Geologia CONDICIONANTES BARRAGENS

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CONDICIONANTES GEOLÓGICOS PARA OBRAS DE BARRAGENS
Definição (Chiossi, 2013): elemento estrutural construído transversalmente à direção de escoamento de um curso d’água, destinado à criação de um reservatório artificial de acumulação de água.
Objetivos: 
a) Aproveitamento hidrelétricob) Regularização das vazões do curso d’água para fins de navegaçãoc) Abastecimento doméstico e industrial de águad) Controle de inundaçõese) Irrigação
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Elementos de uma barragem
Corte esquemático transversal de uma barragem. Corte esquemático longitudinal de uma barragem.
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Tipos de barragem
Quanto ao tipo de material empregado na construção:
• Barragens de concreto (gravidade, gravidade aliviada, contraforte, arco...)
• Barragens de terra
• Barragens de enrocamento
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Tipos de barragem
Barragens de concreto – Gravidade
- Tipo mais resistente e de menor custo de manutenção
- Tem sua estabilidade assegurada pelo seu peso e tamanho da base.
- Pode ser adaptado a todos tipos de locais, mas a sua altura é limitada pela resistência das fundações.
- Comparadas com as barragens de terra ou enrocamento são os tipos de maior custo.
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Tipos de barragem
Barragens de concreto – Contraforte
- Em comparação às barragens de concreto –gravidade, podem economizar 25 a 40% de concreto.
- Necessitam de melhores fundações.
- A economia é fortemente relacionada com a geologia porque é comum a necessidade de reforços nas fundações.
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Tipos de barragem
Barragens de concreto – Contraforte
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Tipos de barragem
Barragens de concreto – Arco
São mais raras, uma vez que o comprimento dessas barragens deve ser pequeno em relação à sua altura, o que exige a presença, nas encostas do vale, de material rochoso adequado e de grande resistência, capaz de suportar as esforços a ele transmitidos.
Exemplo: Barragem Morrow Point, EUA.
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Tipos de barragem
Barragens de concreto – Arco
Exemplo: Barragem Hoover, rio Colorado.
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Tipos de barragem
Barragens de terra
- São obras mais elementares e, normalmente, prestam-se a qualquer tipo de fundação, desde rocha compacta até um terreno constituído por materiais inconsolidados.
- Principalmente utilizada com fundação em materiais inconsolidados.
- Pode ser HOMOGÊNEO ou ZONADO
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Tipos de barragem
Barragens de terra
Homogêneo: é aquele composto por uma única espécie de material, excluindo-se a proteção dos taludes. Nesse caso o material necessita ser suficientemente impermeável para formar uma barreira adequada contra a água, e os taludes precisam ser relativamente suaves para uma estabilidade adequada.
Zonado: esse tipo de barragem é representado por um núcleo central impermeável, envolvido por zonas de materiais consideravelmente mais permeáveis, que suportam e protegem o núcleo. As zonas permeáveis consistem de areia ou cascalho, ou ainda, de uma mistura desses materiais.
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Tipos de barragem
Barragens de Enrocamento
• São utilizados blocos de rocha de tamanho variável e uma membrana impermeável na face montante.
• Os blocos de rocha são colocados de modo a se obter o maior contato entre suas superfícies e os vazios entre 
elas são preenchidos por material de menor tamanho.
• Sua viabilidade está fortemente ligada a disponibilidade de rochas nas condições necessárias: 
- rocha inalterada
- grande quantidade disponível
- rochas adequadas devem ter resistência ao intemperismo físico e químico
como basalto maciço, granito, gnaisse...
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Tipos de barragem
Barragens de Enrocamento
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Seleção do tipo de barragem
a) Segurança da obra: ligadas às característica inerentes do próprio local: condições geológicas, configuração do vale e dimensões da obra.
b) Custo da obra: em função do preço e da 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
Fatores físicos:
- Topografia
- Geologia e condições das fundações
- Materiais de construção
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Fases de estudos de barragens
1- Levantamento e análise topográfica
2- Dados Hidrológicos
3- Mapeamento Geológico
4- Planejamento
5- Orçamento
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Estudo geológico básico
Mapeamento geológico
Com base em mapas topográficos, mapas geológicos, fotografias aéreas e imagens de satélites, são definidos os tipos de rochas e solos existentes na área estudada, que serão adequadamente delimitados pelos contatos (limites) geológicos.
Exemplos esquemáticos de mapas.
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Estudo geológico básico
Hidrogeologia
• As barragens envolvem conhecimento tanto do comportamento das águas superficiais quanto subterrâneas.
• Ponto importante quanto a hidrogeologia: permeabilidade
- permeabilidade geral: depende das características inerentes da rocha, como arenitos e rochas fraturadas
- permeabilidade localizada: relacionada a zonas de falhas, canais solúveis...
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Estudo geológico básico
Estudo da rocha de fundação (investigação/ensaios/tratamentos)
a) Abertura de poços, trincheiras e furos a trado
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CONDICIONANTES GEOLÓGICOS PARA OBRAS DE BARRAGENSEstudo geológico básico
Estudo da rocha de fundação (investigação/ensaios/tratamentos)
b) Sondagens a percussão
• Utilizada para solo e rocha
• Permite obtenção de amostras e classificação dos solos e posição do nível dágua
• Fornece dados utilizados para fundações de obras de arte
• Sondagem a percussão em solo mais comum é o SPT
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Estudo geológico básico
Estudo da rocha de fundação (investigação/ensaios/tratamentos)
c) Sondagens rotativas
- Utilizadas em rocha para determinar o topo do maciço e/ou avaliar suas propriedades
- Apresenta testemunho de sondagem que permite avaliação da qualidade do maciço através de índice RQD, 
determinação do grau de faturamento e alteração
- A análise destas características permite a escolha do tipo de fundações
- É cara e demorada. Usada somente quando necessário
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Estudo geológico básico
Estudo da rocha de fundação (investigação/ensaios/tratamentos)
c) Sondagens rotativas
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Estudo geológico básico
Estudo da rocha de fundação (investigação/ensaios/tratamentos)
d) Ensaios de perda d’água
e) Estudos das propriedades das rochas
- Determinar a capacidade de carga- Resistência ao cisalhamento- Tendência de escorregamento- Tendência de erosão- Tendência de percolação
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Estudo geológico básico
Estudo da rocha de fundação (investigação/ensaios/tratamentos)
f) Tratamento de fundações
É conveniente, sempre que possível, retirar a camada de material que pode causar recalque ou infiltrações.
No caso de barragens de terra, normalmente baste a remoção simples da camada mais superficial do solo, constituída de matéria orgânica e material terroso solto.
Nas barragens de concreto, quando a espessura de solo e rocha decomposta não é muito grande, é conveniente a remoção dos dois horizontes até atingir a rocha sã
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Estudo geológico básico
Estudo da rocha de fundação (investigação/ensaios/tratamentos)
f) Tratamento de fundações
A – Tipos de injeção. B - Em planta as linhas de injeção Tratamentos das fundações Injeção em barragem de concreto/cortina
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Estudo geológico básico
Materiais de construção
1- Argila: zonas impermeáveis da barragem
2- Silte: maciço da barragem
3- Areia fina: filtros e drenos
4- Areia grossa: concreto
5- Cascalho: agregado para concreto
6- Brita: agregado para concreto
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Problemas correlatos ao estudo geológico
Efeito de assoreamento
• Deve-se conhecer a intensidade de erosão nos rios afluentes de uma determinada bacia, bem como o volume e o caráter do material transportado.
• O assoreamento pode ser muito rápido.
• Podendo limitar o potencial da barragem ou até mesmo inutiliza-la em pouco tempo.
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Problemas correlatos ao estudo geológico
Condições do subsolo com relação à fuga d’água dos reservatórios
Estudo geológico do local da barragem: visa principalmente a conhecer a resistência e a estabilidade da rocha, a sua permeabilidade e o seu comportamento sob a ação da água sob pressão.
Estudo geológico da área do reservatório: visa tão somente às suas condições de estanqueidadee relaciona-se essencialmente com a água do subsolo. Fator principal a ser considerado é a permeabilidade das rochas.
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Problemas correlatos ao estudo geológico
Condições do subsolo com relação à fuga d’água dos reservatórios
- Rochas permeáveis: rochas solúveis (calcários..) e basaltos e outros rochas vulcânicas
- Rochas relativamente impermeáveis: rochas cristalinas, metamórficas...
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CONDICIONANTES GEOLÓGICOS PARA OBRAS DE BARRAGENS
Exemplo de condições geológicas de barragem no Brasil
Barragem de Capivara, rio Paranapanema SP
Perfil transversal esquemático da barragem.
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CONDICIONANTES GEOLÓGICOS PARA OBRAS DE BARRAGENS
Evolução da geologia de engenharia no projeto e construção de barragens
- Seleção de eixos de barragens
- Condições básicas
- Investigações geológicas
- Evolução dos programas de investigação
- Definição final da escolha do eixo
- Investigações geológicas detalhadas
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Erros e “acidentes”