O capítulo apresentou distintos conceitos sobre solos não saturados compactados e sua importância na engenharia. Estudou-se ao mesmo tempo o comportamento e a influência da sucção nas propriedades dos solos compactados e como este tem relação com a resistência ao cisalhamento e a condutividade hidráulica. Também se faz uma abordagem da sucção atuante sobre solos compactados como a influência da sucção na curva de retenção.
Também foi abordado conceitos sob a função da curva de retenção, apresentando distintos métodos para a determinação da mesma. Foi dada ênfase em conceito acerca do Método do papel filtro que foi o método utilizado no presente trabalho, descrevendo brevemente a execução do mesmo, assim como suas principais vantagens e desvantagens.
3. ESTABILIDADE DE TALUDE DE BARRAGEM DE TERRA
Talude é a denominação que se da a qualquer superfície inclinada de um maciço de solo ou rocha. Taludes podem ser naturais, também denominados encostas, ou construídos pelo homem, como em aterros (barragens de terra, aterros de estrada) e cortes (Gerscovich, 2012).
A estabilização de taludes é um assunto muito discutido na área geotécnica. Pesquisadores contribuem com seus trabalhos para um melhor entendimento do assunto, possibilitando a tomada de ações preventivas ou corretivas em áreas urbanas onde a ocorrência de movimentação de terra pode acarretar perdas materiais e de vidas humanas.
A segurança em uma obra de barragem deve ser tratada de forma compatível com as consequências de uma possível ruína. Dessa forma, conhecendo os impactos econômicos, ambientais e de possíveis perdas de vidas, o monitoramento e o cuidado com todos os aspectos que remetem a segurança da barragem são de extrema importância.
As consequências que uma ruptura de barragem pode causar nas populações que vivem nas suas imediações, devido ao enorme volume de água armazenado, tornam imperativo que se minimizem os riscos de ocorrência de fenómenos que provoquem instabilidade neste tipo de estrutura. No entanto, antes de se estudar a estabilidade de uma barragem e as possíveis situações que a condicionam, convém mencionar alguns dos seus perfis mais comuns assim como os seus princípios de funcionamento.
Tem-se certa variabilidade no tipo de barragem de terra, que poderá ser homogêneo ou zonado (ou zoneado), barragens de enrocamento que dependem da rocha para assegurarem a sua estabilidade, ou barragens mistas de terra e de enrocamento que são variações dos tipos de barragem de aterro expostos anteriormente dependendo essencialmente da natureza e dos materiais disponíveis no local para executar o corpo da barragem (Quintas 2002).
As barragens construídas de terra são aquelas constituídas de materiais naturais, como o solo, ou de materiais processados, como rochas, enrocamentos e brita. Esses materiais devem ser selecionados em uma área de empréstimo e transportados para o local da obra, lançados nas posições definidas pelo projeto e compactados. Em relação ao seu comportamento geotécnico, uma barragem de terra deve ter as seguintes características: resistência, baixa compressibilidade, ausência ou valores baixos de contração quando seca plasticidade, aderência, mínimo de rastejo e um mínimo de permeabilidade.
No entanto também é útil definir parte da estrutura de uma barragem de terra com perfil homogêneo, pois é este o tipo de estrutura que é estudada na presente dissertação. Os maciços homogêneos possuem tipicamente um corpo da barragem que garante a sua estabilidade com um solo geralmente arenoso sendo que, por vezes, poderá existir a necessidade de incluir também uma proteção do paramento a montante contra a ação destrutiva das ondas geradas no lago. A Figura 3.1 ilustra um exemplo de uma barragem homogênea destacando-se a inclusão no pé do maciço de jusante de um filtro para conferir estabilidade e drenar a secção de jusante assim como de um enrocamento na face de montante que, como mencionado anteriormente, permite proteger o maciço de montante da ação destrutiva das ondas (Stephens, 2011).
Figura 3.1 – Perfil de uma barragem de perfil homogênea.
Fonte: adaptado de Stephens, 2011.
Revisado estes princípios construtivos, as barragens de terra devem não somente garantir que o seu maciço estabilizador de montante esteja protegido da ação destrutiva das ondas da agua, mas também que o maciço de jusante deve apresentar durabilidade sob a ação das condições climáticas locais durante o período operacional. Deve se também garantir impermeabilidade suficiente que impede a perda de água excessiva através do seu corpo, assim como uma geometria que assegure não só a sua estabilidade, mas que também possibilite que a percolação ao longo do tempo não atinja valores excessivos.
Um bom comportamento da estrutura deve verificar que cumpra as exigências funcionais estabelecidas, é também fundamental identificar as ações críticas para a sua estabilidade de modo que o dimensionamento seja feito corretamente. Na fase de construção deve-se ter em conta a estabilidade de ambos maciços estabilizadores, tanto de montante como de jusante, existindo um fator de segurança mínimo para este definido nas normas
técnicas para atingir qualquer possível instabilidade que provoque deslizamentos nos maciços (NBR 11.682/2009 - Estabilidade de encostas).
Uma vez construída a barragem de terra, é importante ter conhecimento das causas mais comuns que podem provocar um colapso desta.
De acordo com estatísticas levantadas por Foster et al (1998), as causas mais comuns de acidentes com ruptura de barragens são, predominantemente, as seguintes: galgamento (em particular nas barragens de terra), fenômenos de erosão interna (“piping”) e instabilidades de taludes.
De um levantamento total de 11.192 barragens, apresentadas por Foster et. al mostrou que houve 171 rupturas de barragens com altura maior que 15 m até o ano de 1986. Entre as anomalias causadoras, temos o destaque para o do tipo “galgamento”, sendo a causa de ruptura de cerca de 35%. Na Figura 3.2 é exibido a distribuição estatística das principais causas de rupturas registradas.
Figura 3.2 – Estatística de rupturas antes e após 1950 em grandes barragens.
Fonte: Foster et al. (1998)
As restantes rupturas devem-se a galgamentos devido a cheias e deslizamentos provocados tanto pelo nível freático elevado no maciço estabilizador de jusante na situação de pleno armazenamento como pela ação sísmica e fenómenos de rebaixamento rápido que desencadeiam instabilidade no maciço estabilizador de montante.
Com o fenómeno do rebaixamento rápido se mostra como uma das ações que originam instabilidade na estrutura levando ao possível colapso desta, e em particular do maciço estabilizador de montante, é importante conhecer melhor o fenómeno e as suas causas. No presente capítulo será aprofundada a descrição do fenómeno do rebaixamento rápido em barragens de terra e o porquê deste que influencia a segurança deste tipo de
35% 12% 30% 16% 5% 1% 1% Galgamento Vertedouro Piping Barramento Piping Fundação
Deslizamento talude de jusante Deslizamento talude de montante Abalo sismico
estrutura. Serão também apresentados fatores condicionantes que tornam a barragem de terra mais ou menos estável nesta situação e possíveis métodos de controle que melhorem o comportamento da mesma. Depois de discutidos os métodos de análise e a modelagem numérica para a presente barragem de terra em situação de rebaixamento rápido, são apresentados estas mesmas metodologias assim como discutidas algumas condicionantes e vantagens e desvantagens das mesmas.