Após a definição das seções geotécnicas de referência, foram processadas as análises de percolação da água através do aterro e das fundações da barragem, fundamentadas nas avaliações atualizadas dos dados referentes à instrumentação de campo instalada, utilizando-se o programa computacional SEEP/W, aplicado para o caso de uma análise de fluxo bidimensional e em regime permanente.
Para as análises de percolação, as seções geotécnicas em estudo foram discretizadas em uma malha de elementos finitos, de acordo com a geometria da barragem. Nas análises, os coeficientes de permeabilidade dos rejeitos foram estimados com base nos resultados dos ensaios de laboratório para a caracterização tecnológica destes materiais, enquanto que, para os materiais de fundação, dique de partida e elementos de drenagem, foram adotados os valores prescritos no projeto original. A Tabela 6.1 apresenta a sistematização dos valores de referência dos coeficientes de permeabilidade, adotados nas análises de percolação subseqüentes, para os materiais constituintes da barragem B5. Estes valores foram padronizados e utilizados para todas as seções de estudo, em função da presença específica de cada material na seção em análise.
Tabela 6.1 – Valores de coeficientes de permeabilidade adotados para os materiais da barragem permeabilidade (m/s)
Materiais (padrão p/ todas as seções)
vertical horizontal
k
v/k
h 1 Fundação – Silte arenoso (solo residual) 1 x 10-6 5 x 10-6 0,20 2 Tapete drenante (underflow antigo) 4 x 10-5 1,6 x 10-4 0,253 Filtro (Magnetita) 9 x 10-5 9 x 10-5 1
4 Tapete drenante (Pedrisco) 8 x 10-4 8 x 10-4 1 5 Tapete drenante (Brita Fina) 9 x 10-3 9 x 10-3 1 6 Dreno de pé (Quartzito) 8 x 10-3 8 x 10-3 1
7 Dreno de pé (Enrocamento) 0,1 0,1 1
8 Dique de Partida – Silte argiloso 8 x 10-8 2,0 x 10-7 0,40 Os dados da Tabela 6.1 mostram que a barragem está assente sobre uma fundação relativamente permeável, o que, do ponto de vista de segurança da barragem, é muito interessante, uma vez que tal condição contribui sobremaneira para a depleção da linha freática no interior do maciço. Por outro lado, as maiores variações das permeabilidades ocorreram para os materiais do tapete drenante e do dique de partida da barragem (solo silto-argiloso).
A Tabela 6.2 apresenta os dados sistematizados para as permeabilidades dos rejeitos, obtidos por meio de ensaios de campo e de laboratório. Neste caso, os rejeitos da praia foram subdivididos em três ‘tipos’, em função de sua amostragem em três diferentes sub-regiões da praia (em geral, com 25m de comprimento cada uma), designados como
overflow 1, 2 e 3.
Tabela 6.2 – Valores dos coeficientes de permeabilidade adotados para os rejeitos da barragem. Permeabilidade (m/s) Rejeitos da barragem B5 Campo Laboratório SEÇÃO D 9 Overflow 1 - Praia 3,51 x 10-5 2,49 x 10-5 10 Overflow 2 - Praia 3,52 x 10-5 3,07 x 10-5 11 Overflow 3 - Praia 2,89 x 10-5 2,01 x 10-5 12 Underflow – Aterro. 4,30 x 10-5 2,98 x 10-5 SEÇÃO B 9 Overflow 1 - Praia 5,09 x 10-5 3,89 x 10-5 10 Overflow 2 - Praia 2,73 x 10-5 1,46 x 10-5 11 Overflow 3 - Praia 1,35 x 10-5 5,23 x 10-6 12 Underflow – Aterro. 5,88 x 10-5 3,88 x 10-5
Tal subdivisão está relacionada à tentativa, de se incorporar às análises, os efeitos da segregação de permeabilidades preconizada por Vick (1983). Neste contexto, a praia de rejeitos foi subdividida em três sub-regiões específicas, delimitadas por uma zona de alta permeabilidade (material mais grosseiro e mais próximo ao ponto de descarga ou
overflow 1), uma zona de baixa permeabilidade (material mais fino e situada distante do
ponto de lançamento ou overflow 3) e uma zona intermediária entre as anteriores (material de granulometria média ou overflow 2).
Os valores de campo tabelados referem-se a valores médios de duas medidas efetuadas em cada sub-região da praia de rejeitos. No caso dos rejeitos da zona do aterro da barragem, foram adotados os valores dos coeficientes de permeabilidade determinados para as condições da barragem na cota 930, por serem mais recentes e também por se correlacionarem, de forma mais consistente, com os valores obtidos na zona da praia de rejeitos.
Os valores de laboratório tabelados referem-se aos valores obtidos para as amostras pré- selecionadas e representativas de cada uma das sub-regiões da praia. Por outro lado, para os rejeitos do aterro, apesar da diversidade de resultados disponíveis, optou-se por utilizar os dados referentes aos rejeitos depositados atualmente na barragem B5, isto é, os dados correspondentes às amostras S1-U-A1 e S2-U-A2. Além disso, é importante destacar que se optou pela utilização dos resultados dos ensaios de laboratório determinados para a condição de amostras moldadas com densidades relativas representativas da situação in situ do aterro, ou seja, para uma condição de densidade intermediária.
Um aspecto relevante nas análises refere-se à anisotropia à permeabilidade dos rejeitos depositados na Barragem B5 e isto será detalhado melhor oportunamente. Em geral, esta grandeza (anisotropia) varia entre 1 e 15 em rejeitos de mineração (Vick, 1983), dependendo da natureza do rejeito e das condições de deposição e lançamento. Entretanto, o próprio autor também destaca que, em geral, a influência da anisotropia na determinação da posição da linha freática para aterros hidráulicos é menor quando comparada com outras variáveis.
Adicionalmente, uma importante característica do programa utilizado é a de permitir a adoção de diferentes funções de condutividade hidráulica, de modo a simular de forma mais representativa as condições de fluxo d’água em meios não saturados. Estas funções estão disponibilizadas pelo programa em função dos tipos de materiais e podem ser editadas e ajustadas pelo usuário. Assim, uma análise preliminar foi estabelecida no sentido de se estabelecer a natureza e a geometria destas funções para os vários tipos de materiais (Figura 6.6), de forma a simular a redução das permeabilidades ao longo de zonas com poropressões negativas (sucções), bem como o ajuste com as leituras piezométricas recuperadas de campo.
Figura 6.6 –Função de condutividade hidráulica em m/s adotada para os rejeitos.
O comportamento muito variável das permeabilidades em função dos valores de sucção nos solos resulta em variações bruscas das permeabilidades em distâncias reduzidas, o que pode gerar inconsistências numéricas localizadas. Assim, nas análises realizadas, adotou-se as funções de condutividade hidráulica apenas para os rejeitos; já que estes envolvem faixas acima e abaixo da superfície freática. A função adotada foi importada diretamente do banco de dados do programa, fazendo-se apenas o ajuste para os valores de permeabilidades dos rejeitos. Para os demais materiais, as permeabilidades foram admitidas constantes devido à condição saturada dos domínios respectivos da barragem.