AULA 9 Barragens PARTE 2

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Universidade de Pernambuco Universidade de Pernambuco -- UPEUPE
Fundamentos de Geologia
ProfProfªª Stela FucaleStela Fucale
BARRAGENS
Seleção do Tipo de Barragem
Ø Aspectos a serem considerados:
• Segurança da obra – ligada às características inerentes do 
próprio local: condições geológicas, configuração do vale e 
dimensões da obra. 
• Custo da obra – em função do preço e disponibilidade do 
material. A ausência, por exemplo, de rocha resistente do tipo 
granito, gnaisse, basalto ou diabásio, para ser usada como 
agregado para concreto, “rip-rap” ou enrocamento, ou de 
cascalho, para os mesmos fins pode causar alterações 
profundas no custo da obra.
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Seleção do Tipo de Barragem
Ø Seleção depende: características físicas do local; 
objetivo da obra; fatores econômicos; 
segurança. 
• Fatores físicos: Topografia; geologia e condições das fundações; 
materiais de construção.
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Seleção do Tipo de Barragem
Ø Fatores Físicos
• Topografia: A princípio dá as alternativas para o tipo 
de barragem 
Ex: - vale estreito com paredes rochosas = 
barragem concreto. 
- áreas aplainadas e valas bastante abertas = 
barragem de terra
• Geologia e condições da fundação depende:
espessura, característica física, química e 
mineralógica da rocha. 
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Seleção do Tipo de Barragem
• química e mineralógica da rocha. 
Características: permeabilidade, a presença ou não de 
determinadas estrutura, como xistosidade, dobras, fraturas, etc.
Ex: Rocha sã e sólida – qualquer tipo de barragem 
Sedimentos (aluviões) – cascalho, areia, silte e argila
• Materiais de construção: 
* Solos – para os diques de terra. 
* Rocha – para diques de enrocamento e proteção dos taludes. 
* Agregados – para concreto, que inclui areia, cascalho natural 
e pedra britada.
* Areia - para filtros e concretos. 
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Fases Gerais no Estudo de Barragem
• Topografia – Características geográficas e topográficas que permitem 
verificar as secções transversais mais favoráveis para uma barragem, 
calcular a área de inundação das secções escolhidas e obter o perfil 
longitudinal do curso d`água. Método = aerofotogrametria com o 
levantamento de mapas por meio de fotografias aéreas e de pontos de 
controle altimétrico de campo. 
• Hidrológicas – Valores de vazão através de leituras diárias mensais e 
anuais. Lembrando que a potência de uma barragem é função da 
vazão do curso na secção da barragem e do seu desnível. 
• Mapeamento geológico – É aquele que mostra a distribuição dos 
tipos de rocha e solos existentes na área estudada, bem como definir 
as estruturas geológicas como fraturas, falhas, dobras, posição das 
camadas, etc. Construídas a partir de mapas topográficos e fotografias 
aéreas. 
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Fases Gerais no Estudo de Barragem
•Planejamento – As informações obtidas nos itens anteriores pelo 
levantamento topográfico (perfil longitudinal do rio, secção 
transversal, área a ser inundada), pela hidrologia (vazão do curso nas 
alternativas propostas), pelo mapeamento geológico (mapa dos tipos 
de rochas e solos existentes na área, tipos de rocha de fundação 
estudo de materiais de construção, etc). Isto irá definir o projeto (tipo, 
seção, etc) da barragem.
• Orçamento – Estimando a quantidade e respectivo preço dos 
materiais de construção a serem utilizados na obra, as escavações de 
terra e rochas a serem utilizadas, as indenizações das propriedades e 
terras a serem inundadas, etc, é possível calcular o preço e em função 
do seu valor, escolher e aprovar, ou não, os projetos sugeridos.
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Estudos Geológicos
Ø Precisa-se conhecer geologicamente a área do reservatório, isto é, 
o que há no solo e subsolo 
De um modo geral os dados mais importantes seriam:
• Levantamento aero-fotográfico da área a ser inundada e 
adjacências. 
- Confecção de carta planimétrica e altimétrica com base nas 
fotografias aéreas verticais e em outros levantamentos terrestre 
complementares. 
• Interpretação geomorfológica e geológica da área de inundação 
com base nas fotografias aéreas e nas investigações de 
superfície. 
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Estudos Geológicos
• Confecção de uma carta geológica detalhada em que aparecem 
todos os tipos de solos, de rocha, elementos estruturais como 
falhas, dobras, e ocorrências de rastejamentos ou 
escorregamentos. 
• Localização específica de possíveis zonas de fuga d’água na 
área inundada.
• Observação estatística do comportamento do lençol 
subterrâneo. 
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Estudos Geológicos
Ø Estes estudos geológicos se estendem na bacia de recepção, no 
reservatório e na barragem propriamente dita.
Bacia de Recepção
• É toda a área por onde corre água para o reservatório.
• É necessário o conhecimento dos dados pluviométricos da 
região, comportamento das enxurradas, infiltração e volume 
máximo d’água que a bacia poderá fornecer. 
• Deve-se estudar o poder de erosão da bacia, para se ter idéia do 
transporte do material e por conseqüência o assoreamento da 
barragem. 
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Estudos Geológicos
Reservatório
• O reservatório é naturalmente a área inundada.
• O estudo geológico da área do reservatório visa às suas 
condições de estanqueidade.
• O estudo se relaciona com a água do subsolo (aplicação dos 
princípios e métodos de investigações empregados em 
recursos de água subterrânea). 
• Permeabilidade das rochas à rochas mais susceptíveis à
fugas sérias (calcário, gesso, basalto, depósitos de 
pedregulhos e aluvionares).
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Estudos Geológicos
Barragem propriamente dita
• As condições exigidas para a construção de uma barragem 
são:
1) bacia de recepção impermeável de grande dimensão;
2) garganta estreita no curso d`água que permita barragem 
econômica;
3) possibilidade de construção de amplo vertedouro para água 
excedente;
4) pouca sedimentação de modo a assegurar à bacia o volume 
inicial.
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Estudos Geológicos
• Escolha do lugar para a construção da barragem
1) estudo geológico superficial sobre solos, rochas, falhas, zonas 
de fraturamento, possíveis rastejamentos ou escorregamentos.
2) prospecção geofísicas com o fim de determinar o contacto 
solo-rocha, prever a natureza do subsolo e determinar a 
orientação para a localização das sondagens. 
3) realização de sondagens a trado manual ou a sonda com 
lavagem d’água e a diamante. 
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Estudos Geológicos
• Escolha do lugar para a construção da barragem
4) abertura de poços e galerias complementares.
5) estudo da rocha de fundação no que se refere aos minerais 
constituintes.
6) estudo tecnológico da rocha de fundação (ensaios de densidade 
aparente, absorção, porosidade, resistência, etc). 
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ØO estudo da rocha que deve suportar a barragem apresenta de 
imediato o problema da determinação da respectiva: capacidade de 
carga, resistência ao cisalhamento, escorregamento, erosão, 
percolação. 
Capacidade de Carga
• As rochas compactas como gnaisse, granito, basalto e mesmo 
arenitos é mecanicamente resistente para suportar o peso de uma 
barragem. 
(se ocorrer rupturas à deve-se a fissuras e falhas)
Estudos Geológicos
Estudo da Rocha de Fundação
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• Os xistos podem ou não ter capacidade de carga suficiente 
para suportar o peso de uma barragem. 
• Os folhelhos, têm menor capacidade de carga que os xistos.
• Materiais inconsolidados, como os pedregulho, areias e 
argilas, têm menor capacidade de suporte que as matérias 
consolidadas. Com porosidade elevada, permite construir 
barragem com segurança apenas com altura limitada e para 
reduzir a infiltração, deve ter uma base bastante larga.
Estudos Geológicos
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Cisalhamento
• A barragem não é capaz de resistir às forças de empuxo à
ruptura por cisalhamento. 
• Forças de empuxo são decorrentes de pressão de água 
acumulada a montanteda barragem. 
Empuxo > Resistência por atrito (material de fundação)
Deslocamento da barragem para justante
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Estudo da Rocha de Fundação
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Erosão
• Muitas rochas de boa capacidade de carga e elevada 
resistência ao cisalhamento não resistem às forças de erosão.
Solução em alguns casos: ampla cortina de proteção
• Materiais alternadamente duros e moles (calcários, arenitos, 
folhelhos e argilas), frequentemente estratificados, podem 
formar uma fundação bastante traiçoeira.
• Camadas de folhelhos calcíferos: camadas que ocorrem 
perfeitamente compactas quando inalteradas, podem com a 
dissolução do calcário tornar-se moles e plásticas, com o 
enriquecimento de argila.
Estudos Geológicos
Estudo da Rocha de Fundação
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Estudos Geológicos
Material de Construção
• Barragem de terra:
- os materiais para construção devem ser retirados de 
fontes próximas à obra
- materiais mais comuns: cascalho, areia, silte e argila
- estudos completos do material em laboratório de solos
- Condições importantes:
1) Estabilidade permanente contra o 
escorregamento quando saturado; 
2) Impermeabilidade necessária para altura 
máxima d`água; 
3) Compactação do material utilizado. 
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Estudos Geológicos
Material de Construção
• Barragem de concreto:
- o agregado a ser utilizado na produção do concreto 
poderá vir de fontes localizadas a maiores distâncias da obra 
ØOs materiais de construção são 
utilizados para os seguintes fins:
Argila – zonas impermeáveis da 
barragem (núcleo e cortinas de 
vedação)
Silte – maciços de barragem 
Areia fina – filtros e drenos 
Areia grossa – concreto 
Cascalho – agregado para 
concreto, brita 37
Ø Assoreamento das barragens
Problemas Correlatos ao Estudo Geológico
- Acumulação de sedimentos na bacia de recepção e no reservatório 
de uma barragem
- Mais importante em climas áridos e semi-áridos do que em clima 
tropical úmido
- O assoreamento é tanto mais importante quanto menor a 
capacidade do reservatório em relação a vazão anual de corrente 
barrada.
- Mesmo num clima úmido, a taxa anual de assoreamento pode 
alcançar 1% da capacidade do reservatório.
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Problemas Correlatos ao Estudo Geológico
• Carga sólida arrastada pelas correntes: 
a) a parte dos elementos mais grossos que se movimenta junto ao 
leito, por deslizamento, rolamento;
b) a parte fina em suspensão. 
• A velocidade de sedimentação depende:
a) resistência das rochas da bacia à erosão;
b) juventude do relevo – em regiões íngremes, de cursos 
impetuosos, maior será o volume dos sedimentos transportados;
c) natureza das chuvas, vegetação, permeabilidade do solo e 
demais fatores do qual depende o volume das enxurradas. 
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FIM
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