SISTEMAS DE DRENAGEM EM BARRAGENS DE REJEITO

Conforme já mencionado anteriormente, diversas rupturas em barragens de rejeito estão associadas a fenômenos de liquefação e de “piping”. Entretanto, percebe-se que grande parte destes fenômenos está, também, diretamente ligado a deficiências nos sistemas de drenagem, que por sua vez devem ser muito bem definidos em projetos desta natureza visto sua influência direta na estabilidade da estrutura.

O sistema de drenagem de uma barragem pode ser dividido em drenagem interna e drenagem externa, também conhecida como superficial. Devido à impossibilidade de se

impedir a percolação de água pelo interior de um maciço, devem-se incorporar, nesta região, estruturas que permitam o fluxo, de forma controlada, para a região externa da estrutura.

A estas estruturas, geralmente empregadas para o controle interno da freática, dá-se o nome de sistemas de drenagem interna, sendo mais comumente empregados os drenos e os filtros. Em virtude de suas elevadas permeabilidades, uma vez que, são construídos com materiais grosseiros, como a brita, areia, blocos de rochas ou mais comumente a interação entre todos; estas estruturas funcionam dentro da barragem como uma unidade de controle para a água que percola, ou seja, estas estruturas fazem com que o fluxo no interior do maciço siga uma orientação pela qual não se comprometa a estabilidade do aterro da barragem.

De maneira simplificada, a função do sistema de drenagem interna, para o caso de barragens alteadas com rejeitos, é de abater a linha freática no interior do maciço evitando que o talude de jusante fique saturado e conseqüentemente esteja susceptível a uma ruptura. Os drenos, em geral, são construídos ao longo de um certo comprimento do reservatório ou mesmo do maciço da barragem e funcionam como um “tapete drenante”. Também podem aparecer na base de barragens como um dique para os alteamentos subseqüentes; tais estruturas, bastante comuns em barragens de rejeitos alteadas pelo método de linha de centro e jusante, são conhecidas como “dreno de pé”.

Já os filtros, em geral, quando construídos no interior do maciço tem a função de não permitir que a superfície freática atinja a região à jusante do mesmo. No interior do aterro podem ser construídos de várias maneiras, inclinados, verticais e horizontais, sendo estas duas últimas as mais utilizadas.

A Figura 2.14(a) apresenta um conjunto de filtros vertical e horizontal no interior de um dique. Para tal caso, o filtro horizontal está disposto a evitar subpressões na fundação da barragem enquanto que o vertical para interceptar a freática. A Figura 2.14(b) apresenta um tipo de filtro conhecido como “finger drains”, geralmente dispostos para as ombreiras da barragem, cujo objetivo, além de controlar a superfície freática dentro do maciço, é evitar que a mesma atinja o talude de jusante, prevenindo ainda a migração de finos ou mesmo as erosões ocasionadas pelo arraste de partículas de rejeito pela água.

Figura 2.14 – Esquema de filtros vertical e horizontal no interior de um dique (a) e detalhe de um filtro do tipo “finger drains” (b)

Os filtros, em grande parte das vezes, são construídos com a utilização de um processo de graduação entre a areia até a brita fina, contemplando sempre, no sentido do fluxo, a menor para a maior permeabilidade.

Com o intuito de reduzir custos, muitas vezes são utilizados materiais que estão disponíveis na própria mineração, como, por exemplo, rejeitos do tipo magnetita, ou mesmo resíduos do processo de britagem. Na Figura 2.15 é apresentado um esquema de filtro utilizando rejeitos de magnetita oriundos do processo de beneficiamento da rocha fosfática associados a geotexteis e brita. É interessante que se destaque a importância de

se estabelecer à graduação correta entre os materiais constituintes do filtro, sempre do menos permeável para o mais permeável, uma vez que, pode ocorrer migração de material mais fino e conseqüentemente colmatar o sistema de drenagem interna.

Figura 2.15 – Esquema de execução de um filtro de ombreira utilizando rejeitos da própria mineradora. (Barragem B5 - Bunge Fertilizantes S/A)

Nesse contexto, Vick (1983) destaca que o uso de geossintéticos substitui a graduação do material pelo processo convencional de filtros de areia. A sua utilização é considerada válida para barragens de rejeito de vida curta. Haas (1982), Bentel et al (1982) e Schurnberg (1982) citam exemplos de bom funcionamento de geossintéticos em barragens de rejeito mas advertem que o tecido sintético pode colmatar por sedimentos para alguns tipos de efluentes (Dupas, 1993).

Com relação ao sistema de drenagem externa, ou superficial, face às peculiaridades apresentadas pelas barragens de rejeitos, este conjunto de unidades apresenta-se como um elemento de grande importância para a manutenção da segurança nas estruturas. Em geral, o sistema de drenagem externa pode ser composto por vertedouros, canais, extravasores de cheias, galerias de fundo, canaletas e escadas para descida d’água entre outros. O extravasor de cheias, como a própria designação indica, serve para captar vazões em períodos chuvosos, tendo eixo aproximadamente paralelo ao eixo da barragem; localiza-se imediatamente a montante da “praia”, e tem emboques em cotas variáveis, os quais são tamponadas as medidas em que a barragem é alteada. Antigamente estes extravasores eram utilizados associados a galerias de fundo, mas atualmente este artifício está em desuso, visto as dificuldades de se avaliar a qualidade

destas estruturas, em geral de concreto, uma vez que se encontram submersas às barragens (medidas de segurança).

Figura 2.16 – Sistema extravasor de cheias. Detalhe dos emboques em cotas variáveis. (Barragem B5 - Bunge Fertilizantes S/A)

Adicionalmente, os taludes de jusante de uma barragem de rejeitos (método de montante e linha de centro), por estarem continuamente expostos às intempéries, podem apresentar erosões superficiais afetando consideravelmente a estabilidade da estrutura. Normalmente, a proteção dos taludes de jusante de uma barragem de rejeitos é realizada pela implantação de canaletas e escadas de descida de água para coletar as águas que escoam pelos seus taludes e bermas, além do plantio de grama em placas para se evitar o carreamento de partículas sólidas pelo fluxo de água ao longo destes taludes, conforme ilustrado na Figura 2.17 abaixo:

Figura 2.17 – Esquema de drenagem superficial. Plantio de grama em placas, escadas de descida d’água e canaletas, respectivamente. (Bittar, 2004)

2.6 ANÁLISE DE PERCOLAÇÃO PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS