DETERMINAÇÃO E CONTROLE DA SUPERFÍCIE FREÁTICA

A posição da linha freática é um elemento crítico para a análise de estabilidade do talude de jusante da barragem, principalmente naquelas alteadas pelo método de montante e linha de centro. Este posicionamento pode ser condicionado basicamente a três fatores: o primeiro é a localização do N.A. de operação, ou seja, do lago de decantação em relação à crista da barragem, o segundo é o efeito da variação da permeabilidade horizontal e vertical ao longo da praia, produzida pela segregação granulométrica no lançamento do rejeito e o terceiro é efeito das condições de permeabilidade da fundação da barragem.

Por outro lado, outras variáveis também influenciam a locação da freática, entretanto com contribuições reduzidas quando comparadas com as três principais descritas acima. Entre estas podemos citar o efeito da redução da permeabilidade dos rejeitos com a profundidade, causado pela consolidação que induz a um decréscimo de índice de vazios. Este decréscimo normalmente leva a permeabilidade a decrescer de 5 a 10 vezes, ou mais como mostram De Mello et al (1987), Gobara (1991) e Amorim (1993), dependendo da altura da barragem e das características de floculação, de sedimentação e de consolidação dos rejeitos. Outro fator que afeta a freática é a infiltração da lama no rejeito provocado pelo espigotamento. Os resultados de um estudo feito por Nelson (1977) sugerem que este fator causa elevação da freática de 2 a 4 % no local do espigotamento, resultado que ratifica as observações de Abadjiev (1985).

Adicionalmente o uso de ciclones tanto no método de jusante, quanto no de linha de centro, introduz grandes quantidades de água durante a operação de ciclonagem, quantidade esta, muitas vezes superior à produzida pela superfície freática que vem do depósito. Assim, quando em operação, quem controla o nível freático são os ciclones (Dupas, 1993).

Com relação aos três principais condicionantes da superfície freática, através da Figura 2.10(a) percebe-se que a proximidade entre o N.A. do lago de decantação e a crista da barragem, produz uma elevação da linha freática, que por sua vez resulta em um aumento do nível de poropressões no talude de jusante contribuindo para a redução dos fatores de segurança até mesmo remetendo a uma possível ruptura da barragem.

Outro condicionante na determinação da posição da linha freática é o gradiente de permeabilidade no maciço. Esta variação é resultado da segregação granulométrica gerada pelo lançamento e deposição dos rejeitos na praia que por sua vez é função da distribuição granulométrica dos rejeitos, do teor de sólidos e das condições de lançamento. Na Figura 2.10(b), a proximidade da linha freática do talude jusante é função direta da segregação ocorrida no maciço. Assim, uma melhor separação no processo de segregação granulométrica ao longo da praia representa um aumento nas condições de drenabilidade da pilha.

Figura 2.10 – Fatores que influenciam a posição da linha freática em barragens alteadas pelo Método de Montante (Modificado – Vick, 1983 apud. Santos, 2004).

A Figura 2.10(c) demonstra que as condições de contorno, particularmente a permeabilidade da fundação e as condições de permeabilidade do dique de partida, também exercem uma influência sobre a localização da superfície freática. Assim, para uma fundação relativamente permeável, a posição da linha freática em relação ao talude pode ser considerada favorável à segurança do talude, enquanto que um dique de partida menos permeável faz com que a superfície freática se eleve e tenda a ser desfavorável à

segurança do talude, uma vez que, segundo Dupas (1993) o dique de partida, ao funcionar como um anteparo faz com que a freática tenda a “galgar” o obstáculo.

Ainda com relação à segregação granulométrica, Bligth (1994), relata que o processo ocorrido na praia promove um arraste das partículas finas para locais mais distantes do ponto de lançamento dos rejeitos. Tal fenômeno pode ser explicado pela relação empírica entre a permeabilidade e a distribuição granulométrica das partículas presentes no rejeito. Assim, baseado na relação entre a distribuição granulométrica do rejeito em função da segregação hidráulica, Bligth (1994) sugere que a permeabilidade se distribui de acordo com a relação:

K = a . exp ( -b . x ) (2.2)

sendo:

K – condutividade hidráulica numa praia de rejeitos; a e b – são características da praia de rejeito e x é a distância em relação ao ponto de lançamento do rejeito.

Ilustrando a formulação apresentada por Bligth (1994), observa-se na Figura 2.11, para um rejeito de diamante, a variação da permeabilidade (obtida em laboratório através de ensaios de carga constante) em função da distância na praia. Pela Figura, pode-se visualizar uma pequena redução no valor da permeabilidade em função da distância do ponto de lançamento.

Figura 2.11 – Variação da permeabilidade em função da distância do ponto de lançamento na praia (Modificado – Bligth, 1994 apud Santos, 2004).

Ainda neste contexto, a Figura 2.12 apresenta um modelo típico de linha freática determinada em função da segregação hidráulica gerada pela distribuição granulométrica do rejeito na praia. Bligth (1994) relata que para o caso em que valor da permeabilidade é constante ao longo do maciço a linha freática também é constante ao longo da praia e torna-se função direta de outras variáveis. Portanto, conforme já mencionado anteriormente, no caso em que a permeabilidade varia em função da distribuição granulométrica do aterro a posição da linha freática torna-se função direta da segregação granulométrica do rejeito na praia.

Figura 2.12 – Efeito da variação da permeabilidade sobre a posição da linha freática em aterros hidráulicos (Modificado – Bligth, 1994 apud Santos, 2004).