Estudo de Filtro Aplicado ao Controle de Erosão Interna em Barragens

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Publicada em 12/09/2016

Discente: Dayana Santos Silva

Resumo:

Vários fatores podem colocar uma barragem em risco. A perda progressiva da estabilidade provocada por algum tipo de anomalia pode levar esta estrutura ao colapso. No projeto, construção e operação de uma barragem, o requisito fundamental deve ser a segurança, considerando que os acidentes envolvendo esse tipo de estrutura podem ter consequências catastróficas e imensuráveis. O processo de erosão interna é uma das principais causas de ruptura em barragens em todo o mundo. Um dos dispositivos mais eficientes para evitar e/ou conter esse tipo de processo é o sistema interno de drenagem. Para se avaliar a susceptibilidade ou vulnerabilidade do solo sofrer erosão é necessário estudar os processos de erodibilidade e instabilidade interna do solo, que se dão por meio de critérios definidos na literatura e mais ainda, por ensaios laboratoriais. Os critérios estão relacionados, principalmente, às curvas de distribuição granulométrica dos materiais e a combinação do gradiente hidráulico e tensão efetiva. Dentro desse contexto e com o objetivo de elucidar a aplicação dos critérios de dimensionamento de filtro, realizou-se ensaio de laboratório em amostra de filtro e solo base. Por meio do ensaio, foi possível avaliar a eficiência do filtro, como proteção do solo base, quando submetido a altos valores de gradientes hidráulicos impostos por fluxo descendente de água. A partir do resultado do ensaio é possível ter uma segurança maior quanto ao dimensionamento do filtro. Outro recurso disponível, para avaliar os gradientes hidráulicos, e consequentemente, a erosão interna é a utilização de programas computacionais aplicados em estudos numéricos de controle de fluxo. Há a necessidade de recorrer a modelos numéricos, para interpretar e quantificar as grandezas associadas ao fenômeno da percolação de um fluido em meio poroso, devido à dificuldade que existe em enquadrar a utilização de soluções analíticas exatas em problemas complexos como estes. Neste trabalhou, foi utilizado o programa Seep/W para quantificar os gradientes hidráulicos em diferentes seções típicas de barragem, além do estudo de três casos reais.

Abstract:

Several factors may put a risk in dam. The progressive loss of stability caused by some kind of anomaly can lead to the collapse this structure. In the design, construction and operation of a dam, the fundamental requirement should be safety, considering that accidents involving this type of structure can have catastrophic and immeasurable consequences. The internal erosion process is a main cause rupture of dams around the world. One of the most efficient devices to prevent and / or contain such a process is the internal drainage system. To assess the susceptibility or vulnerability soil eroded is necessary to study the erodibility and internal processes soil instability, which occur through criteria defined in the literature and more for laboratory testing. The criteria are related primarily to particle size distribution curves of the materials and the combination of the hydraulic gradient and effective stress. Within this context and in order to elucidate the application of the filter design criteria, laboratory test was conducted in soil sample and filter base. Through the test, it was possible to evaluate the filter efficiency as the underlying soil protection, when subjected to high hydraulic gradients values imposed by downflow of water. From the test result can have greater certainty as to the design of the filter. Another resource available to evaluate the hydraulic gradients, and consequently, the internal erosion is using computer programs applied on numerical studies of flow control. There is the need to use numerical models to interpret and quantify the quantities associated with the percolation phenomenon of a fluid in porous media because of the difficulty that exists in framing the use of exact analytical solutions for complex problems such as these. In this work, the Seep / W program was used to quantify the hydraulic gradients in different sections typical dam, besides the study of three real cases.

Palavras-chave:

Barragem, erosão interna, piping, filtro, gradiente hidráulico.

Áreas de Concentração:

- Geotecnia

Orientadores:

- Saulo Gutemberg Silva Ribeiro

Outros Participantes:


Nucleo de Geotecnia da Escola de Minas | Campus Universitário Morro do Cruzeiro, S/N | Ouro Preto/MG - 35.400-000
Mestrado Acadêmico / Doutorado - 031 3559-1164
Mestrado Profissional - 031 3559-1508