GEOLOGIA DE BARRAGENS

Barbosa et al (2013) (BARBOSA et al., 2013)

Definição de barragem e suas finalidades

Barragem é um elemento estrutural, construído transversalmente a vales

ou áreas deprimidas com o objetivo de elevar o nível da água dos cursos

naturais, ou criar reservatório destinado à acumulação de água. Este tipo de

estrutura pode ser projetado com vários propósitos, afim de satisfazer as

necessidades do projeto. Dentre estas finalidade pode-se citar a geração de

energia elétrica através das usinas hidroelétricas; abastecer com água setores

industriais, agrícolas e residenciais; conter enchentes ou sedimentos; auxiliar

na navegação tornando trechos de rio navegáveis; desenvolver atividade de

piscicultura, turismo e lazer (BARBOSA et al., 2013).

Para construir uma barragem, devem-se levar em consideração as

condições geológicas e geotécnicas da região. Além disso, existem os fatores

hidráulicos, hidrelétricos, econômico, político, social e ambiental. A escolha do

local está diretamente ligada ao objetivo do empreendimento. O local escolhido

onde eixo de barramento será construído deve ser estratégico para evitar

maiores custos com a obra. O tipo de barragem a ser construído leva em

consideração diversos fatores como as condições de acesso, condições de

fundação, condições topográficas, disponibilidade de materiais de construção,

entre outros aspectos técnicos (BARBOSA et al., 2013).

Tipos de Barragens

As barragens são classificadas de acordo com sua finalidade, projeto

hidráulico e os tipos de matérias usados na construção. As barragens podem

ser classificadas como: barragem de Concreto (que se subdivide em barragem

de gravidade, concreto em arco e barragem em contraforte) e barragem de

Terra e/ou Enroncamento.

Conforme Barbosa et al (2013), as barragens de gravidade (Figura 00)

são constituídas por uma barreira de concreto que tem por objetivo resistir à

pressão da água distribuindo as tensões para sua base no leito do rio. Para

que este tipo de barragem apresente melhor desempenho, a mesma deve ser

maciça, ou seja, construída com material de alta densidade.

.

Para Barbosa et al (2013), as barragens de concreto em arco

necessitam de um terreno especial para sua construção. Seu formato permite

que as pressões sejam bem distribuídas para as margens e fundo do rio, pois

as margens são altas e compostas de rocha sã e resistente. São construídas,

geralmente, em vales estreitos ou nanyons. O custo, em relação as barragens

de gravidade, é bem menos, pois consome menos concreto. Porém, exige um

alto nível de especialização na mão de obra.

A barragem de concreto em contrafortes é composta por uma laje

impermeável a montante, apoiada em contrafortes verticais. A compressão

exercida na fundação é maior do que na barragem de gravidade; em função

disso, a fundação onde será apoiada a barragem deve ser rochosa e com

elevada rigidez (SAYAO apud BARBOSA et al; 2013). Os contrafortes são as

estruturas que reforçam as paredes da barragem e “aliviam” a pressão. Esta

exige um projeto estrutural mais complexo do que as barragens supracitadas.

As barragens de terra são as mais elementares obras de barragens e normalmente se prestam para qualquer tipo de fundação, desde a rocha compacta, até terrenos construídos de materiais não consolidados. Este tipo de barragem se subdivide nos tipos homogêneos (construído com uma única espécie de material) e zonados (representado por um núcleo central impermeável envolvido por zonas). Neste primeiro caso, o material necessita ser suficientemente impermeável e os taludes precisam ser suaves, para uma estabilidade adequada. Já no segundo tipo, as zonas que envolvem o núcleo são consideravelmente mais permeáveis, pois são compostos de areia, cascalho, fragmentos de rochas ou uma mistura destes materiais (MARANGON, 2004).

Nas barragens de Enrocamento são utilizados blocos de rocha de tamanho variável e uma membrana impermeável na face de montante. Só é economicamente viável construí-la onde o custo do concreto é elevado ou onde há escassez de materiais terrosos e, ainda, houvesse excesso de rocha dura e resistente. Vale ressaltar que a rocha de fundação adequada para uma barragem de enroncamento pode não ser adequada para uma de concreto. A rocha utilizada na construção deve ser muito resistente às ações do intemperismo; os blocos de rochas são colocados de modo a se obter maior contato (MARANGON, 2004).

Geologia e Condições das Fundações

Para Marangon (2004), as condições das fundações estão diretamente

relacionadas às características físicas, químicas e mineralógicas da rocha que

suportará o peso da barragem. Deve-se levar em consideração também a

altura da mesma (alta ou baixa). Tais condições encontradas são as fundações

sobre rocha sã e sólida, e sobre sedimentos (aluviões).

A rocha sã e sólida normalmente serve de base para qualquer tipo de

barragem; iclui a escavação da camada superficial quando alterada e

tratamento eventual por injeção, para consolidação. Já os aluviões, incluem as

areias, argilas, siltes e cascalhos; dependendo do tipo e altura da barragem,

qualquer um desses sedimentos poderá ser utilizado, desde que apliquem-se

os tratamentos adequados (MARANGON, 2004).

MAPEAMENTO GEOLÓGICO

O mapeamento geológico tem como objetivo identificar os conjuntos

contínuos e homogêneos das rochas de fundação. Os estudos geológicos das

fundações e ombreiras são levadas em consideração até que as solicitações

hidráulicas e geomecânicas transmitidas pelo reservatório não tenham mais

efeito; os mapeamento, nessa fase, também deve fornecer informações sobre

as potencialidades dos materiais disponíveis nas áreas adjacentes e próximas

à barragem. A fase de estudo geológico é responsável por coletar dados, fazer

reconhecimento de mapas geológicos e relatórios técnicos, fotogrametria,

levantamento geofísico, elaboração de cartas geológicas (contendo tipo de

rocha, dobras, falhas, etc.); sondagem ao longo do eixo da barragem,

sangradouro, laçais de empréstimos e pedreiras (MARANGON, 2004).

FATORES CONDICIONANTES PARA CONSTRUÇÃO DE UMA

BARRAGEM

Conforme Barbosa et al (2013), a definição do projeto de construção de

uma barragem mais adequado para um determinado local é feita pelo geólogo

e/ou engenheiro que têm o conhecimento das condicionantes que podem

influenciar na obra. Tais condicionantes referem-se à caracterização das

fundações; morfologia das bacias hidrográficas e hidráulica, características dos

materiais naturais de construção, aspectos tectônicos e impactos ambientais

que podem ser ocasionados com a construção da barragem.

Outros fatores condicionantes para a construção de uma barragem

são: origem do solo, transição solo-rocha, características geotécnicas,

permeabilidade; paleocanais aluvionares. Vale ressaltar que as barragens de

concreto devem ser apoiadas em fundações de rocha; execução de ensaios in-

situ e de laboratório para determinação da resistência mecânica para

fundações e permeabilidade. (ZINGANO apud BARBOSA et al, 2013)

Conforme Barbosa et al (2013), os aspectos tectônicos estão

relacionados aos fatores condicionantes na construção de uma barragem, no

sentido de que os movimentos tectônicos possam afetar o maciço rochoso,

exigindo assim, tratamentos tantos superficiais quanto subsuperficiais do

maciço. O estudo do impacto ambiental é também um fator muito importante na

construção de barragens. Dessa forma, é necessário fazer um levantamento das

famílias que serão afetadas com a construção, a região que deve ser alagada, as

espécies presentes no ecossistema, afim de que possa elaborar medidas que reduza

esses impactos, para que os impactos causados não sejam maiores do que os

benefícios gerados pela construção da barragem.

FASES DE ESTUDO

Conforme Marangon (2004), a implantação de uma barragem em

determinado curso d’água envolve sempre uma seqüência natural de trabalho.

Toda obra de vulto agrupa diferentes turmas especializadas de técnicos, com a

finalidade de seguirem, à medida do possível, os seguintes ítens:

Levantamento topográfico, dados hidrológicos, planejamento e orçamento.

A função do levantamento topográfico é preparar plantas topográficas

que permitam verificar as seções transversais mais favoráveis para uma

barragem; calcular a área de inundação e obter o perfil longitudinal do curso

d’água; o método mais utilizado nesse levantamento é a aerofotogrametria. O

levantamento de dados hidrológicos trata da obtenção direta dos valores das

vazões médias, diárias e mensais. O planejamento é feito por um grupo que

leva em consideração dados já estudados e propõem um possível projeto que

será analisado pela equipe responsável pelo orçamento (MARANGON, 2004).

PROBLEMAS E TRATAMENTOS EM FUNDAÇÕES

É comum haver alguma deformação numa barragem, tanto na

fundação quanto nas ombreiras. A rocha da fundação pode até oferecer

resistência satisfatória, porém o maciço rochoso apresenta fraqueza (fraturas

ou falhas), que diminuem a resistência devido à infiltração da água. É admitido

deformações elásticas se a barragem é assentada em material rochoso; se for

assentado sobre material terroso, admite-se deformação plásticas (FILHO apud

BARBOSA, 2013).

A presença ou passagem de água pela fundação pode criar problemas

relacionados à pressão neutra e à erosão interna. Por isso deve-se atentar

para a permeabilidade das fundações, pois na construção de uma barragem é

fundamental que diminua a permeabilidade a parâmetros aceitáveis para a

segurança da construção. O método mais utilizado para evitar a infiltração da

água é o uso de tapetes impermeabilizantes; cortinas de impermeabilização;

trincheira de vedação, filtros em barragens de terra, dentre outros métodos

(BARBOSA et al., 2013).

REFERÊNCIAS

Marangon, F. Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra. 2004

BARBOSA, Felipe et al. Artigo: Geologia aplicada a barragens. Universidade

Federal do Tocantins. 2013.

Conceitos geológico-geotécnicos; tipos de barragens e exigências de fundação; fatores geológicos condicionantes; fases de estudo; tipos de soluções e tratamentos; características e problemas dos reservatórios.

(MARANGON, 2004).