Barragens e Segurança Geológica

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BARRAGENS E 
RESERVATÓRIOS 
Prof. Luis Bacellar 
UFOP/EM/DEGEO 
☻Entre 1900 e 1965, 1% das 9000 maiores 
barragens do mundo se romperam e 2 % 
apresentaram sérios problemas (Stapledon, 
1976) ! 
☻Nos EUA, 45% das barragens se romperam 
por mal dimensionamento geológico e 30 % 
por mal dimensionamento hidrológico; 
☻Segundo a FEAM, cerca de 10% das 606 totais 
do estado estávam instáveis em 2007. 
 
 TIPOS DE BARRAGENS 
 
Concreto 
 Gravidade (Ex.: 
Barra Bonita - SP) 
Contafortes (Ex.: 
Itaipú) 
Arco (Ex.: Funil) 
Terra Homogêneas e Mistas 
(Ex.: Três Marias, Furnas) 
Enrocamento (Ex.: Foz de 
Areia; Irapé, MG) 
 
HOVER DAM (USA) 
Barragem de Funil (RJ) 
Homogênea 
Zoneada 
Barragens de 
Enrocamento. Fonte 
Watzko, 2007 
ELEMENTOS DAS BARRAGENS 
a) Ensecadeira (coffer dam) – estrutura para desviar água do 
seu curso; 
b) Túneis ou canais de desvio – por onde a água é desviada; 
c) Canais e túneis de adução – levam água para casa de força; 
d) Vertedouros (spillway) – controlam fluxo de água; 
Ensecadeiras 
Túneis em barragens 
 
Vertedouros 
Barragem de Queimados - Local de implantação de casa de força subterrânea 
SELEÇÃO DO TIPO DE BARRAGEM 
 
 
Depende da: Geologia tipo de fundação 
 materiais de construção 
 
 Topografia forma e declividade 
 Hidrologia 
 
Procura-se sempre compatibilizar Custo X Segurança 
IMPORTÂNCIA DA GEOLOGIA 
a) Localização da barragem; 
b) Mapear fundações, bacia de acumulação e ombreiras 
para construir com menos custo e maior segurança; 
c) Selecionar e cubar materiais de construção  solos, 
enrocamentos e agregados para concreto; 
d) Estudos de impactos ambientais (escorregamentos, 
assoreamento, contaminação de aquíferos, 
alagamentos de vales, danificação de poços, etc.). 
FATORES GEOLÓGICOS CONDICIONANTES 
 
 Cobertura de solos e rocha decomposta: 
- Importante para definir tipo de barragem 
- Transição solo/rocha (brusca, gradativa ou com matacões), com 
suas características geotécnicas e hidráulicas. 
 
- Obras de concreto – cobertura removida, ficando a atenção 
para escavação, estabilidade de taludes e materiais de 
construção. 
- Obras de terra – propriedades como material de aterro e 
características de suporte e permeabilidade. 
Maciço rochoso 
- Fundação para estruturas de concreto 
- Projeto condicionado pela deformabilidade, resistência ao 
cisalhamento e permeabilidade do maciço. 
Feições Estruturais 
Descontinuidades requerem métodos estatísticos de análise e 
tratamento generalizado; 
Falhas, fraturas de descompressão e contatos litológicos são 
estruturas mais localizadas, mas podem ser geotecnicamente mais 
significantes, exigindo tratamento específico. 
Fundações da barragem de 
concreto de Camará, na Paraíba 
Enchimento da 
barragem de Camará 
Barragem de Camará no dia 
seguinte (18/06/04) 
Barragem de Camará no dia 
seguinte (18/06/04) 
Fernandes (2007) 
Defeitos geológicos mais prejudiciais: 
 Descontinuidades ou camadas de baixa resistência subhorizontais 
próximas ao contato concreto-rocha (ex.: Itaipú); 
Camadas de alto mergulho podem suscitar recalques diferenciais 
ou zonas de permeabilidade mais elevada (subpressões) 
Furos de sondagem com injeção de cimento (ou resinas) para tratar 
(consolidar) fundações com baixa resistência ou alta permeabilidade. 
Características de condutividade hidráulica 
Depende da porosidade integranular da rocha (geralmente pouco 
significativa) e das descontinuidades. Ensaios de perda d’água sobre 
pressão em sondagens podem definí-las. 
Causas de Acidentes em Barragens: 
 
a) Escorregamentos devido a: 
 rocha de baixa resistência na fundação ou na 
 ombreira/taludes (represa de Vayont -Itália); 
 material de construção de baixa qualidade; 
b) Tombamento (raro) 
c. Erosão Interna (piping) – resultado de excessiva 
percolação da água pela fundação (10% dos problemas 
–Ex. Hales Bar Dam) ou pela própria barragem (Rep. da 
Pampulha); 
d. Deformação com recalques diferenciais do corpo da 
barragem ou da fundação em maciços compressíveis. 
e. Galgamento (extravasamento) devido mal 
dimensionamento da enchente máxima (Rep. de 
Euclides da Cunha) ou por grandes escorregamentos 
marginais no reservatório (represa de Vayont). 
- Concreto, em arco 
(L=150m, H= 257m, 
Esp.= 22,7m a 3,4m). 
- Fundação em cal-
cários, margas e argilas 
- Ruptura (1963) - um 
escorregamento envol-
vendo 100 milhões de 
m3 de solo e rocha, 
provocou uma onda de 
90m, que galgou o 
dique, matando 3.000 
pessoas e inutilizando a 
barragem. 
BARAGEM DE VAIONT (ITÁLIA) 
 Barragem de Vajont, 
vista de Langarone..Foto 
de M. Diederichs, 2003. 
Barragem em Arco de Malpasset (França) 
- Construção em 1954 (L= 103m, H = 60m, Esp max= 6,8m) - ruiu em 1959 
- Fundação em gnaisse e mica-xisto cisalhado e fraturado com uma massa 
em forma de cunha sobre juntas preenchidas por argila. A barragem não 
contava com um eficiente sistema de drenagem (poços de alívio). 
- Ruptura em 1959 - Enchente catastrófica provocou deslizamento das 
rochas ao longo de plano paralelo às fundações na ombreira esquerda. 
- Destruição por 2 km, com 450 mortes. 
Barragem de 
Malpasset. 
Foto de M. 
Diederichs, 
2003. 
Barragem de Teton (USA) 
 
Construção – 1975 (L= 900m, H= 92m) 
 
Fundação – riolito fortemente fraturado, com juntas abertas 
(injeção de 16.000m3 de concreto). 
 
Ruptura – erosão interna no silte utilizado na construção 
 
- Fraturas não seladas na fundação 
 
- Ausência de materiais filtrantes entre o aterro e a 
fundação. 
Barragem de Harles Dam – 
concluída em 1913. 
 Houve problemas de percolação 
de água sob a barragem. 
Soluções adotadas para conter a 
percolação: 
Injeção em 1919 de 78324 pes 
cúbicos de asfalto quente 
-Na década de 40 foi construída 
uma cortina de vedação de 
concreto de 8 a 34 metros de 
profundidade em relação ao leito 
do rio e uma cortina de injeção de 
asfalto e concreto. Isto envolveu 
a execução de centenas de 
sondagens ao logo do eixo da 
barragem; 
- Em 1963 a barragem foi 
abandonada, pois nunca se 
conseguiu controlar a percolação 
Fonte: J. D. Rogers (2012) 
Barragem de Hales Bar (EUA). Problemas com percolação 
excessiva de água pela fundação cárstica. 
Barragem da Pampulha – Brasil - 1954 (VARGAS et. al , 1955) 
 
• Construída com terra selada por placas de concreto armado a 
montante, com 16,5 metros de altura, 330 metros de comprimento e 18 
hm3 de volume de reservatório. 
 
• Em16/05/54, observou-se surgência de água com artesianismo no pé 
do talude jusante. Em 17/05, o furo apresentava diâmetro de dois 
metros. Iniciou-se o esvaziamento da barragem; 
 
• Fenda localizada em placa de concreto armado no talude de 
montante; tentou-se, sem sucesso, vedá-la com chapas de aço, 
colchões e sacos de areia. Conseguiu-se esvaziar cerca de 30% do 
lago e a água baixou até cerca de 1 metro acima da fenda. 
 
• Em 20/05, a barragem rompeu-se, com inundação do aeroporto da 
Pampulha; grande parte de BH ficou sem abastecimento de água, 
sendo necessário construir sistema de abastecimento de emergência. 
Vargas et al. (1955) 
Rompimento da 
Barragem da 
Pampulha 
Soluções Adotadas para Evitar Percolação ou Piping: 
Decapeamento de camadas compressíveis ou de baixa 
durabilidade, especialmente nas barragens de concreto;Regularização superficial com concreto (concreto dental); 
Injeções de consolidação de maciços (aumentam a resistência e 
diminuem o recalque e permeabilidade) na forma de cortinas de 
injeção ou de injeções esporádicas; 
Impermeabilização da fundação: diafragmas; trincheiras de 
vedação (cutoff) preenchidas com argila ou concreto; 
Tapetes impermeáveis de argila a montante no reservatório; 
Drenos profundos (cortinas de drenagem) a jusante das cortinas 
de injeção. 
Proteção contra percolação pelo corpo da barragem: drenos 
longitudinais; drenos em chaminé e tapete drenante; filtro de pé; 
núcleos impermeáveis em barragens mistas; impermeabilização 
do paramento de montante. 
Controle da percolação nas fundações: trincheira de vedação; 
tapete impermeável a montante; cortina de injeção; diafragma; 
trincheiras ou poços de alívio a jusante. 
Barragem de Terra de Euclides da Cunha (SP), no rio Pardo 
• Altura máxima: 56m; Comprimento: 312m 
• Precipitação: 260mm em 24h numa área de 1670Km2 
• Galgamento na crista direita da barragem que estava 30cm mais baixa. 
Uma lâmina de 1,2 metro passou por cima da barragem durante um 
período de 4 horas. O transbordamento começou as 20:30h do 
dia 19/01 e a ruptura às 03:30h do dia 20/01. 
Barragem de Barra 
Bonita: Análise da 
viabilidade de 2 
alternativas de 
localização. 
Miraí (rio Muriaé), 2ª ruptura (2007) - 2 milhões de m3 de lama. 
 
Miraí, na 2ª ruptura – 60 pessoas desabrigadas, 765 desalojadas. 2 mil 
pessoas afetadas pelo vazamento e 35 casas destruídas. 235 moradias 
precisaram ser reformadas. Quatro pontes destruídas, duas indústrias 
danificadas pela mistura de água e argila. Cerca de 150 mil pessoas 
afetadas pelo corte no abastecimento de água. O alumínio no rejeito 
acarreta aumento da acidez do solo, limitando a produção agrícola. 
Barragem 
de Salto 
Santiago – 
fundação 
cortada por 
falhas com 
caixa 
preenchida 
de solo 
Represa de Tucuruí – Consolidação da falha geológica 
encontrada na fundação 
Tratamento de 
ombreiras e 
fundações 
ancoragem 
ancoragem 
Tirantes 
Injeções de cimento 
Injeções de cimento 
Tratamento de 
ombreiras e 
Fundações 
Cortinas de 
Injeção 
Fonte: Bedient & 
Huber (1992) 
Qualquer barreira 
aumentará o 
percurso das 
linhas de fluxo, 
reduzindo o 
gradiente 
hidráulico e, 
portanto, a 
possibilidade de 
erosão por piping 
e de 
escorregamentos 
no pe´da 
barragem