Neste item será realizada uma breve revisão bibliográfica sobre rochas sedimentares, com destaque para os maciços areníticos, dado que tais materiais predominam na fundação da barragem da UHE Dona Francisca – objeto de estudo desta dissertação e que será apresentada no próximo capítulo. As rochas sedimentares por vezes são chamadas de rochas brandas pelo fato de tenderem a exibir maiores deformações e baixa resistência, com o comportamento geotécnico se situando entre o de solo (“hard soil”) e o de rocha branda (“soft rock”). Segundo Costa (2012), rochas sedimentares são as que se formaram tanto pela atividade mecânica como pela atividade química dos agentes do intemperismo, sobre rochas preexistentes. Elas são resultado do acúmulo do produto da decomposição e desintegração de todas as rochas presentes na crosta terrestre. Muitas vezes, esses produtos da decomposição ou desintegração são deixados no próprio local em que se deram as transformações; porém, normalmente são transportados pelo vento ou pela água e depositados em regiões mais baixas, nos continentes ou no fundo dos mares. Quando a água é o agente de transporte, o material carregado em suspensão é depositado quando a velocidade de transporte do meio diminui. Os materiais dissolvidos são precipitados ou diretamente, por efeito de mudança nas condições físico- químicas do meio, ou indiretamente, pela atividade vital de animais e plantas. Tendo se formado sob condições diversas, as rochas sedimentares, também são denominadas secundárias ou exógenas, podem mostrar grandes variações em sua composição mineralógica e química, bem como em sua textura.
Costa (2012) cita que entre as sedimentares, as rochas areníticas são as mais representativas e comuns entre as rochas sedimentares, e os fragmentos predominantes possuem diâmetro situado entre 0,01 e 2,0 m. Alguns autores admitem que o limite inferior esteja ao redor de 0,1mm. No grupo de rochas areníticas, é possível distinguir dois tipos principais: arenitos e siltitos. O arenito é uma rocha constituída substancialmente por partículas ou grânulos de quartzo detrítico, subangulares ou arredondados, com diâmetro entre 0,01 (ou 0,1) e 2,0 mm. O cimento pode ser sílica, carbonato de cálcio, substâncias ferruginosas etc. Já o siltito é rocha arenosa de granulação finíssima (grânulos ao redor de 0,01 mm), formada principalmente por produtos de erosão fluvial, lacustre ou glacial. Alguns siltitos apresentam camadas muito finas, identificadas por diferentes faixas coloridas, formadas principalmente por películas de óxidos de ferro. A espessura de tais películas depende do grau de impregnação desenvolvido em cada plano.
Pastore et al. (2015) citam que no Brasil existem cerca de 40 barragens com fundação em rochas sedimentares areníticas. Na maioria dos casos, o comportamento destas barragens tem sido satisfatório, mas ocorreram alguns acidentes que exigiram intervenções e num caso a perda da barragem, logo após o enchimento do reservatório. No caso de fundação em arenitos é muito comum as camadas do maciço natural não serem homogêneas pelo fato de ocorrerem lentes ou mesmo camadas de areia intercaladas a camadas de arenito competente, condição inerente à própria gênese do depósito sedimentar.
Há também, segundo Costa (2012), as rochas sedimentares argilosas que compreende todos os mais finos sedimentos mecanicamente formados, representados essencialmente pelas argilas. As partículas constituintes variam de dimensões ultramicroscópicas (inferiores a 0,01 mm) a dimensões de partículas coloidais. Esses sedimentos são os mais difíceis de analisar do ponto de vista petrográfico, tanto pelo aspecto finamente granular das partículas como pela dificuldade de reconhecimento dos seus constituintes por meio dos métodos usuais. As rochas sedimentares argilosas mais comuns são o argilito e o folhelho. A diferença entre elas é que o folhelho apresenta camadas horizontais bem destacadas em planos e que variam em cor. No argilito, esses planos horizontais são menos comuns.
Segundo Campos et al.7 (1993 apud BORGES, 2016), aproximadamente 70% do território
brasileiro é coberto por grandes bacias sedimentares formadas no final do período paleozóico e início do cenozóico com diferentes litologias, com granulometria variando de conglomerados a siltitos e argilitos. Na maioria dos projetos, estes materiais vêm sendo evitados e, em outros casos, eles são removidos através de escavação. Dobereiner & De Freitas (1986) agrupam as rochas brandas, em termos genéticos, em dois grandes grupos (FIGURA 5): Grupo das rochas originadas a partir de outras rochas, através de fenômenos evolutivos, tais como a meteorização e tectonização; e Grupo das rochas sedimentares brandas, de origem detrítica ou química; No entanto, é difícil definir rocha branda e seu o limite inferior, o qual representa a fronteira entre solos e rochas (SPINK & NORBURY, 1993). Este limite pode ser definido por vários critérios baseados na resistência, deformabilidade, porosidade, densidade, sendo a resistência à compressão uniaxial o critério mais utilizado e que melhor se adapta à definição da fronteira solo/rocha. A Figura 6 ilustra alguns critérios de definição de rochas brandas.
7 CAMPOS, J.; PARAGUASSU, A.; DOBEREINER, L.; FRAZÃO, E.; SOARES, L. The Geotechnical
Behaviour of Brazilian Sedimentary Rocks. Geotechnical Engineering of Hard Soils – Soft Rocks, Anagnostopoulos et al. (eds), Balkema, Rotterdam, ISBN 90 54103442.
Figura 5 – Esquema dos processos de formação das rochas brandas (Fonte: adaptado de DOBEREINER & DE FREITAS, 1986)
Figura 6 – Critérios para a definição da fronteira entre solos e rochas
(Fonte: adaptado de Rocha8 (1978 apud BORGES, 2016))
8 ROCHA, M. (1978). General Report Analysis and Design of the Foundations of Concrete Dams. In:
Os parâmetros elásticos são os mais importantes no dimensionamento de estruturas em maciços de rochas brandas, pelo fato de que elas devem ser dimensionadas de forma que estado de tensão não exceda, em regra geral, a superfície de cedência. As características de deformação destes materiais dependem de fatores intrínsecos tais como anisotropia e cimentação, e de fatores extrínsecos tais como direção e velocidade de aplicação da carga, condições de drenagem e níveis de tensões e deformações. A qualidade em termos de representatividade dos parâmetros dos materiais constituintes das fundações das barragens é fundamental para os cálculos analíticos de estabilidade da estrutura e para a utilização quando se deseja realizar modelagens numéricas destes empreendimentos, com um nível aceitável de precisão do problema de engenharia.