Um outro foco do programa de investigação geotécnica incluiu a avaliação do potencial dos materiais terrosos, disponíveis pelas escavações obrigatórias e nas possíveis áreas de empréstimo próximas ao barramento, como materiais de construção da barragem de terra a ser construída. Estes estudos foram desenvolvidos em fases sucessivas, de acordo com o desenvolvimento do projeto (MEK, 2006c).
Durante a fase do Projeto Básico, foram realizadas campanhas para a caracterização geotécnica dos materiais em laboratório. Foram analisados materiais coletados no eixo do Projeto Básico e em uma área de empréstimo localizada na margem esquerda do rio, cujos resultados integraram o relatório de Projeto Básico. Na fase de Consolidação do Projeto Básico e do Projeto Executivo foram realizadas três pesquisas de potenciais áreas de empréstimo no sítio de Canoa Quebrada. Além das jazidas identificadas anteriormente, foram pesquisadas novas alternativas no âmbito da área do reservatório.
Na primeira pesquisa, realizada em 2004, foram analisados os materiais existentes na área de empréstimo anteriormente identificada na margem esquerda e localizada outra jazida potencial na margem direita do rio. A segunda pesquisa, em 2005, teve o intuito de confirmar as áreas de empréstimo já localizadas e identificar novas regiões potenciais dentro da área do reservatório. A terceira pesquisa foi realizada após o início das obras, com a finalidade de definir a jazida mais adequada. Os ensaios relativos nas amostras da primeira campanha foram realizados pelo Laboratório de Solos de Furnas, em Goiânia/GO. Os ensaios de laboratório para as amostras coletadas na segunda e terceira pesquisas foram executados pela NACON Engenharia & Construções Ltda.
Na fase de Projeto Básico foram executados 10 furos a trado, sendo seis na região do eixo original da barragem (designados por TR-1, 2, 3, 6, 7 e 9) e quatro na área de empréstimo da margem esquerda (designados por TR-13 a 16). Na fase de Consolidação do Projeto Básico, quando se definiu o eixo da barragem, foi realizada uma
No início do Projeto Executivo foram realizados mais 12 furos a trado, com 2 metros de profundidade média e coletadas amostras deformadas para a realização de ensaios de laboratório. Foram coletadas amostras nas duas margens do rio, numa distância de cerca de 4 km do eixo do barramento, além de amostras nas duas áreas de empréstimo (CAQ- 1 e CAQ-5) e também nas duas ombreiras da barragem, para avaliar as características dos materiais das escavações obrigatórias.
Finalmente, já na fase de construção da barragem, foi realizada uma campanha de sondagem e coleta de amostras para confirmar e detalhar as características da área de empréstimo da margem direita, selecionada para utilização nos maciços argilosos, localizada um pouco mais próxima do eixo da barragem.
De acordo com os resultados das análises granulométricas, segundo a norma da ABNT, dos materiais coletados na região do eixo e na área do reservatório, concluiu-se que se tratavam de materiais predominantemente arenosos (mais de 65% de areia) e pouco siltosos, relativamente mal graduados, com parcela dos finos (material passante na #200) da ordem de 31% a 40% (Figura 3.13).
GRANULOMETRIA - PROJETO BÁSICO E ÁREA DO RESERVATÓRIO 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 p er ce n ta g em p as sa n d o fração argilosa < 0,002mm
Por outro lado, os materiais das áreas de empréstimo (Figura 3.14) tenderam a apresentar frações maiores de argila (frações de finos da ordem de 50%).
GRANULOMETRIA - CAMPANHA 2005 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.001 0.01 0.1 1 diâmetro (mm) % p as sa n d o
Figura 3.14 – Curvas granulométricas dos materiais das áreas de empréstimo
Para a uniformização dos dados, as análises dos resultados dos ensaios de plasticidade de todos os materiais foram realizados em conjunto (Figura 3.15).
No caso dos solos coletados na região do eixo e na área do reservatório, os índices de plasticidade ficaram em torno de 7%, o que corresponde a uma classificação destes solos como CL-ML (argilas ou siltes de baixa plasticidade) pelo Sistema Unificado. Por outro lado, os materiais das áreas de empréstimo tendem a apresentar índices de plasticidade em torno de 12%. De acordo com o gráfico de plasticidade de Casagrande, estes parâmetros evidenciam materiais referenciados muito próximos à linha A, e passíveis também de classificação como CL-ML.
Na Figura 3.16, estão apresentadas as coordenadas dos pontos máximos das curvas de compactação dos ensaios, sob energia Proctor Normal, realizados em amostras coletadas no sítio do barramento, podendo-se observar, pequenos acréscimos dos valores de umidade ótima para as amostras oriundas das áreas de empréstimo direita e esquerda, decorrentes dos maiores teores presentes de argila. No âmbito de cada jazida, constatou- se uma tendência de se encontrar materiais sempre mais argilosos nas regiões mais elevadas, representadas pelos grupos de pontos MD-CS e ME2 (MEK, 2006c).
COMPACTAÇÃO PROCTOR NORMAL
15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 p es o e sp ec íf ic o a p ar en te s ec o m áx im o ( kN /m 3) R-ME1 R-ME2 R-ME3 R-ME4 AE-ME1 B-OE1 B-OE2 AE-MD1 AE-MD2 R-MD1 R-MD2 R-MD3 MD-SC MD-CS ME2
Também foram correlacionados os valores das umidades naturais, obtidos de cada amostra ensaiada, em função da profundidade (Figura 3.17). As faixas vermelhas indicam os valores máximos e mínimos de umidade ótima obtidos nos ensaios de compactação. Pode-se observar que o material, no estado natural, encontra-se pouco úmido, dentro dos limites estabelecidos. No caso das áreas de empréstimo, as amostras apresentaram umidades um pouco acima dos valores ótimos.
0,0 1,0 2,0 3,0 0 10 20 30 40 50 60 teor de umidade (%) p ro fu nd id ad e (m ) um idades ótimas AE-MD2 AE-ME1 AE-ME2 B-OD5
Figura 3.17 – Resultados dos ensaios de teor de umidade natural (MEK, 2006c).
Na campanha da investigação geotécnica dos solos locais, ensaios de adensamento oedométrico foram também executados em amostras de solos coletados nas áreas de empréstimo, compactadas na condição de umidade ótima e com grau de compactação de 95% em relação à energia Proctor Normal. Para cada amostra coletada foram realizados dois ensaios, um com inundação no estágio de 100 kPa e outro com inundação no estágio de 200 kPa. Os resultados dos ensaios de adensamento realizados mostraram que, para o solo compactado, não se constatou influência significativa da inundação sobre as deformações monitoradas, as quais foram sempre inferiores a 0,1% da altura do corpo de prova.
Durante os ensaios de adensamento foram efetuadas medidas da condutividade hidráulica dos solos, em três estágios por corpo de prova, conforme indicado na Tabela 3.2 e na Figura 3.18. Os valores obtidos variaram entre 1,5x10-9 e 3,3x10-7 m/s, com média aritmética de 9x10-8 m/s. A maior parte dos resultados situa-se na faixa de 1x10-7 m/s (Figura 3.18), valor que, embora um pouco elevado, foi admitido como razoável para o material do aterro, desde que tomados os devidos cuidados com o sistemas internos de drenagem, uma vez que as vazões percoladas pelo maciço não seriam significativas.
Tabela 3.2 – Resultados dos ensaios de adensamento do solo (MEK, 2006c).
Amostra Inundação (kPa)Pressão de σσσσv (kPa) k (m/s) e
AE-ME1 100 100 1,70E-07 0,609 AE-ME1 100 400 5,80E-08 0,570 AE-ME1 100 800 4,10E-09 0,503 AE-ME1 200 200 1,90E-07 0,598 AE-ME1 200 400 1,20E-07 0,579 AE-ME1 200 800 1,50E-09 0,505 AE-MD1 100 100 1,20E-07 0,623 AE-MD1 100 400 4,20E-08 0,583 AE-MD1 100 800 1,70E-09 0,517 AE-MD1 200 200 3,30E-07 0,624 AE-MD1 200 400 4,30E-08 0,596 AE-MD1 200 800 1,90E-09 0,543
Adicionalmente, foram realizados ensaios triaxiais adensados e não drenados em amostras saturadas por contrapressão, com medida de poropressão, nos solos coletadas durante a fase de Projeto Executivo, saturadas por contrapressão e ensaiadas com medidas de poropressões. Para cada amostra foram ensaiados corpos de prova moldados com graus de compactação de 95%, na condição de ramo úmido (wot + 2%) e na
condição de umidade ótima (MEK, 2006c). Os resultados dos ensaios, em termos das envoltórias e dos parâmetros de resistência obtidos, estão apresentados na Figura 3.19 e na Tabela 3.3.
τ
σ
Figura 3.19 – Envoltórias das resistências ao cisalhamento (MEK, 2006c) Tabela 3.3 – Parâmetros de resistência ao cisalhamento dos materiais de áreas de
empréstimo (MEK, 2006c) c' (kPa) ø' (°) AE-ME1 wot + 2% 14,72 26 AE-ME1 wot 19,38 24 AE-MD1 wot + 2% 50,47 17 AE-MD1 wot 56,73 17 Amostra CUsat