A. Veiga Pinto

QUESTÕES ACERCA DE BARRAGENS DE ENROCAMENTO

Maputo, 20 de Nov. 2014

O QUE SÃO OBRAS DE ENROCAMENTO?

QUAIS OS PRINCIPAIS TIPOS DE OBRAS DE ENROCAMENTO?

QUAL O ENQUADRAMENTO GEOLÓGICO/GEOTÉCNICO DE MOÇAMBIQUE COM VISTA À IDENTIFICAÇÃO DE MATERIAIS DE ATERRO?

QUAIS OS TIPOS DE BARRAGENS DE ENROCAMENTO?

QUAL É A TENDÊNCIA ATUAL A NÍVEL MUNDIAL SOBRE A CONSTRUÇÃO DOS TIPOS DE BARRAGENS?

QUAIS OS ASPETOS RELEVANTES NO PROJETO DE UMA BARRAGEM DE ENROCAMENTO?

QUAL O DESEMPENHO ESTRUTURAL EXPECTÁVEL DE UMA BARRAGEM DE ENROCAMENTO?

QUAL A IMPORTÂNCIA DOS ERROS HUMANO E ORGANIZACIONAL NOS ACIDENTES EM BARRAGENS?

QUAIS OS FACTORES A TER EM CONTA NA SELEÇÃO DE UM TIPO DE BARRAGEM?

QUAL O MAIOR CONTRIBUTO DA LEGISLAÇÃO SOBRE SEGURANÇA DE BARRAGENS?

QUAIS OS PRINCIPAIS TIPOS DE ACIDENTES OCORRIDOS EM BARRAGENS DE ATERRO E EM PARTICULAR NAS DE ENROCAMENTO?

QUAIS AS INCERTEZAS DETERMINANTES ASSOCIADAS ÀS OBRAS DE ATERRO?

QUAIS OS TIPOS DE MATERIAIS UTILIZADOS EM OBRAS DE ATERRO? PORQUE AS MSE SÃO DE DIFÍCIL UTILIZAÇÃSO EM OBRAS

DE ATERRO?

PORQUÊ BARRAGENS DE ENROCAMENTO?

3

O que são obras de enrocamento?

Aterro

Escavação

Movimentação de terras

Escavação

Aterro

AUTO-ESTRADA A1_ km 100Lanço Torres Novas/Fátima

Blocos rochosos extraídos a fogo

Enrocamento

5

Quais os tipos principais de obras deenrocamento?

Aplicação de obras de enrocamento em:

Barragens Obras rodoviárias Obras ferroviárias Obras aeroportuárias Obras portuárias

6

Barragens

B. de Odeleite

B. do Sabugal

B. de Beliche

B. de S. Domingos

B. de Bastelos

B. de Keddara

B. da Apartadura

1V:1H

IP3

H = ± 45m

Confiança no risco

Obras Rodoviárias

Albufeira daBarragemdo Varosa

Túnel

Barragem do Varosa

Aterro do Varosa

IP3

H = 76 m

Aterro do Varosa

AEROPORTO DO FUNCHAL

Aterro experimental

Obras Aeroportuárias

AEROPORTO DO FUNCHAL

Ensaios de campo e ensaios de laboratório

Área de intervenção

Obras Aeroportuárias

AEROPORTO DO FUNCHAL - 1995

Aterro de enrocamento após construção

12

Obras Marítimas

13

Solos

Enrocamentos

Misturas de Solo/Enrocamento (MSE)

Quais os tipos de materiais utilizados emobras de aterro?

Solos

• < ϕ• < E• < k

• > ϕ• > E• > k

Enrocamentos

• ± ϕ• ± E• ± k

MSE

k > 10-3 cm/s

15

• Módulo de deformabilidade - > 20 vezes

• Resistência ao corte - taludes de 1V:1H a 1V:4H

• Coeficiente de permeabilidade - > 1010

Variabilidade das propriedades dos materiais de aterro

16

Porque as MSE são de difícil utilização em obras de aterro?

17

Ensaio de Compactação

leve

Solos

18

Para cada percentagem de grossos há um resultado de ensaio Proctor (peso volúmicomáximo e teor em água ótimo)

Com o aumento da percentagem de grossos diminui o estado de compacidade da fração fina (solos)

Variabilidade das características físico-mecânicasdas MSE…vulnerabilidade na utilização em barragens

19

20

Elo mais fraco

05/07/2018 21

Equipamento deensaio Proctor em

laboratório para MSE

Funcionalidade nãoeficaz e não utilizável

EUA

Desempenho das MSE

Efeito da água em excesso

22

Elevadaprecipitação

Melhor seleção doEnrocamento na

zona de empréstimo

23

Efeito de almofada na compactação

24

Enrocamento sem finos

25

Qual o enquadramento geológico geotécnico de Moçambique com vista à utilização em

materiais de aterro?

Formações Sedimentares do Cenozóico- Arenitos carbonatados e não carbonatados - Províncias de Sofala, Inhamba e Gaza

Formações Sedimentares do Cretácico- Conglomerados com calcários e arenitos

Formações sedimentares do Karoo- Arenitos argilosos compactados- Em pequena extensão em Tete e Niassa

- Rochas vulcânicas do Jurássico- Basaltos fracturados e riólitos- Zonas montanhosas - Regiões mais interiores de Tete, Manica, Gaza e Maputo

Rochas Metamórficas do Pré-câmbrico- Gneisses, migmatitos e charnóquitos- Planaltos das zonas mais montanhosas- Cabo Delgado, Niassa, Tete, Nampula e Manica e nas regiões interiores de Zambézia e Sofala

Moamba

Gaza

Manica

Tete

Zambézia

Geologia de Moçambique

Barragem de MoambaDunas inferiores, terraços, formações aluvionares e formações sedimentares; Conglomerados de grés, xistos argilosos e calcários compactos; Rochas vulcânicas – riólitos, basaltos e tufos

vulcânicos; Barragem de terra zonada

TeteArenitos argilosos compactados com depósitos de carvão associados, tilitos, conglomerados e xistos (Formações Sedimentares de Karoo); Basaltos, riólitos e diques máficos; Gnaisses e rochas

plutónicas; mármores; Barragens de enrocamento ou zonadas

ZambéziaFormações sedimentares terrestres interestratificadas por rochas sub-vulcânicas ou intrusivas;

Mármores; Sienitos nefelínicos, Campos pegmatíticos; Barragens de enrocamento

Manica

Rochas metamórficas, e vulcanitos; Barragens de enrocamento

Gaza – Barragem de MapaiGrés conglomeráticos e ferruginosos, depósitos de escorrência argilo-arenosa fluvial e argilosa

de abrasão marinha e aluviões recentes; Barragem de terra zonada

Geologia de Moçambique em zonas de futuros empreendimentos

28

Quais os factores a ter em conta na seleção de um tipo de barragem?

FATORES CONDICIONANTES

o Topográficoso Atmosféricoso Geológico-Geotécnicoso Construtivoso Socioeconómicoso Ambientais

29

FATORES ATMOSFÉRICOS

FATORES ATMOSFÉRICOS

o Humidade relativa do aro Ventoo Chuvao Secas prolongadas

Destes factores sublinha-se a importância do hidrograma de projeto, isto é, do seu volume, distribuição temporal e valor máximo

30

Tipo de Fundações:

• Solo x rocha (permeáveis, compressíveis, colapsíveis, etc.);

• Espessura de Aluviões; Espessuras de Argilas Mole (solo mole);

• Condições dos Solos “in-situ” nos Encontros: avaliar erodibilidade e colapsivilidade, quando da saturação (resistência, deformabilidade e permeabilidade);

• Tipo de rocha / fraturamento / alteração;

• Presença de matacões (blocos de rocha);

Materiais de Construção: terrosos, arenosos e pétreos.

Um projeto para ser bem fundamentado necessita de uma fiável caracterização dos materiais disponíveis para a construção do corpo da barragem e da sua fundação.

FATORES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS

31

Quais as incertezas determinantes associadas às obras de aterro?

32

IMPERMEABILIZAÇÃO

Incertezas

Vulnerabilidades

Evento indesejável

Consequências

Medidas corretivas Construção ou reforço do pé de jusante

Deficiente caracterização geotécnica dos materiais

Coeficiente de permeabilidade do solo superior ao especificado

Ineficácia na retenção do solo base

Erosão Interna

CONTROLO DA PERCOLAÇÃO

Incertezas

Vulnerabilidades

Evento indesejável

Consequências

Medidas corretivas Projectar e construir filtros a montante e jusante fiáveis

Segregação do material do filtro

Zonas que não obedecem aocritério do filtro

Percolação excessiva

Erosão Interna

33

34

ESTABILIDADE ESTRUTURAL

Incertezas

Vulnerabilidades

Evento indesejável

Consequências

Medidas corretivasMedidas estabilizadores do talude a jusante, como a suavização do paramento e construção de banquetas

Caracterização geotécnica sobrestimada dos materiais do maciço estabilizador

Resistência ao corte real do material do maciço estabilizador de jusante inferior à estimada

Deslizamento do corpo do aterro a jusante

Rotura da barragem

35

Enrocamento_com núcleo argiloso

Beliche_1986

Enrocamento_Cortina a montante asfáltica

Apartadura_1993

Quais os tipos de barragens de enrocamento?

Enrocamento_Cortinaa montante em aço

36

Enrocamento_CFRD

Odeleite_1997

Barragens de Enrocamento

Pego do Altar_1949

37

Enrocamento_Drenante

Bastelos_1993

Barragem de Enrocamento

Planta

Barragem de Enrocamento

Enrocamento_Geomembrana a montante

Pico da Urze_EC

1V: 1,2H

39

Qual é a tendência atual a nível mundial na construção de barragens?

17%

28%

31%20%

3% 1%

Barragens com mais de 100m (Até ao ano 2000)

Terra (TE)

Enrrocamento (ER)

Betão Arco (VA)

Betão Gravidade (PG)

7%

50%

18%24% 0% 1%

Barragens com mais de 100m (2000-2013)

Terra (TE)

Enrrocamento (ER)

Betão Arco (VA)

Betão Gravidade (PG)

Estatística de barragens

Barragens de enrocamento

Países com mais barragens de enrocamento (%)

Barragens de enrocamento versus outras barragens (%)

44

Quais os aspetos relevantes no projeto de uma barragem de enrocamento?

Tipo de barragem

Com núcleo argiloso

Com cortina a montante

Características adequadas deestanqueidade do solo do núcleo;

Verificar se a fundação é competente; Menor relevância na compactação

dos enrocamentos.

Maior relevância na compactação dos enrocamentos;

Verificar se o sistema deestanquidade é competente.

45

COLAPSO EM ENROCAMENTOS

Deformações volumétricaspraticamente instantâneas devidas ao

aumento do teor de água emblocos de enrocamento

DIMINUIÇÃO DA RESISTÊNCIA À FRACTURAÇÃO

Qual o desempenho estrutural expectável de uma barragem de enrocamento?

46

Ensaios de compressão triaxial

Efeito da águaColapso

BARRAGEM DE BELICHE

FASE DE CONSTRUÇÃOh=2/3H (tubos inclinométricos)

ENSAIO DE COLAPSO

Molhagemabundante

20% de água em pesorelativamente

ao enrocamento47

BARRAGEM DE BELICHE

48

±10 cm

±1 cm

1 74

39

Enrocamento são

Ensaios de colapso in-situ

Resultados

Enrocamento alterado

6

BARRAGEM DE BELICHE

49

BANQUETA(Tacos de nivelamento)

Assentamento (mm)Ensecadeira

BARRAGEM DE BELICHE

Ensecadeira

50

Fissuraçãolongitudinal

Deslocamentos horizontaismontante-jusante

em consonância com a aberturado coroamento

BARRAGEM DE BELICHE

51

1998

OBRAS DEREABILITAÇÃO

Δ H = 2,50 m

PROJECTO

BARRAGEM DE BELICHE

13 ANOS APÓS A SUACONSTRUÇÃO

52

BARRAGEM DE BELICHE

Fase final dasobras de

reabilitação

Plano de observaçãorevisto devido àsobras em curso

53

BARRAGEM DE BELICHE

54

BARRAGEM DE BELICHE

Apósas obras dereabilitação

55

Zonada com núcleo central argiloso

H = 59 m

Valb = 114.106 m3

Dono de Obra – Estado (Ministério da Agricultura)

Irrigação

Construção de 1998 a 2000

BARRAGEM DO SABUGAL

56

BARRAGEM DO SABUGAL

57

Paramento de montante

Tensões totais ao final da construção

BARRAGEM DO SABUGAL

PERFIL TIPO

58735,2

741,2

747,2

753,2

759,2

765,2

771,2

777,2

783,2

789,2

795,2

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70

ASSENTAMENTO (m)

CO

TA

DA

S T

RA

VE

SS

AS

(m

)

98.11.26

98.11.27

98.12.04

99.01.19

99.02.02

99.02.18

99.03.09

99.03.25

99.04.13

99.05.05

99.05.24

99.06.09

99.06.28

99.07.21

99.08.12

99.10.19

99.12.17

00.02.16

Deslocamentos verticais durante

a fase de construção do

inclinómetro IV6.794J

ε1=2,4%

BARRAGEM DO SABUGAL

59

BARRAGEM DO SABUGAL

Inspeção Visual

BARRAGEM DO SABUGAL

FICHA DE INSPECÇÃO VISUAL DE ESPECIALIDADE

60

61

LINHA DENIVELAMENTOGEOMÉTRICO DE PRECISÃO

Vértice de montante do coroamento

BARRAGEM DA APARTADURA

Assentamentos muito baixos ao fim de 11 anos

de operação

BARRAGENS DE ENROCAMENTO

Comportamento excelente aos sismos

Magnitude (Richter) - 8,3

Aceleração - 1,3 g

Assentamento - 0,8 m

127 barragens (EUA, Japão, Rússia)(Seed et al., 1978)

62

63

2 - EROSÃO INTERNA NO CORPO DA BARRAGEM

4 - EROSÃO INTERNA NA FUNDAÇÃO

8 – INSTABILIDADE DEVIDO A ACCÕES SÍSMICAS

5 – EROSÃO SUPERFICIAL

6 – DEGRADAÇÃO DAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

7 – SUPERFÍCIES DE DESLIZAMENTO

3 - DEFORMAÇÃO EXCESSIVA

Quais os principais tipos de acidentes ocorridos em barragens de aterro e em

particular nas de enrocamento?

1 - GALGAMENTO PELO COROAMENTO

2 - EROSÃO INTERNA NO CORPO DA BARRAGEM

4 - EROSÃO INTERNA NA FUNDAÇÃO

5 – EROSÃO SUPERFICIAL

6 – DEGRADAÇÃO DAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

7 – SUPERFÍCIES DE DESLIZAMENTO

3 - DEFORMAÇÃO EXCESSIVA

CONSEQUÊNCIAS

BARRAGEM PAÍS ANO VÍTIMAS

Puentes Espanha 1802 607

Inuka Japão 1868 1 200

South Fork EUA 1889 2 209

Orós Brasil 1960 1 000

Vajont Itália 1963 2 600

Vratsa Bulgária 1966 600

Machu Índia 1979 2 000

Gouhou China 1993 1 257

64

Malpasset França 1959 421

(TE)

(Alvenaria)

(VA)

(VA)

(TE)

(TE)

(TE)

(Rejeitados)

(TE)

Banqiao China 1975 171 000(TE)

BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)

Alpes Italianos; exploração de energia hidroeléctrica

Barragem arco de forma esbelta H = 260 m Conclusão em 1960 Primeiro enchimento em 1963 Recorde a nível mundial

ANTES

DEPOIS

CIDADE DE LONGORONE

2 600 Vítimas

BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)

12:00h

8 000 pessoas evacuadas do leito de cheia

5 Junho de 1976

Bureau of Reclamation_USA

Compactação do lado secoversus lado húmido

BARRAGEM DE TETON (EUA)

14 Vítimas

11:00h

BARRAGEM DE CAMPOS NOVOS (BRASIL)

QUAL A CAUSA DO ACIDENTE?

H = 202 mAbertura de fendas súbita esurpreendente

69

2 km

22 000 pessoaspoderão vir a ser afetadas pela onda de cheia

Concluída em 2000

PLANO DE EMERGÊNCIA INTERNO

Barragem do Sabugal

70

Em Março de 2006

Barragem do Sabugal

71

A informação da população nas zonas em risco deve ser o mais simples possível.

o Aviso para as pessoas deslocarem-se para os andares superiores;

Aviso por:o Telemóveiso Rádioo Sireneso Megafones em carros

AÇÕES DE AVISO DA POPULAÇÃO

72

MEIOS DE ALERTA E DE AVISO

Avisos sonoros na barragem de Alqueva

73

1. Cumprimento eficaz da Regulamentação e Normalização pelos vários intervenientes, nomeadamente pelo dono de obra

o A existência de Regulamentos, Normas e Recomendações (legislação) sobre barragens não são suficientes para um controlo de segurança eficaz

o Há, por vezes, deficiências na sua aplicação

EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLODE SEGURANÇA DE BARRAGENS

Qual o maior contributo da legislação sobre segurança de barragens?

74

3. Efectuar um Controlo de Execução do Plano de Observação eficaz, nomeadamente com a instalação dos dispositivos de observação fiável e interpretação e análise do comportamento da estrutura logo após a aquisição dos dados

4. Apresentação, pelo dono de obra, no final da mesma do relatório de síntese da fase de construção

EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLODE SEGURANÇA DE BARRAGENS

2. Elaboração de um adequado Plano de Observação, antes do início da construção, baseado nos pressupostos do Projeto

75

5. Elaboração de um Plano de Primeiro Enchimento fiável que incorpore a informação obtida na fase de construção

6. Controlo de Execução do Plano de Primeiro Enchimento eficaz, nomeadamente, efectuando a análise do comportamento da estrutura nos patamares de enchimento

Da análise estatística de acidentes em barragens, verifica-se

que, em termos relativos, a fase de primeiro enchimento tem

sido a mais crítica

EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLODE SEGURANÇA DE BARRAGENS

76

7. Realizações periódicas de inspecções visuais de especialidade ou de rotina de modo fiável (mitigação do risco por prevenção)

Nas visitas de inspecção deve incluir-se a verificação do

funcionamento dos órgãos hidráulico-operacionais

As inspecções visuais têm por objectivo (NOIB, 1993):

A detecção de sinais ou evidências de deteriorações ou sintomas de envelhecimento

A detecção de anomalias do sistema de observação instalado

EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLODE SEGURANÇA DE BARRAGENS

8. Elaboração e cumprimento de Planos de Emergência Internos

ERRO HUMANO OU ORGANIZACIONAL NAS FASES DE ESTUDO (ICOLD, 1972)

Fase Número de casos

VA CB PG TE ER Outros Total

Reconhecimento

Material (caracterização)

Planeamento

Projecto

Construção

Exploração

Inspecção e observação

9

1

4

1

1

5

1

6

1

1

6

2

4

13

2

49

8

17

48

32

5

2

3

3

5

1

3

1

2

72

11

25

76

41

6

5

Total 16 14 27 162 14 3 236

77

Qual a importância dos erros humano e organizacional nos acidentes em

barragens?

78

Em resumo, o factor complacência tem resultado de:

Não reconhecer eficazmente o papel de deficiências nas fundações

Utilizar métodos comuns ou empíricos no projecto, sem os adaptar aos materiais ou outras condições locais

Fazer interpretações subjectivas ou erradas, em relação a resultados de análises de modelos matemáticos ou físicos

A passagem de donos de obra de entidades estatais para privadas tem sido bastante negativo, nomeadamente por se adoptarem atitudes economicistas

A garantia da segurança por parte do dono de obra deve ser sempre verificada pela autoridade

É necessário ter sempre planos de emergência e sistemas de aviso e alerta

LIÇÕES ADQUIRIDAS EM RUPTURAS

SARKARIA, 1999) – The Complacency Factor in Dam Safety Assessments, ´99

International Conference on Dam Safety and Monitoring, China book

press, TGP Site, 210-216

79

NOVAS FERRAMENTAS PARA COMBATER O FATOR COMPLACÊNCIA

A gestão dos riscos é uma promissora ferramenta no controlo da segurança em barragens

Das vantagens da gestão dos riscos destaca-se uma melhor sistematização e definição das incertezas e das consequências que podem provocar

Gestão de Riscos em Barragens

ENGENHARIA DE BARRAGENS/MEDICINA

Agente barragem doente(ser humano)

Diagnóstico tipo deanomalia

tipo de doença

Detecção habilidade doengenheiro

habilidade do

médico

Fiabilidade visitas à obra consultas

Diagnóstico novos ensaiose cálculos

exames (análisesclínicas, etc.)

Medidascorrectivas

obras dereabilitação

receituário,cirurgia

Engenheiro Médico

ENGENHARIA DE BARRAGENS/MEDICINA

o Económicascomparativamente às soluções em betão, sobretudo nas barragens mais altas

o Reduzido período de construção

o ExtremamenteSeguras, sobretudo quando o solo não é o sistema impermeabilizante

Porquê barragens de enrocamento?

A FINALIZAR

83OBRIGADO!

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