Estudo de alternativas de recuperação e melhorias das condições de segurança de uma barragem de terra

Abstract

Barragens de terra são estruturas complexas, as quais estão sujeitas a ocorrência de diversas anomalias ao longo da sua vida útil. Tais anomalias, se não controladas, podem acarretar em situações de emergência e colocar a estrutura em risco de ruptura. O controle do fluxo no interior da barragem e em sua fundação é fundamental para garantir a segurança do empreendimento. Dessa forma, o presente trabalho realizou um estudo de alternativas de recuperação e melhorias das condições de segurança de uma barragem de terra, onde foram propostos sistemas de vedação e sistemas de drenagem para o controle do fluxo interno. No estudo de alternativas foram analisados dois dispositivos de vedação, tapete impermeável a montante e parede diafragma. Para a seleção da alternativa mais adequada foram realizadas análises de percolação e estabilidade em três cenários: Cenário I (situação atual), Cenário II (tapete impermeável) e Cenário III (parede diafragma); considerando o N.A. Normal e o N.A. Máx. Maximorum do reservatório. A eficiência dos dispositivos foi calculada em relação a redução da vazão de percolação e a redução do gradiente hidráulico. Além disso, foi verificado se os cenários atendiam aos critérios de segurança, com FS superior ao mínimo recomendado. Os resultados evidenciaram que o tapete impermeável a montante foi o dispositivo de vedação mais eficiente para o caso estudado, com 44,2% de eficiência na redução do gradiente hidráulico de saída no pé do talude de jusante, e 37,4% de eficiência na redução da vazão de percolação a jusante da barragem. Apesar dos resultados alcançados, o dispositivo de vedação como solução única, ainda não foi suficiente para controlar o fluxo interno da barragem. Dito isso, foi proposto uma alternativa de melhoria com a implantação de um sistema de drenagem no pé do talude de jusante, composto por trincheira drenante e dreno de pé. Os resultados obtidos para o conjunto vedação e drenagem foram satisfatórios, alcançando 99,8% de eficiência na redução da vazão de percolação e 89,7% na redução do gradiente hidráulico. Todos os cenários analisados apresentaram valores de FS adequados.

Embankment dams are complex structures, which are subject to the occurrence of several anomalies throughout their service life. If not controlled, such anomalies can lead to emergency situations and put the structure at risk of rupture. Controlling the flow inside of the dam and its foundation is essential to ensure the safety of the structure. The present work consists of a study of recovery alternatives and improvements of an embankment dam safety conditions, including the proposition of sealing and drainage systems to control the internal flow. In the study of alternatives, two sealing devices were evaluated: upstream impermeable blanket, and diaphragm wall. For the selection of the most suitable alternative, seepage and stability analyses were carried out in three scenarios: Scenario I (current situation), Scenario II (impermeable blanket) and Scenario III (diaphragm wall); considering the normal water level and the maximum water level of the reservoir. The efficiency of the devices was calculated in relation to the reduction of the seepage flow and the reduction of the hydraulic gradient. In addition, it was verified whether the scenarios met the safety criteria, with SF higher than the recommended minimum. The results indicated that the upstream impermeable blanket was the most efficient sealing device, presenting 44.2% efficiency in reducing the output hydraulic gradient at the toe of the embankment, and 37.4% efficiency in reducing the seepage flow downstream of the dam. Despite the achieved results, the sealing device as a single solution was still not enough to control the internal flow of the dam. Therefore, an improvement alternative was proposed with the implementation of a drainage system at the toe of the embankment, consisting of a trench drain and a toe drain. The results for the sealing and drainage set were satisfactory, reaching 99.8% efficiency in reducing the seepage flow, and 89.7% in reducing the hydraulic gradient. All of the analyzed scenarios presented adequate SF values.