Análise de deformação vertical de uma barragem de terra para diferentes fases do enchimento do reservatório: estudo de caso da Barragem Piaus

Abstract

Barragens são estruturas responsáveis pela retenção de um curso d’água ou de rejeitos. O histórico dessas construções no mundo é vasto, sendo que o primeiro barramento que se tem registro no Brasil fica localizado no Nordeste. Nessa mesma região, em 1987, ocorreu uma grande seca, uma das maiores tragédias naturais que aconteceram no país. Em decorrência disso, houve o incentivo a construções de barragens na região, e, nesse contexto, foi fundado o Departamento de Obras Contra Secas (DNOCS). Tratando-se do histórico dos barramentos no Brasil, em 2019 foram registrados mais acidentes e incidentes em barragens do que nos anos anteriores. Além disso, foram registradas 156 barragens críticas. Essas ocorrências são consequências de anomalias que podem acontecer nos barramentos e que podem levar à ruptura do mesmo, caso sejam negligenciadas. Essas rupturas, em cerca de 70% dos casos, ocorrem nos primeiros 10 anos de operação da usina. O presente estudo propõe uma análise de deformação vertical das seções transversais da barragem Piaus para diferentes níveis de água, simulando o primeiro enchimento da barragem. A barragem Piaus, pertencente ao DNOCS, apresentou trincas transversais em sua crista no processo de enchimento do reservatório. As análises elaboradas para este estudo foram realizadas no software 2D RS2, que fez análises de percolação para cada um dos níveis de água impostos e, posteriormente, análises de deformação. Como resultados, foram obtidos os recalques parciais, que levaram em consideração apenas a deformação vertical ocorrida devido ao enchimento do reservatório e os recalques totais, que levaram em consideração, também, o recalque devido ao peso próprio da barragem. Foi realizada uma análise comparativa entre os valores de recalques obtidos em cada uma das seções. Concluiu-se que as trincas transversais, que surgiram na barragem Piaus no enchimento do reservatório, foram consequência dos recalques diferenciais ocorridos longitudinalmente. Além disso, foram considerados três possíveis motivações para a ocorrência dos recalques diferenciais: diminuição de volume da zona de montante do maciço no enchimento do reservatório, diferença de deformabilidade do material de fundação e a topografia do terreno.

Dams are structures responsible for retaining a watercourse or tailings. The history of these constructions in the world is vast and the first dam registered in Brazil is located in the Northeast. In that same region, in 1987, there was a great drought, one of the biggest natural tragedies that happened in the country. As a result, there was an incentive to build dams in the region, and, in this context, the DNOCS was founded. Regarding the history of dams in Brazil, in 2019 more accidents and incidents in dams were registered than in previous years. Furthermore, 156 critical dams were registered. These occurrences are consequences from anomalies that can happen on dams and that can lead to their rupture, if they are neglected. These ruptures, in about 70% of the cases, occur in the first 10 years of plant’s operation. The present study proposes a vertical deformation’s analysis of the Piaus dam’s cross sections for different water levels, simulating the first filling of the dam. The Piaus dam, belonging to DNOCS, showed transversal cracks in the dam’s crest during the process of filling the reservoir. The analyzes developed for this study were performed using 2D software RS2, which did percolation analyzes for each of the imposed water levels and, subsequently, deformation analyzes. As results, partial settlements were obtained, which took into account only the vertical deformation that occurred due to the filling of the reservoir and total settlements, which also took into account the settlement due to the dam’s own weight. It was made a comparative analysis between the settlement values obtained in each of the sections. It was concluded that the transversal cracks, which appeared in Piaus dam during the reservoir’s filling, were a consequence of the differential settlements that occurred longitudinally. Furthermore, three possible reasons for the occurrence of differential settlements were considered: decrease in the volume of the upstream area of the massif in the reservoiur filling, difference in the deformability of the foundation material and the topography of the terrain.