Análise e Controle de Percolação

8 - Análise e Controle de Percolação

1. 3 Principais Problemas Causados por Percolação:

   • Piping
     • Saturação e Instabilização de Taludes
       • Perda Excessiva de Água

2. 8.1 - Fluxo Através de Meios Porosos (Teoria da Percolação)

   • Limitações da Teoria:
     • Os solos do maciço e fundação são meios incompressíveis não havendo variações nas dimensões dos poros;
       • A percolação se processa sob gradientes hidráulicos que são função das perdas de carga gravitacionais
         • Não há mudanças do grau de saturação na zona onde o fluxo ocorre, de tal forma que a quantidade de fluxo que entra é igual a quantidade de fluxo que sai.
           • As condições de contorno de fluxo são conhecidas
   • Lei de Darcy de Fluxo Laminar para Percolação de Água nos Solos:
     • V = K x i = K (dH/dL)
   • Método Gráfico para Desenhar as Redes de Fluxo:
     • Zoneamento dos Materiais de Diferentes Permeabilidades
       • Estabelecimento das Condições de Contorno (Linhas Equipotenciais e Linhas de Fluxo)
         • Entre duas Equipotenciais Consecutivas, as Perdas de Cargas são constantes.

3. 8.2 - Fluxo Através de Enrocamento

   • O fluxo através de enrocamento não obedecem às Leis de Darcy de Fluxo Laminar. As teorias de Fluxo Turbulento atendem melhor aqui.
     • O cálculo da Velocidade de Fluxo aqui é complexo, devido à impossibilidade de utilizar Enrocamentos com granulometria contínua no processo construtivo. Devido a essa heterogeneidade, a vazão estimada é multiplicada por 2 a 5 vezes o calculado.
       • As Linhas de Fluxo sofrem uma pequena alteração na proporção mas seguem os mesmos princípios.

4. 8.3 - Controle da Percolação Através de Maciços Compactados e Fundações

   • Objetivos:
     • Reduzir a Quantidade de Percolação
       • Minimizar ou Controlar os Gradientes de Saída
         • Reduzir a Linha de Saturação no Espaldar de Jusante e o Nível de Sub-Pressões na Fundação
   • Soluções:
     • Soluções de Drenagem: Filtros inclinados ou verticais, filtros drenos horizontais, poços de alívio, trincheiras de drenagem
       • Soluções de Impermeabilização: Tapetes impermeáveis, trincheiras de vedação diafragmas plásticos, paredes diafragma, cortinas de injeção
         • Como regra geral as soluções de impermeabilização devem ser apenas consideradas à montante e as de drenagem à jusante. Estas soluções em geral são consideradas de forma combinada.
         • Tapetes de Impermeabilização a Montante
           • Os tapetes de impermeabilização são utilizados na redução das vazões de percolação, gradientes hidráulicos e sub-pressões, pelo aumento do caminho de percolação
       • Prevenir fenômenos de erosão regressiva ocasionados por forças de percolação internas, rupturas hidráulicas e trincas ocasionadas por deformações diferenciais no corpo da barragem
       • Piping – Os vazios dos filtros devem ser suficientemente pequenos para impedir que partículas do solo, que se deseja proteger, migrem através dos filtros;
       • Permeabilidade – os vazios dos filtros devem ser suficientemente grandes para permitirem a passagem livre do fluxo e, desta forma, possibilitar o controle de sub pressões.
   • Projeto de Drenagem Interna (O Conservadorismo no Projeto de Barragem deve ficar por conta dos Filtros e Drenos)
     • Filtros tipo chaminé (Verticais ou Inclinados)
       • Drenos horizontais
         • dimensionamento hidráulico
           • Avaliação dos Fatores de Segurança
             • a) Incerteza com relação às permeabilidades dos materiais notadamente da fundação;
               • b) As permeabilidades variam em escala logarítmica;
                 • c) Heterogeneidade tanto dos materiais de maciço quanto da fundação;
                   • d) Incertezas com relação à colmatação dos filtros;
                     • e) Correções do sistema de drenagem interna são difíceis e onerosas;
                       • f) Incertezas com relação ao fluxo através da rocha;
                         • g) Incertezas com relação aos fluxos tridimensionais
         • No sistema de drenagem interna o filtro-dreno horizontal, tem papel fundamental. Sua função basicamente é não só impedir carregamentos do material de fundação, mas também promover a drenagem das águas de percolação através da fundação e do maciço compactado.
       • O objetivo básico deste filtro é prevenir o carregamento do material, no sentido montante e jusante, através de eventuais trincas que se processem quer por rupturas hidráulicas, quer por deformações diferenciais
       • Capacidade Drenante dos Filtros
         • Quanto menor a capacidade drenante dos filtros mais alta será a linha de saturação, levando, portanto ou a menores coeficientes de segurança do talude de jusante ou ao abrandamento destes taludes
         • Sistemas de Alívio de Sub-Pressão
           • Trincheiras de Drenagem
             • Poços de Alívio

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