AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE ALTERAÇÃO SUPERFICIAL DO DRENO DE PE DA BARRAGEM DE TERRA DE ITAUPU, ANALISE QUALITATIVA E PARAMETROS FISICOS DA ROCHA

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Avaliação do Processo de Alteração Superficial do Dreno de Pé da 
Barragem de Terra de Itaipu: análise qualitativa e parâmetros 
físicos da rocha 
 
Thaís Nayara Pandolfi 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, Brasil, thaisnayara12@hotmail.com 
 
Rogério Gottardi 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, Brasil, rogerio_gottardi@hotmail.com 
 
Josiele Patias 
Itaipu Binacional, Foz do Iguaçu, Brasil, jpatias@itaipu.gov.br 
 
Lázaro Valentin Zuquette 
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, Brasil, 
lazarus1@sc.usp.br 
 
Patricia Casarotto de Oliveira 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, Brasil, patriciac@utfpr.edu.br 
 
 
RESUMO: Este trabalho trata-se da primeira etapa do estudo do processo de alteração do dreno de 
pé da Barragem de Terra de Itaipu, localizada na margem esquerda do rio Paraná. Esta estrutura 
civil é composta por blocos de rocha basáltica, que encontram-se diretamente expostas aos agentes 
intempéricos locais por mais de trinta anos. Neste sentido, a qualificação e quantificação dos 
processos de alteração in loco é de extrema importância para a segurança deste trecho do 
barramento. Inicialmente buscou-se mapear a alteração em superfície do dreno, por meio de 
classificação tátil-visual em campo e de parâmetros físicos da rocha. Para tanto, desenvolveu-se 
uma malha regular georreferenciada composta por lotes de 4,5x4,5m, espaçados a cada 50 metros. 
Na etapa de campo realizou-se a descrição tátil-visual da alteração dos blocos de rocha, com base 
na identificação de seu litotipo, grau de alteração, grau de consistência e dimensão dos blocos. Na 
sequência, as amostras coletadas em campo foram reduzidas de tamanho para realização dos 
ensaios de índices físicos. Como resultados iniciais, verificou-se em campo que o dreno é 
constituído em grande parte por basalto denso cinza escuro. Sobre este litotipo constatou-se apenas 
blocos com desagregação física, possivelmente em planos de fraturas decorrentes do processo de 
desmonte de rocha (fase de construção da barragem), associado à fadiga dos blocos pela ciclagem 
térmica. Estas amostras de rocha apresentaram altos valores de densidade aparente e valores baixos 
de porosidade e absorção d’água, mostrando-se consistentes e sãs. Outros litotipos como basalto 
denso rosado, basalto vesículo-amigdaloidal, brecha basáltica e basalto denso com argilomineral, 
também foram encontrados em campo, em ordem descrente de ocorrência ao longo dos lotes de 
investigação e com comportamentos específicos de alteração. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Alteração de Rocha, Basalto, Índices Físicos, Dreno de Pé, Barragem de 
Terra, Itaipu. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Em barragens de terra, os drenos possuem 
diferentes funções para garantir a segurança do 
barramento, como proteger o aterro contra 
piping; captar e conduzir para jusante a água de 
percolação; controlar gradientes de percolação 
elevados junto ao pé de jusante da barragem; e 
evitar a saturação do solo do maciço 
(LADEIRA et al., 2007). Portanto, a integridade 
e a durabilidade dos blocos rochosos que 
compõem os drenos são de extrema 
importância. 
Diferentes tipos de rochas têm sido usados 
como material de construção em diversas obras. 
Contudo, apesar das características de alta 
resistência, quando expostas aos agentes 
intempéricos, o material rochoso pode sofrer 
modificações significativas nos parâmetros 
geotécnicos ao longo do tempo. Estas alterações 
resultam de processos naturais, altamente 
dependentes das características intrínsecas do 
material e da agressividade dos agentes 
intempéricos (REICHE, 1943; PICHLER, 1951; 
SCOTT, 1965; WEINERT, 1968; AIRES-
BARROS, 1971; entre outros). 
O meio técnico e acadêmico tem se 
preocupado cada vez mais com esta temática, 
seja pela robustez das obras de engenharia, pela 
vida útil das mesmas, ou até mesmo pela 
escassez de materiais naturais que impulsiona o 
estudo de materiais alternativos duráveis. 
Alguns exemplos dessa frente de estudo são: 
Reiche (1943), Hamrol (1961), Aires-Barros 
(1971), Farjallat (1971), Frazão (1993), Guzzi 
(1995), Maia et al. (2001), Sadisun et al. (2005), 
e Ladeira et al. (2007). 
Com base no exposto, o objetivo do presente 
trabalho é mapear a alteração, em superfície, do 
dreno de pé da Barragem de Terra (BT) 
localizada na Margem Esquerda (ME) da Usina 
Hidrelétrica de Itaipu (Figura 1). Sabe-se que o 
dreno de pé necessita manter o índice de vazios 
capaz de conduzir satisfatoriamente a água que 
infiltra pelo corpo da barragem para a parte 
externa, neste sentido, este trabalho justifica-se 
uma vez que o material rochoso constituinte do 
dreno encontra-se exposto aos agentes 
intempéricos locais por mais de 30 anos. Dado 
o grande tempo de exposição, é esperado 
encontrar eventos de alteração na porção em 
estudo. O desafio é localizar, quantificar e 
definir a necessidade ou não de substituição do 
material geotécnico. 
 Este estudo apresenta a etapa inicial da 
investigação da alteração superficial do dreno 
de pé da BT-ME de Itaipu. São apresentados os 
resultados da análise tátil-visual do grau de 
alteração, do grau de consistência e correlações 
com os parâmetros físicos da rocha (densidade 
aparente, porosidade aparente e absorção 
d’água). 
 
 
Figura 1. Localização da barragem de terra da margem 
esquerda de Itaipu. Detalhe para a extensão do dreno de 
pé. 
Fonte: adaptado de Google Earth (acesso em 07 abr. 
2014). 
 
 
2 CONTEXTUALIZAÇÃO DA ÁREA DE 
ESTUDO 
 
2.1 Localização Geográfica e Geologia Local 
 
A barragem de Itaipu localiza-se no Rio 
Paraná, em uma região de fronteira entre os 
municípios de Foz do Iguaçu (Brasil) e Cidade 
do Leste (Paraguai). Na região predomina clima 
subtropical com verões calorosos. As 
temperaturas máximas chegam a 40°C e as 
mínimas a -4°C. A precipitação média anual é 
de 1400 mm, bem distribuídos durante o ano, e 
a umidade relativa média anual é de 75% 
(ITAIPU, 2008). 
Em relação à geologia local, a Barragem de 
Itaipu está apoiada em derrames basálticos da 
Formação Serra Geral (FSG). Essa formação é 
composta por sucessivos derrames de lavas, 
com espessura de até 1700 m (MAACK, 1952; 
LEINZ et al., 1966; MELFI et al., 1988). 
Na área das obras de Itaipu os estudos de 
caracterização e investigação se intensificaram 
em cinco derrames basálticos de maior interesse 
para a construção das estruturas de barramento. 
Estes derrames foram designados em ordem 
ascendente, pelas letras A, B, C, D e E (Figura 
2). Cada derrame é constituído pelos seguintes 
litotipos: basalto denso (porção inferior), 
basalto vesículo-amigdaloidal (porção superior) 
e brecha basáltica (transição entre derrames). 
 
 
Figura 2. Perfil geológico simplificado dos derrames 
basálticos investigados nas áreas das obras de Itaipu 
(Adaptado de ITAIPU, 1994). 
 
2.2 Características construtivas da Barragem de 
Terra (ME) de Itaipu 
 
A barragem de terra (ME) está localizada entre 
a barragem de enrocamento (estaca 
122+47,17m) e a ombreira esquerda (estaca 
142+36,5 m). Ao longo da barragem podem-se 
distinguir duas seções típicas. A primeira seção 
possui altura superior a 10 m e extensão de 
482,83 m (estaca 122+47,17m a estaca 
127+30,00m), Figura 3. A segunda seção possui 
altura inferior a 10 m, inicia-se na estaca 
128+80,00m e termina na estaca 142+36,5 m, 
com uma extensão de 1.356,50 m (Figura 4). 
Entre os trechos que abrangem a primeira e a 
segunda seção há uma região de transição que 
ocorre ao longode 150 m. Somando todas as 
seções mencionadas, a Barragem de Terra 
apresenta um comprimento total de 1.989,33 m 
(ITAIPU, 2006). 
 
 
Figura 3. Seção Transversal da Barragem de Terra, 
Estaca 126+0,00 (Adaptado de ITAIPU, 2006). 
 
Figura 4. Seção Transversal da Barragem de Terra, 
Estaca 135+0,00 (Adaptado de Itaipu, 2006). 
 
Todos os materiais de construção utilizados 
na barragem de terra são oriundos das 
escavações obrigatórias nas áreas das obras de 
Itaipu e de áreas de empréstimo, conforme 
classificação abaixo e indicações nas Figuras 3 
e 4 (ITAIPU, 1977): 
 1b: argila arenosa e plástica. Utilizada no 
maciço impermeável da barragem. Material 
proveniente das áreas de empréstimo. 
Apresenta coloração castanha, resultante da 
alteração do basalto ou brecha local. 
 2b e 2c: areia artificial. Utilizada nos filtros 
verticais e horizontais. Foram obtidas pela 
trituração do basalto denso, são provenientes 
de escavações em rochas do canal de desvio. 
 3a: transição fina. Utilizada para as 
transições entre argila compactada e rip-rap. 
Foi obtida pela trituração do basalto denso 
são, provenientes das escavações na rocha do 
canal de desvio e cujo maior diâmetro era 75 
mm. 
 3b: transição grossa. Utilizada para as 
transições de argila compactada, rip-rap e 
dreno de pé. Foi obtida pela trituração do 
basalto denso são, proveniente das 
escavações de rocha na região do canal de 
desvio. O diâmetro dos blocos varia entre 75 
mm e 300 mm. 
Sobre o sistema de drenagem interna da 
Barragem de Terra (ME), este é composto por 
filtros verticais e horizontais e pelo dreno de pé. 
Este último está localizado na extremidade do 
filtro horizontal e prevê a captação e condução 
das águas de percolação para fora do corpo da 
barragem (ITAIPU, 2006). 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
3.1 Estudo de Campo 
 
Na fase de campo foi locada uma malha regular, 
composta por 34 lotes de investigação ao longo 
do dreno de pé: 8 lotes no primeiro trecho e 26 
no segundo. Cada lote foi constituído por uma 
área de 4,5x4,5m, de acordo com a largura do 
dreno, espaçados a cada 50 metros (Figura 5). 
 
 
Figura 5. Delimitação dos lotes de investigação ao longo 
do dreno de pé da barragem de terra (ME). 
 
Em cada lote foram analisados os blocos de 
rocha expostos na porção externa do dreno. 
Todos os blocos com algum tipo de alteração, 
física ou química, foram identificados e 
referenciados com o auxílio da Estação Total. A 
identificação deu-se pela localização do lote (A, 
B, ..., AA, AB, ..., AH), seguido da abreviação 
do litotipo (DC: denso cinza; DR: Denso 
Rosado; DM: denso com minerais verdes 
disseminados; VA: vesículo-amigdaloidal; BB: 
Brecha basáltica) e do número da amostra no 
lote. 
Cada bloco de rocha referenciado foi 
classificado segundo seu grau de alteração 
(ISRM, 1981), grau de consistência (LOPES, 
2006 adaptado de GUIDICINI e NIEBLE, 
1984), dimensão e coloração da matriz, bem 
como verificação visual de minerais verdes 
(potencial argilomineral). 
 
 
3.2 Índices Físicos 
 
Na fase de laboratório, foram realizados os 
ensaios de índices físicos para a obtenção dos 
parâmetros de densidade aparente (ρa), 
porosidade aparente (ηa) e absorção d’água (αa). 
Os procedimentos foram realizados de acordo 
com as recomendações da NBR 15845 (2010). 
Para a obtenção dos índices físicos auferiu-se 
três situações de pesagem: massa seca (Msec), 
massa saturada (Msat) e massa submersa (Msub). 
O valor de Msec foi obtido após submeter as 
amostras de rocha à estufa com 70± 5°C, até 
atingir massa constante. 
 Quanto à saturação, as amostras foram 
submersas em água destilada em três estágios: 4 
horas com água até 1/3 da altura dos corpos de 
prova; 4 horas com 2/3 da altura; e totalmente 
submersos até completar 40 horas do início do 
procedimento. Na sequência, os mesmos foram 
pesados na condição submersa, por meio de 
pesagem hidrostática. Após retirar os corpos de 
prova da água, estes foram secos em superfície 
com um pano levemente úmido e pesado ao ar 
para a determinação da Msat. Os parâmetros de 
interesse foram calculados de acordo com as 
equações 1, 2 e 3. 
 
 
sec
3
1000a
sat sub
M kg
M M m
       
 (1) 
 
 
 sec 100 %sata
sat sub
M M
M M
  

 (2) 
 
 sec
sec
100 %
sat
a
M M
M
  
 (3) 
Para melhor interpretar a variação dos 
resultados optou-se por desenvolver gráficos do 
tipo diagrama de caixa (box-plot), 
correlacionando os parâmetros físicos aos dados 
qualitativos das amostras. A partir destes, 
buscou-se identificar os comportamentos 
específicos de cada litotipo para os valores dos 
índices físicos. 
 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Ao longo de todos os lotes de investigação, 
foram encontrados cinco litotipos de rocha 
basáltica: basalto denso cinza (predomínio em 
toda a extensão do dreno), basalto denso rosado 
(pouco mais frequentes no primeiro trecho da 
BT-ME), basalto vesículo-amigdaloidal (pouco 
frequente, mas presente em todos os lotes), 
brecha basáltica (pontos escassos e aleatórios 
em alguns lotes) e basalto denso com mineral 
verde disseminado na matriz (pontos aleatórios 
ao longo dos lotes). 
Durante a análise qualitativa, as principais 
ocorrências de alteração nos blocos de rocha do 
dreno de pé (BT-ME) foram: 
 Basalto denso com alteração física (A1): 
possivelmente devido ao pré-
fraturamento dos blocos (processo de 
britagem), associado as altas variações 
de temperatura ao longo do dia e do ano 
(Figura 6); 
 Basalto denso com alteração física 
predominante e química pouco 
acentuada (A2/A3): possivelmente 
devido ao pré-fraturamento dos blocos 
durante o processo de britagem, 
associado ao intemperismo químico 
evidenciado nos cantos dos blocos; 
 Blocos de rocha em decomposição (A4): 
blocos rochosos fragmentados e em 
decomposição, associadas a presença de 
argilominerais na matriz (Figura 7). 
Estas ocorrências foram registradas em 
pontos aleatórios, pouco frequentes, 
presentes na maioria dos lotes do 
primeiro trecho; 
 Blocos totalmente decompostos (A5): 
blocos com consistência de solo e com 
presença de vegetação. Estas 
ocorrências foram registradas em pontos 
aleatórios, pouco frequentes, associadas 
a presença de argilominerais na matriz 
rochosa (Figura 8). 
 
 
Figura 6. Bloco rochoso fraturado (DC-Q-05). 
 
 
Figura 7. Bloco rochoso fragmentado e em decomposição 
(DM-E-09). 
 
Figura 8. Bloco rochoso desintegrado e decomposto, com 
consistência de solo e presença de vegetação (DC-D-11). 
 
A Tabela 1 resume a ocorrência dos blocos 
com os processos de alteração citados. Destaca-
se a frequência de blocos de basalto denso com 
argilomineral que representam 42% dos blocos 
mapeados em campo, sendo 33% desses 
somente no segundo trecho da barragem de 
terra (ME). 
 
Tabela 1. Quantitativo de blocos alterados nos lotes de 
investigação, por tramo da barragem de terra (ME). 
LB GA 
Trecho 1 Trecho 2 T1+T2 
unid % unid % unid % 
DC 
1 7 6,8 17 4,9 24 5,3 
2 16 15,5 37 10,6 53 11,7 
3 15 14,6 32 9,2 47 10,4 
4 4 3,9 16 4,6 20 4,4 
5 0 0,0 2 0,6 2 0,4 
DA 
1 9 8,7 13 3,7 22 4,9 
2 18 17,5 64 18,3 82 18,1 
3 11 10,7 46 13,2 57 12,6 
4 2 1,9 24 6,9 26 5,8 
5 0 0,0 2 0,6 2 0,4 
DR 
1 1 1,0 5 1,4 6 1,3 
2 6 5,8 20 5,7 26 5,8 
3 2 1,9 15 4,3 17 3,8 
4 2 1,9 4 1,1 6 1,3 
5 0 0,0 0 0,0 0 0,0 
VA/ 
BB 
1 1 1,0 13 3,7 14 3,1 
2 4 3,9 17 4,9 21 4,6 
3 2 1,913 3,7 15 3,3 
4 3 2,9 8 2,3 11 2,4 
5 0 0,0 1 0,3 1 0,2 
Total 103 100 349 100 452 100 
Litotipos Basálticos (LB): Denso Cinza (DC); Denso com 
Argilomineral (DA); Denso Rosado (DR); Vesículo-
Amigdaloidal (VA); Brecha Basáltica (BB). Grau de alteração 
(GA). Barragem de Terra: Trecho 1 (T1= 482,83 m) e Trecho 2 
(T2= 1356,50 m). 
 
 Blocos de basalto denso também foram 
encontrados em estado de alteração A3/A4 (em 
decomposição). Contudo, estes blocos podem 
apresentar quantidades de argilominerais não 
identificados na avaliação macroscópica. Com 
relação aos blocos de basalto vesículo-
amigdaloidal e brecha basáltica, as maiores 
ocorrências estão associadas aos graus de 
alteração A1, A2 e A3. 
Ao analisar as correlações entre os dados 
qualitativos e quantitativos, identificaram-se 
alguns comportamentos relevantes. Com 
relação ao grau de alteração, em todos os 
litotipos basálticos, notou-se que quanto mais 
alterado o bloco de rocha, menor o valor de 
densidade aparente e maior os valores de 
porosidade aparente e absorção d’água (Figura 
9). 
 
Figura 9. Correlação do grau de alteração com a 
densidade aparente dos basaltos vesículo-amigdaloidais. 
 
Correlacionando-se o grau de consistência 
aos índices físicos, percebeu-se que para os 
litotipos denso cinza, denso com argilomineral e 
denso rosado, a densidade é maior para as 
rochas mais consistentes. Para o litotipo denso, 
as amostras classificadas com grau de 
consistência C2 apresentaram alta variação 
entre os dados, com alguns pontos discrepantes 
em relação às demais (outliers). Possivelmente 
por existências de microfissuras não visíveis a 
olho nu (Figura 10). 
Verificou-se também, que para todos os 
litotipos analisados, os blocos com coerência 
friável (C4) foram os que mais absorveram 
água. Contudo, destaca-se a ocorrência de 
poucas amostras com estas características e a 
alta variação entre os resultados (Figura 11). 
Figura 10. Correlação do grau de consistência com a 
densidade aparente dos basaltos denso cinza. 
 
Figura 11. Correlação do grau de consistência com a 
absorção d’água dos basaltos denso rosado. 
 
Sobre a porosidade aparente nos litotipos 
denso cinza, denso rosado e vesículo-
amigdaloidal, as rochas com coerência friável 
(C4) foram as que apresentaram os maiores 
valores (Figura 12). Destaca-se também a alta 
variação dos dados para as amostras de 
coerência C2. 
No grupo de basalto denso com 
argilominerais, os blocos de rocha 
medianamente coerentes (C2), foram os que 
apresentaram os maiores valores de porosidade 
aparente e absorção d’água (Figura 13). Este 
fato pode ser associado à dificuldade de 
classificar visualmente a coerência das amostras 
de rocha. Neste litotipo a presença de outliers 
foi mais constante, o que pode evidenciar a 
presença da microfissuração da matriz, uma vez 
que estas amostras são altamente influenciadas 
pela ação expansiva dos argilominerais. 
 
Figura 12. Correlação do grau de consistência com a 
porosidade aparente dos basaltos denso cinza. 
 
As rochas do litotipo vesículo-amigdaloidal 
não apresentaram correlação com o grau de 
consistência. Com relação às brechas basálticas 
não foram encontradas amostras suficientes 
para estas análises. 
Figura 13. Correlação do grau de consistência com a 
porosidade aparente do basalto denso com argilomineral. 
 
 
5 CONCLUSÕES 
 
Em sua grande maioria o dreno de pé da 
barragem de terra (ME) de Itaipu é constituído 
de basalto denso são, conforme indicado nos 
relatórios técnicos de Itaipu. No entanto, este 
estudo permitiu identificação de blocos de 
outros litotipos, na porção superficial dessa 
estrutura civil, como basalto vesículo-
amigdaloidal, brecha basáltica e basalto denso 
com argilomineral. 
De maneira geral, as principais 
manifestações de alteração registradas em 
campo são: 
 Basalto denso, cinza ou rosado, com 
desintegração física ou com química pouco 
acentuada: esses blocos somam 24,1% do 
total dos blocos referenciados em campo 
(aproximadamente 0,92% do total dos blocos 
presentes na superfície dos lotes 
investigados). A matriz da rocha apresenta-
se sã, não apresentando sinais de evolução 
significativa no grau de alteração. 
 Basalto denso com argilomineral 
disseminado na matriz: esses blocos em sua 
maioria encontram-se decompostos ou em 
decomposição. Correspondem a 41,8% dos 
blocos referenciados, desses 33% somente 
no segundo trecho do dreno. 
Superficialmente representam 1,13% dos 
blocos expostos no dreno, nos lotes 
investigados; 
 Basalto vesículo-amigdaloidal e brecha 
basáltica: os processos de alteração 
significativos nesses litotipos basálticos (A3 
a A4), foram em menor proporção do que os 
basaltos densos com argilominerais ao longo 
da área em estudo. Blocos com estas 
características correspondem a 13,7% do 
total dos blocos investigados. Representam 
0,33% dos blocos expostos na superfície do 
dreno. 
Acrescenta-se que os 34 lotes de 
investigação somam 153 m de extensão, o que 
corresponde a aproximadamente 8,5% do 
comprimento total do dreno em estudo. 
Portanto, os resultados desse trabalho não 
representam os eventos de alteração no dreno de 
pé em toda a sua extensão. 
Sobre os blocos em decomposição ou 
decompostos, independentemente do litotipo, 
representam apenas 2,2% dos blocos expostos 
na superfície do dreno em estudo. Mesmo 
assim, devido ao tempo de exposição aos 
agentes intempéricos locais (33 anos 
aproximadamente), recomendou-se a remoção e 
substituição desses blocos por material são e 
não desagregável, ao longo de todo o dreno. 
Para fins acadêmicos, destaca-se que as 
amostras analisadas em laboratório muitas 
vezes não apresentaram as quantidades mínimas 
exigidas pelas normas de referência. Além 
disso, a ocorrência de pontos discrepantes foi 
frequente, conforme pode ser observado nos 
gráficos anteriormente apresentados (outliers). 
Esta variação entre os dados foi considerada 
normal, tratando-se de materiais geológicos 
naturais. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Os autores agradecem à Itaipu Binacional, ao 
Centro de Estudos Avançados em Segurança de 
Barragens (CEASB/PTI) e a Fundação 
Tecnológica de Itaipu pelo apoio e incentivo 
financeiro. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
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Engenharia Civil, 57 p. 
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Farjallat, J. E. S. Estudos experimentais sobre a 
desagregação de rochas basálticas: basalto da 
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