CASO: BARRAGEM PESQUEIRO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FORTALEZA 
2018 
 
 
KARLOMANO FACUNDO DE MESQUITA 
 
 
 
 
 
 
 
 
IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE DE RISCO PARA AVALIAÇÃO 
DA ESTABILIDADE DE UMA BARRAGEM DE TERRA INSTRUMENTADA. 
ESTUDO DE CASO: BARRAGEM PESQUEIRO 
 
 
 
 
 
 
 
Monografia apresentada ao Curso 
de Engenharia Civil da 
Universidade Federal do Ceará, 
como requisito parcial para 
obtenção do título de Bacharel em 
Engenharia Civil. 
 
Orientador: Prof. Dr. Rosiel 
Ferreira Leme 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FORTALEZA 
2018 
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação 
Universidade Federal do Ceará
Biblioteca Universitária
Gerada automaticamente pelo módulo Catalog, mediante os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
M544i Mesquita, Karlomano Facundo de.
 Implementação do método de análise de risco para avaliação da estabilidade de uma
barragem de terra instrumentada : estudo de caso: barragem pesqueiro / Karlomano
Facundo de Mesquita. – 2018.
 75 f. : il. color.
 Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Centro
de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil, Fortaleza, 2018.
 Orientação: Prof. Dr. Rosiel Ferreira Leme.
 1. Segurança de barragens. 2. Análise de risco. 3. Instrumentação. I. Título.
 CDD 620
 
 
KARLOMANO FACUNDO DE MESQUITA 
 
 
 
 
 
 
 
IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE DE RISCO PARA AVALIAÇÃO 
DA ESTABILIDADE DE UMA BARRAGEM DE TERRA INSTRUMENTADA. 
ESTUDO DE CASO: BARRAGEM PESQUEIRO 
 
 
 
 
 
 
Monografia apresentada ao 
Curso de Engenharia Civil da 
Universidade Federal do Ceará, 
como requisito parcial para 
obtenção do título de Bacharel 
em Engenharia Civil. 
 
Aprovada em: 11 / 12 / 2018. 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
________________________________________ 
Prof. Dr. Rosiel Ferreira Leme (Orientador) 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
 
_________________________________________ 
Prof. Dr. Francisco Chagas da Silva Filho 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
 
_________________________________________ 
Prof.ª Dr.ª Mariana Vela Silveira 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico a realização desta 
monografia aos meus pais, 
principalmente à minha mãe Gervina 
que sempre me apoiou em todos os 
momentos de minha vida. 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço à Deus, pelo discernimento, saúde e força em todos os 
momentos. 
Ao meu orientador Rosiel Ferreira Leme, pelos conhecimentos 
passados, pela paciência, incentivo, ajuda e disponibilidade. Suas 
contribuições foram cruciais para o desenvolvimento deste trabalho. 
Agradeço à toda minha família, em especial aos meus pais, Salvador 
e Gervina, pelo apoio, carinho e motivação em todos os momentos. 
À minha madrinha/tia Francilene Mesquita por ter sido uma segunda 
mãe durante estes anos. 
Aos meus irmãos que mesmo à distância compreenderam minha 
ausência em momentos de júbilo familiar. 
A todos os professores desde à época do colégio aos da graduação, 
pelos conhecimentos primordiais transmitidos. 
Aos amigos, pelo apoio, discussões, trocas de experiência, e 
principalmente os momentos de jocosidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 “As palavras, sozinhas, não podem 
prover as compreensões essenciais. 
As equações podem”. (Stewart, 
2013) 
 
 
RESUMO 
 
As barragens oferecem muitos benefícios para a nossa sociedade, mas 
inundações resultantes das rupturas destes aterros também produziram alguns 
dos desastres mais devastadores dos últimos dois séculos. Neste aspecto, a 
avaliação da segurança da obra através de instrumentação ocupa um lugar de 
destaque, permitindo analisar o comportamento mecânico durante o período 
operacional e possibilitando a identificação de possíveis anomalias. A 
instrumentação permite ainda avaliar a estabilidade do maciço durante a vida 
útil conforme a variação do nível de água no reservatório e pela ocorrência de 
variações de poro-pressão no interior do maciço, todavia, incertezas quanto a 
real condição da estabilidade através de avaliações por métodos 
determinísticos é plausível devido a variabilidade dos parâmetros decorrentes 
do próprio processo executivo ou mesmo relacionado a heterogeneidade do 
solo de construção. Tendo em vista a relevância do monitoramento de 
barragens a partir de instrumentos, este trabalho propõe a implementação do 
método de análise de risco para avaliar a segurança de uma barragem sob o 
foco probabilístico, determinando a probabilidade da condição de instabilidade 
(FS<1,50) para diversos níveis piezométricos que o barramento pode estar 
sujeito em condições anômalas como, por exemplo, a colmatação do sistema 
de drenagem interna. Para este fim, os estudos foram realizados na barragem 
Pesqueiro, obra presente na bacia metropolitana de Fortaleza - CE. As 
modelagens foram realizadas através do software Geostudio 2007, no qual 
utilizou-se o método de Morgenstern-Price para as análises determinística de 
estabilidade de taludes e o método de Monte Carlo para o cálculo da 
probabilidade de falha em função da variação de carga piezométrica de dois 
piezômetros existentes na seção máxima da barragem. O presente estudo 
permite ainda ao gestor da obra estimar em tempo real a probabilidade de 
instabilidade do maciço a partir da leitura de dados de campo sem a 
necessidade de gerar modelos de cálculo mais complexos, possibilitando assim 
a adoção de medidas emergenciais com celeridade caso a obra apresente 
alguma anomalia. Sendo verificado que o processo de colmatação, induzido 
em um modelo numérico através da redução da permeabilidade do filtro, afeta 
 
 
diretamente a estabilidade da barragem de terra devido ao aumento do nível 
freático e consequentemente o acréscimo das solicitações na obra. Por meio 
de análises probabilísticas através de simulações de Monte Carlo realizadas 
pelo próprio software Geostudio 2007, foi observado que a probabilidade de 
falha aumenta consideravelmente a medida que as tensões piezométricas no 
barramento aumentam. 
 
Palavras-chave: Segurança de barragens. Análise de risco. Instrumentação. 
 
 
ABSTRACT 
 
Dams offer many benefits to our society, but floods resulting from the 
ruptures of these landfills have also produced some of the most devastating 
disasters of the last two centuries. In this aspect, the evaluation of the safety of 
the work through instrumentation occupies a prominent place, allowing to 
analyze the mechanical behavior during the operational period and allowing the 
identification of possible anomalies. The instrumentation also allows to evaluate 
the stability of the mass during the useful life according to the variation of the 
level of water in the reservoir and by the occurrence of pore-pressure variations 
inside the mass, however, uncertainties as to the real condition of the stability 
through evaluations by methods deterministic is plausible due to the variability 
of the parameters arising from the executive process itself or even related to the 
heterogeneity of the construction soil. Considering the importance of monitoring 
dams from instruments, this work proposes the implementation of the method of 
risk analysis to evaluate the safety of a dam under the probabilistic focus, 
determining the probability of the instability condition(FS <1.50 ) for various 
piezometric levels that the busbar may be subjected under anomalous 
conditions, such as, for example, the sealing of the internal drainage system. 
For this purpose, the studies were carried out in the fishing dam, present in the 
metropolitan basin of Fortaleza - CE. The modeling was performed using the 
Geostudio 2007 software, in which the Morgenstern-Price method was used for 
the deterministic analyzes of slope stability and the Monte Carlo method for 
calculating the probability of failure as a function of the piezometric load 
variation of two piezometers in the maximum section of the dam. The present 
study also allows the project manager to estimate in real time the probability of 
instability of the massif from the reading of field data without the need to 
generate more complex calculation models, thus allowing the adoption of 
emergency measures with speed if the work have any anomalies. It is verified 
that the sealing process, induced in a numerical model by reducing the 
permeability of the filter, directly affects the stability of the earth dam due to the 
increase of the water table and consequently the increase of the requests in the 
work. By means of probabilistic analyzes through Monte Carlo simulations 
 
 
carried out by the software Geostudio 2007 itself, it was observed that the 
probability of failure increases considerably as the piezometric voltages 
increase in the bus. 
 
Keywords: Safety of dams. Risk analysis. Instrumentation. 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Avaliação da colmatação do sistema de drenagem de uma 
barragem de terra. .......................................................... 16 
Figura 3 - Visão panorâmica da superfície de deslizamento de terra 
de vajont e da represa de arco de curva dupla. .............. 19 
Figura 4 - Rompimento da barragem do rio Teton 1976. ................. 22 
Figura 5 - Vista aérea da barragem Jaburu I. .................................. 24 
Figura 6 – (a) Vista da caverna na ombreira esquerda da Barragem 
Jaburu I; (b) Vista Interna da caverna. ............................ 25 
Figura 7 – Enrocamento e drenagem executados a jusante do aterro 
da barragem. .................................................................. 26 
Figura 8 - Rede de fluxo obtida em simulação numérica (Seção S21)
 ....................................................................................... 27 
Figura 9 - Comparação entre os resultados das simulações 
numéricas e os dados..................................................... 27 
Figura 10 - Geometria do escorregamento. ..................................... 35 
Figura 11- Principais fatores causadores de instabilidades de 
taludes. ........................................................................... 36 
Figura 12 - Tipos de geometria de superfície de ruptura. ................ 37 
Figura 13 - Localização da barragem Pesqueiro ............................. 41 
Figura 14 - Seção máxima da Barragem Pesqueiro ........................ 44 
Figura 15 - Piezômetro de Casa Grande. ........................................ 46 
Figura 16 - Detalhe do piezômetro existente na barragem. ............. 47 
Figura 17 - Seção adotada nas análises de fluxo ............................ 49 
Figura 18 - Malha de Elementos Finitos .......................................... 50 
Figura 19 - Malha dos possíveis centros e raios dos círculos de 
ruptura ............................................................................ 53 
Figura 20 - Método de Otimização .................................................. 54 
 
 
GRÁFICOS 
Gráfico 1 - Distribuições normais dos parâmetros , c e  e normal 
acumulada do FS. ........................................................ 40 
Gráfico 2 - Variação no nível da barragem de 2008 a 2010. ........... 48 
Gráfico 3 - Distribuição normal dos valores de Fator de Segurança 
(FS) obtidos pela simulação Monte Carlo automática em 
condições normais de operação. .................................. 59 
Gráfico 4 - Distribuição normal dos valores de Fator de Segurança 
(FS) obtidos pela simulação Monte Carlo automática 
com redução do FS em 1000 vezes. ............................ 59 
Gráfico 5 - Gráfico da relação do fator de segurança x carga 
piezométrica ............................................................... 60 
Gráfico 6 - Gráfico da relação da probabilidade de instabilidade x 
carga piezométrica ..................................................... 61 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 – Características Gerais dos Instrumentos de Medida. .... 28 
Tabela 2 – Métodos de equilíbrio-limite. .......................................... 34 
Tabela 3 - Fatores de segurança e as respectivas condições de 
estabilidade do talude. .................................................. 36 
Tabela 4 - Parâmetros de permeabilidade após calibração ............. 51 
Tabela 5 - Simulação da colmatação do filtro interno ...................... 52 
Tabela 6 - Parâmetros geotécnicos. ................................................ 55 
Tabela 7 - Comparação dos parâmetros obtidos pela bibliografia 
(USBR, 1998) e o projeto executivo (COGERH, 1999) 55 
Tabela 8 - Parâmetros geotécnicos ................................................. 56 
Tabela 9 - Resultados da simulação da colmatação do filtro – Fatores 
de segurança .................................................................. 57 
Tabela 10 - Resultados da simulação da colmatação do filtro ......... 58 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO.................................................................................. 15 
1.1 Generalidades ............................................................................... 15 
1.2 Justificativa .................................................................................... 15 
1.3 Objetivos ........................................................................................ 17 
1.4 Estrutura organizacional do trabalho ............................................. 18 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................. 19 
2.1 Acidentes históricos em barragens de terra ................................... 19 
2.1.1 Barragem de Vajont (1963) ..................................................... 19 
2.1.2 Barragem de Teton (1976) ...................................................... 21 
2.1.3 Barragem Jaburu I .................................................................. 24 
2.2 Instrumentação de barragens ........................................................ 27 
2.3 A lei de segurança de Barragens e a experiência no Ceará .......... 31 
2.3.1 O que é a Lei Federal 12.334/10 ............................................ 31 
2.3.2 Implementação da lei 12.334/10 no Ceará por meio da 
COGERH .............................................................................. 32 
2.4 Métodos determinísticos: ............................................................... 33 
2.4.1 Estabilidade de taludes ........................................................... 33 
2.4.2 Métodos de análise de estabilidade ....................................... 34 
2.4.3 Tipos de Superfície de ruptura ................................................ 36 
2.5 Métodos probabilísticos para avaliação da segurança de uma 
barragem de terra. ............................................................................... 37 
2.5.1 Análise de Risco ..................................................................... 37 
2.5.2 Conjectura dos Riscos ............................................................ 38 
2.5.3 Método de simulação de Monte Carlo aplicado em barragens.
 .............................................................................................. 39 
3 ESTUDO DE CASO .......................................................................... 41 
3.1 Localização ....................................................................................41 
3.2 Descrição da Barragem ................................................................. 42 
3.3 Geologia do Local .......................................................................... 45 
3.4 Instrumentação da Barragem Pesqueiro ....................................... 45 
3.5 Coleta de dados ............................................................................. 47 
 
 
4 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................ 49 
4.1 Generalidades ............................................................................... 49 
4.2 Análise de fluxo .............................................................................. 49 
4.2.1 Descrição da geometria do problema. .................................... 49 
4.2.2 Parâmetros de permeabilidade obtidos por Retroanálise ....... 50 
4.2.3 Avaliação da colmatação do sistema de drenagem ................ 51 
4.3 Análise de estabilidade de taludes – Análises determinísticas. ..... 52 
4.3.1 Descrição das análises. .......................................................... 52 
4.3.2 Parâmetros geotécnicos adotados nas análises de estabilidade 
de taludes ............................................................................. 54 
4.4 Análise de estabilidade de taludes – Análises probabilísticas. ....... 56 
4.4.1 Descrição das análises. .......................................................... 56 
5 RESULTADOS DAS ANÁLISES NUMÉRICAS ................................. 57 
5.1 Resultados das Análises de estabilidade para as hipóteses de 
colmatação do sistema de drenagem. ................................................. 57 
5.2 Resultados das Análises de risco. ................................................. 57 
5.3 Apresentação gráfica dos resultados. ............................................ 59 
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ........................................... 62 
REFERÊNCIAS ................................................................................... 63 
APÊNDICE A – DISTRIBUIÇÕES NORMAIS DOS PARÂMETROS γ, c 
E ϕ DO FS. .......................................................................................... 68 
APÊNDICE B – RESULTADOS PROBABILÍSTICOS DO FATOR DE 
SEGURANÇA (FS), OBTIDOS PELO SLOPE/W POR SIMULAÇÃO 
MONTE CARLO AUTOMÁTICA. ......................................................... 69 
APÊNDICE C – RESULTADOS DETERMINÍSTICOS DO FATOR DE 
SEGURANÇA (FS), OBTIDOS PELO SEEP/W. .................................. 71 
ANEXO A – RESULTADO DE ENSAIO DE CARACTERIZAÇÃO E 
COMPACTAÇÃO DO SOLO DA BARRAGEM PESQUEIRO NAS 
JAZIDAS I E II SEGUNDO COGERH (1999a) .................................... 74 
 
 
15 
 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 Generalidades 
As barragens têm proporcionado muitos benefícios para a nossa 
sociedade, todavia inundações resultantes da falha nestas obras também 
produziram alguns dos desastres mais devastadores dos últimos dois séculos. 
Assim como outras obras do mesmo porte, a estabilidade absoluta 
de uma barragem não pode ser garantida, sendo assim torna-se necessária a 
definição criteriosa de medidas de segurança afim de evitar possíveis 
incidentes. Neste aspecto, a avaliação da segurança da obra através de 
instrumentação ocupa um lugar de destaque, permitindo analisar o 
comportamento mecânico da barragem durante o período operacional 
(ALMEIDA, 2002). 
Nesse contexto, é essencial a determinação das poropressões 
atuantes no maciço de modo a se avaliar a estabilidade da obra e 
consequentemente possibilitar ao gestor da obra tomar medidas corretivas na 
ocorrência de possíveis anomalias que coloquem em risco a integridade da 
obra. 
 
1.2 Justificativa 
A supervisão do desempenho de barragens por meio de dados de 
instrumentação é de suma importância a fim de que se possa avaliar a 
segurança da barragem ao longo do seu período de operação. A instalação de 
piezômetros e medidores de nível de água, permite uma compreensão das 
poropressões em determinados pontos do maciço, possibilitando uma melhor 
avaliação do real comportamento do fluxo no interior da barragem. 
A instrumentação, dependendo do que se deseja analisar, pode 
assumir características e finalidades distintas, podendo, portanto ser instalada 
ainda na fase de construção, na fase de enchimento ou até mesmo já na fase 
de operação (SILVEIRA, 2006). O monitoramento tem como principais funções 
a determinação do comportamento da barragem em suas condições de 
operação assim como a detecção e prevenção de comportamentos anômalos 
com a finalidade de se garantir a seguridade de sua estrutura. 
Anomalias, tais como a deficiência do sistema de drenagem interna, 
16 
 
podem gerar a instabilidade do talude de jusante ocasionado pelo aumento da 
carga hidráulica (acréscimo dos esforços solicitantes), gerando 
consequentemente a redução da estabilidade do talude expresso pelo 
Coeficiente de Segurança. Leme et. al. (2011) apresenta o processo de 
colmatação do filtro de uma barragem, por meio de um exemplo hipotético de 
uma sequência de análise de fluxos, conforme mostra a Figura 1. 
Figura 1 - Avaliação da colmatação do sistema de drenagem de uma barragem 
de terra. 
 
(a) filtro em estado normal 
de funcionamento 
(b) filtro parcialmente 
colmatado 
(c) filtro colmatado 
Fonte: Leme et. al, (2011) 
Os dados obtidos pela instrumentação, podem inclusive servir como 
base para o monitoramento de estabilidade da barragem ao longo de sua 
operação, sendo capaz de indicar a variação do coeficiente de segurança da 
estrutura conforme a sazonalidade do nível de água da barragem. 
A compreensão dos níveis de segurança é fundamental para a 
escolha do conjunto de ações corretivas que precisam ser executadas caso 
haja alterações significativas na barragem. Cabe ressaltar que no 
monitoramento de segurança de barragens, há a necessidade de ferramentas 
práticas e precisas a fim de se obter uma definição das condições de 
estabilidade do maciço e dessa forma tomar decisões pontuais (SILVEIRA, 
2006). 
Uma alternativa para se ter a real noção do estado de segurança da 
obra seria a determinação de quais níveis de carga hidráulica o barramento 
poderia atingir, por meio de instrumentos como piezômetros e medidores de 
nível de água, fazendo com que o coeficiente de segurança reduzisse a valores 
mínimos aceitáveis. Partindo desse ponto pretende-se estabelecer o que o que 
se chama “nível de alerta”, que representa o nível crítico que cada instrumento 
possa ter de tal forma que garanta a integridade da obra. 
A definição destes níveis de alerta, no presente trabalho, será 
associada a metodologia probabilística de análise de risco, no qual procura 
17 
 
reconhecer as incertezas e variabilidades básicas dos parâmetros no modelo 
de cálculo selecionado. Segundo Vieira (2005), a análise de risco é uma 
metodologia que avalia e determina a probabilidade ou possibilidade de falha 
de um evento, geralmente indesejável, quantificando-o e qualificando-o. 
Segundo Fontenelle (2007), os valores dos parâmetros geotécnicos 
neste caso são definidos estatisticamente pelas distribuições de 
probabilidades, levando em consideração a variabilidade dos mesmos, ficando 
o desempenho do talude analisado definido sob o enfoque probabilístico. Este 
tipo de metodologia associada ao estudo da estabilidade de taludes é uma 
ferramenta de grande importância para se tomar o conhecimento do grau de 
estabilidade, ou probabilidade de ruptura de um talude. 
Tendo em vista a importância do monitoramento de barragens a 
partir de instrumentos, este trabalho propõe a análise dos dados piezométricos 
a fim de determinar os níveis críticos de carga piezométrica que o barramento 
poderia atingir, relacionado com a probabilidade de ruptura do barramento 
através da análise de risco. 
 
1.3 Objetivos 
O objetivo geral do presente trabalho é correlacionar os níveis 
piezométricos de uma barragem de terra instrumentadacom a probabilidade de 
instabilidade através da implementação da metodologia de análise de risco. 
Para este fim, temos como os seguintes objetivos específicos: 
a) Obter dados de barragens de terra instrumentadas do estado do 
Ceará para estudo(s) de caso(s); 
b) Realização de retro análises através de modelos computacionais 
transientes, estimando a variação do fluxo pelo maciço, tendo como 
condições de contorno o histórico da variação do nível de água do 
açude e pela variação das cargas hidráulicas nos instrumentos; 
c) Realizar simulações de fluxo, considerando a possibilidade de 
colmatação do filtro, e desta forma, termos cargas hidráulicas acima 
dos máximos obtidos pelo histórico; 
d) A partir das análises de colmatação do sistema de drenagem, 
realizar análises de estabilidade de taludes; 
18 
 
e) Avaliar a probabilidade de ruptura da barragem em função da 
colmatação do sistema de drenagem; 
f) Obter relações carga hidráulica x probabilidade de falha nos 
estudos de caso; 
 
1.4 Estrutura organizacional do trabalho 
O presente item, apresenta a disposição do trabalho e a abordagem 
realizada por capítulos. 
O primeiro capítulo consiste na introdução do trabalho, fazendo uma 
breve explanação da importância da instrumentação para a segurança de 
barragens e consequentemente a determinação de níveis de segurança para a 
prevenção de acidentes na estrutura. No capítulo consta também a justificativa 
e os objetivos deste trabalho. 
No segundo capítulo será apresentado casos históricos de acidentes 
de barragens, onde a presença de instrumentação seria crucial na prevenção 
de tais desastres. 
Trata também da instrumentação em barragens, e faz uma leve 
explanação da lei de segurança de barragens e a experiência no Ceará por 
meio da Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos do Estado do Ceará- 
COGERH, além de uma revisão dos aspectos teóricos, análises de estabilidade 
de taludes, e a metodologia das análises de risco com descrição do método de 
Monte Carlo. 
No terceiro capítulo consta os detalhes da Barragem Pesqueiro 
(estudo de caso deste trabalho), a descrição da localização da obra, geologia 
local e o detalhamento da seção transversal. 
No quarto capítulo será descrita a metodologia e os parâmetros 
utilizados para as análises numéricas e simulações de análise de estabilidade e 
colmatação do sistema de drenagem. 
Conhecendo os parâmetros, no capítulo 5 serão apresentadas as 
análises realizadas com o objetivo de se determinar os níveis de segurança 
obtidos para cada piezômetro. 
 
19 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 Acidentes históricos em barragens de terra 
O presente item tem como finalidade, passar ao leitor um resumo 
dos principais acidentes ocorridos com barragens nas últimas décadas, 
destacando a importância da instrumentação para a identificação de possíveis 
anomalias. 
 
2.1.1 Barragem de Vajont (1963) 
A barragem de Vajont, que foi concluída no ano de 1959, está 
localizada a leste do município de Longarone, que está situado no rio Piave, a 
cerca de 100 km ao norte de Veneza, na Itália. É uma das represas mais altas 
em todo o mundo com 265 m de altura, e com capacidade de reservação de 
150 hm³ (BARLA & PARONUZZI, 2013) 
Em 9 de outubro de 1963, aproximadamente 270 milhões de m³ de 
rocha deslizaram na lateral do Monte Toe no reservatório de Vajont. O 
deslizamento ocorreu ao longo das encostas norte onde o rio Vajont tinha 
cortado um cânion a mais de 300 m de profundidade logo acima de sua junção 
com o rio Piave (Figura 2). Como resultado do deslizamento, a topografia 
sofreu enormes mudanças ao longo do sopé do Monte Toe (HENDRON, 1985). 
Figura 2 - Visão panorâmica da superfície de deslizamento de 
terra de vajont e da represa de arco de curva dupla. 
 
Fonte: Barla & Paronuzzi (2013) 
 
O deslizamento moveu uma massa de rocha de 250 m de espessura 
cerca de 300 a 400 m na horizontal e estima-se que tenha atingido uma 
20 
 
velocidade de 20 a 30 m/s antes de subir e parar no lado oposto da parede do 
vale Vajont. O novo deslizamento deslocou uma antiga massa rochosa, que 
havia sido isolada no lado oposto do vale, cerca de 100 a 150 m acima de sua 
posição original antes que a massa deslizasse para trás de 30 a 40 m para o 
sul. A onda resultante da água deslocada propagou-se tanto a montante como 
a jusante, arrastando árvores e solo no lado norte do vale de Vajont até uma 
elevação máxima de 935 m ou 235 m acima do nível do reservatório. A onda 
varreu a represa atingindo mais de 100 m acima de sua crista a 435 m acima 
da base a jusante da represa) e desceu a Garganta Vajont até o rio Piave, onde 
tinha uma altura de cerca de 70 m na confluência com o Vale Piave, destruindo 
a maior parte da cidade de Longarone e partes de outras cidades próximas ao 
vale (HENDRON, 1985). 
Cerca de 2043 pessoas morreram e muitas outras ficaram feridas, 
por conta dos efeitos da onda. A maior parte da perda de vidas ocorreu em 
Longarone, mas a perda também foi severa nas aldeias próximas, 
especialmente em Pirago. Quarenta e cinco homens, que faziam parte de uma 
força de trabalho de engenheiros, técnicos e operários que viviam em quartéis 
situados no topo da barragem, também foram mortos. Mais de 16 milhões de 
dólares foram pagos por ações civis por danos pessoais e perda de vidas. 
Dezenas de milhões de dólares de danos materiais resultaram. A barragem e o 
reservatório de 100 milhões de dólares foram abandonados (HENDRON, 
1985). 
Evidências foram encontradas sugerindo que a superfície de 
deslizamento de 1963 tinha uma origem complexa e correspondia a mais de 
um período anterior de ruptura. Esses períodos incluem tanto um deslizamento 
de terra pré-histórico quanto deslizamentos de terra e, possivelmente, um 
período muito mais antigo de falhas tectônicas (HENDRON, 1985). 
O acidente ocorreu em um momento no desenvolvimento de 
geotecnia e geomecânica em que essas ideias foram lentamente encontrando 
seu caminho para fora da Universidade e Laboratórios de Pesquisa e se 
tornando prática geral na profissão geotécnica. As pessoas estavam apenas se 
familiarizando com as noções de falha progressiva e resistência ao 
cisalhamento residual; a instrumentação iria ser desenvolvida em grande 
21 
 
escala dentro de alguns anos. Os equipamentos e técnicas de investigação do 
local não eram tão avançados quanto hoje e não conseguiram obter resultados 
precisos na profundidade de 200 m da perfuração em Vajont (BELLONI, 1987). 
Com relação aos modelos matemáticos, houve um rápido avanço. 
Métodos adequados estavam disponíveis para uma análise detalhada (Bishop, 
1955), mas os computadores não eram, e, portanto, a aplicação dos métodos 
era bastante limitada. Métodos como o método dos elementos finitos, que 
teriam permitido a um engenheiro realizar uma análise de tensão, não estavam 
em uso até 1968. 
A instrumentação na época também era limitada tanto em termos de 
equipamento e técnicas de instalação, quanto os modelos matemáticos 
adequados para interpretar as medições. Os instrumentos, de fato, são 
projetados para medir quantidades que os modelos deformacionais indicam 
como importantes para a análise dos fenômenos em estudo. Se as análises 
não fossem bem conhecidas ou a sua importância não fosse completamente 
compreendida, as medições teriam sido inúteis. Um engenheiro não teria 
sequer pensado em instalar instrumentos, pois não teria ideias claras sobre 
como usar os dados deles. (BELLONI, 1987). 
 
2.1.2 Barragem de Teton (1976) 
A barragem Teton era localizado no sudeste do estado de Idaho. O 
rio Teton drena as encostas ocidentais das Montanhas Teton e as encostas 
nordeste das Montanhas Big Hole localizadas ao longo da fronteira Idaho-
Wyoming. A represa estava localizada em um cânion de paredes íngremes 
entalhado pelo rio Teton. O cânion termina aproximadamente 8 quilômetros a 
jusante da represa. O rio serpenteiaatravés de uma planície relativamente 
plana e se divide em dois braços cerca de 6 quilômetros a jusante do final do 
cânion. Ambos os braços, que serpenteiam em geral através dos depósitos 
aluviais, fluem para Henry's Fork vários quilômetros rio abaixo. (DEAVER, 
2013) 
A construção da barragem começou em fevereiro de 1972 e foi 
substancialmente concluída em novembro de 1975. A estrutura de aterro 
zonado de 90 metros de altura era para armazenar água para irrigação 
22 
 
suplementar e primária, produção de energia, controle de inundação e 
recreação. A área de drenagem na represa foi de 2200 quilômetros quadrados. 
(DEAVER, 2013) 
A falha da Barragem de Teton é um dos eventos únicos mais 
importantes na história da engenharia de barragens, por ser a barragem mais 
alta que falhou completamente, e veio a se romper no ano seguinte à sua 
conclusão, devido à erosão interna causada pela percolação de água no 
maciço (Figura 3). Ela foi projetada e construída sob a supervisão do 
Departamento de Recuperação dos EUA, que construiu muitas grandes 
barragens nos últimos 70 anos e que era amplamente considerado um líder no 
campo. (SHERARD, 1987) 
Figura 3 - Rompimento da barragem do rio Teton 1976. 
 
Fonte: Sherard (1987) 
 
Para Sherard (1987) os principais pontos que acarretaram no 
acidente são: 
 
(1) A falha foi causada quando um vazamento 
concentrado se desenvolveu através da vala cheia de terra escavada 
na rocha ou na interface terra-rocha no fundo da vala. O vazamento 
erodiu o material do núcleo e levou o material erodido a grandes 
fissuras abertas na fundação da rocha. A erosão progressiva do 
material de aterro da Zona 1 altamente erodível levou a uma falha 
completa dentro de poucas horas após o início da erosão. 
23 
 
(2) Foi conhecido das explorações e observações 
originais durante a construção que as fundações rochosas e as 
paredes rochosas da vala de corte tinham grandes fissuras abertas. 
Não havia previsão no projeto para vedar essas rachaduras na 
superfície e a vedação realizada durante a construção era 
inadequada e incompleta. O projeto não fornecia nenhum filtro entre a 
zona 1, erodível e fina, e a rocha rachada e nenhuma foi instalada 
durante a construção. 
(3) Devido a essa ausência de vedação e filtros de trinca, 
o projeto da Barragem de Teton não era aceitável, em comparação 
com a prática geral na indústria. A grande maioria dos experientes 
engenheiros de barragens, conhecendo a natureza da rocha, teria 
rejeitado o projeto como inaceitável: se a barragem fosse construída 
de acordo com o projeto, danos sérios ou falha por erosão do material 
da Zona 1 nas rachaduras teriam considerado não apenas possível, 
mas provável. 
(4) A ausência de disposições de projeto para vedar ou 
filtrar as fissuras, e subsequente falha em modificar o projeto durante 
a construção, quando as condições extremas de rachaduras sob a 
Zona 1 foram claramente expostas, só pode ser explicada como um 
erro monumental no julgamento. Este erro foi possível devido a 
restrições burocráticas de longo prazo sobre as atividades do grupo 
de projeto de barragens que haviam limitado severamente sua 
experiência e capacidade. 
(5) O vazamento erosivo inicial poderia ter sido causado 
por qualquer um dos vários mecanismos citados como mais prováveis 
pelos pesquisadores principais. 
(6) Não há "lições aprendidas" técnicas da falha da 
Barragem de Teton, que tornam desejável considerar qualquer 
mudança no projeto atual de barragens ou na prática de construção. 
(7) A lição geral aprendida é a reconfirmação da antiga 
regra fundamental de que nenhuma barragem importante deve ser 
deixada totalmente nas mãos de um engenheiro ou de uma equipe 
próxima, sem revisão independente por outros engenheiros 
especialistas, com o poder de veto. Isto foi expresso eloquentemente 
no veredicto do Júri do Condado de Los Angeles, após o fracasso 
ainda mais desastroso da represa de St. Francis, Califórnia, em 1928: 
"Uma política sólida de julgamento público e de engenharia exige que 
a construção e operação de uma represa nunca deve ser deixada 
apenas para o julgamento de um homem, não importa quão 
eminente, sem verificação por autoridade especializada 
independente, pois ninguém está livre de erros..." 
 
Para Silveira (2006) se a barragem de Teton tivesse sido bem 
instrumentada, principalmente na região da trincheira de vedação localizada 
em sua ombreira direita, com intrínseca participação dos técnicos tanto de 
Geologia como de Engenharia, possibilitaria o diagnóstico prévio desse 
acidente com dias, ou até com semanas de antecedência. 
Em vista desse prévio diagnóstico sobre a ocorrência do processo 
de erosão interna, poderia ter-se evitado a ruptura da barragem, por meio da 
paralisação do enchimento do reservatório ou até mesmo de seu rebaixamento. 
Mesmo que não pudesse antecipar dentro de um prazo maior, ainda assim 
24 
 
haveria tempo para um alerta a jusante com mais antecedência, evitando-se, 
as vítimas fatais (SHERARD, 1987). 
A ruptura da barragem de Teton ocasionou na morte de cerca de 10 
pessoas, com o total de vítimas não sendo maior porque houve tempo para o 
envio de um alerta a jusante através da estação de rádio, que fez com que as 
pessoas deixassem suas casas e se deslocassem para locais mais altos e 
longe da calha do rio (SHERARD, 1987). 
 
2.1.3 Barragem Jaburu I 
Localizada no município de Tianguá, região oeste do estado do 
Ceará, a Barragem Jaburu I (Figura 4) foi construída pelo governo do estado 
entre os anos de 1981 e 1983. A estrutura é de terra zoneada, com seção 
transversal típica, com uma extensão de 770 m e altura máxima de 48 metros, 
que dá origem à um lago de 210 hm³ de capacidade de acumulação máxima, 
com uma área total ocupada de cerca de 1450 hectares, com vertedouro à 
margem direita tipo Creager em canal retangular com 29 m de largura, 
descarga máxima de projeto igual a 155 m³/s e lâmina vertente de 1,9 m 
(SOUZA et. al., 2005). 
Figura 4 - Vista aérea da barragem Jaburu I. 
 
Fonte: Souza et. al. (2005) 
 
25 
 
Conforme registros da Secretaria dos Recursos Hídricos (SRH), do 
histórico da obra, cinco anos após o primeiro enchimento (em 1988), foi 
identificado a primeira anomalia na obra através de uma ressurgência na 
ombreira esquerda da barragem, localizado a aproximadamente 30 metros do 
pé da barragem, provocando uma pequena caverna na ombreira de rocha 
arenítica, atingindo vazões com picos de 47 l/s (SOUSA, 2013). 
A Figura 5 presenta o detalhe do local da fuga d´água e da caverna 
formada. 
 
Figura 5 – (a) Vista da caverna na ombreira esquerda da Barragem 
Jaburu I; (b) Vista Interna da caverna. 
 
Fonte: Sousa (2013) 
Segundo Souza et. al. (2005), no ano de 1997 surgiram novas 
anormalidades com a presença de zonas úmidas que foram identificadas no 
talude de jusante do maciço compactado. Deixando evidente a deficiência no 
sistema de drenagem da barragem e com isso pondo a segurança da barragem 
em risco. Em agosto de 1997, o PISB – Painel de Inspeção e Segurança de 
Barragens da Secretaria dos Recursos Hídricos em missão de inspeção, em 
conjunto com técnicos da SRH, COGERH e SOHIDRA, detectaram o talude de 
jusante altamente saturado em cota elevada, cerca de 10 metros acima do 
enrocamento de pé de jusante. Tal anomalia indicou uma clara deficiência do 
sistema de drenagem, seja por mal dimensionamento ou por efeito de 
colmatação. 
Posteriormente foi constatado a colmatação dos filtros por 
cimentação por oxido de ferro, tendo em vista que a região onde foi construída 
a barragem ser rica em solos lateríticos, inclusive tendo-se empregado tais 
26 
 
solos como material de empréstimo para a construção do aterro. A fim de 
solucionar o problema de instabilidade, em 2003, foi realizado a execução de 
um volumoso corpo de enrocamento, filtros e transições a jusante da barragem, 
com o propósito de garantir uma drenagem adequada dofluxo que perpassa o 
maciço e a fundação do aterro, causando melhorias nas condições de 
estabilidade do talude de jusante. (SOUZA et. al., 2005) 
A obra de estabilização do talude da barragem Jaburu I pode ser 
vista na Figura 6. 
Figura 6 – Enrocamento e drenagem executados a jusante do aterro 
da barragem. 
 
Fonte: Souza et. al. (2005) 
Como intuito de analisar as condições de operação do sistema de 
drenagem interna da barragem Jaburu, foram realizadas simulações numéricas 
do regime de fluxo no aterro compactado. Para a realização das análises foi 
empregado o programa SEEP2D, elaborado pelo U.S. Army Corps of 
Engineers (USACE), que permite a modelagem computacional de uma gama 
de problemas associados a ocorrência de fluxo em meios porosos. (SOUZA et. 
al., 2005) 
De acordo com SOUZA et. al., (2005), a análise de fluxo foi feita em 
duas seções transversais do aterro compactado – S21 e S23. As seções 
supracitadas apresentam sistema de drenagem do tipo filtro chaminé, tapete 
drenante e rockfill, assim como um vasto registro de dados de instrumentação 
27 
 
piezométrica. Sendo assim, foi realizado análises paramétricas, com o intuito 
de identificar condutividades hidráulicas que gerassem resultados 
suficientemente próximos aos observados nos dados piezométricos disponíveis 
a época. Os resultados obtidos podem ser observados nas Figuras 8 e 9. 
 
Figura 7 - Rede de fluxo obtida em simulação numérica (Seção S21) 
 
Fonte: Souza et. al. (2005) 
 
Figura 8 - Comparação entre os resultados das simulações 
numéricas e os dados 
 
Fonte: Souza et. al. (2005) 
A partir dos resultados das modelagens, e das informações colhidas 
pelo monitoramento realizado pela equipe da COGERH, Souza et. al. (2005) 
afirma que a deficiência identificada no sistema de drenagem interna da 
barragem Jaburu, poderia comprometer a segurança da obra caso não fossem 
tomadas medidas intervencionistas no empreendimento. As anomalias no 
regime de fluxo poderiam posteriormente acarretar na ruína da barragem. Tal 
ruptura causaria enormes prejuízos às populações à jusante e aos municípios 
abastecidos pelo reservatório. 
 
2.2 Instrumentação de barragens 
A instrumentação tem por finalidade a mensuração das ações ou os 
28 
 
efeitos que atuam na estrutura. Seu principal propósito é fornecer dados que 
ajudem na análise da segurança de uma estrutura, e que possibilitem ao longo 
do tempo a detecção de problemas. Seu objetivo secundário é o de permitir a 
comparação do desempenho da estrutura com o previsto no projeto. 
Instrumentos corretamente instalados, associado a leituras realizadas de forma 
correta e avaliações realizadas nas épocas certas são fundamentais na 
determinação do desempenho de uma barragem. (KUPERMAN et. al., 2003) 
Segundo Bressani (2009), para o êxito de um bom programa de 
instrumentação é necessário que se cumpra quatro etapas cruciais de 
execução: 
 planejamento da instrumentação; 
 definição da posição e do tipo do instrumento utilizado; 
 definição do pessoal envolvido e responsabilidades (envolvendo 
detalhes como forma dos relatórios e cadeia de informação); 
 análise crítica dos resultados. 
A Tabela 1 apresenta as principais características de um instrumento 
de medida. 
Tabela 1 – Características Gerais dos Instrumentos de Medida. 
Acurácia 
Essa característica expressa a diferença entre a medição 
nele efetuada e o valor de referência aceito como 
verdadeiro. O valor da exatidão de um instrumento é 
definido pelos limites dos erros intrínsecos e pelos limites 
da variação da indicação. Ela está diretamente 
relacionada com as características próprias dos 
instrumentos, ou seja, como ele foi projetado e 
construído. Além disso, essa característica é avaliada 
durante a sua calibração. Quanto maior a exatidão do 
instrumento, mais caro ele custa e mais cuidados ele 
requer para a sua utilização 
Precisão 
Característica que expressa o afastamento mútuo entre 
as diversas medidas obtidas de uma dada grandeza, em 
relação à média aritmética dessas medidas. Esta 
grandeza expressa o grau de consciência ou reprodução 
nas indicações de uma medida sob as mesmas 
condições 
Resolução 
É a menor divisão na escala de leitura do instrumento, ou 
seja, é o menor incremento que se pode assegurar na 
leitura de um instrumento 
Sensibilidade 
É a característica que expressa a relação entre o valor da 
grandeza medida e o deslocamento da indicação. Alta 
sensibilidade não indica alta acurácia ou alta precisão 
29 
 
Linearidade 
Característica que traduz uma condição de 
proporcionalidade direta entre as leituras fornecidas pelo 
instrumento e os valores da grandeza que está sendo 
medida 
Histerese 
Um instrumento apresenta histerese quando a grandeza 
medida está sujeita a variações cíclicas, tendo seu valor 
variável com as tendências distintas de aumento ou de 
redução da grandeza medida. 
Ruído Termo utilizado para relatar medidas aleatórias induzidas por fatores externos, gerando falta de precisão e acurácia 
Conformidade 
Característica que expressa a influência específica da 
implantação do instrumento em relação aos valores da 
grandeza a ser medida. Uma maior conformidade implica 
em uma acurácia maior do instrumento. 
Erro 
É definido como o desvio entre o valor medido e o valor 
real ou o valor admitido como correto (erro grosseiro). O 
erro relativo é o quociente entre o erro absoluto e o valor 
real da leitura. 
- Erros grosseiros: geralmente causados por descuido, 
fatiga ou inexperiência do operador; 
- Erros sistemáticos: causados por calibração imprópria, 
alterações da calibração com o tempo, histerese e não-
linearidade; 
- Erros de conformidade: causados pela seleção errada 
dos procedimentos de instalação ou pelas limitações no 
projeto do instrumento; 
- Erros ambientais: causados pelos efeitos de calor, 
umidade, vibrações, pressão, etc sobre o instrumento de 
medida; 
- Erros observacionais: causados pela atuação de 
diferentes observadores (equipes de medições) usando 
diferentes técnicas observacionais; 
- Erros de amostragem: causados pela instalação do 
instrumento em local inadequado e pela variabilidade do 
material sendo instrumentado; 
- Erros acidentais: erros imponderáveis, essencialmente 
variáveis e não susceptíveis de prevenção. 
Fonte: Fonseca (2003) 
Em geral a tendência na instrumentação de taludes e encostas é 
enfatizar a instrumentação de deslocamentos da superfície e do sub-solo e as 
medias de pressões de água. (GEORIO, 2000) 
Cada barragem possui uma condição única e, portanto, requer uma 
solução individual para seu projeto de instrumentação. A escassez ou 
insuficiência de instrumentação em uma barragem, não é sinal de que um 
sistema se auscultação precise ser instalado. No entanto, quando há 
instrumentos adequados instalados a fim de se avaliar a segurança, é de 
extrema importância que sejam lidos e analisados conforme as rotinas 
estabelecidas, tendo em vista as informações valiosas que fornecem sobre o 
30 
 
desempenho das estruturas e suas condições de segurança (KUPERMAN et. 
al., 2003). 
Podem haver diferentes níveis de abordagem, detalhamento e 
periodicidade nas inspeções, sendo, portanto, elementos fundamentais no 
controle de uma barragem, normalmente elas são divididas em: rotineiras ou 
informais, periódicas, supervisão e extraordinárias. Tais inspeções são 
realizadas com base em uma análise prévia dos resultados da instrumentação, 
e que possibilite a verificação de problemas específicos nas áreas auscultadas 
assim como observar o estado de conservação dos aparelhos de medição, 
além de se realizar o acompanhamento dos problemas pré-existentes na área, 
bem como, a detecção de futuras anomalias que por ventura venham a 
prejudicar a segurança da obra (BALBI et. al., 2005). 
Alguns problemas tais como surgências de água, fissuras e 
abatimentos localizados, só são detectados através de inspeções de campo, 
sendorealizadas por meio de caminhadas pela extensão da barragem e do 
reservatório, assim como as áreas no entorno do barramento. Contudo, 
diversos problemas não são tão facilmente identificados, e demandam uma 
abordagem de gerenciamento maior, no que concerne a dados e tempo de 
observação. Portanto para um controle eficiente das condições de segurança, é 
necessário um monitoramento sistemático da magnitude e das faixas de 
variação de certas grandezas físicas, permitindo a auscultação prévia de tais 
problemas, por intermédio da implantação de um programa específico de 
instrumentação (FONSECA, 2003). 
A avaliação das condições de segurança de barragens de terra e 
enrocamento dependem da compreensão da grandeza e da evolução das 
pressões intersticiais que se desenvolvem nos maciços compactados e nos 
solos de fundação, durante as fases construtiva e de operação da barragem ou 
mesmo no caso de um rebaixamento do nível do reservatório. É preciso que 
haja o controle e inspeção dos dados das poropressões nas zonas ao longo do 
sistema de drenagem interna da barragem, durante e após a formação do 
reservatório, para que se possa aferir o desempenho global das funções 
drenantes e filtrantes dos materiais utilizados. (SILVEIRA, 2006) 
Nas fundações, as pressões intersticiais podem ser geradas tanto 
31 
 
pelas tensões de carregamento ocasionadas pela construção do próprio 
maciço como pelos acréscimos das cargas hidráulicas advindas do aumento do 
nível do reservatório. O controle e o monitoramento destas poropressões 
possibilita determinar as condições reais de drenagem e a avaliação da 
eficiência dos dispositivos de impermeabilização adotados. Os instrumentos 
convencionalmente utilizados para a medida de poropressões em obras 
geotécnicas são os piezômetros (FONSECA, 2003). 
 
2.3 A lei de segurança de Barragens e a experiência no Ceará 
2.3.1 O que é a Lei Federal 12.334/10 
Por muito tempo, os potenciais danos ocasionados por acidentes de 
barragens não foram ponderados nas etapas iniciais de projeto. Quando no 
caso de acidente, e de catástrofe, tentava-se procurar um responsável, quando 
o mesmo não era identificado, julgava-se o acidente como resultado da 
“vontade de Deus”, ou do azar propriamente dito. Prevalecia a ideia de que a 
técnica fazia o que estava ao seu alcance, garantindo a segurança ao público, 
mas só o destino poderia ser incumbido de uma catástrofe (ALMEIDA, 2002). 
Antes mesmo da criação da lei de segurança de barragens no Brasil, 
diversas entidades nacionais e internacionais, prescreviam diretrizes tendo em 
vista, se não regular, disciplinar o tratamento sobre o assunto. Proprietários, 
mais conscientes da relevância do assunto e, principalmente, com a 
significância do risco para seus negócios adotaram por anos essas diretrizes 
em suas barragens. 
A Lei 12.334/10 tem como objetivo a garantia e observância de 
padrões de segurança de barragens, de tal maneira que possibilite a redução 
de acidentes e suas respectivas consequências, assim como regulamentar as 
ações e os padrões de segurança. Considera-se o empreendedor como o 
responsável legal pela segurança da barragem, sendo-lhe incumbido o 
desenvolvimento de ações para garantir a segurança. 
A aplicação da norma é para todas as barragens designada à 
acumulação de água para os mais diversos usos, à disposição de rejeitos final 
ou temporária, e de acumulação de rejeitos industriais (BRASIL, 2010), e que 
apresentem pelo menos uma das características a seguir: 
32 
 
a) altura do maciço, contada do ponto mais baixo da fundação à 
crista, maior ou igual a 15m; 
b) capacidade total do reservatório maior ou igual a 3.000.000m³; 
c) reservatório que contenha resíduos perigosos conforme normas 
técnicas aplicáveis; 
d) categoria de dano potencial associado, médio ou alto, em termos 
econômicos, sociais, ambientais ou de perda de vidas humanas, 
sendo as barragens classificadas pela lei conforme a categoria de 
risco e de dano potencial associado. 
Ainda estabelece que a fiscalização da segurança das barragens 
caberá à entidade que outorgou o direito de uso dos recursos hídricos, 
observado o domínio dos recursos hídricos, com exceção as com a finalidade 
de aproveitamento hidrelétrico. Ficando a cargo da fiscalização, a entidade que 
concedeu ou autorizou o uso potencial hidráulico, no caso de fins de geração 
de energia. 
O novo sistema tem como principais órgãos encarregados a ANA, a 
ANEEL, o Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM), o Ibama, as 
entidades de meio ambiente estaduais e do Distrito Federal e os órgãos 
gestores de recursos hídricos dos estados. 
 
2.3.2 Implementação da lei 12.334/10 no Ceará por meio da COGERH 
No Ceará as ações de segurança de barragens tiveram início no ano 
de 2000, por meio da Gerência de Segurança de Infraestrutura Hídrica – 
GESIN, vinculada à Diretoria de Operações da Companhia de Gestão dos 
Recursos Hídricos do Estado do Ceará – COGERH. A GESIN executa, 
acompanha, analisa e planeja as intervenções necessárias à manutenção das 
boas condições operacionais da infraestrutura hídrica existente. 
As inspeções na COGERH já estão institucionalizadas e são 
realizadas anualmente em duas campanhas, uma inspeção antes e outra após 
a quadra chuvosa nas barragens estaduais, e nas federais quando há o Agente 
de Guarda e Inspeção de Reservatório – AGIR. 
Atualmente a COGERH monitora 136 reservatórios, sendo 
responsável pela manutenção de 66 barragens estaduais. As ações de 
33 
 
segurança consistem em inspeções, leituras e análise da instrumentação, 
manutenção e operação dos equipamentos hidromecânicos e treinamentos. 
As inspeções tanto podem ser de rotina, formal, de especialista 
como de caráter emergencial. As inspeções rotineiras são executadas por 
equipes locais de operação e manutenção, como atividade regular. A 
frequência de tais inspeções pode ser semanal ou mensal, e não geram 
relatórios específicos, apenas comunicações de eventuais anomalias 
detectadas. 
A COGERH realiza além das inspeções, o monitoramento constante 
das barragens por instrumentação de seus maciços de terra e/ou da fundação. 
O programa de instrumentação possibilita a leitura dos instrumentos, a 
avaliação dos dados e a notificação aos responsáveis em caso de observações 
atípicas ou divergentes dos critérios de projeto. São analisadas pela GESIN 
especificamente, leituras de piezômetros de medidores de fluxo pelo maciço e 
fundação. 
 
2.4 Métodos determinísticos: 
2.4.1 Estabilidade de taludes 
Denomina-se talude qualquer superfície inclinada de um maciço de 
rocha ou solo, podendo este ser natural ou artificial. No que tange as 
barragens, estes taludes são produzidos artificialmente pela compactação de 
camadas sucessivas de terra, advindas de jazidas de empréstimo, e realizadas 
por meio de rolos compactadores (MASSAD, 2010). 
A análise de estabilidade de taludes como conhecemos hoje, foi 
desenvolvida a partir de 1916, sendo motivada pelo escorregamento ocorrido 
no cais de Stigberg, em Gotemburgo. O método de análise usado atualmente 
foi desenvolvido pelos suecos tendo como base o conceito de “equilíbrio-limite” 
(MASSAD, 2010). 
Estudos de estabilidades são feitos em diversas obras geotécnicas 
como taludes rodoviários, aterros, escavações e barragens, tendo como 
objetivo principal de avaliar a possibilidade de ocorrência de escorregamento 
de massa de solo. Neste caso, métodos analíticos são empregados para a 
análise do problema, quantificando a estabilidade através do cálculo de um 
34 
 
fator ou coeficiente de segurança. 
 
2.4.2 Métodos de análise de estabilidade 
Em um projeto de barragem de terra, costuma-se realizar análises 
para a determinação da estabilidade dos taludes, tanto ao lado montante 
(talude em contato com a água), quanto à jusante. Para isso diferentes 
métodos podem ser usados pelos projetistas para realizartais análises, 
contudo, é comum o uso dos métodos de equilíbrio-limite, que consiste em 
considerar o equilíbrio de uma massa de solo definida entre os limites físicos 
do terreno e uma superfície de deslizamento. (MASSAD, 2010) 
Segundo Massad (2010) os métodos de Equilíbrio-Limite partem dos 
pressupostos: 
a) O solo porta-se como um material rígido-plástico, ou seja, rompe-se 
subitamente, sem se deformar; 
b) As equações de equilíbrio estático são válidas até a premência da 
ruptura, quando o processo é dinâmico; 
c) O coeficiente de segurança (FS) é constante em toda a linha de 
ruptura, em outras palavras, despreza-se fenômenos de ruptura 
progressiva. 
Para a classe de métodos de equilíbrio-limite existem algumas 
variantes conforme mostra a Tabela 2. 
Tabela 2 – Métodos de equilíbrio-limite. 
método do círculo de atrito 
métodos 
de 
equilíbrio-
limite 
 método de Fellenius 
método sueco (das fatias) método de Bishop Simplificado 
 
método de Morgenstern-Price 
método das cunhas 
Fonte: elaborada pelo autor. 
O movimento dos maciços de terras depende, principalmente, da 
sua resistência interna ao escorregamento. Contudo, deve-se destacar que as 
causas de instabilidade podem assumir formas complexas, envolvendo 
diversos fatores associados (TERZAGHI, 1925). 
Em geral, a instabilidade do talude ocorre quando as tensões 
cisalhantes mobilizadas se igualam às tensões de resistência ao cisalhamento 
35 
 
(Figura 9). 
Figura 9 - Geometria do escorregamento. 
Superfície Potencial
de Ruptura
Superfície Potencial
de Ruptura
 Resistência
FS=
 Mobilizada
 Resistê nc ia
= 1,00

M
obilizada
N.A.
 
Fonte: Elaborada pelo autor. 
As solicitações mobilizadoras neste caso referem-se a todos os 
esforços que provoquem a movimentação da massa de solo acima da 
superfície potencial de ruptura, tais como o peso do material do talude (acima 
da superfície potencial de ruptura - SPR), presença de poropressões, 
sobrecargas na crista do talude, etc. Já as tensões resistentes são de natureza 
da própria resistência interna do material como a força coesiva do solo e o 
atrito entre partículas, expressos em parâmetros geotécnicos conhecidos como 
coesão e o ângulo de atrito. 
Estas solicitações atuantes podem sofrer alterações ao longo do 
tempo, causando necessariamente alterações quanto a estabilidade do talude. 
Neste caso, escorregamentos de taludes podem ser deflagrados por uma 
redução da resistência interna do solo que se opõe ao movimento da massa 
deslizante (geralmente ocasionada pela saturação do solo) e/ou por um 
acréscimo das solicitações externas aplicadas ao maciço. Varnes (1978) divide 
os mecanismos deflagradores em 2 grupos, como pode ser visualizado na 
Figura 10 a seguir: 
36 
 
 Figura 10- Principais fatores causadores de instabilidades de 
taludes. 
F
A
T
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R
E
S
 C
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ci
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  Erosão
 Escorregamentos
 Cortes
R
ed
u
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 r
es
is
tê
n
ci
a
 Peso da água de chuva, neve, granizo, etc.
 Acúmulo natural de material
 Construção de estruturas, aterros etc.
Solicitações 
dinâmicas
 Terremotos, ondas, vulcões etc. 
 Explosões, tráfego, sismos induzidos 
Remoção de massa
Sobrecarga 
 C ara ct erí s ti ca s geomecâ ni ca s do 
material.
 Tensões
Mudanças ou 
fatores variáveis 
 Intemperismo: redução na coesão, ângulo 
de atrito, 
 Variação das poropressões.
Características 
inerentes ao material
 
Fonte: elaborado pelo autor. 
A avaliação da estabilidade de um talude segundo o fator de 
segurança pode ser determinada de acordo com a Tabela 3: 
Tabela 3 - Fatores de segurança e as respectivas condições de 
estabilidade do talude. 
Fatores de segurança 
(FS) 
Condição do Talude 
FS<1,0 
Talude instável; caso o talude venha a ser implantado 
(corte ou aterro) nestas condições, deverá sofrer 
ruptura. 
FS=1,0 
Condição limite de estabilidade associada à iminência 
de ruptura; também condição adotada geralmente nos 
cálculos de retroanálise. 
FS>1,0 (Pouco Maior) Condição de estabilidade do talude. 
FS>1,0 (Muito Maior) 
Condição estável; quanto maior for o FS, menores 
serão as possibilidades do talude vir a sofrer ruptura 
quando submetido a condições críticas (percolação 
d'água, etc.) 
Fonte: ABGE (1998) 
2.4.3 Tipos de Superfície de ruptura 
Quanto a geometria da superfície de ruptura, esta pode assumir 
diversas configurações a depender do tipo de solo, estratigrafia, geometria do 
talude, etc. 
37 
 
Resumidamente, podem ser admitidas como cilíndrica, plana, 
espiral-logarítmica, ou combinação destas formas, como pode ser observada 
na Figura 11. 
Figura 11 - Tipos de geometria de superfície de ruptura. 
Superfície Circular Superfície Planar
Superfície Circular+Planar Superfície BiPlanar
 
Fonte: Leme (2006) 
Geralmente, é observado que em solos relativamente homogêneos e 
coesivos, a superfície tende a ser circular. No caso de materiais com 
resistências mais baixas ou presença de descontinuidades, a superfície passa 
a ser mais complexa, podendo incluir trechos lineares. 
 
2.5 Métodos probabilísticos para avaliação da segurança de uma 
barragem de terra. 
2.5.1 Análise de Risco 
No que diz respeito as barragens, o conceito de risco possui grande 
importância. Refere-se a um sistema tecnológico criado com a finalidade de 
assegurar altos benefícios ao Homem, por meio da regularização e 
armazenamento de água em um vale (ALMEIDA, 2002). 
Considera-se a análise de risco como uma metodologia que avalia e 
determina a probabilidade de falha de um evento, por vezes indesejável, 
quantificando e qualificando-o. Tal metodologia ligada ao estudo da 
estabilidade de taludes é uma ferramenta de suma importância para se ter ideia 
do grau de estabilidade do talude, entretanto tem sido pouco utilizado por conta 
de seu difícil domínio. (VIEIRA, 2005) 
38 
 
Com as análises de risco ou análises probabilísticas é possível 
determinar a probabilidade de ruptura de um talude, levando em conta a 
variabilidade dos parâmetros geotécnicos do solo que o compõe, o que o torna 
mais vantajoso em relação às análises determinísticas que apenas consideram 
os valores médios dos parâmetros. 
 
2.5.2 Conjectura dos Riscos 
Seja S o conjunto das solicitações e C a capacidade total do sistema, 
o que se procura é que, para qualquer obra, C seja sempre maior ou, pelo 
menos, igual a S. (VIEIRA, 2005) 
Nos projetos a solução tradicional é a de se considerar C=kS, sendo 
k o coeficiente de segurança, que assume maiores valores quanto maior forem 
as incertezas na avaliação de C e S. 
Segundo Fontenelle (2007) a tendência é se considerar C e S como 
variáveis aleatórias, definindo-as por meio de funções de probabilidades, em 
busca de se quantificar o risco K ou a confiabilidade G, como: 
K = P[k<1] (1) 
G = P[k>1] (2) 
Sendo o risco medido por P [C<S], define-se Z = C-S como 
coeficiente de desempenho da obra ou sistema hibrido, de modo que: 
P [C<S] = P [Z<0] (3) 
Podemos chamar este coeficiente Z como margem de segurança e P 
[Z<0] seria a probabilidade da obra funcionar em condições de insegurança. 
O método do período de retorno é a forma mais elementar de se 
mensurar o risco, muito aplicada para a avaliação de eventos hidrológicos 
indesejados. É correlacionado ao intervalo de tempo médio de ocorrência, Tr, e 
ao risco K. Considerando o risco K, para um período de n anos, dado por 
K= 1 – (1-1/Tr)n (4) 
Para a determinação da probabilidade de falha, o método mais 
correto é através da integração direta das funções densidade de probabilidades 
das variáveis S e C,entretanto ele possui dificuldade de aplicação por conta da 
complexidade. 
Podendo ainda ser utilizado o método de simulação Monte Carlo 
39 
 
(VOSE, 2000), que admite o conhecimento das funções densidade de 
probabilidades efetuando-se a geração de valores a partir de suas distribuições 
de probabilidade, a fim de se calcular um conjunto de valores de Z - funções 
desempenho do tipo Z = C - S = g (Xi), (i = 1,2,3,...,n), sendo Xi as variáveis 
básicas nas quais se decompõem C e S - suficientemente grande para 
representar uma boa amostra da população Z. 
 
2.5.3 Método de simulação de Monte Carlo aplicado em barragens. 
Segundo Ang & Tang (1990), a simulação de Monte Carlo consiste 
em um processo de replicação do "mundo real" baseado em um conjunto de 
proposições e modelos teóricos da realidade. A simulação Monte Carlo consiste 
na geração simulada de conjuntos de valores das variáveis probabilísticas 
envolvidas no problema, com base em suas distribuições de probabilidade, a 
fim de se calcular um conjunto de valores da função estudada (FS) 
suficientemente amplo para a obtenção de uma boa amostragem estatística. A 
probabilidade de falha será avaliada pela razão entre a quantidade de falhas e 
a totalidade de eventos simulados. 
Na simulação de Monte Carlo inicialmente são gerados números 
aleatórios que seguem uma determinada distribuição de probabilidades. 
Conforme Goodarzi (2013) afirma, para essa geração de números aletórios, é 
preciso admitir X como uma variável aleatória, tendo Fx (X) como sua função 
acumulada de probabilidades. Portanto, a função inversa para qualquer valor 
de u pode ser escrita conforme a seguinte equação: 
 
X = (u) (5) 
na qual (u) é a inversa da função e u tem distribuição uniforme 
em (0,1). 
 Entretanto, existem duas preocupações com relação à simulação 
de Monte Carlo, relatada por Tung (2006): a) a necessidade de um elevado 
número de simulações para a geração de variáveis aleatórias; e b) a existência 
de relação entre base estocástica e parâmetros. 
Para a realização de uma análise de risco para uma barragem de 
40 
 
terra fazendo uso do método de Monte Carlo, antes de tudo utiliza-se métodos 
determinísticos (Fellenius, Bishop, etc.) a fim de se determinar a provável 
superfície potencial de ruptura. Conhecendo esta superfície, são realizadas 
simulações através da variabilidade dos parâmetros mais importantes para uma 
análise de estabilidade, tais como a coesão (c), o ângulo de atrito () e o peso 
específico do solo (). É distribuído cada parâmetro normalmente de acordo 
com seus valores médios e desvio padrão. Os fatores de segurança são 
obtidos segundo uma distribuição de probabilidade. (KRAHN, 2004) 
As distribuições de probabilidade dos parâmetros , c e  são obtidas 
através dos valores da média e desvio padrão. Primeiramente são obtidos 
valores aleatórios independentes de , c e  segundo uma distribuição 
probabilística (normal, log Normal, triangular, uniforme, etc.). A partir dos 
valores obtidos de , c e  são obtidos os valores do fator de segurança (FS) 
para várias simulações distintas . O Gráfico 1 apresenta a curva de frequência 
acumulada do FS obtida, através da qual pôde-se obter um risco calculado de 
FS (CAVALCANTE, 2010) 
Gráfico 1 - Distribuições normais dos parâmetros , c e  e normal 
acumulada do FS. 
(a) (b) 
 
(c) (d) 
 
Fonte: Cavalcante (2010) 
41 
 
38º57’
4º26'
da
Rch.
257Carqueja
060
Pesqueiro
CAPISTRANO
Rch. do Nilo
Lagoa Nova
Aratuba
Itapiúna
Baturité
Mulungu
LO
S
Contexto Municipal
257
BARRAGEM
PESQUEIRO
3 ESTUDO DE CASO 
3.1 Localização 
Para o estudo de caso, foi escolhido o Açude Público Pesqueiro, que 
por ser uma barragem relativamente nova, concluído em 2008, ainda não 
possui rede de fluxo bem definida, ou seja, ainda não se encontra em regime 
estacionário. 
A barragem Pesqueiro está localizada no distrito de mesmo nome, 
no Município de Capistrano de Abreu-CE, na região Nordeste do Estado do 
Ceará, de coordenadas 38º 57’ de longitude e 4º 27’ de latitude, cujo eixo se 
encontra referenciado pelo datum horizontal Córrego Alegre, entre as 
coordenadas UTM: Norte: 9.508.600 e 9.509.000; Leste: 504.200 e 504.400. 
O acesso ao eixo barrado, com origem na cidade de Capistrano, é 
realizado através de uma estrada pavimentada com pedras poliédricas que liga 
Capistrano a Pesqueiro, cerca de 12 km pela margem direita do riacho Lagoa 
Nova, seguindo por mais 1 km chega-se na ombreira direita da barragem. 
A Figura 12 a seguir, ilustra a localização da barragem, no contexto 
estadual e municipal. 
Figura 12 - Localização da barragem Pesqueiro 
P
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A
PERNAMBUCO
OCEANO ATLÂNTICO
Fortaleza
Contexto Estadual
CAPISTRANO
4º26'
38º57´
060
257
 
Fonte: Leme et. al. (2011) 
 
 
 
 
42 
 
3.2 Descrição da Barragem 
A barragem do Pesqueiro dispões de uma capacidade de 8,1 
milhões de m³ de água, em uma bacia hidráulica de 126 ha, possuindo uma 
descarga regularizada de 74 l/s, sendo uma importante reserva hídrica para o 
município de Capistrano. 
A extensão do eixo barrável é de 560,00 m sendo E0=M0 a estaca 
inicial na ombreira esquerda, indo até a estaca E-10 onde existe uma deflexão 
de 184º45´00´´ prosseguindo até a estaca E24=M1, já na ombreira direita, daí 
com um ângulo de 180º00´00´´ prosseguindo até a estaca E=28 na ombreira 
direita, estaca final do eixo barrável. 
A seção tipo consiste na sua concepção geral de uma barragem 
principal de terra homogênea, cota 199,20 (à jusante) e 199,10 (à montante) e 
largura de 6,00 m, assente sobre um substrato rochoso. A altura máxima do 
maciço, a partir do leito do rio, é de 24,20 m. Conta ainda com três diques na 
ombreira direita. 
O talude de montante possui uma inclinação de 1:2 (V:H) localizado 
entre o terreno natural e o coroamento localizado na cota El = 199,20 m. O 
talude de jusante possui inclinação de 1:1,5 (V:H) e está compreendido entre o 
terreno natural e a cota 181,00 do “rock fill”, 1:2 (V:H) da cota 181,00 do “rock 
fill” até a cota da berma na cota 190,00, e com inclinação de 1:2 (V:H) da 
berma até o coroamento na cota 199,20. 
A proteção do talude de jusante “rip-rap” possui camada graduada 
de enrocamento de 1,00 na horizontal, com blocos maiores de até 30cm, e 
fração fina (% < # 200) de no máximo 5%. A proteção do talude de jusante 
contra erosão foi executada com blocos de rocha inferiores a 60 cm e transição 
com granulometria ampla, com fração de finos (% < # 200) menor que 2% com 
blocos maiores de diâmetro inferior a 25 cm. 
O sangradouro posicionado na ombreira esquerda, é do tipo soleira 
espessa e consiste em um canal escavado com largura variável e fundo, parte 
em rocha gnáissica alterada e parte em rocha, cota da soleira de 196,5 m. A 
tomada d´água está localizada na ombreira direita, mais precisamente na 
estaca 19+5,00 m do eixo da barragem, perpendicular ao mesmo, com cota de 
186,25 m situado em faixa de rocha alterada, com controle a jusante. 
43 
 
Possui filtro vertical (tipo chaminé) situado a 2,0 a jusante do eixo, e 
1,0 m de espessura com topo na cota EI = 197,30 e filtro horizontal, com 1,0 m 
de espessura ligados a um enrocamento no pé do talude de jusante. 
A seção máxima da barragem Pesqueiro pode ser visualizado na 
Figura 13. 
44 
 
Figura 13 - Seção máxima da Barragem Pesqueiro 
 
Fonte: COGERH (1999b)
45 
 
3.3 Geologia do Local 
A descrição a ser apresentada neste item faz referência à geologia local 
da barragem pesqueiro obtida junto ao projeto executivo da barragem COGERH 
(1999b). A área estudada está situada em coordenadas 38º40´/39º10´WGr e 4º50´ 
sul do equador e se enquadra nas seguintes feições geomorfológicas: Depressão 
Sertaneja e Planalto Residuais. 
A depressão sertaneja engloba uma subdivisão denominada Depressão 
Interplanáltica Central, onde a sudesteaparece uma superfície de área aplainada e 
no restante da área surgem formas curvas de vales em “V”, com relevo de topo 
planos e vales de fundo igualmente plano. 
Como planalto residual sobressai a Serra de Baturité a noroeste da área. 
Trata-se de um maciço gnáissico cuja altitude média é de 600 m. Possui topo 
separado em colinas formando um planalto elevado, rodeado por cristas. 
 
3.4 Instrumentação da Barragem Pesqueiro 
De acordo com COGERH (2018), a barragem Pesqueiro é instrumentada 
por oito piezômetros distribuídos por cinco seções ao longo do maciço da barragem, 
sendo eles do tipo Casagrande/Standpipe, que são os piezômetros mais simples e 
mais utilizados, devido sua facilidade de execução, baixo custo e bons resultados 
obtidos pelo componente. A Figura 14 mostra um piezômetro Casagrande localizado 
no maciço da barragem Pesqueiro. 
46 
 
Figura 14 - Piezômetro de Casa Grande. 
 
FONTE: Sales (2006). 
 
Piezômetros de tubo aberto (Stanpipe ou Piezômetro Casagrande) são 
considerados instrumentos de fácil confecção e instalação, alta durabilidade e 
confiabilidade. No entanto ele apresenta grande tempo de resposta em solos 
impermeáveis assim como baixa sensibilidade. (DUNNICLIFF, 1988) 
A instrumentação existente foi executada ao final da etapa construtiva do 
maciço. Todos os piezômetros atuam em condições normais de funcionamento. A 
Figura 15 mostra um dos piezômetros existentes. 
47 
 
Figura 15 - Detalhe do piezômetro existente na barragem. 
 
Fonte: Leme et. al. (2011) 
 
3.5 Coleta de dados 
Para a efetivação das análises deste trabalho, foram utilizados dados da 
variação do nível d´água da barragem Pesqueiro e leituras piezométricas fornecidas 
pela Companhia de Gestão de Recursos Hídricos do Estado do Ceará – COGERH, 
tendo como base os anos de 2008 a 2010, sendo estes os anos que a barragem 
apresentou o maior volume armazenado. 
Conforme informação da COGERH, os dados são coletados pelo AGIR 
(Agente de Guarda e Inspeção de Reservatório), sendo este um funcionário treinado 
pela empresa e que reside no local da barragem. Com relação aos dados, os 
referentes ao nível do açude são coletados diariamente, enquanto as leituras dos 
piezômetros são obtidas quinzenalmente. 
O Gráfico 2 apresentaa variação do nível de água do reservatório ao 
longo do período de três anos. 
48 
 
Gráfico 2 - Variação no nível da barragem de 2008 a 2010. 
 
Fonte: Leme et. al. (2011) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
4 MATERIAIS E MÉTODOS 
4.1 Generalidades 
O presente capítulo trata sobre a metodologia adotada para a realização 
das análises computacionais na Barragem Pesqueiro, no qual incluem simulações 
incluem análises de fluxo e de estabilidade. As análises de fluxo têm por objetivo 
investigar as condições de percolação em função das propriedades do solo e das 
condições de carregamento durante o período de operação da barragem. Para esta 
análise utilizou-se o software SEEP/W (Geostudio 2007 - Geoslope International) em 
que utiliza o Método de Elementos Finitos para as soluções de fluxo em meio 
poroso. 
As análises de estabilidade definem a segurança do talude para as 
diferentes condições de fluxo, expressos em um coeficiente de segurança. Além dos 
estudos de estabilidade, promoveu-se uma avaliação da segurança da barragem em 
termos de probabilidade, avaliando o risco de ruptura com base na variabilidade dos 
parâmetros geotécnicos. Para a realização destas análises utilizou-se o software 
SLOPE/W (Geostudio 2007 - Geoslope International) associado ao SEEP/W. 
 
4.2 Análise de fluxo 
4.2.1 Descrição da geometria do problema. 
A geometria tomada como base nas análises corresponde à seção 
máxima da Barragem Pesqueiro, mostrada na Figura 16. Para os dados de entrada, 
foram considerados os materiais referentes ao solo compactado, dreno de areia, 
dreno de pé e rip-rap. Para a simplificação do problema, assumiu-se que todos os 
materiais presentes na seção são homogêneos. 
Figura 16 - Seção adotada nas análises de fluxo 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2018). 
 
50 
 
A seção da Barragem Pesqueiro foi discretizada em uma malha de 
elementos triangulares geradas automaticamente pelo software com tamanho global 
de 2 metros com 1517 Elementos Finitos, que foram gerados automaticamente pelo 
programa SEEP/W e distribuídos uniformemente em sete regiões. A Figura 17 
apresenta a malha. 
Figura 17 - Malha de Elementos Finitos 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2018). 
 
4.2.2 Parâmetros de permeabilidade obtidos por Retroanálise 
Em uma barragem instrumentada como o Pesqueiro, faz-se necessário 
determinar para cada piezômetro, as cargas hidráulicas classificadas como críticas, 
que possam assim comprometer a segurança da barragem, isto é, fatores de 
segurança inferiores ao mínimo admissível para este tipo de obra. 
Afim de que se possa determinar os níveis críticos hidráulicos para cada 
piezômetro instalado, primeiramente é necessária a obtenção de um modelo 
numérico calibrado que possua um comportamento de drenagem interna análogo ao 
verificado in loco. 
A partir do modelo calibrado, far-se-á a simulação da colmatação do 
sistema de drenagem interna, determinando assim os valores de estabilidade da 
barragem e a carga hidráulica de cada piezômetro. Sendo assim, obtém-se uma 
relação das cargas piezométricas de cada instrumento em relação à estabilidade da 
barragem na situação de colmatação do filtro. 
Com base nos dados históricos de nível de água e leituras piezométricas, 
entre os anos de 2008 e 2010, obtidos junto à COGERH, realizou-se retro análises 
transientes, alterando a relação anisotrópica do solo, a fim de se atingir valores de 
carga hidráulica dos piezômetros semelhantes aos valores observados em campo. 
Para esta análise foi utilizada a seção máxima instrumentada (estaca 16), 
apresentada anteriormente na Figura 18. 
51 
 
Os parâmetros de permeabilidade do solo e do dreno foram obtidos com 
base nos ensaios geotécnicos presentes no projeto executivo da barragem 
pesqueiro, enquanto o do enrocamento foi estimado para fins de análise. 
A calibração foi realizada com base nas informações do piezômetro, 
modificando-se as condições de anisotropia do solo para atingir valores 
piezométricos semelhantes ao observado em campo. A variação do lençol freático foi 
obtida alterando a relação do Ky/Kx, encontrando um valor de 0,4 que é um 
parâmetro que confere uma carga semelhante à vista in situ. Na Tabela 4 a seguir, 
estão os parâmetros de permeabilidade estabelecidos após calibração. 
Tabela 4 - Parâmetros de permeabilidade após calibração 
Material k (m/s) Ky/Kx 
Solo compactado 3.00E-09 0.40 
Filtro de areia 3.33E-05 1.00 
Enrocamento 1.00E-04 1.00 
Fonte: Elaborado pelo autor (2018). 
 
4.2.3 Avaliação da colmatação do sistema de drenagem 
O processo de colmatação do sistema de drenagem interna foi executado 
no intuito de analisar a influência desta falha na estabilidade da barragem, por 
consequência, estabelecer os valores de carga hidráulica que cada piezômetro pode 
atingir sem comprometer a instabilidade do talude. 
Baseado no modelo de fluxo calibrado, efetuaram-se análises simulando 
hipoteticamente a colmatação do sistema de drenagem interna da barragem. O 
processo foi realizado através da redução do coeficiente de permeabilidade do filtro 
de areia. Os coeficientes de permeabilidade reduzidos pela simulação estão 
apresentados na Tabela 5. 
 
 
 
 
 
 
52 
 
Tabela 5 - Simulação da colmatação do filtro interno 
Fator de 
redução 
K (m/s) do dreno 
de areia 
1 3,33E-05 
10 3,33E-06 
100 6,67E-07 
500 3,33E-07 
1000 1,67E-07 
Fonte: Elaborado pelo autor (2018). 
A simulação do filtro foi executada em um processo interativo, em que 
para cada situação de colmatação, estabelecia-se o Fator de Segurança para a 
barragem e as cargas hidráulicas de cada