Percolação da água e barragens

Prévia do material em texto

Sarah Valente Tavares Ceatec – Engenharia Civil 
 
1 
 
Percolação Da Água 
MÉTODO DO MODELO FÍSICO 
 Processo caro e demorado, só se justifica sob o ponto 
de vista didático 
 
 
 
 Analogia com problemas físicos semelhantes (elétricos, 
viscosos, térmicos): 
 A analogia elétrica é mais usada 
 A voltagem corresponde à carga total, a 
condutibilidade à permeabilidade e a corrente à 
velocidade 
 Desenhando o problema em papel condutor e 
criando diferença de potencial pode – se 
determinar a voltagem em qualquer ponto, a 
partir de onde se desenham as equipotenciais 
 As linhas de fluxo são consequência 
 
 
MÉTODOS NUMÉRICOS (APROXIMADOS) 
 A partir de uma rede de elementos finitos ou 
diferenças finitas pode – se calcular com 
razoável precisão a carga total em cada ponto 
 Diversos programas aplicam esse método, 
inclusive para o traçado em materiais não 
homogêneos 
MÉTODOS ANALÍTICOS (EXATO) 
 Resolução da equação diferencial de fluxos 
tridimensionais 
 
 Em casos específicos de isotropia tem – se a 
equação de Laplace (solo isotrópico) 
 
 Sarah Valente Tavares Ceatec – Engenharia Civil 
 
2 
 
 
 Exemplo de rede de fluxo sob barragem de 
concreto 
 
 
 
 
 
 Exemplos de redes de fluxo: percolação em 
fundações permeáveis 
 
TENSÕES NO SOLO 
𝑣′ = 𝑣 −  
 
 
𝑖 = 
𝛥ℎ
𝐿
 
 
 
Estaca prancha 
Escavação para 
tubulações: evita 
que a vala se 
feche por causa 
da areia 
movediça 
Descendente: de 
cima para baixo 
Ascendente: de 
baixo para cima 
 Sarah Valente Tavares Ceatec – Engenharia Civil 
 
3 
 
INSTABILIDADE HIDRÁULICA 
 Piping 
 Ruptura hidráulica 
PIPING 
 Resultante do processo de carreamento de partículas 
do solo (material fino) por forças de percolação 
elevadas 
 Ocorre quando fp é superior a resistência ao 
cisalhamento do solo 
 
 Para evitar, deve – se utilizar camadas drenantes na 
saída 
 Fator de segurança 
 
 
RUPTURA HIDRÁULICA (OU LEVANTAMENTO 
HIDRÁULICO) 
 Envolve uma massa de solo grande, na zona onde a 
percolação é ascendente 
 Depende da relação entre o peso submerso da massa 
de solo (P’) e as forças de percolação (FP) que nela 
atuam 
 
 Análise de estabilidade à ruptura hidráulica para 
o fluxo bidirecional ascendente em torno de uma 
cortina 
 
 Terzaghi (1922) conclui que o levantamento 
hidráulico ocorre em uma massa de D (altura 
enterrada) x D/2 (largura) 
 
 
i máx de saída: onde 
ocorre areia movediça 
’ = sat - w 
 Sarah Valente Tavares Ceatec – Engenharia Civil 
 
4 
 
 
 
 
 Utilização de filtros para aumentar os coeficientes de 
segurança à instabilidade de origem hidráulica 
 
 
 
 Materiais dos filtros: 
 Excelente permeabilidade: granulares 
 Sem impurezas 
 
 
 Critérios de definição faixa 
 
 Uso de geotêxtil 
 
 
 
 
i médio = (iA + iB)/2 
Diâmetro 
correspondente a % 
que passa de 15% 
B: base 
Filtro 
 Sarah Valente Tavares Ceatec – Engenharia Civil 
 
5 
 
 Fator de segurança: 
 Nível normal: 
 A drenagem interna opera normalmente: a 
superfície freática passa através do sistema de 
drenagem interna da barragem 
 O gradiente hidráulico deverá ser equivalente a no 
máximo 0,30 
 FS ≥ 3 
 Nível atenção: 
 O sistema de drenagem encontra – se 
parcialmente colmatado 
 Superfície freática elevada: em níveis aceitáveis de 
operação 
 O gradiente hidráulico apresenta – se 
razoavelmente elevado 
 1,80  FS < 3 
 Nível alerta: 
 O sistema de drenagem interna funciona 
parcialmente (colmatação parcial) 
 A superfície freática aproxima – se do talude de 
jusante 
 Gradiente hidráulico apresenta – se elevado 
 1,50  FS < 1,80 
 Nível emergência: 
 Grau máximo de gravidade: onde se atinge ou se 
aproxima do gradiente crítico (0,9) 
 Ruptura iminente ou já ocorreu 
 FS < 1,50