Escolha da Barragem a modelar

3.1 Introdução

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1:2 (Material 2) e por um filtro com o mesmo declive do núcleo e um dreno horizontal (Material 3).

Existem dois tipos de solos de fundação com características distintas, existentes à superfície e a 10 metros de profundidade respectivamente (Materiais 4 e 5). Ainda se observa uma cortina de injecção de cimento cujo objectivo reside na melhoria das condições de impermeabilidade da fundação.

Figura 3.1 - Geometria da Barragem em estudo

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Apresentam-se de seguida as curvas granulométricas do material argiloso do núcleo da barragem de Odelouca (Caldeira & Brito, 2006) e do enrocamento dos maciços da barragem de Beliche (Naylor et al., 1987), que serão os que se admitem terem sido adoptadas na construção da barragem estudada.

Figura 3.2 – Curvas granulométricas dos materiais constituintes da barragem

No caso dos solos finos (dimensão da argila), o comportamento é muito influenciado pela mineralogia das partículas (Maranha das Neves, 2006). A importância dos limites de Atterberg deve-se ao facto de permitirem, através da Classificação Unificada de Solos, uma análise qualitativa sobre o comportamento mecânico, permeabilidade e trabalhabilidade de um solo argiloso sem ser necessário determinar a sua composição mineralógica,.

Através dos limites de Atterberg define-se o teor em água acima do qual o solo se comporta como um líquido (limite de liquidez, ) e o teor em água abaixo do qual o solo se comporta como uma rocha muito branda e friável (limite de plasticidade, ). A partir destes limites determina-se o índice de plasticidade, que define a gama de teor em água para a qual o solo exibe um comportamento plástico (Eq. (3.1)).

(3.1)

Os valores dos limites de Atterberg e a classificação de acordo com a Classificação Unificada de Solos para a argila do núcleo encontra-se na Tabela 3.1 e na Figura 3.3.

3.2 Escolha da barragem a modelar

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Tabela 3.1 – Limites de Atterberg e classificação Unificada (Reis, 2010)

Limite de Liquidez (%) 53 Limite de Plasticidade (%) 31 Índice de Plasticidade (%) 22

Classificação do Solo MH

Figura 3.3 – Carta de plasticidade do solo argiloso (Reis, 2010)

A curva de compactação da argila do núcleo da barragem em estudo encontra-se na Figura 3.4. O ensaio de compactação foi realizado de acordo com a especificação LNEC E 197 (1966). O tipo de compactação adoptado é equivalente ao ensaio de Proctor normal e foi realizada do lado húmido por ser o processo adoptado em barragens e descrito no capítulo 2.

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Figura 3.4 – Curva de compactação da argila do núcleo (Reis, 2010)

Os valores de permeabilidade do material argiloso compactados foram retirados do estudo realizado por (Reis, 2010) enquanto que a permeabilidade dos maciços foi obtida em (Alonso et al., 2005), referente à barragem de beliche.

Como foi mencionado no capítulo 2, resulta do processo de compactação das camadas constituintes dos aterros uma estratificação horizontal, implicando uma permeabilidade anisotrópica. Deste modo e na ausência de ensaios laboratoriais, foi admitido que a permeabilidade horizontal é cinco vezes superior à permeabilidade vertical. Na Tabela 3.2 encontram-se os coeficientes de permeabilidade dos materiais.

Material

Coeficiente de Permeabilidade (m/s)

Kx Ky

Argila

Enrocamento

Fundação 1

Fundação 2

Cortina Impermeabilizante

Tabela 3.2 – Permeabilidade dos materiais

16,4 16,6 16,8 17 17,2 17,4 17,6 17,8 18

13 15 17 19 21 23

d-Peso volúmico seco (kN/m3)

- Teor em água (%) Curva Compactação

Curva Saturação

_d,máx= 17,3 kN/m³

_ópt= 18,2 %

3.3 Casos Estudados

25 A partir dos valores de ângulos de resistência ao corte, (Reis, 2010), foi determinado o declive da linha de estados críticos, M, a partir da expressão (3.2).

(3.2)

O módulo de distorção, G, foi calculado relacionando o módulo de rigidez com o coeficiente de Poisson através da equação (3.3). Este último, uma vez que não existem ensaios, foi admitido o valor de 0,3.

(3.3)

Os parâmetros de resistência adoptados apresentam-se na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 – Parâmetros de Resistência relativos à argila e enrocamento

Definição do Parâmetro Símbolo Unidade

Material

Argila (Reis,2010)

Enrocamento (Alonso et al.,

2005)

Ângulo de Resistência ao Corte º 29 42

Declive da LEC M - 1,16 1,7

Módulo de Elasticidade E MPa 12 130

Coeficiente de Poisson - 0,3 0,3

Módulo de Distorção G MPa 4,61 50

3.3. CASOS ESTUDADOS

A primeira análise mostra-se como o principal objectivo do trabalho, onde é pretendido compreender a influência do clima e da fluência sofridas pela ensecadeira durante o faseamento construtivo. De seguida, foi estudada a influência da percolação na fundação, através do mesmo modelo. O clima foi igualmente considerado, sendo o processo construtivo adoptado idêntico às condições normais em obra, onde a ensecadeira é construída em primeiro lugar construindo-se a barragem em seguida.

Finalmente, foi ainda realizado um estudo de forma a analisar as diferenças da consideração da anisotropia do material compactado, do ponto de vista da permeabilidade. Todos estes estudos têm

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como referencia uma análise mais simples, cujos materiais apresentam permeabilidade anisotrópica, fundação permeável e o clima não é considerado, que servirá de validação do modelo.

Estudo 0 – Validação do Modelo

Neste estudo, são analisados resultados que permitiram validar o modelo utilizado. A validação implica o estudo das tensões verticais e da rede de escoamento durante a construção e o enchimento. A sequência construtiva remete para as condições normais de obra, cuja linha temporal é idêntica à ilustrada na Figura 3.5 (b). Neste estudo, o clima não é contemplado para se compreender qual o efeito deste, comparando com o Estudo 1, seguindo a linha de trabalhos anteriormente realizados (Alonso et al ,2004). A permeabilidade das camadas compactadas é anisotrópica e a fundação é permeável

Estudo 1 – Análise da influência da sequência construtiva considerando o clima

O objectivo maior do presente trabalho é a análise do comportamento da barragem considerando as acções climáticas e a fluência dos materiais numa barragem de terra-enrocamento. Deste modo, colocam-se dois cenários distintos no seu processo construtivo. Num primeiro (Caso A), é reproduzida a sequência construtiva semelhante à da barragem de Odelouca, Algarve em que após a construção da ensecadeira a obra é suspensa durante 4 anos, resultando num longo período de espera e sujeitando a ensecadeira a vários ciclos atmosféricos. Durante este intervalo de tempo considera-se ainda um enchimento acidental que demora 5 dias a ser reproduzido. Este enchimento é inserido no mês com maiores registos de precipitação, após a construção da ensecadeira. O Caso B consiste na reprodução da construção da barragem em condições ideais, ou seja, sem qualquer interrupção no seu processo construtivo, e ainda o seu enchimento. O clima adoptado neste caso corresponde ao clima registado no intervalo de tempo desde o inicio da construção até ao final. Para uma melhor compreensão, remete-se para as linhas temporais contidas na Figura 3.5.

(a) Etapas consideradas no Caso A

(b) – Etapas Consideradas no Caso B

Figura 3.5 – Linhas cronológicas referentes aos Casos A e B

3.3 Casos Estudados

27 Estudo 2 – Avaliação da contribuição da percolação na fundação no modelo de cálculo

É efectuado um Estudo 2 em que se avaliou a importância da consideração percolação nos terrenos de fundação. Para esta análise, procede-se à comparação do modelo do Estudo 1 – Caso B com um modelo idêntico mas com os terrenos de fundação impermeáveis.

Estudo 3 – Influência da anisotropia de permeabilidade no solo compactado

Devido ao processo de compactação das camadas é expectável que se venha a obter uma estratificação horizontal destas, mesmo sendo feita uma compactação leve. Deste processo advêm consequências no comportamento hidráulico da barragem, pois pode induzir anisotropia na permeabilidade do material.

Este estudo faz a análise da influência de, no projecto, se considerar ou não a anisotropia da permeabilidade. Foi realizado através da comparação do estudo 1 – Caso B com um modelo idêntico com materiais com permeabilidade isotrópica.

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4.1 Introdução

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