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WBA0842_v1.0
Barragens de terra e 
enrocamento
Investigações e monitoramento 
geotécnico em barragens
Investigações geotécnicas
Bloco 1
Marcio Fernandes Leão
• Projetos seguros e econômicos pressupõem, 
necessariamente, o reconhecimento das 
condições do subsolo.
• Investigações geotécnicas são executadas 
para avaliar as condições dos solos que 
afetam a segurança, o custo, o projeto e a 
execução da estrutura de engenharia 
proposta.
• Reconhecimento do subsolo envolvido para 
sua identificação, avaliação de seu estado e 
amostragem.
Por que devemos investigar o subsolo?
• Condicionantes geológicos.
• Estratigrafia: número de camadas, espessura, 
orientação.
• Tipos de materiais geológicos (sedimentos, solos 
e rochas).
• Ocorrência do nível d’água.
• Condições de compacidade (areias) e 
consistência (argilas).
• Características mecânicas (quantificação): 
deformação e resistência.
• Condutividade hidráulica.
Quais informações devem ser obtidas ?
• O que investigar?
• Onde investigar?
• Como investigar?
• Quais os níveis e os critérios previstos em 
projeto?
• Que providências adotar se os níveis 
estabelecidos forem ultrapassados?
Responda antes de começar!
• “Todas as sondagens são caras. Porém, especialmente caras 
são aquelas que não foram feitas”.
• Investigações insuficientes.
• Má interpretação dos resultados.
• Falha na apresentação dos resultados:
• Vão contribuir para projetos inadequados.
• Atrasos no cronograma de construção.
• Modificações caras na construção.
• Dano ambiental ou ruptura da estrutura.
• Retrabalho.
Programas equivocados
Do que consiste um programa de investigação geotécnica ?
Métodos de 
Investigação
Sensoriamento 
remoto
Fotointerpretação
Mapeamento 
geológico-
geotécnico
Carta Geotécnica
Ensaios 
Geofísicos
Métodos Geoelétricos
Métodos Sísmicos
Métodos Potenciais
Sondagens 
Mecânicas
Sondagem a varejão
Sondagem a trado
Poço ou trincheira
Sondagem a percussão
Sondagem rotativa
Rotopercussão
Galeria de investigação
Diretos
Semidiretos
Indiretos
Figura 1 – Métodos de investigação
Fonte: elaborada pelo autor.
E um programa de instrumentação geotécnica ?
Figura 2 – Inclinômetro
Fonte: 
https://commons.wikimedi
a.org/wiki/File:Vertical_incl
inometert2. Acesso em: 4 
ago. 2021.
Figura 3 –
Piezômetro
Figura 4 – Medidor de nível 
d’água
Fonte: 
https://commons.wikimedia.org/wiki
/File:Water_gauge_of_Ongagawa_Riv
er_and_Hinode-Ohashi_Bridge.jpg. 
Acesso em: 4 ago. 2021.
Fonte: 
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:E
VA-
_Lanxmeer_pi%C3%A9zom%C3%A8tre_Pie
zometer_2009.jpg. Acesso em: 4 ago. 
2021.
Investigações e monitoramento 
geotécnico em barragens
Análise tensão versus deformação
Bloco 2
Marcio Fernandes Leão
Quais são as solicitações no maciço e fundação durante os 
estágios de vida da barragem?
• 1° - A estabilidade da obra é governada pelas 
condições de fundação. Ex.: terrenos moles; a 
ruptura ocorre na fundação.
• 2° - Apenas é necessário o estudo da estabilidade 
do maciço. Ex.: a resistência da fundação é 
superior a do maciço de terra.
• Problemas inerentes a assentamentos 
excessivos.
• Comportamento resistente da fundação.
• Espessura da camada mole (se pequena ocorre 
squeezing e se espessa a verificação deverá ser 
de forma global).
• Se a estabilidade não estiver assegurada e 
remover a camada for inviável... métodos 
estabilizantes (banquetas laterais estabilizantes, 
furos drenantes etc.).
Verificações
• 1° Método do Equilíbrio Limite: escolha de superfícies 
susceptíveis a rupturas por cisalhamento que podem 
ocorrer pela fundação e maciço. É necessário 
determinar a resistência ao cisalhamento ao longo 
dessa superfície, e definir as forças de equilíbrio nesta 
mesma superfície.
• 2° Método Tensão-Deformação: são procedimentos 
que definem pontos de tensão a partir da aplicação de 
teorias da elasticidade (comportamento elasto-
plástico). O fator de segurança é determinado 
comparando as tensões de cisalhamento desenvolvidas 
na superfície de ruptura com a resistência ao 
cisalhamento.
Como avaliar a estabilidade de barragens de aterro?
• Problema considerado 2D.
• Ruptura potencial de cisalhamento (contínua) passando pela 
fundação ou maciço. Escolha arbitrária (curva, linhas, outros 
formatos etc.)
• As tensões de cisalhamento são definidas para a superfície 
escolhida.
• As tensões de resistência ao cisalhamento são definidas.
• O Fator de Segurança (FS) é definido comparando as tensões 
de cisalhamento com a resistência ao cisalhamento buscando 
o equilíbrio.
• Os procedimentos são repetidos considerando outras 
superfícies até definição da superfície crítica (FS mínimo).
Ambos os métodos assumem...
Desvantagens do método: as hipóteses simplificadoras acarretam em diferentes 
distribuições de tensão normal ao longo da superfície de ruptura.
Análise de
tensões
Superfície 
de ruptura
Equilíbrio limite
Aterro FS diferentes
Como abordar o método de análise? Equilíbrio-limite ou Tensão-
Deformação?
Fonte: Gerscovich (2009). 
Figura 5 – Comparação entre métodos de análise de estabilidade
Análise MEF ou MDF permitem a incorporação da:
• Não linearidade da curva Tensão-deformação (-).
• Anisotropia e heterogeneidade.
• Influência do estado inicial de tensões nas etapas construtivas, 
conhecendo a magnitude das deformações.
• Comparam-se as tensões cisalhantes mobilizadas com a 
resistência ao cisalhamento. Com isso, é possível estabelecer 
áreas rompidas (plastificadas), em que mob = resistência mesmo 
sem se estabelecer uma superfície de ruptura (indicando 
ruptura progressiva).
• Estabelecer níveis de tensão de interesse para realização de 
ensaios de laboratório.
Análise tensão-deformação
• Resultados do uso de um programa comercial de 
elementos finitos para estudos de estabilidade.
Os vetores de deslocamento indicam.
• Regiões de plastificação.
• Zonas em que houve tendência ao desenvolvimento de 
tensões de tração.
• No caso do programa PLAXIS, há uma rotina cuja 
metodologia se assemelha a do Equilíbrio Limite (phi/c 
reduction associado a Mohr-Coulomb).
• Os parâmetros de resistência são minimizados até se 
atingir a condição.
• mob = resistência
Análise tensão versus deformação
Análise tensão versus deformação: vetores de deslocamento 
Figura 7 – Região plastificada 
(Programa Plaxis)
Fonte: elaborada pelo autor.
Figura 6 – Vetores de deslocamento 
(Programa Plaxis)
Fonte: elaborada pelo autor.
Investigações e monitoramento 
geotécnico em barragens
Acompanhamento geotécnico
Bloco 3
Marcio Fernandes Leão
• Condição durante a construção.
• Reservatório cheio.
• Rebaixamento rápido.
Etapas da vida da barragem
• Durante a obra; reservatório cheio e rebaixamento.
• Análise da tensão total.
• Estimativa da poropressão (análise da tensão 
efetiva).
• Fatores de segurança são diferentes em termos de 
tensões totais e efetivas (características do solo).
• São aceitáveis baixos FS (mínima perda a vida e 
material) – durante a obra e 1,5 – reservatório cheio.
Estabilidade – Fases da vida
• Rupturas raras – Fundações brandas/plásticas.
• Análise tensão total – Teor de umidade e compactação.
• Análise conservativa.
• Estimativa da poropressão falha (clima, soil mixture etc.).
• Laboratório: reproduzir na amostra condições de 
projeto.
• Leis de Boyle e Henry: dissipação a montante (muitas 
variáveis) – Procedimento teórico não factível.
• Ensaios: cisalhamento não drenado em amostras não 
saturadas.
Estabilidade – Durante a construção
• Analisa o talude de jusante se a fundação 
for ruim.
• Não ocorrem deslizamentos a montante.
• Poropressão: infiltração por gravidade + 
tensão total (mudança nos vazios). Rede de 
fluxo.
• Análise em termos de efetivas – fluxo 
gravitacional. Não recomendada para solos 
arenosos finos e plásticos (poropressão >).
• Ensaios: C.U. em amostras saturadas.
Estabilidade – Reservatório cheio
• FS de montante é < que FS de jusante.• Superfícies de ruptura após o rebaixamento.
• Barragens pouco compactadas em solo muito fino 
e plástico = Problema!
• Primeiros anos de operação do reservatório. Até 
meia altura a taxas menores que 1 m/dia.
• Análise tensão total (cons.): sem drenagem e 
dissipação com rebaixamento instantâneo. 
Piezômetros?
Estabilidade – Rebaixamento do reservatório
• Ensaios triaxiais não-drenados: 
Não há drenagem ou dissipação da 
poropressão durante qualquer 
estágio do ensaio.
• Ensaios triaxiais adensado não 
drenado: A amostra é primeiro 
adensada, com toda poropressão
dissipada sob uma pressão de 
adensamento e a ruptura ocorre 
durante uma fase drenada.
• Ensaios triaxiais drenado: amostra 
drenada e com a poropressão
totalmente dissipada em todos os 
estágios do ensaio.
Ensaios típicos de laboratório
Fonte: 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/co
mmons/thumb/9/93/Triaxial_test_sample.J
PG/640px-Triaxial_test_sample.JPG. Acesso 
em: 4 ago. 2021.
Figura 8 – Preparação para ensaio 
triaxial
Teoria em Prática
Bloco 4
Marcio Fernandes Leão
• Certa localidade foi escolhida para construção de uma 
barragem de terra com núcleo de argila. A premissa da 
projetista era que houvesse a total remoção de uma 
camada de fundação composta por argila muito mole, 
inundada, com cerca de 10 m de espessura. Dadas as 
características deste material, foi sugerida sua utilização 
como material do núcleo.
• A partir da implantação de um inclinômetro e um 
piezômetro, até uma dada cota (z) na fundação, onde as 
tensões cisalhantes poderiam condicionar a estabilidade da 
barragem, notou-se a presença dessa argila nos materiais 
atravessados em fundação. Como engenheiro de registro 
para a barragem, opine sobre as condições abaixo:
Entendendo o comportamento da fundação
1 - Considerando que a camada não tenha sido totalmente 
removida, quais seriam as implicações a curto e longo prazo em 
termos: da evolução da tensão cisalhante, por opressão, 
resistência e fator de segurança considerando esta hipótese?
2 - Se a jazida de material argiloso estivesse próxima à 
implantação do barramento, quais seriam os efeitos esperados 
(devido a remoção) a curto e longo prazo em termos da evolução 
da tensão cisalhante, por opressão, resistência e fator de 
segurança?
3 - Em termos de ensaios triaxiais (CD, CU e UU), que condições 
seriam as mais indicadas para avaliação das etapas de vida do 
projeto? Considere comportamentos no maciço da barragem e 
no maciço de fundação.
Entendendo o comportamento da fundação
Dica do(a) Professor(a)
Bloco 5
Marcio Fernandes Leão
Material complementar
Olá, aluno! São indicados dois materiais importantes que 
abordam os conteúdos que vimos em nossa aula.
• O primeiro está relacionado ao grande problema que barragens de 
aterro enfrentam e que está relacionado com a infiltração. 
• Artigo: Infiltração em barragens... Como abordar esse 
problema?, publicado em 27/11/2020 por Márcio Leão. 
Disponível no LinkedIn.
• O segundo material está relacionado com as avaliações de 
estabilidade que devem ser consideradas a partir das fases 
construtivas das barragens de aterro. 
• Artigo: Finalizei o projeto da barragem de aterro, mas e agora?, 
publicado em 03/10/2020, por Márcio Leão. Disponível no 
LinkedIn.
Referências
ABGE. Geologia de engenharia, 1998. São Paulo: ABGE, 
1998, 576 p.
GERSCOVICH, Denise M.S. Estabilidade de taludes. 2. ed. 
Rio de Janeiro: Editora Oficina de Textos, 2016.
Bons estudos!