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Segurança e comportamento
de barragens
Jornadas LNEC – Engenharia para a Sociedade, Investigação e Inovação
LNEC, 26 março 2012
de barragens
Moderadores: José Vieira de Lemos (DBB) e Laura Caldeira (DG)
Painel: Manuel Pinho de Miranda (EDP)
Alejandro Román Arroyo (Iberdrola)
José Machado do Vale (Somague)
Departamento de Geotecnia
Laboratório de Geomateriais
Centrifugadora geotécnica
Núcleo de Barragens e Obras
de Aterro
Núcleo de Geologia de Engenharia e de
Geotecnia Ambiental
Laboratório de Geossintéticos
Laboratório de Geotecnia Ambiental
Núcleo de Fundações,
Taludes e Obras de Suporte
Núcleo de Túneis
RECONHECIMENTO GEOTÉCNICO RECONHECIMENTO GEOTÉCNICO RECONHECIMENTO GEOTÉCNICO RECONHECIMENTO GEOTÉCNICO
Revisão da Informação Revisão da Informação Revisão da Informação Revisão da Informação disponíveldisponíveldisponíveldisponívelProcessos geológicos Processos geológicos Processos geológicos Processos geológicos activosactivosactivosactivos
Prospecção GeofísicaProspecção GeofísicaProspecção GeofísicaProspecção Geofísica
CARACTERIZAÇÃO DE CARACTERIZAÇÃO DE CARACTERIZAÇÃO DE CARACTERIZAÇÃO DE TERRENOS TERRENOS TERRENOS TERRENOS DE FUNDAÇÃODE FUNDAÇÃODE FUNDAÇÃODE FUNDAÇÃO
20
40
0
0 40 80 120 160 200
60
80
45
50
55
60
65
Pro
f (m
)
Sismógrafo BISON 9024 (LNEC)
Resistivímetro ABEM Terrameter SAS4000 (LNEC)
Aplicação de métodos eléctricos e sísmicos no estudo de um local de implantação
de barragem
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃO
ÁREAS DE EMPRÉSTIMOÁREAS DE EMPRÉSTIMOÁREAS DE EMPRÉSTIMOÁREAS DE EMPRÉSTIMO
PREPARAÇÃO DAS ÁREAS DE EMPRÉSTIMOPREPARAÇÃO DAS ÁREAS DE EMPRÉSTIMOPREPARAÇÃO DAS ÁREAS DE EMPRÉSTIMOPREPARAÇÃO DAS ÁREAS DE EMPRÉSTIMO
Vista geral de uma das áreas deempréstimo de materiais de construçãoda barragem de Odelouca (Outubro de2002)
Área de empréstimo de materiais para onúcleo (Outubro de 2002)
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃO
ÁREAS DE EMPRÉSTIMOÁREAS DE EMPRÉSTIMOÁREAS DE EMPRÉSTIMOÁREAS DE EMPRÉSTIMO
PROCESSAMENTO DE MATERIAIS DE FILTROPROCESSAMENTO DE MATERIAIS DE FILTROPROCESSAMENTO DE MATERIAIS DE FILTROPROCESSAMENTO DE MATERIAIS DE FILTRO
Área de processamento demateriais filtrantes e drenantes(Abril de 2003)
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃOCONSTRUÇÃO
ENROCAMENTOENROCAMENTOENROCAMENTOENROCAMENTO
ENSAIOS DE IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃOENSAIOS DE IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃOENSAIOS DE IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃOENSAIOS DE IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO
1BG
2BG
3BG
Bg
FOA
A C E
SpMi
Bi
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CONSTRUÇÃO CONSTRUÇÃO CONSTRUÇÃO ---- AGREGADOSAGREGADOSAGREGADOSAGREGADOS
10
FOA
B D F
Se
Relação entre o coeficiente do equivalente de
areia e o de azul de metileno
39
5964
1,6 1,2 0,7
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Calcário Gnaisse 2 Granito 2
SE MB
Relação entre o coeficiente de Los Angeles e
o coeficiente de micro-Deval
3432
20
12
7
33
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Calcário Granito 2 Gnaisse 2
LA MDE
MODELAÇÃO NUMÉRICAMODELAÇÃO NUMÉRICAMODELAÇÃO NUMÉRICAMODELAÇÃO NUMÉRICA
ANÁLISE TENSÃOANÁLISE TENSÃOANÁLISE TENSÃOANÁLISE TENSÃO----DEFORMAÇÃODEFORMAÇÃODEFORMAÇÃODEFORMAÇÃO
BARRAGEM DE BELICHEBARRAGEM DE BELICHEBARRAGEM DE BELICHEBARRAGEM DE BELICHE
q
p'
v
Saturated material
Dry material
figs0044
.011
-.064-.139-.214-.288
-.363-.438
.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
-.039.025.088.152.216.280
.344
.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
Vertical displacements
Horizontal displacements
Figs0144(m)
(m)
CONTROLO DA CONSTRUÇÃOCONTROLO DA CONSTRUÇÃOCONTROLO DA CONSTRUÇÃOCONTROLO DA CONSTRUÇÃO
ATERROS EXPERIMENTAISATERROS EXPERIMENTAISATERROS EXPERIMENTAISATERROS EXPERIMENTAIS
BARRAGEM DE ODELOUCABARRAGEM DE ODELOUCABARRAGEM DE ODELOUCABARRAGEM DE ODELOUCA
OBSERVAÇÃO E DIAGNÓSTICOOBSERVAÇÃO E DIAGNÓSTICOOBSERVAÇÃO E DIAGNÓSTICOOBSERVAÇÃO E DIAGNÓSTICO
BARRAGEM DO LAPÃOBARRAGEM DO LAPÃOBARRAGEM DO LAPÃOBARRAGEM DO LAPÃO
Deformações, tensões e pressões intersticiais
Inspecção visual
REABILITAÇÃO DE BARRAGENSREABILITAÇÃO DE BARRAGENSREABILITAÇÃO DE BARRAGENSREABILITAÇÃO DE BARRAGENSBARRAGEM DO PISCOBARRAGEM DO PISCOBARRAGEM DO PISCOBARRAGEM DO PISCO
ANÁLISE DE RISCO DE BARRAGENSANÁLISE DE RISCO DE BARRAGENSANÁLISE DE RISCO DE BARRAGENSANÁLISE DE RISCO DE BARRAGENS
BARRAGEM DE ODELOUCABARRAGEM DE ODELOUCABARRAGEM DE ODELOUCABARRAGEM DE ODELOUCA
1.E-09
1.E-08
1.E-07
1.E-06
1.E-05
1.E-04
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1 10 100 1000 10000
N
F
Limite de aceitabilidade
Limite de to lerabilidade
Todos os modos
Erosão externa
(galgamento)
Erosão interna
Erosão interna e erosão
externa
Co lapso e erosão externa
Perda de estab. global e
erosão externa
Risco intolerável
Risco aceitávelRegião ALARP
Projetos de Investigação
� Caracterização laboratorial e modelação constitutiva
� Misturas solo enrocamento
� Solos rijos e rochas brandas
� Solos não saturados
� Previsão do comportamento a longo prazo de aterros sob � Previsão do comportamento a longo prazo de aterros sob
ações climáticas
� Estudo do comportamento de paredes moldadas auto-
endurecedoras
� Contribuição do maciço de montante para a limitação da
progressão da erosão interna em barragens de aterro
� Gestão do risco em barragens
CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA
MISTURAS SOLO ENROCAMENTOMISTURAS SOLO ENROCAMENTOMISTURAS SOLO ENROCAMENTOMISTURAS SOLO ENROCAMENTO
CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA
SOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDASSOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDASSOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDASSOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDAS
Coordenadas no cilindro ôco
Componentes de tensão no elemento
Tensões Principais no elemento
Componentes de deformação no elemento
T
σz
τz
σr
σθ
θ
ip
ep
r
zF
θ
zε
rε zγ θ
θε
τzθ
σ1
σ2
σ3
α
α
θenvolventeSuperfícieN ( )
Linha de estados críticos
Núcleo viscoso
Núcleo elástico
1J
J
0
I = I / R r
~F
F
o1
oocII = C I
( I , J )
( I , J )
r / sv
δ
~
( I , J )
pr / s
δ
I
secoLadohúmidoLado
Superfícieenvolvente
I0
( I , J )
Jc
J
( I , J ) = (I , J )
LEC
1 1
secoLadohúmidoLado
CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA
SOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDASSOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDASSOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDASSOLOS RIJOS E ROCHAS BRANDAS
C Io
II0
o
0
200
400
600
800
0 200 400 600 800
p ' (kPa)
q (
kP
a)
3859tla3623tb
3623tc
3623ta
h=700; s_p=1,2
R=7; C=-0,05
h=700; s_p=1,2
R=7; C=-0,03
h=700; s_p=1,3
R=5; C=-0,03
h=700; s_p=1,2
R=5; C=-0,03
h=3000; s_p=1,3
R=3,7; C=-0,3h=2000; s_p=1,3
R=3,5; C=-0,3
h=1000; s_p=2
R=3,2; C=-0,3
h=2000; s_p=2
R=3,2; C=-0,3
10.00
100.00
1000.00
To
tal su
ctio
n (
MP
a)
Rock - drying
Rock - wetting
Rock after 3 cycles - drying
Rock after 3 cycles - wetting
Remoulded - drying
Remoulded - wetting
CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E LABORATORIAL E MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA MODELAÇÃO CONSTITUTIVA
DEGRADAÇÃO SOB AÇÕES CLIMÁTICASDEGRADAÇÃO SOB AÇÕES CLIMÁTICASDEGRADAÇÃO SOB AÇÕES CLIMÁTICASDEGRADAÇÃO SOB AÇÕES CLIMÁTICAS
0.00
0.01
0.10
1.00
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56
water content (%)
To
tal su
ctio
n (
MP
a)
Remoulded - wetting
Rock (3 cycles)
?
Rock
remoulded
?
ESTUDO DO COMPORTAMENTO DEESTUDO DO COMPORTAMENTO DEESTUDO DO COMPORTAMENTO DEESTUDO DO COMPORTAMENTO DEPAREDES MOLDADAS AUTOPAREDES MOLDADAS AUTOPAREDES MOLDADAS AUTOPAREDES MOLDADAS AUTO----ENDURECEDORASENDURECEDORASENDURECEDORASENDURECEDORAS
0.7
0.8
0.9
1.0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1 10 100 1000 10000
TENSÃO VERTICAL (kPa)
e/e 0
Cota: 13,5 m
Cota: 10,8 m
Cota: 7 m
Cota: 2,5 m
CONTRIBUIÇÃO DO MACIÇO DE MONTANTE PARA CONTRIBUIÇÃO DO MACIÇO DE MONTANTE PARA CONTRIBUIÇÃO DO MACIÇO DE MONTANTE PARA CONTRIBUIÇÃO DO MACIÇO DE MONTANTE PARA A LIMITAÇÃO DA A LIMITAÇÃO DA A LIMITAÇÃO DA A LIMITAÇÃO DA
PROGRESSÃO DE EROSÃO INTERNAPROGRESSÃO DE EROSÃO INTERNAPROGRESSÃO DE EROSÃO INTERNAPROGRESSÃO DE EROSÃO INTERNAErosão tubularPreenchhimento com material de montante
Filtro inexistente ou sem capacidade
de reter as partículas do núcleo
Assentamento sucessivo domaterial com o arrastamento das
partículas para o interior do tubo
Partículas do material de
montante são retidas pelo filtro
Poço
EnrocamentoEnrocamento
Solo compactadoCâmara de
Câmara dePerspex deMontante
Fu
ro p
ré-f
orm
ad
oco
m Ø
6 m
m
x.x l/h
Medidor de caudalelectromagnético
Válvula decontrolo
Tanque de montanteabastecido porreservatório elevadode grande capacidade
Tanque dejusante
Purga Purga
Cascalho uniforme limpo com
Régua
Piezómetro demontante
Piezómetrode jusante
Cota variávelentre 300 mme 1100 mm
˜ 200 mm
Dreno
Dreno
Pes
o v
olú
mic
o s
eco
, γγ γγ d
[kN
/m3]
16.5
17
17.5
18
18.5
19
19.5
20
20.5
21
Sr=100%
Sr=90%
Sr=80%Sr=70%
4.24
4.49
4.39
4.70
4.34
4.11
4.60
3.76
Linha de Saturação (Gs=2.8)
6
4.48
4.61
6 6
IHET= 6 → Furo sem erosão relevante
Energia de compactaçãoLevePesadaReduzida
Material de
montante
Núcleo
EnrocamentoEnrocamento