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APOSTILA DE BARRAGENS Prof. André P. Assis, PhD APOSTILA: Publicação G.AP-AA006/02 Assis, A.P., Hernandez, H.M. & Colmanetti, J.P. BRASÍLIA, DF 2006 Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia Dept. Engenharia Civil & Ambiental Prog. de Pós-Graduação em Geotecnia Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 ii ÍNDICE CAPÍTULO 1 1 1. FASES DE ESTUDO E PROJETO 1 1.1 Introdução 1 1.2 Das finalidades de uma barragem 1 1.3 Do estudo global de uma Bacia Hidrográfica 4 1.3.1 Etapa I – Inventário 4 1.3.2 Etapa II – Viabilidade 5 1.3.3 Etapa III – Projeto Básico 5 1.3.4 Etapa IV – Projeto Executivo 5 1.4 Índice custo-benefício e índice ambiental 6 1.4.1 Índice Custo-Benefício Energético 6 1.4.2 Índice Ambiental 6 CAPÍTULO 2 8 2. FATORES QUE INTERFEREM NO ARRANJO GERAL DE UMA BARRAGEM 8 2.1 Arranjos dos aproveitamentos 8 2.2 Definição do tipo de barragem 11 CAPÍTULO 3 15 3. FATORES PREDOMINANTES NA SELEÇÃO DO TIPO DE BARRAGEM DE TERRA E DE BARRAGEM DE ENROCAMENTO 15 3.1 Introdução 15 3.2 Classificação quanto ao tipo de seção 15 3.2.1 Barragem Homogênea 15 3.2.2 Barragem Zoneada 16 3.2.3 Barragem de Enrocamento 17 3.3 Fatores predominantes no estabelecimento da seção típica 18 3.3.1 Materiais de construção 18 3.3.2 Características geotécnicas da fundação 20 3.3.3 Tempo disponível para construção e Clima da Região 23 3.3.4 Seqüência de Construção e Desvio do Rio 24 3.3.5 Finalidade do reservatório 25 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 iii CAPÍTULO 4 27 4. ENSAIOS DE LABORATÓRIO 27 4.1 Introdução 27 4.2 Ensaios de caracterização e índices físicos 27 4.2.1 Granulometria 27 4.2.2 Limites de Atterberg 30 4.3 Ensaios índices e de compactação 31 4.4 Ensaios triaxiais para determinação da resistência ao cisalhamento do solo 31 4.4.1 Introdução 31 4.4.2 Ensaios Triaxiais 32 4.4.3 Representação dos ensaios 33 4.4.4 Tipos de ensaios 33 4.5 Programação dos ensaios triaxiais 38 4.6 Outros ensaios de resistência 42 4.6.1 Ensaio de cisalhamento direto 42 4.6.2 Ensaio de compressão simples 45 4.7 Ensaios de adensamento – Determinação da compressibilidade dos solos 46 4.8 Acondicionamento dos ensaios 46 4.8.1 Efeito da moldagem 46 4.8.2 Efeito da pressão atuante 47 4.8.3 Solos compactados 48 CAPÍTULO 5 49 5. PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS DE SOLOS COMPACTADOS 49 5.1 Introdução 49 5.2 Considerações gerais sobre a compactação 51 5.2.1 A curva de compactação 51 5.2.2 Interpretação física e físico – química da curva de compactação 52 5.3 Interpretação geotécnica da compactação 53 5.4 Efeito da compactação nas propriedades geotécnicas do solo 54 5.4.1 Permeabilidade 54 5.4.2 Compressibilidade 55 5.4.3 Resistência ao cisalhamento 57 5.4.4 Flexibilidade 59 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 iv 5.5 Especificações de compactação 60 5.5.1 Da especificação 60 5.5.2 Considerações estatísticas sobre especificações e controle de compactação 62 5.6 Observações 62 CAPÍTULO 6 64 6. PROPRIEDADES DOS ENROCAMENTOS COMPACTADOS 64 6.1 Introdução 64 6.2 Deformabilidade e resistência de enrocamentos 64 6.2.1 Fatores que influenciam a resistência e a deformabilidade dos enrocamentos 65 6.2.2 Observações com relação à resistência e a deformabilidade 69 6.3 Recomendações sobre as especificações construtivas 70 6.3.1 Critérios relativos à granulometria 70 6.3.2 Critérios relativos à espessura de camadas de compactação 72 6.3.3 Equipamentos de compactação 73 6.3.4 Algumas recomendações sobre o processo construtivo 73 6.4 Parâmetros para projeto e controle de construção adequados à atualidade brasileira 75 CAPÍTULO 7 77 7. CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETO0S DE BARRAGENS DE TERRA E ENROCAMENTO 77 7.1 Fase de viabilidade 77 7.2 Fase de projeto básico 78 7.2.1 Requisitos básicos de projeto e método de análise 78 7.2.2 Dos requisitos básicos – Interpretação conjunta 79 7.2.3 Dos métodos de cálculo – Interpretação conjunta 80 7.2.4 Exemplos de concepção conjunta Maciço – Fundação 81 7.2.5 Outros exemplos de concepção de projeto 82 CAPÍTULO 8 85 8. ANÁLISE E CONTROLE DE PERCOLAÇÃO 85 8.1 Fluxo através de meios porosos (Teoria de percolação) 85 8.1.1 Limitações da teoria 86 8.1.2 Lei de Darcy e Equações de Laplace 86 8.1.3 Método gráfico para o desenho das redes de fluxo 87 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 v 8.2 Fluxo através de enrocamentos 90 8.2.1 Equações de fluxo 90 8.2.2 Redes de fluxo 93 8.3 Fluxo através de fissuras 94 8.4 Controle da percolação através dos maciços compactados e fundações 96 8.4.1 Projeto de filtros 96 8.4.2 Projetos de drenagem interna 98 8.4.3 Sistema de alívio de sub-pressões 103 8.4.4 Tapetes de impermeabilização a montante 106 8.4.5 Trincheira de vedação (“cut-off”) 107 8.4.6 Outros tipos de estruturas para a redução da vazão de percolação 108 8.5 Controle de percolação em enrocamentos 109 8.5.1 Estabilização dos taludes 109 8.5.2 Estabilização dos taludes em função do tamanho dos blocos e vazões de descarga 110 8.5.3 Considerações gerais 111 8.6 Verificação do comportamento das barragens de terra e enrocamento em face aos problemas de percolação 112 CAPÍTULO 9 113 9. FUNDAÇÕES EM SOLO 113 9.1 Fundação em solos permeáveis 114 9.1.1 Soluções de Eliminação – Trincheiras impermeáveis (“cut-offs”) 116 9.1.2 Soluções de Eliminação – Paredes diafragma 117 9.1.3 Soluções de Eliminação – Injeções de impermeabilização 119 9.1.4 Soluções de redução – Barreiras impermeáveis incompletas 121 9.1.5 Soluções de controle – Controle de percolação com drenos 122 9.2 Fundações em solos moles 125 9.3 Fundações em solos porosos e colapsíveis 129 9.3.1 Características Geotécnicas 131 9.3.2 Compressibilidade e Colapsibilidade 132 9.3.3 Resistência ao cisalhamento 134 9.3.4 Exemplo de obras fundadas em solos porosos 136 9.3.5 Orientações para projetos 139 CAPÍTULO 10 141 10. FUNDAÇÕES EM ROCHA 141 10.1 Introdução 141 10.2 Fase de concepção e projeto de aproveitamentos hidráulicos 141 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 vi 10.3 Tratamento da fundação na Fase I: Concepção do arranjo geral 142 10.3.1 Exemplo 1 – Usina Hidroelétrica Samuel 143 10.3.2 Exemplo 2 – Usina Hidroelétrica Tucuruí 146 10.4 Integração e otimização Maciço - Fundação – Fase II 147 10.4.1 Posição e extensão do núcleo da barragem de terra – enrocamento. 148 10.4.2 Estabelecimento de zona hipotética de núcleo em barragem dita homogênea 148 10.4.3 Pormenores de drenagem interna 149 10.5 Tratamento de fundação propriamente dito – Fase III 149 10.5.1 Critérios usualmente adotados no tratamento de fundações rochosas para apoio de barragens de terra e/ou enrocamento 150 10.5.2 Análise conceitual dos critérios usuais de tratamento de fundações rochosas para apoio de barragens de Terra e/ou Enrocamento 153 10.6 Observações Gerais 159 CAPÍTULO 11 160 11. TRATAMENTO DE FUNDAÇÃO DE BARRAGEM DE TERRA ATRAVÉS DE CORTINA DE INJEÇÃO 160 11.1 Introdução 160 11.2 Finalidade das injeções 160 11.3 Quandoexecutar injeções 161 11.4 Quantidade de injeção e profundidade da cortina 162 11.5 Pressão de injeção 163 11.6 Escolha da calda 164 11.7 Metodologia para as injeções 166 11.8 Eficiência da cortina 166 11.9 Considerações gerais 167 REFERÊNCIA 169 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 vii LISTA DE TABELAS Tabela 1.1 Índice de impacto ambiental de usinas hidrelétricas brasileiras. 7 Tabela 4.1 Relação dos limites de Atterberg com as propriedades de resistência e compressibilidade 30 Tabela 6.1 Critérios relativos à granulometria de alguns enrocamentos 71 Tabela 6.2 Critérios relativos à espessura das camadas de compactação dos enrocamentos 72 Tabela 6.3 Características de algumas barragens de enrocamento construídas no Brasil e no exterior 74 Tabela 8.1 Raio hidráulico dos vazios para enrocamentos 92 Tabela 8.1 Estabilização dos taludes em função do tamanho dos blocos e vazões de descarga 111 Tabela 9.1 Resistência ao cisalhamento de solos porosos 136 Tabela 10.2 Principais características de algumas barragens brasileiras 150 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 viii LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Balanço de regularização 2 Figura 1.2 Amortecimento da onda de cheia 3 Figura 1.3 Reservatório de finalidade múltipla, controle de cheias, navegação e produção de energia elétrica 4 Figura 2.1 UHE Funil-RJ – Barragem tipo abóboda de concreto 9 Figura 2.2 UHE Funil-BA – Barragem de concreto com contrafortes 9 Figura 2.3 Arranjo típico em vale estreito (UHE Yoshida) 10 Figura 2.4 Arranjo típico em vale medianamente encaixado (UHE Foz do Areia) 10 Figura 2.5 Arranjo típico em vale aberto (UHE Tucuruí) 11 Figura 2.6 Seção típica de barragem homogênea de terra 12 Figura 2.7 Seção típica de barragem de enrocamento com núcleo de argila vertical 13 Figura 2.8 Seção típica de barragem de enrocamento com núcleo de argila inclinado 13 Figura 2.9 Seção típica de barragem de enrocamento com face de concreto 14 Figura 2.10 Seção típica de barragem de concreto convencional a gravidade 14 Figura 3.1 Exemplo de barragem homogênea, Barragem Vigário, Brasil. 16 Figura 3.2 Exemplo de barragem de seção Zoneada, Barragem de São Simão, Brasil. 16 Figura 3.3 Exemplo de barragem de enrocamento, Alternativas da barragem Foz de Areia, (a) Enrocamento com face de concreto; (b) Enrocamento com núcleo impermeável. 17 Figura 3.4 Barragem homogênea com dreno horizontal 19 Figura 3.5 Localização da zona denominada “random”, Barragem de Furnas, Brasil. 20 Figura 3.6 Métodos para o controle da percolação; (A) zona impermeável; (B) tapete impermeável a montante; (C) diafragma flexível; (D) zona de injeções; (E) filtro-dreno vertical; (F) tapete drenante; (G) poços de alívio. 22 Figura 3.7 Barragem de enrocamento com núcleo argiloso inclinado a montante. 24 Figura 4.1 Resultados dos ensaios de permeabilidade para alguns materiais 29 Figura 4.2 Representação dos ensaios triaxiais; (a) Representação no diagrama de circulo de Mohr; (b) Trajetória de tenções 34 Figura 4.3 Envoltórias de resistência; (a) Representação no diagrama de circulo de Mohr; (b) Trajetória de tenções 35 Figura 4.4 Ensaios triaxiais adensados rápidos anisotrópicos 36 Figura 4.5 Resultados típicos de ensaios triaxiais; (a) Ensaios C.U.; (b) Ensaios Q ou UU em material argiloso; (c) Ensaios S ou CD 37 Figura 4.6 Tensões principais ao longo de uma superfície de ruptura 38 Figura 4.7 Seqüência de carregamento de uma barragem 39 Figura 4.8 Equipamento de cisalhamento direto. 43 Figura 4.9 Rotação das tensões principais no ensaio de cisalhamento direto: (a) Direção das tensões principais; (b) Representação das tensões no diagrama de Mhor (modificado - Juarez & Rico, 1976). 45 Figura 4.10 Curva de ensaios oedométricos, amostras remoldadas e indeformadas 47 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 ix Figura 5.1 Curva típica de um ensaio de compactação em um solo coesivo 51 Figura 5.2 Variação da permeabilidade com as mudanças na umidade de compactação 55 Figura 5.3 Influência da energia de compactação na envoltória de resistência ao cisalhamento 58 Figura 6.1 Efeito do máximo tamanho de partículas no ângulo de atrito – enrocamentos com curvas modeladas (modificado – Marachi, et.al. 1969) 65 Figura 6.2 Variação no ângulo de atrito com as mudanças na compacidade relativa do material 67 Figura 6.3 Evidência de colapso em ensaios oedométricos 68 Figura 6.4 Deformação do enrocamento durante o alteamento da barragem e no primeiro enchimento 68 Figura 6.5 Envoltória de resistência de alguns enrocamentos 69 Figura 7.1 Evolução do projeto de barragens de terra e seu sistema de drenagem interna 82 Figura 8.1 Redes de fluxo em barragens de seção homogênea 89 Figura 8.2 Redes de fluxo transformadas e verdadeiras em uma barragem homogênea anisotrópica. 91 Figura 8.3 Redes de fluxo turbulento em enrocamentos 93 Figura 8.4 Determinação da espessura do filtro-dreno horizontal 101 Figura 8.5 Esquema de filtro-dreno horizontal 102 Figura 8.6 Controle de sub-pressão 104 Figura 8.7 Detalhes esquemáticos de trincheiras drenantes 105 Figura 8.8 Detalhes esquemáticos de poços de alívio 106 Figura 8.9 Detalhe esquemático de um tapete de impermeabilização a montante 107 Figura 8.10 Detalhe esquemático de uma trincheira de vedação 108 Figura 9.1 Trincheira impermeável 116 Figura 9.2 Esquema da escavação abaixo do lençol freático 117 Figura 9.3 Trincamento provocado por um elemento rígido de parede diafragma 118 Figura 9.4 Métodos de controle de percolação pelas fundações sem construção de barreiras impermeáveis completas 121 Figura 9.5 Ritmo lento de construção 128 Figura 9.6 Influência da sobrecarga no andamento do recalque 129 Figura 9.7 Faixas de curvas granulométricas de solos porosos 132 Figura 9.8 Gráfico de plasticidade, onde se localizam argilas porosas 132 Figura 9.9 Ensaio de adensamento duplo em argila porosa vermelha – Bauru, SP 134 Figura 9.10 Resistência ao cisalhamento - Argila porosa vermelha do Terciário São Paulo, SP 135 Figura 10.1 Hidrelétrica Samuel – (a) Alternativa “A” de arranjo, Fechamento final margem esquerda; – (b) Alternativa “B” de arranjo, Fechamento final margem direita 144 Figura 11.1 Disposição dos furos da cortina de injeção em planta 162 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 x Figura 11.2 Curva de injetabilidade 165 Figura 11.3 Cortina de injeção convencional, absorção de sólidos por furo. 167 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 1 CAPÍTULO 1 1. FASES DE ESTUDO E PROJETO 1.1 Introdução A conscientização humana, notadamente nas duas últimas décadas, da limitação dos recursos naturais da terra, aliada à crescente demanda das mesmas, tem conduzido cada vez mais a sua exploração de modo racional e otimizado, reduzindo seu desperdício ao mínimo. Sob este enfoque são desenvolvidos os estudos para a implantação de barragens, em que, em uma primeira fase, é estudada toda a Bacia Hidrográfica, e associada a todos os possíveis usos de água. Deste modo, evita-se que a implantação de uma barragem, num determinado local, prejudique outros locaisbarráveis da bacia, o que impediria a otimização global almejada. Por outro lado, evita o aproveitamento da água somente sob uma finalidade. No Brasil, o planejamento integrado de uma bacia, sob o ponto de vista energético já tem cerca de 20 anos, enquanto que, o associado a finalidades múltiplas, tem sido cada vez mais adotado, principalmente nos últimos 10 a 15 anos. 1.2 Das finalidades de uma barragem Com algumas exceções as barragens podem ser reunidas, quanto as suas finalidades, em dois grupos: Barragens de Regularização e Barragens de Retenção. Barragens de Regularização Tem a finalidade de regularizar o regime hidrológico de um rio, ou seja, armazena água no período de afluência em relação à demanda (Figura 1.1). Com esta operação, a amplitude de variação das vazões naturais do rio é reduzida, garantindo-se assim, vazões efluentes, nos períodos de estiagem, superiores às naturais. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 2 Figura 1.1 Balanço de regularização As barragens de regularização possuem, em geral, uma ou mais das seguintes finalidades específicas. Aproveitamento Hidrelétrico – Neste caso deve-se considerar, como benefício adicional à regularização, a formação de desnível, propiciando a criação de energia potencial hidráulica, que é transformada em energia elétrica. Navegação – Também neste caso há um benefício duplo: a). Para jusante, através da regularização do período de estiagem. b). Para montante, através do afogamento de eventuais corredeiras e cachoeiras. Abastecimento d’Água – Para fins industriais, de irrigação ou doméstico, entre outros. Barragens de Retenção Tem a finalidade de reter água, amortecendo a onda de cheias para evitar inundações (Figura 1.2), podem ser utilizadas também para a retenção de sedimentos ou resíduos Ano Hidrológico t V az õe s Armazenamento Suprimento Déficit Vazão Média Período de Armazenamento Período de Regularização Vazões Naturais Q Ano Hidrológico t V az õe s Armazenamento Suprimento Déficit Vazão Média Período de Armazenamento Período de Regularização Vazões Naturais Q Ano Hidrológico t V az õe s Armazenamento Suprimento Déficit Vazão Média Período de Armazenamento Período de Regularização Vazões Naturais Q Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 3 industriais. No caso de amortecimento de cheias, a onda de cheia é temporalmente armazenada, sendo posteriormente liberada, de tal modo que não cause danos a jusante. Para o dimensionamento de um reservatório de contenção de cheias é necessário o conhecimento da onda de cheia efluente ao reservatório, e a descarga máxima permitida a jusante do mesmo, conforme é mostrado na Figura 1.2. Figura 1.2 Amortecimento da onda de cheia Em muitos casos é comum uma barragem possuir mais de uma finalidade, conforme apresentado na Figura 1.3, onde pode-se apreciar que o volume de um reservatório possui usos diversos como o de regularização para a geração de energias, assim como o controle de cheias e a regularização para navegação. Volume Acumulado Amortecimento da Onda de Cheia Tempo (t) V az õe s Vazão Amortecida Descarga Efluente Descarga Máxima Natural Q Descarga Máxima Efluente Natural Volume Acumulado Amortecimento da Onda de Cheia Tempo (t) V az õe s Vazão Amortecida Descarga Efluente Descarga Máxima Natural Q Descarga Máxima Efluente Natural Volume Acumulado Amortecimento da Onda de Cheia Tempo (t) V az õe s Vazão Amortecida Descarga Efluente Descarga Máxima Natural Q Descarga Máxima Efluente Natural Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 4 Figura 1.3 Reservatório de finalidade múltipla, controle de cheias, navegação e produção de energia elétrica 1.3 Do estudo global de uma Bacia Hidrográfica Os estudos e projetos para a implantação final de uma barragem, são executados em quatro etapas de distinta cronologia, visando a otimização da bacia hidrográfica como um todo. 1.3.1 Etapa I – Inventário Visa determinar a melhor divisão de queda da bacia sob o ponto de vista de aproveitamento múltiplo (energético, navegação, irrigação, controle de cheias, entre outros), associado às seguintes limitações físicas: cidades, estradas, jazidas, parques nacionais e indígenas, entre outras. A dificuldade de otimização de todas estas variáveis prende-se não somente a sua multiplicidade, mas principalmente às possíveis variações futuras da importância relativa destas variáveis, uma vez que o tempo entre os estudos iniciais de inventário de uma bacia, com sua definição de quedas, e a implantação de todos os aproveitamentos é de cerca de 30 a 40 anos. Volume para Regularização de Vazões Turbinadas (Energia Elétrica) Volume de Controle de Cheia Volume p/ Regularização Sazonal Navegação a Jusante Barragem Casa de Força Corredeira Volume para Regularização de Vazões Turbinadas (Energia Elétrica) Volume de Controle de Cheia Volume p/ Regularização Sazonal Navegação a Jusante Barragem Casa de Força Corredeira Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 5 Na divisão de quedas, cada local de aproveitamento é definido em um trecho do rio, em geral de 1 a 5km, ficando a definição precisa do eixo para a fase subseqüente (viabilidade). Em paralelo a divisão de quedas, o inventário fornece, para cada local, as características de aproveitamento relativas as suas finalidades múltiplas e as respectivas estimativas de custos, em geral com uma precisão do 20%. 1.3.2 Etapa II – Viabilidade Nesta fase é realizada a análise técnico-econômica dos possíveis eixos, dentro do trecho definido na fase de Inventário. Com esta informação é realizada a definição da melhor alternativa do eixo para a barragem, assim como a definição do arranjo geral e a comprovação técnico-econômica do aproveitamento como um conjunto. 1.3.3 Etapa III – Projeto Básico É feita a definição final da obra, são elaborados os memoriais descritivos, as especificações técnicas e o dimensionamento final das estruturas com a elaboração de plantas e cortes das estruturas e dos equipamentos permanentes, é elaborado o cronograma de execução da obra assim como o orçamento final. Estas atividades são realizadas com o objetivo de levar a obra a licitação para sua adjudicação. 1.3.4 Etapa IV – Projeto Executivo É realizado o detalhamento do projeto básico contendo todos os pormenores para a execução de obras civis, montagens de equipamentos permanentes, fiscalização, teste de funcionamento e orientação para treinamento de operadores. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 6 1.4 Índice custo-benefício e índice ambiental 1.4.1 Índice Custo-Benefício Energético Durante a fase de inventário são selecionadas as melhores alternativas de divisão de quedas, ou seja, aquelas que resultem em máxima produção de energia elétrica, dentro dos limites estabelecidos para o custo unitário de referência. Em cada uma destasalternativas, os aproveitamentos deverão ser ordenados segundo o índice custo-benefício que cada um apresenta ao ser incorporado como próxima adição à configuração do sistema de referência. O índice custo-beneficio energético (ICBE), expressos em US$/MWh, é definido como a relação entre o custo anual de cada aproveitamento e o benefício em energia firme obtido por sua operação integrada no sistema. O Manual de Inventário Hidrelétrico de Bacias Hidrográficas da Eletrobrás descreve o cálculo deste índice. 1.4.2 Índice Ambiental É o valor numérico que expressa a intensidade do impacto ambiental sobre a área de estudo, variando em uma escala contínua desde zero (mínimo impacto) até um (máximo impacto). Este índice é calculado considerando-se os impactos sobre ecossistemas aquáticos e terrestres, modos de vida, organização territorial, base econômica e populações indígenas. No entanto, uma estimativa preliminar do impacto que um aproveitamento hidrelétrico irá causar pode ser obtida pela relação entre a área inundada pelo reservatório (km2) e a potência instalada (MW). A Tabela 1.1 ilustra o impacto causado por algumas usinas hidrelétricas brasileiras. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 7 Tabela 1.1 Índice de impacto ambiental de usinas hidrelétricas brasileiras. UHE Estado / País Bacia Potência instalada (MW) Área do reservatório (km2) Índice ambiental (Km2/MW) Balbina AM Rio Amazonas 250 2360 9.44 Belo Monte* PA Rio Amazonas 11000 400 0.04 Samuel RO Rio Amazonas 217 600 2.76 Lajeado** TO Rio Tocantins 903 630 0.70 Serra da Mesa GO Rio Tocantins 1293 1784 1.38 Tucuruí PA Rio Tocantins 7960 2430 0.31 Mal. Castelo Branco MA/PI Atlântico, trecho norte/nordeste 216 363 1.68 Itaparica PE/BA Rio São Francisco 1500 828 0.55 Moxotó BA/AL Rio São Francisco 440 93 0.21 Paulo Afonso IV BA Rio São Francisco 2460 17 0.01 Sobradinho BA Rio São Francisco 1050 4214 4.01 Três Marias MG Rio São Francisco 388 1142 2.94 Xingó SE/AL Rio São Francisco 3000 60 0.02 Funil RJ Atlântico, trecho lesle 216 39 0.18 Lajes RJ Atlântico, trecho lesle 144 30 0.21 Barra Bonita SP Rio Paraná 144 308 2.14 Capivara SP/PR Rio Paraná 662 515 0.78 Corumbá GO Rio Paraná 375 65 0.17 Emborcação MG/GO Rio Paraná 1192 455 0.38 Foz do Areia PR Rio Paraná 2511 139 0.06 Furnas MG Rio Paraná 1216 1450 1.19 Igarapava MG/SP Rio Paraná 210 39 0.19 Ilha Solteira SP/MS Rio Paraná 166 1200 7.23 Itaipu Brasil/Paraguai Rio Paraná 14000 1350 0.10 Itumbiara MG/GO Rio Paraná 2280 760 0.33 Marimbondo MG/SP Rio Paraná 188 438 2.33 Nova Ponte MG Rio Paraná 510 447 0.88 Porto Colômbia MG/SP Rio Paraná 320 140 0.44 Rosana SP/PR Rio Paraná 320 217 0.68 Salto Grande MG Rio Paraná 104 5.8 0.06 São Simão MG/GO Rio Paraná 1710 722 0.42 Segredo PR Rio Paraná 1260 82 0.07 Taquaruçu SP/PR Rio Paraná 515 74 0.14 Campos Novos* SC Rio Uruguai 880 24 0.03 Itá SC/RS Rio Uruguai 294 141 0.48 Machadinho SC/RS Rio Uruguai 1140 79 0.07 Obs.: ** Em construção * Previsto para construção Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 8 CAPÍTULO 2 2. FATORES QUE INTERFEREM NO ARRANJO GERAL DE UMA BARRAGEM 2.1 Arranjos dos aproveitamentos Os arranjos dos aproveitamentos são estudados para cada local, considerando-se principalmente as condições topográficas locais, o provável apoio logístico em fase de construção, a possibilidade de evacuação de cheias durante a construção, a provável disponibilidade de materiais de construção, as condições gerais do ponto de vista geológico e geotécnico, a potência instalada calculada para o aproveitamento, a descarga calculada para o vertedouro e os resultados dos estudos especiais. O arranjo de um aproveitamento hidrelétrico é muito influenciado pelo tipo de vale, podendo este ser este encaixado e estreito, semi-encaixado ou aberto. Em vales encaixados e estreitos é usual a execução de barragens de concreto do tipo arco, como mostrado na Figura 2.1. No caso de vales semi-encaixados pode-se optar por barragens do tipo gravidade, com contrafortes (Figura 2.2) ou mesmo barragens de enrocamento. Quando se têm vales muito abertos, recomenda-se barragens do tipo gravidade de concreto convencional ou concreto compactado com rolo (CCR) e barragens de terra. As Figuras de 2.3 a 2.5 ilustram arranjos típicos para os três tipos de vales citados anteriormente. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 9 Figura 2.1 UHE Funil-RJ – Barragem tipo abóboda de concreto Figura 2.2 UHE Funil-BA – Barragem de concreto com contrafortes Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 10 Figura 2.3 Arranjo típico em vale estreito (UHE Yoshida) Figura 2.4 Arranjo típico em vale medianamente encaixado (UHE Foz do Areia) Ensecadeira Túnel de desvio Vertedouro Barragem Casa de força Tomada de água Barragem Vertedouro Casa de força Tomada de água Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 11 Figura 2.5 Arranjo típico em vale aberto (UHE Tucuruí) 2.2 Definição do tipo de barragem A escolha do tipo de barragem dependerá, principalmente, da existência de material qualificado para sua construção, dos aspectos geológicos e geotécnicos, e da conformação topográfica do local da obra. Outros fatores igualmente importantes para a seleção são: - Disponibilidade de solo ou rocha: proveniente de escavações requeridas, disponíveis em quantidade e qualidade adequadas, segundo um fluxo compatível com a construção do arranjo proposto; - Natureza das fundações: barragens de enrocamento e de concreto somente deverão ser colocadas sobre fundação em rocha, enquanto que as de terra poderão ser colocadas em solo; e - Condições climáticas: a existência de períodos chuvosos razoavelmente prolongados onera exageradamente a construção de aterro de solo compactado ou núcleos de argila porque condiciona o progresso da construção. Casa de Força Barragem Vertedouro Canal de fuga Eclusa Barragem Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 12 Um local poderá ser considerado propício para construção de barragem de terra homogênea (Figura 2.6) quando o reconhecimento de campo indicar que a rocha se encontra a grandes profundidades na área em consideração. Esse tipo de barragem exige menor declividade nos paramentos de montante e jusante e, portanto, resultando em maiores volumes. Por isso, é utilizado para pequenas e médias alturas. Figura 2.6 Seção típica de barragem homogênea de terra O local poderá ser considerado propício para construção de barragem de enrocamento com núcleo de argila (Figuras 2.7 e 2.8) ou com face de concreto (Figura 2.9) se o reconhecimento de campo indicar, na área selecionada, a existência de rocha sã e de boa qualidade ao longo do eixo, a pequena profundidade. Esse tipo de barragem não necessita de condições especiais de fundação. Grandes volumes de escavação em rocha na casa de força, em canais e vertedouros são um bomindicativo para a utilização deste tipo de barragem. Além disso, se existirem períodos chuvosos ou excessiva umidade que prejudique a execução de núcleos de argila, ou a dificuldade na obtenção de material adequado para o núcleo, a solução com face de concreto é a mais indicada. Um local poderá ser considerado propício para construção de barragem de concreto (Figura 2.10) quando o reconhecimento de campo indicar, na área selecionada, a existência de rocha sã e com compressibilidade pequena ao longo de todo o eixo já que estas exercem maiores pressões nas fundações, a pequena profundidade. A estabilidade é garantida principalmente pelos esforços de gravidade. A não ser em casos excepcionais, somente deverão ser consideradas barragens de concreto tipo gravidade maciça. NAmax 2,5 1 Hba 3,0 1 filtro NAmin B aterro Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 13 Figura 2.7 Seção típica de barragem de enrocamento com núcleo de argila vertical Figura 2.8 Seção típica de barragem de enrocamento com núcleo de argila inclinado 1 Hba Elcr NAmax B 1 0,8 1 Elte 1 0,5 núcleo de argila enrocamento transição 10,0 NA 1 0,2 0,2 1 1 H ba El te núcleo de argila enrocamento transição B Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 14 Figura 2.9 Seção típica de barragem de enrocamento com face de concreto Figura 2.10 Seção típica de barragem de concreto convencional a gravidade 8,0 NAma Hbl Elcr 1 Hba Elte NAmax B 1 Hba Elte plinto transição enrocamento laje de concreto Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 15 CAPÍTULO 3 3. FATORES PREDOMINANTES NA SELEÇÃO DO TIPO DE BARRAGEM DE TERRA E DE BARRAGEM DE ENROCAMENTO 3.1 Introdução As barragens de terra ou de enrocamento, quando existem, constituem sempre uma das estruturas de um barramento. Deste modo, a escolha deste tipo de barragem visa a otimização do arranjo geral do barramento como um todo, e não a sua otimização isolada. Não raro soluções economicamente mais desfavoráveis são selecionadas, caso estas estruturas sejam analisadas isoladamente. Entretanto, apresentam, nítidas vantagens econômicas no contexto global do aproveitamento. Assim sendo, os fatores predominantes na seleção do tipo de barragem de terra ou de enrocamento, são aqueles associados aos do arranjo geral do aproveitamento. 3.2 Classificação quanto ao tipo de seção 3.2.1 Barragem Homogênea Designação simplificada quando há predominância de um único material, pois, na realidade, não existe barragem homogênea. A existência de mais de um material deve-se à necessidade de drenagem interna e de proteção externa dos taludes. Na Figura 3.1 é apresentada a seção típica da barragem Vigário no Brasil. Esta barragem é considerada como homogênea, embora exista drenagem interna, zonas de proteção de taludes com “rip-rap” e incorporação de ensecadeiras. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 16 Figura 3.1 Exemplo de barragem homogênea, Barragem Vigário, Brasil. 3.2.2 Barragem Zoneada Denominação dada quando não há um único material predominante. Conforme será visto no item subseqüente, a escolha entre seção homogênea ou zoneada depende dos materiais de construção disponíveis e seus respectivos custos. Na Figura 3.2 é apresentada a seção típica da barragem São Simão no Brasil, no trecho do leito do rio, onde se deve observar o aproveitamento e otimização dos diversos materiais disponíveis. Figura 3.2 Exemplo de barragem de seção Zoneada, Barragem de São Simão, Brasil. Linha de Rocha Linha de Escavação Terreno Original Argila Compactada Filtro Vertical Dreno Horizontal Nível Normal 1 4 Enrocamento 2,5 1 Linha de Rocha Linha de Escavação Terreno Original Argila Compactada Filtro Vertical Dreno Horizontal Nível Normal 1 4 Enrocamento 2,5 1 Linha de Rocha Linha de Escavação Terreno Original Argila Compactada Filtro Vertical Dreno Horizontal Nível Normal 1 4 Enrocamento 2,5 1 Balanço de Regularização Cascalho Enrocamento Cascalho Areia Areia Random Random Terraço Núcleo Terraço 3 ou 5 8A 5 5 5 Zona 3 - Grandes Blocos Zona 3 – Grandes Blocos Balanço de Regularização Cascalho Enrocamento Cascalho Areia Areia Random Random Terraço Núcleo Terraço 3 ou 5 8A 5 5 5 Zona 3 - Grandes Blocos Zona 3 – Grandes Blocos Balanço de Regularização Cascalho Enrocamento Cascalho Areia Areia Random Random Terraço Núcleo Terraço 3 ou 5 8A 5 5 5 Zona 3 - Grandes Blocos Zona 3 – Grandes Blocos Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 17 3.2.3 Barragem de Enrocamento Quando há predominância de material rochoso na sua seção. Em geral existem dois tipos de barragem de enrocamento. a). Com membrana externa impermeável (concreto, asfalto, entre outros); b). Com núcleo impermeável interno. A Figura 3.3a e 3.3b mostram as alternativas de barragens estudadas para a definição da barragem de Foz de Areia, tendo sido adotada a alternativa de enrrocamento com face de concreto devido aos seguintes motivos principais. (a) Enrocamento com face de concreto (b) Enrocamento com núcleo impermeável Figura 3.3 Exemplo de barragem de enrocamento, Alternativas da barragem Foz de Areia, (a) Enrocamento com face de concreto; (b) Enrocamento com núcleo impermeável. N.A. Máximo Normal IB IB IC IIB IA IIID Primeiro Estagio IVA N.A. Máximo Normal IB IB IC IIB IA IIID Primeiro Estagio IVA N.A. Máximo Normal IB IB IC IIB IA IIID Primeiro Estagio IVA Cortina de Injeções N.A. Máximo Normal Cortina de Injeções N.A. Máximo Normal Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 18 a). Condições Geológicas – Adequadas para os dois tipos de barragens. Entretanto, a existência de degraus nas encostas (derrames basálticos) conduziria a tratamentos mais rigorosos na fundação para o caso de seção com núcleo impermeável, com a finalidade de redução dos recalques diferenciais. b). Desvio do Rio – Na alternativa de barragem com face de concreto é possível construir parcialmente o trecho de montante da barragem, constituindo-se na própria ensecadeira. Além disto, a cota possível desta ensecadeira, no caso de barragem com face de concreto, é superior a cota de uma ensecadeira incorporada a uma barragem com núcleo impermeável, já que na barragem com núcleo há interferência da ensecadeira com o núcleo. Deste modo, apresenta menores riscos hidrológicos de transbordamento com mesmos investimentos. c). Comparação de Custos – Menor volume de enrocamento, de filtro e maior volume de concreto na alternativa com face de concreto. No globalresulto numa economia de 9 a 15 milhões de dólares a favor da barragem com face de concreto. d). Clima – Maior interferência climática para a barragem de núcleo impermeável, que aliado ao tratamento de fundação mais demorado, poderia implicar em atrasos no cronograma de obra. 3.3 Fatores predominantes no estabelecimento da seção típica 3.3.1 Materiais de construção A principal vantagem das barragens de terra e enrocamento é que os materiais de construção já foram “fabricados” pela natureza. Em alguns casos, somente um tipo de solo é disponível nas proximidades da obra. Neste caso, a preocupação quanto ao projeto da seção se prende a determinação das dimensões mais econômicas da barragem, associadas às características do material e respectiva especificação de compactação, bem como as características geotécnicas da fundação. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 19 Se o material é de baixa permeabilidade, o projeto consistirá em um maciço homogêneo com um sistema de drenagem interno. Neste tipo de barragens é pratica corrente utilizar um filtro septo vertical ou inclinado para montante, até o nível de água máximo do reservatório. A utilização em barragens homogêneas, de filtro de pé ou tapete drenante horizontal, é conceitualmente errada, mesmo em barragens de pequena altura como é apresentado na Figura 3.4. De fato, o filtro vertical ou inclinado para montante, aumenta a estabilidade da região a jusante do maciço e evita qualquer possibilidade do fluxo atingir o talude de jusante, o que levaria a formação de “piping” (erosão regressiva). Figura 3.4 Barragem homogênea com dreno horizontal Por outro lado, há locais em que existe uma grande variedade de solos. De um modo geral, nestes casos, o projeto mais econômico consiste em um maciço zoneado, utilizando-se os materiais menos permeáveis na parte central, como núcleo, e os materiais granulares, mais resistentes, nas zonas externas (espaldares). Quando os materiais de uma jazida ou de escavações obrigatórias são erráticos, é comum utilizá-los numa zona denominada “random”. Devido à heterogeneidade da zona de “random” esta nunca é utilizada como núcleo. Em geral, esta zona situa-se a jusante do filtro septo como é apresentado na Figura 3.5. N.A. Máximo Normal Freática Teórica Fluxo Preferencial (Possibilidade de Piping) N.A. Máximo Normal Freática Teórica Fluxo Preferencial (Possibilidade de Piping) N.A. Máximo Normal Freática Teórica Fluxo Preferencial (Possibilidade de Piping) Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 20 Figura 3.5 Localização da zona denominada “random”, Barragem de Furnas, Brasil. Uma regra básica, quanto aos materiais de construção a serem utilizados, é considerar, em primeiro lugar, os materiais provenientes das escavações obrigatórias. No caso de materiais terrosos, a sua utilização só é econômica, quando utilizado diretamente das escavações. Por outro lado, as escavações rochosas obrigatórias, devem sempre ser incorporadas ao maciço independente da possibilidade de sua utilização direta ou não. 3.3.2 Características geotécnicas da fundação O projeto do maciço de uma barragem está intimamente relacionado com as características geotécnicas do terreno de fundação, em particular, a resistência ao cisalhamento, a compressibilidade, a permeabilidade e a resistência a erodibilidade. Quanto à resistência ao cisalhamento da fundação, o conceito de resistência baixa ou alta, tem como referência a resistência do material do maciço. N.A. Máximo Normal N úc le o de A rg ila Random Enrocamento En roc am ent o 1,8 1 2 1 Zo na d e Tr an siç ão Zo na d e Tr an si çã o Ra nd om N.A. Máximo Normal N úc le o de A rg ila Random Enrocamento En roc am ent o 1,8 1 1,8 1 2 1 Zo na d e Tr an siç ão Zo na d e Tr an si çã o Ra nd om Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 21 De fato, de um modo geral, quando a resistência da fundação é inferior a do maciço, os taludes do maciço são condicionados pela resistência da fundação, pois as superfícies potenciais de ruptura passam pela fundação. Por outro lado, quando a resistência da fundação é igual ou superior a do maciço, os taludes dos maciços são estabelecidos unicamente em função da resistência do mesmo. Pelo exposto acima, conclui-se que, dependendo das características de resistência da fundação, não tem sentido ser rigoroso quanto ao tipo de material a ser utilizado no maciço, como também, quanto às respectivas especificações construtivas. Por exemplo, nos locais de fundações de baixa resistência e de grande espessura, cujos estudos econômicos indicam a sua não remoção, é aceitável, para material de maciço, qualquer material, com exceção daqueles com elevada porcentagem de matéria orgânica, bem como pouco rigor quanto ao grau de compactação mínimo e desvio de umidade, desde que o maciço apresente uma certa homogeneidade. No caso de terrenos de baixa resistência as soluções comumente utilizadas são as seguintes: - Projeto de taludes mais abatidos e/ou bermas de equilíbrio; - Remoção parcial da camada de baixa resistência; - Remoção total da camada de baixa resistência; - Utilização de métodos para aumentar a resistência do solo (por exemplo, drenos de areia ou geossintético no caso de argila mole saturada, entre outros). Outro parâmetro geotécnico da fundação, condicionante no projeto do maciço é a compressibilidade. Portanto, além do estudo da fundação, quanto à ruptura, mencionada anteriormente, deve-se considerar a influência, no maciço, dos recalques da fundação. Esta influência se traduz principalmente por eventual fissuramento do maciço e pela redução do bordo livre “freeboard”. Além dos recalques imediatos e por adensamento, bastante conhecidos, um outro tipo de recalque tem ocorrido em algumas barragens brasileiras (Três Marias, Ilha Solteira, entre outras). São os chamados recalques por saturação. Estes recalques ocorreram devido ao colapso da estrutura do solo da fundação, provocado pela saturação do mesmo, devido ao enchimento do reservatório. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 22 Quanto à permeabilidade, três aspectos básicos devem ser considerados.: - A perda d’água através da fundação não deve ser excessiva; - As pressões d’água na base do talude de jusante não devem ser elevadas. Pressões elevadas, neste trecho da fundação, reduzem consideravelmente a estabilidade deste talude; - Os gradientes na saída, a jusante do pé do talude, devem ser tais que não provoquem “piping”. Os métodos utilizados para o controle da percolação são divididos em dois principais grupos, no primeiro encontram-se os métodos utilizados para a redução da percolação como a utilização de uma zona impermeável, um tapete impermeável a montante, um diafragma flexível ou uma zona de injeções. Já no segundo grupo encontram-se os métodos utilizados para realizar um controle da drenagem como um filtro-dreno vertical, o tapete drenante ou poços de alívio. Na Figura 3.6 são indicados os métodos mais utilizadospara o controle da percolação em solos permeáveis. Figura 3.6 Métodos para o controle da percolação; (A) zona impermeável; (B) tapete impermeável a montante; (C) diafragma flexível; (D) zona de injeções; (E) filtro-dreno vertical; (F) tapete drenante; (G) poços de alívio. Fundação Permeável A C B D E G F Base Impermeável Nível de Água Fundação Permeável A C B D E G F Base Impermeável Fundação Permeável A C B D E G F Base Impermeável Nível de Água Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 23 3.3.3 Tempo disponível para construção e Clima da Região Uma vez definida a construção de uma barragem, cada ano gasto no projeto e na construção, representam perdas de rendimentos consideráveis, além de onerar os juros durante a construção. Em geral, os rendimentos gerados por um reservatório, em um ano de operação são bem superiores as economias obtidas em estudos adicionais de projeto, bem como alternativas de projeto mais econômicos, porém com tempo de construção maior. Quando o tempo de construção é limitado, muitas vezes é necessária a elaboração de um projeto que não seria o mais econômico, caso se dispusesse de um tempo maior de construção. Por exemplo, foi mencionado anteriormente que sempre devem ser incorporados ao maciço os materiais rochosos provenientes das escavações obrigatórias (vertedouro, tomada d’água, entre outras). Entretanto, dependendo do tempo disponível de construção, pode não ser viável, num cronograma de construção otimizado, em relação ao tempo, a utilização de todos os materiais rochosos provenientes das escavações obrigatórias. Um parâmetro relacionado diretamente com o tempo de construção é o clima da região. Em locais de pluviosidade elevada e sem estação seca definida, dependendo do tempo de construção disponível, o projeto de um maciço homogêneo de material bem argiloso, pode ser antieconômico sob ponto de vista global. Nestes locais, deve-se sempre que possível restringir o volume de material argiloso a um mínimo compatível com as necessidades técnicas do projeto, mesmo que esta não seja a solução mais econômica isoladamente. Nestes locais de pluviosidade elevada, sempre que possível, tem-se utilizado no projeto de barragem de terra, seções zoneadas, com núcleo de material areno-argiloso e espaldares constituídos de materiais granulares (cascalho, cascalho arenoso, etc), mesmo que estes materiais se encontrem a distâncias maiores, ou adotadas seções de terra enrocamento. Outra alternativa é a utilização de taludes mais brandos, porém aceitando-se um controle de compactação menos rigoroso, no que concerne a umidade de compactação. Esta alternativa nem sempre é possível na prática, devido às limitações dos grandes equipamentos de compactação atuais. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 24 A escolha de uma barragem de enrocamento é muitas vezes ditada pelo tempo disponível para construção, pois a execução do enrocamento independe das condições climáticas da região. Entretanto, a construção do enrocamento depende da construção do núcleo, que por sua vez depende das condições climáticas. A fim de se obter uma otimização na construção do enrocamento, o núcleo é projetado com inclinação para montante. Deste modo é possível a construção de grande parte do talude de jusante, independente da subida do núcleo. Na Figura 3.7 apresentasse a seqüência construtiva de uma barragem de enrocamento com núcleo argiloso inclinado a montante. Em caso de extrema pluviosidade, e em locais onde não há disponibilidade de material para núcleo, as barragens de enrocamento possuem um paramento na face do talude de montante, de concreto ou asfalto. Figura 3.7 Barragem de enrocamento com núcleo argiloso inclinado a montante. 3.3.4 Seqüência de Construção e Desvio do Rio De um modo geral a seqüência de construção de uma barragem envolve duas grandes fases. Na primeira fase, o rio continua passando pela calha natural (total ou parcial). Durante esta N.A. Máximo Normal Enrocamento Executado Cortina de Injeção Injeções Razas N.A. Máximo Normal Enrocamento Executado Cortina de Injeção Injeções Razas Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 25 fase são construídas as estruturas de desvio (canal lateral, túnel, galeria, etc.), por onde será desviado o rio na segunda etapa. Na segunda fase é feito o fechamento do canal por onde passava o rio na primeira fase, e completada a barragem neste trecho. Nos casos em que é extenso o canal por onde passa o rio durante a primeira fase, não é econômica a construção de pontes, ligando as duas margens. Neste caso, na primeira fase, os materiais de construção para as duas frentes de trabalho tem que ser das próprias margens, mesmo ocorrendo materiais com características geotécnicas bem mais favoráveis em uma margem que em outra, resultando deste modo, em seções de barragem diferentes. Quanto a ensecadeira de segunda fase, a sua cota é definida em função de considerações hidrológicas e hidráulicas, de tal modo que seja segura para uma determinada cheia (em geral, com tempo de recorrência de 25 a 100 anos). Como o volume desta ensecadeira é considerável, é pratica corrente a incorporação da mesma ao maciço definitivo da barragem, resultando em diminuição de volume e em tempo de construção. Algumas vezes, o tempo que se dispõe para conclusão do maciço no trecho do canal da primeira fase, após o desvio, é reduzido. Nestes casos, nesta seção de fechamento, a barragem possui seção diferente da do resto da obra. Quando este período coincide com o início do período chuvoso, é adotada com freqüência uma seção de enrocamento (por exemplo, Barragem de Tucuruí apresentada na Figura 3.7). 3.3.5 Finalidade do reservatório Dependendo da finalidade do reservatório, diferentes tipos de projeto são justificáveis, para um mesmo local. Quando a quantidade d’água disponível é da mesma ordem de grandeza da demanda, a perda d’água por infiltração, através do maciço e da fundação, deve ser reduzida ao máximo. Esta necessidade é comum em barragens de regularização, de porte médio, para abastecimento de cidades. Neste caso, deve-se utilizar, para o maciço, materiais de baixa permeabilidade, e tratamento de fundação, visando reduzir ao máximo a percolação, em algumas condições será Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 26 necessária a utilização de medidas de redução de percolação como “cut-off” total ou diafragma total. Por outro lado, para as barragens construídas unicamente com finalidade de controle de cheias, o controle da percolação se reflete somente quanto aos gradientes de saída (para o controle do “piping”) e as sub-pressões na base do talude de jusante, e não quanto ao volume total d’água perdida por percolação. Em alguns casos o tempo de permanência do volume armazenado para o controle de cheias é tão reduzido que não há possibilidade de estabelecimento de regime permanente de fluxo no maciço, não necessitando, portanto, maiores cuidados de drenagem interna. A finalidade do reservatório e sua forma de operação têm influência também no dimensionamento do talude demontante quanto a existência ou não de um regime instabilizante de rebaixamento rápido, bem como o dimensionamento do “rip-rap”. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 27 CAPÍTULO 4 4. ENSAIOS DE LABORATÓRIO 4.1 Introdução Neste capítulo procura-se dar ênfase especial a aplicação dos resultados dos ensaios de laboratório utilizados na mecânica dos solos normalmente no que se refere a barragens de terra. Não é objetivo o ensaio propriamente dito, suas técnicas e detalhes de execução. Estes apenas serão considerados na medida em que o resultado final seja afetado. Serão tecidas também considerações críticas a respeito da obtenção dos parâmetros de engenharia a partir dos ensaios de laboratório englobando as incertezas envolvidas. 4.2 Ensaios de caracterização e índices físicos Como ensaios de caracterização são entendidos os ensaios de granulometria e os limites de Atterberg. Como índices físicos são considerados os ensaios de densidade dos grãos, umidade e densidade natural dos quais é possível obter as propriedades índices dos solos tais quais: grau de saturação, índice de vazios e porosidade. 4.2.1 Granulometria Às curvas granulométricas podem ser atribuídas algumas funções básicas como são: - Caracterização dos solos; - Determinação do coeficiente de permeabilidade em solos granulares; - Projetos de filtros; - Comportamento qualitativo dos solos granulares em relação às propriedades de engenharia. A seguir serão apresentadas algumas considerações que devem ser levadas em conta na determinação das curvas granulométricas de materiais coesivos e não coesivos. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 28 - Solos Coesivos Em função dos diâmetros dos grãos são separadas as frações de argila, silte, areia, pedregulho, etc. A este respeito as classificações existentes dos solos são discordantes principalmente em relação as partículas menores. Neste sentido a ABNT considera que a fração de argila apresenta um diâmetro inferior a 0,005mm. A própria metodologia de ensaio no que se refere à fração fina (silte e argila) é bastante variável para cada norma de ensaio, e o resultado pode ser bastante afetado por esta metodologia. A utilização de defloculantes para dispersão das partículas finas também tem sido bastante questionada uma vez que procura reduzir os solos a condição de grãos isolados o que em muitos casos não tem nenhum significado. Como conceito geral, em que se pese as diferenças entre as diversas classificações e metodologia de ensaio é certo que a distribuição granulométrica serve apenas como referência de caracterização de solos para aqueles com propriedades coesivas, não sendo possível deduzir ou inferir para estes solos a partir de curvas granulométricas, propriedades de resistência, compressibilidade ou permeabilidade. Estas propriedades são dependentes do tipo de mineral que o compõe e de sua historia geológica. Do ponto de vista da erodibilidade/dispersibilidade os ensaios sedimentométricos comparativos (SCS), que se baseiam fundamentalmente na comparação de curvas granulométricas, sem e com defloculante, parecem dar boa indicação das suscetibilidades de erosão dos materiais finos. tedefloculancommm tedefloculansemmmSCS 005,0% 005,0% (4.1) Se o SCS é menor a 25% a argila pode ser considerada não dispersiva, já se SCS é superior a 25% a argila apresenta uma dispersibilidade que pode ser classificada como alta ou baixa em função da porcentagem do SCS. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 29 - Solos não Coesivos Para os solos não coesivos, ou granulares, o tamanho do grão e a distribuição granulométrica tornam possível serem inferidas algumas propriedades de engenharia. Assim, por exemplo, algumas relações empíricas têm sido relatadas definindo a permeabilidade em função do diâmetro. Na Figura 4.1 são apresentadas algumas curvas granulométricas e resultados de ensaios de permeabilidade indicando a possibilidade de associação à curvas granulométricas similares, permeabilidade equivalentes (em 1° de aproximação). Figura 4.1 Resultados dos ensaios de permeabilidade para alguns materiais Outra aplicação para os ensaios de granulometria, muito utilizada na engenharia de barragens, é o projeto de filtros em função da distribuição granulométrica e tamanho dos grãos. È possível também nos casos de solos não coesivos inferir, do ponto de vista qualitativo, algumas propriedades geotécnicas como por exemplo: areias bem graduadas apresentam num Diâmetro dos Grãos (mm) % m en or q ue (% ) Faixa granulométrica para areias finas utilizadas em filtros k=0,01 m/min 0 0,01 1001,0 100 50 (mm)100,1 Faixa granulométrica para britas utilizadas em concreto k=15m/min Diâmetro dos Grãos (mm) % m en or q ue (% ) Faixa granulométrica para areias finas utilizadas em filtros k=0,01 m/min 0 0,01 1001,0 100 50 (mm)100,1 0 0,01 1001,0 100 50 (mm)100,1 Faixa granulométrica para britas utilizadas em concreto k=15m/min Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 30 mesmo estado de compacidade maior resistência, menor compressibilidade e menor permeabilidade que uma areia uniforme. 4.2.2 Limites de Atterberg A classificação dos solos finos, é complementada através dos limites de Atterberg, os limites de liquidez e de plasticidade. Casagrande desenvolveu para a utilização em aeroportos a carta de plasticidade que posteriormente foi estendida para a área de estradas e barragens de terra. Casagrande procurou relacionar qualitativamente os limites de Atterberg com as propriedades de resistência e compressibilidade, como se apresenta na Tabela 4.1. Também têm sido postuladas algumas regressões estatísticas relacionando quantitativamente os limites com algumas propriedades de engenharia para solos sedimentares. Tabela 4.1 Relação dos limites de Atterberg com as propriedades de resistência e compressibilidade Característica Solos com igual LL e com IP crescente Solos com igual IP e LL crescente Compressibilidade Aproximadamente constante Cresce Permeabilidade Decresce Cresce Resistência Seca Cresce Decresce Estas tentativas de correlacionar-se os limites às propriedades de resistência e compressibilidade deve ser encarada com reservas uma vez que estas, são função da origem geológica dos solos. Extrapolações destas correlações não podem ser feitas sem prévia análise de como foram obtidas. Apesar de todas as críticas relativas à correlações e ao significado físico dos ensaios de LL e LP, é certo que estes ensaios permitem que os solos possam ser classificados em grandes grupos permitindo em primeiro grau de aproximação a previsão de algumas propriedades dos Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 31 solos. Na Figura 4.2 são mostradas na carta de plasticidade alguns solos residuais de Tucuruí e da região centro-sul do país, solos na mesma posição da carta apresentam propriedades de engenharia aproximadamente similares.Uma outra aplicação dos ensaios LP é com relação ao limite de trabalhabilidade de um material na praça de compactação, atualmente se sabe que mesmo com altos teores de umidade natural em relação à umidade ótima de compactação é possível se compactar solos desde que a umidade natural esteja próxima ao limite de plasticidade. 4.3 Ensaios índices e de compactação Apesar da importância destes ensaios, os primeiros determinando os índices físicos dos solos tais quais densidade dos grãos, umidade e densidade natural, a partir dos quais são obtidas as propriedades índices como grau de saturação, índice de vazios e porosidade, e os segundos determinando para uma dada energia de compactação, a umidade ótima com a qual é obtida a máxima densidade do solo, os mesmos não serão comentados especificamente uma vez que a influência destes parâmetros será relatada em trabalhos ou itens específicos. 4.4 Ensaios triaxiais para determinação da resistência ao cisalhamento do solo 4.4.1 Introdução Inicialmente convém lembrar que a análise de um problema de estabilidade em mecânica dos solos pode ser feita tanto em termos de pressões totais, como em termos de pressões efetivas. A análise de um problema em termos de pressões totais consiste: - Estimativa das pressões totais que atuam sobre o solo e das condições de drenagem; - Determinação da resistência do solo por meio de ensaios de laboratório que reproduzam as tensões que agem no solo e as condições de drenagem previstas; - Comparação das tensões totais previstas com a resistência em termos de pressões totais obtidas no ensaio. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 32 A análise de um problema em termos de pressões efetivas consiste das seguintes fases: - Estimativa das pressões totais e pressões neutras (estimadas ou medidas) que atuam sobre o solo; - Determinação das pressões efetivas que agem sobre o solo em função das pressões totais e pressões neutras; - Determinação no laboratório da resistência ao cisalhamento do solo em termos de pressão efetiva ; - Comparação entre as pressões efetivas previstas e a resistência do solo em termos de pressões efetivas. O problema de análise em termos de pressões totais ou efetivas é bastante complexo, existindo correntes dentro da mecânica dos solos favoráveis a uma ou outra. Na realidade a análise de um problema em termos de pressões totais é um artifício criado para suprir as deficiências em estimar ou medir as pressões neutras uma vez que a parcela de tensão total resistida pela estrutura das partículas de solo é a tensão efetiva, não havendo “compromisso” desta com aquelas. Sem dúvida desde que se conheçam as pressões neutras, a análise em termos de pressões efetivas seria mais representativa. A chave da questão reside nas incertezas das medidas das pressões neutras, tanto no laboratório como em alguns casos no campo. 4.4.2 Ensaios Triaxiais Estes ensaios tem sido extensivamente adotados na engenharia de barragens de terra na determinação dos parâmetros de resistência, para análise de estabilidade e, em alguns casos, analise de tensão – deformação. Basicamente os ensaios triaxiais se resumem a aplicação de uma tensão confinante (c) e de uma tensão axial (a). Desta forma, e sabendo-se que não existem tensões de cisalhamento Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 33 aplicadas nos corpos de prova, as tensões confinante e axial serão iguais as tensões principais atuantes no corpo de prova. 4.4.3 Representação dos ensaios Os ensaios triaxiais são geralmente representados pela curva tensão – deformação, sendo que desta pode ser determinado o ponto de ruptura da amostra. Já com esta informação pode-se representar no diagrama de Mohr os círculos de tensões, ou no diagrama p-q as trajetórias de tensões. Estas representações permitem conhecer a evolução das tensões e das pressões neutras durante a realização do ensaio, assim como os parâmetros de resistência do material quando realizados diferentes ensaios a variadas tensões de confinamento (c). A Figura 4.2 contem uma representação gráfica de alguns ensaios triaxiais nos diagramas de circulo de Mohr e trajetória de tenções. Já a Figura 4.3 contem as envoltórias de resistência obtidas da representação de um conjunto de ensaios triaxiais na forma do diagrama de Mohr e de trajetórias de tenções. 4.4.4 Tipos de ensaios Em função de como são realizados os estágios de carregamento e de ruptura dos corpos de prova, os ensaios triaxiais podem ser divididos em várias categorias. - Ensaios rápidos (Q ou UU): Neste ensaio não é permitida a drenagem em qualquer estágio do carregamento e o carregamento do corpo de prova é feito de forma rápida. - Ensaios pré-adensados rápidos (R ou CU): Neste ensaio é permitida a drenagem durante o processo de adensamento. Posteriormente é aplicado um carregamento rápido e o corpo de prova é levado a ruptura sem drenagem. - Ensaios Lentos (S ou CD): Nestes ensaios permite-se a drenagem no carregamento que é feito de forma lenta e com total dissipação da pressão neutra. Desta forma a resistência é sempre expressa em termos de tensões efetivas. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 34 (a) Representação no diagrama de circulo de Mohr (b) Trajetória de tenções Figura 4.2 Representação dos ensaios triaxiais; (a) Representação no diagrama de circulo de Mohr; (b) Trajetória de tenções uu < 0 u > 0 3 1 ’ Envoltória em termos de Tensão Efetiva Envoltória em termos de Tensão Total 2 31 ’31 ’11 uuu < 0 u > 0 3 1 ’ Envoltória em termos de Tensão Efetiva Envoltória em termos de Tensão Total 2 31 ’31 ’11 u < 0 u > 0 3 1 ’ Envoltória em termos de Tensão Efetiva Envoltória em termos de Tensão Total 2 31 ’31 ’11 u 45º Trajetória de Tensões Efetivas 2 31 p 2 31 q Trajetória de Tensões Totais p u 45º Trajetória de Tensões Efetivas 2 31 p 2 31 q Trajetória de Tensões Totais 45º Trajetória de Tensões Efetivas 2 31 p 2 31 q Trajetória de Tensões Totais p Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 35 (a) Representação no diagrama de circulo de Mohr (b) Trajetória de tenções Figura 4.3 Envoltórias de resistência; (a) Representação no diagrama de circulo de Mohr; (b) Trajetória de tenções A Figura 4.4 apresenta os resultados de ensaios triaxiais adensados rápidos anisotrópicos. Já a Figura 4.5 apresenta os resultados típicos para vários tipos de ensaios triaxiais anteriormente mencionados. ’31 31 11 ’ 2 31 ’32 ’11 ’1232 12 c’ c Resistência em termos de Tensões Totais tgc Resistência em termos de Tensões Efetivas '''' tgc ’31 31 11 ’ 2 31 ’32 ’11 ’1232 12 c’ c Resistência em termos de Tensões Totais tgc Resistência em termos de Tensões Efetivas '''' tgc ’31 31 11 ’ 2 31 ’32 ’11 ’1232 12 c’ c Resistência em termos de TensõesTotais tgc Resistência em termos de Tensões Totais tgc Resistência em termos de Tensões Efetivas '''' tgc Resistência em termos de Tensões Efetivas '''' tgc 2 31 p 2 31 q p d tgpdq cos' cd sentg onde: 2 31 p 2 31 q p d tgpdq cos' cd sentg onde: Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 36 Figura 4.4 Ensaios triaxiais adensados rápidos anisotrópicos Envoltória de Remitência c’ c Kc = 1.0 Kc = 1.5 Kc = 2.0 Kc = 3.0 Kf = Kc = 4.0 Círculos de Adensamento Kc = 4.0 Kc = 3.0 Kc = 2.0 Kc=1.5 Kc = 1.0 f c Tensão Normal c c cK 3 1 Envoltória de Remitência c’ c Kc = 1.0 Kc = 1.5 Kc = 2.0 Kc = 3.0 Kf = Kc = 4.0 Círculos de Adensamento Kc = 4.0 Kc = 3.0 Kc = 2.0 Kc=1.5 Kc = 1.0 f c Tensão Normal Envoltória de Remitência c’ c Kc = 1.0 Kc = 1.5 Kc = 2.0 Kc = 3.0 Kf = Kc = 4.0 Círculos de Adensamento Kc = 4.0 Kc = 3.0 Kc = 2.0 Kc=1.5 Kc = 1.0 f c Tensão Normal Envoltória de Remitência c’ c Kc = 1.0 Kc = 1.5 Kc = 2.0 Kc = 3.0 Kf = Kc = 4.0 Círculos de Adensamento Kc = 4.0 Kc = 3.0 Kc = 2.0 Kc=1.5 Kc = 1.0 f c Tensão Normal c c cK 3 1 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 37 (a) Ensaios C.U. (b) Ensaios Q ou UU em material argiloso (c) Ensaios S ou CD Figura 4.5 Resultados típicos de ensaios triaxiais; (a) Ensaios C.U.; (b) Ensaios Q ou UU em material argiloso; (c) Ensaios S ou CD 1 ’ f t R es is tê nc ia a o C is al ha m en to u f f f c f f 45º+/2 Ten são Ef etiv a Tensão de Consolidação Tensão Normalc S 1 ’ f t R es is tê nc ia a o C is al ha m en to u f f f c f f 45º+/2 Ten são Ef etiv a Tensão de Consolidação Tensão Normalc S 1 ’ f t R es is tê nc ia a o C is al ha m en to u f f f c f f 45º+/2 Ten são Ef etiv a Tensão de Consolidação Tensão Normalc S Amostras com 100% de Saturação c Amostras com 100% de Saturação c Amostras parcialmente Saturadas c’ c ’ Amostras parcialmente Saturadas c’ c ’ ’ ’ ’ ’ Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 38 4.5 Programação dos ensaios triaxiais Os ensaios de laboratório devem ser programados e executados de forma a representar da melhor forma possível as condições de solicitação, drenagem e saturação que existirão no campo. Como condições de solicitação devem ser considerados o tipo e as tensões de adensamento, a forma com que estas solicitações é feita (compressão axial, extensão axial, compressão lateral e extensão lateral) e a velocidade de carregamento. Na Figura 4.6 é apresentada a orientação das tensões principais ao longo da superfície hipotética de ruptura. Há que se notar que as direções das tensões principais ao longo da superfície potencial de ruptura podem não ser as mesmas no instante de ruptura. Esta hipótese no entanto, não induzirá um erro muito sério. Já a Figura 4.7 apresenta as condições normais de solicitação de uma barragem de terra . Figura 4.6 Tensões principais ao longo de uma superfície de ruptura N.A. Máximo Normal 1 3 3 11 3 3 1 1 3 f N.A. Máximo Normal 1 3 3 11 3 3 1 1 3 f 1 3 f Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 39 Figura 4.7 Seqüência de carregamento de uma barragem Escavação Compactação Carregamento devido ao peso do material sobrejacente Saturação Rebaixamento do nível do reservatório Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 40 A programação dos ensaios deve ser realizada em função do tipo de solicitação que se terá nas condições de campo. Em função desta consideração serão apresentadas algumas considerações com relação a cada uma das faces da barragem. Final de construção ou durante a construção Neste caso o solo é compactado com graus de saturação que variam normalmente entre 75 a 90% e submetido a um carregamento devido à construção do aterro sobrejacente. Dependendo da velocidade da construção e condições de permeabilidade do solo podem ser consideradas como válidas as envoltórias de resistência dos ensaios rápidos não drenados (construção instantânea sem dissipação de pressões neutras) ou adensados rápidos (possibilidade de adensamento devido a velocidade lenta de construção). Como discutido anteriormente, a adoção de envoltórias em termos de tensão total incorpora automaticamente o efeito da pressão neutra. No caso de análise em termos de tensão efetiva Bishop sugere a adoção do parâmetro B que relaciona a pressão neutra desenvolvida com a tensão vertical atuante no local de interesse. A determinação do parâmetro B pode ser feita em ensaios PN, onde é realizada a medição da pressão neutra com aplicação de acréscimo na pressão confinante e axial de tal forma que a relação mantenha-se constante. Nestas condições são normais os casos em solos residuais, por exemplo, em que se determinam parâmetros de B da ordem de 30 a 50% sendo que as medidas de pressões neutras efetuadas no campo, para os mesmos solos, raramente excedem a 10%. Desta forma é possível observar que na estimativa das pressões neutras em solos não saturados é onde residem as maiores dúvidas que dificultam sobremaneira a realização das análises de estabilidade. Este fato decorre, principalmente, da dificuldade não só da medida de pressão neutra em laboratório, bem como de simulação da velocidade de carregamento e das condições de drenagem. Rebaixamento rápido Para simular as condições de rebaixamento rápido no laboratório são utilizados os ensaios CU (adensado não drenado) saturados. O adensamento real no campo é feito com uma relação Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / FT Geotecnia Barragens – Apostila G.AP-AA006/02 41 próxima de 231 cc , no entanto, é uso corrente, na engenharia de barragens, proceder-se a ensaios com adensamento isotrópico, que apresentam condições mais conservativas. Em análises em termos de pressões efetivas, as pressões neutras desenvolvidas devido a variação da carga originada pelo rebaixamento podem ser determinadas no próprio ensaio CU . Tem sido também extensivamente adotada a previsão de pressões neutras após o rebaixamento, pela utilização do parâmetro B = 1(solo saturado), isto é, a variação da pressão neutra como função da variação da tensão principal maior suposta igual à variação da pressão vertical. Na análise em termos de pressões efetivas, dependendo da permeabilidade do material (k>10-5 m/s), a previsão das pressões neutras pode ser realizada pelo traçado de redes de fluxo em regime
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