XV SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

RIO DE JANEIRO

NOVEMBRO 1983

CONSIDERAQOES DE DIMENSIONAMENTO E DE COMPORTAMENTO APOS INICIO DE OPERAQOES DA

BARRAGEM DE REJEITOS DE MINERAcAO DE URANIO NA MINA DO CERCADO

TEMA IV

Georg R. Sadowski (*)

Luiz Guilherme F.S. de Mello (*)

Francisco J.P. de Oliveira (*)

Marco P. Mariutti (*)

(*) VICTOR F. B. DE MELLO & ASSOCIADOS S/C LTDA.

I = I

1. INTRODUcAO

A deposig'ao dos rejeitos s6lidos e 1Tquidos gerados pelo processamento

do minerio de uranio no complexo industrial da Mina do Cercado - Pogos de Cal

das em area adjacente a Usina de beneficiamento requereu estudos especificos

e criteriosos.

0 conteudo radioativo de tais rejeitos requer um tratamento quimico ade

quado destes para reduga'o dos respectivos teores radioativos aos limites im

postos pelos orga`os controladores. Tal caracterTstica imp'oe a necessidade

de um rigoroso estudo da percolagaao pelo macigo da barragem e pela sua funda

gao, assim como pelos macigos naturais perifericos ao reservat6rio.

2. CONSIDERAcOES GERAIS SOBRE 0 LOCAL DO BARRAMENTO

Visando atender as premissas basicas que regiam a implantaga"o do comple

xo industrial de Pogos de Caldas, quais sejam: prazo de implantagao e redu -

gao dos investimentos iniciais, coube a Proprietaria rever o piano inicial

mente tragado para a Barragem de Rejeitos , de modo a atender a premencia re

querida pela operag`ao da Usina.

Neste sentido foi proposto utilizar como reservatorio para contengao de

rejeitos , numa fase inicial de operagaao do complexo , uma bacia situada proxi

ma a Usina (aproximadamente 500m a nordeste desta), de capacidade inferior a

necessaria para atender ao volume final de rejeitos inicialmente estimado -

(=18 x 106m3), porem resultando em uma Obra de porte significativamente me

nor em relagao ao projeto inicial (Mello, F.M. - 1981 = Barragem no Corrego

do Soberbo ) e consegdentemente requerendo menor prazo e custo para sua im

plantagao.

Dentro desta bacia proposta, procurou-se ainda otimizar a posigao do ei

xo do barramento visando investigar a posigao alternativa que maximizasse a

relaga'o volume estocado de rejeitos vs. volume compactado de barramento, re

sultando de tal investigagaao preliminar a posigao para o eixo assinalada na

fig. 1.

0 local supra indicado atende tambem e principalmente aos requisitos ba

sicos necessarios a implantaga o da barragem de rejeitos em questao , quais se

jam:

- caracteristicas favoraveis do perfil do sub-solo no local, quer quanto

a capacidade suporte, quer quanto a sua estanqueidade.

- possibilidade de captagao das aguas de percolagao do macigo da barragem

e fundagao em areas bem definidas.

A area de interesse se situa a SSE da mina e faz parte integrante da ba

cia do rio Soberbo , contTgua a` bacia do rio das Antas , sendo separada desta

por uma sela topografica que se contitul em divisor natural de agua.

499

i

0 rio das Antas , represado para atender ao abastecimento de igua da

Usina, tem a jusante deste a cidade de Pogos de Caldas, enquanto que o ribei

rio Soberbo segue na diregao da cidade de Caldas.

A posigio do eixo selecionada, permite, face a topografia local, erguer

um barramento ate a cota 1310m, propiciando um volume de estocagem de rejei-

tos de ate 3,2 x 106m3 . 0 projeto previu inicialmente limitar a cota do

NAmax . max. do reservatorio i cota 1304m, face a cota das selas topogrificas

existentes.

3. CRITtRIOS BASICOS DE PROJETO

0 objetivo bisico do sistema barragem para contengio dos rejeitos - es-

tagao de tratamento dos efluentes a em tese propiciar a decantagao e acumula

ga`o dos solidos bem como a estabilizagao dos rejeitos radioativos , carreados

pelas aguas utilizadas no processamento do minerio.

Este sistema visa evitar que as aguas, tanto superficiais como subterri

neas escoadas para jusante , sejam langadas nas drenagens naturals com taxas

de concentragao de poluentes radioativos acima dos niveis considerados admis

siveis.

Conforme informag'es fornecidas, a concentragao maxima admissivel de

Ra226 (radio 226) soluvel nos mananciais de agua a de 100 pCi/litro.

A experiincia internacional em Obras similares, conforme assinalado pe

la NUCLEBRAS, tem mostrado que a concentragao de radionuclideos (poluentes -

radioativos) nos rejeitos langados nos reservatorios pode atingir ate 500

pCi/litro

Face incerteza atualmente existente quanto aos niveis de base das con

centragoes de radionuclideos atualmente existentes nas aguas que escoam ao

longo da drenagem da bacia selecionada para o langamento dos rejeitos, esta

beleceu-se como criterio de projeto a concentragao limite de 10 pCi/litro pa

ra as aguas provenientes do sistema supra citado , a serem restituTdas para a

drenagem natural.

Este rigoroso criterio inicialmente estabelecido podera ser revisto na

medida em que as taxas das concentragoes de radionuclTdeos monitorados em di

ferentes pontos a jusante do local do barramento, assim o permitirem.

4. ASPECTOS GEOLOGICOS DA AREA

4.1 Geomorfologia

A bacia em estudo se situa numa zona de relevo acidentado. As ver-

tentes apresentam perfil duplo 'com reentalhe da drenagem. Nota-se claramente

a tendencia da bacia do rio Soberbo capturar a do rio das Antas dado o seu

maior gradiente.

As drenagens da bacia do rio Soberbo sao geralmente do tipo encai-

500

xado com ravinamentos secundarios do tipo alveolar associados , enquanto as

do rio das Antas sao mais lineares e com evidencias de assoreamentos lo-

cais.

0 gradiente topografico medio em direcao ao rio das Antas a extrema-

mente baixo bastando lembrar que o rio se mantem entre as cotas 1280m e

1260m por um trecho de mais de 10km.

0 gradiente do rio Soberbo a mail elevado com 100-130m de desn'Irvel pa

ra os primeiros 10km.

Partindo-se da sela topografica divisoria observou -se que, enquanto 0

afluente do rio Soberbo apresenta um gradiente da ordem de 1/12 no primei-

ro meio quil6metro a partir da cabeceira, o afluente correspondente do rio

das Antas apresenta um gradiente da ordem de 1/250.

Tal diferenga resulta numa maior capacidade erosiva ao longo da drena

gem do rio Soberbo e maior capacidade de deposicao ao longo do rio das An-

tas, cujos aluvio-es sao significativamente mais expressivos conforme se po

de constatar nas investigac6es e obras realizadas nesta area.

Em fotografia aerea nota- se que a sela divisoria constitui o limite

entre duas areas de padrao fotogeol6gico diverso, mostrando a bacia do rio

Soberbo mais recortada e acidentada do que a bacia do rio das Antas.

4.2 Geologia Regional

A area de interesse se situa na borda sul de uma estrutura circu

lar interna a Chamine de Pogos de Caldas. Esta estrutura circular menor

constituiria talvez o conduto vulcanico principal dentro de caldeira maior

gerada entre 80 e 60 milh6es de anos atras. Atividade vulcanica mGltipla

afetou a regiao justapondo rochas alcalinas diversas como fonolitos, tin-

guaitos, pseudo-leucita sienitos, tufos, lavas ankaratrTticas etc...

Na estrutura circular menor citada estao situadas as principais

jazidas da regiaao, Campo do Agostinho, Cerrado, Morro do Ferro etc...

Grandes falhas de direcaao N60-70W cortam a estrutura circular ci

tada mais a Norte do local de interesse. Outras falhas menores foram detec

tadas. Um fraturamento de cisalhamento N40-50E corn mergulhos para NW como

tambem outros de direcao N70W pod en ser visualizadosem fotografia aerea.

A rocha dominante regionalmente e a denominada "rocha potassica"

(tinguaito, microsienitos etc.) ocorrendo varios tipos texturais de acordo

com a sua origem no complexo vulcanico. Domina a textura Tgnea fina tanto

vulcanoclastica como plut6nica.

4.3 Geologia Local

4.3.1 Aspectos Gerais. A pequena bacia em estudo apresenta geo-

logic de "bed-rock" constituida essencialmente por microfoiaitos (tinguai-

tos p6rfiros) e fonolito cortados por falhas e juntas. Os trechos onde

501

i

aflora a rocha de sob o seu manto de alteragao estao representados na figu-

ra 2. Uma cobertura de solos coluvionares ou eventuais pedimentos a regis-

trada por linhas de seixos sobrepostos ao saprolito nas encostas dos morros.

Nos vales nota-se a concentracao de solos humicos.

4.3.2 Litologia. Rochas igneas e solos de alteragao.

A litologia de "bed-rock" identificavel em amostras de rocha pou-

co alterada a sa nas proximidades da cachoeira situada logo a jusante do lo

cal proposto para o eixo, permitiu concluir por um tinguaito de cor Ginza

escura, porfiritico ou entao microsienito. E composto essencialmente por

cristais de feldspatos, egirina-augita; cristais de pirita tambem sao no

tavei s.

Por alteragao, cuja transicao a rapida, passa-se a uma rocha de

cor mosqueada amarela e branca com manchas ferruginosas e microporosidades

chegando-se dai a um solo residual praticamente desestruturado de cor amare

la creme avermelhada, granulometria silto argilosa e porosidade variavel. A

espessura do solo de alteragao a variavel chegando em alguns locais a mais

de 20m, como detectado na sela topografica de separagao com a bacia do An-

tas. Na regi`ao das ombreiras a rocha chega a aflorar em diferentes graus de

alteragao. Pequenas crostas bauxiticas e canga por vezes revestem os solos

de alteraca`o.

4.3.3 Solos de Cobertura. Nas cotas superiores ocorrem solos de-

sestruturados, porosos, argilo siltosos a silto argilosos com coberturas de

canga lateritica e sotopostos por linhas de seixos de canga e quartzo dando

a impressa'o de serem pedimentos . Sao solos via de regra laranja amarelados,

ressecados, duros a medios.

Nas cotas inferiores, nos vales de drenagem observa-se uma camada

de turfas com indicios de rastejo. A sua espessura a variavel estimando-se

em ate aproximadamente 5m em alguns locais. Frequentemente se sobrepo`e a

uma camada de argilas brancas lixiviadas do tipo argila ceramica, definidas

em outros locais como halloysitas e caolinitas. Sao moles a medias. Estas

turfas esta'o localmente recobertas por solos coluvionares.

4.3.4 Estruturas. As estruturas mais evidentes no momento sa`o

alinhamentos fotogeologicos causados por eventuais fraturas ou juntas da ro

cha por vezes preservadas no manto de decomposigao.

Postulando-se o encaixe estrutural da drenagem pode-se admitir

fraturas ou zonas de fraturamento mais intenso ao longo da mesma.

Um alinhamento extens.o possivel foi aventado se estendendo pelo

bravo N80W do rio das Antas ate a area de interesse. Seu padra`o em foto, em

bora nao continuo e totalmente nitido levou a requerer investigaco`es comple

mentares por metodos geofisicos, tanto na sela como no barramento, concluin

502

do-se por no haver condicionantes critic as quantoa estanqueidade e contami-

nacao de outros mananciais d'agua subterraneos na periferia do reservatorio,

conforme assinalado adiante.

Foram feitos levantamentos estatisticos de fraturas nos locais de

afloramento de rocha notando-se um padrao relativamente homogeneo com dois

sistemas subtransversais de juntas dominantes. 0 de maior frequencia apre-

senta direca o N50 - 55E subvertical e e paralelo ao eixo do barramento; o se-

guinte apresenta atitude N40-45W subvertical , sendo transversal ao barramen

to ou paralelo ao corrego proximo a' barragem.

Outras familias de juntas paralelas ao alinhamento do brago direi

to de afluencia da drenagem , tambem foram detectadas.

0 conjunto de fraturas de direcao N40-45W a constituido por jun-

tas de extensa o metrica a decametrica , abertas pelo alivio associado a ero-

sao da vertente abrupta na area da cachoeira e seria, eventualmente um dos

mais problematicos quanto a estanqueidade do reservatorio.

0 conjunto de fraturas de direga' o N50 - 55E a penetrativo regional-

mente conforme se observa na foto mergulhando por vezes para NW. 0 conjunto

subtransversal condicionaria varias drenagens na area . 0 terceiro conjunto

apresenta N70-80W que a paralelo ao brago da drenagem direita, apresenta

tambem expressividade fotografica e ocorre tambem na sela da ombreira es-

querda.

4.4 Geohidrologia

4.4.1 Aguas de superficie. Ja salientamos acima que a drenagem

da bacia do rio Soberbo apresenta localmente gradientes muito elevados.

A maior contribuigao ao volume de agua superficial provem da ver

tente Norte da Bacia de interesse fornecendo agua tanto para a bacia do An-

tas Como do Soberbo . As cotas das fontes nesta vertente sao proximas a

1330m, ocorrendo surgencias secundarias por volts de 1290-1280m.

4.4.2 Aguas nos solos. As surgencias sao comuns entre a camada

de turfa e as argilas inferiores de lixiviagao no que diz respeito a len-

gois empoleirados provenientes do encharcamento superficial das turfas.

4.4.3 Percolagao nos solos. Um nTvel de agua subterranea foi de

finido nos siltes residuais provenientes da alteragao dos tinguaitos. Sua

conformaga o esta descrita no mapa da figura 3. Trata-se de um mapa de iso-

freaticas obtidas atraves de medigoes em furos de Rock-Drill.

A permeabilidade dos solos residuais provenientes dos tinguaitos

e discutivel. Apesar da granulometria ser de siltes argilosos , a estrutura

destes solos tende a ser porosa, aumentando a permeabilidade nos niveis de

transigao solo-rocha . Alem do mais nao se pode descartar a possibilidade de,

abaixo do nivel de colapso de estrutura , ocorrerem fraturas herdadas da ro-

503

i

cha mae que funcionariam como condutos preferenciais para percolagao d'agua.

De uma forma geral esperavam -se permeabilidades da ordem de 10-4 a 10-5 cm/s

nestes solos. 0 nTvel de anisotropia seria mais condicionado pela disposi-

ga`o dominante das antigas fraturas e pela topografia das superf Gies de al-

teragao.

4.4.4 Percolagao em rocha. As rochas do substrato abaixo do so-

lo residual , dada a transigao relativamente brusca das zonas de alteragao,

funcionam como limitantes das redes de fluxo. No entanto, a propria rocha

apresenta uma "permeabilidade propria" vinculada ao sistema de fraturas,sen

do de se prever um macigo rochoso relativamente estanque . Dos dados de geo-

logia estrutural , observam-se dois sistemas de fraturas de diregao NW e NE

sub-ortogonais que certamente direcionam o fluxo das aguas na rocha.

Destes dois conjuntos aquele subtransversal ao eixo da barragem

representa o sistema paralelo ao gradiente da bacia e portanto condicionan-

te de fluxo subterraneo principalmente em diregao a bacia do Soberbo.

Nas zonas onde afloram rochas associadas aos maiores gradientes

antevia - se o maior potencial de percolaga o. Tais zonas foram delimitadas

nas proximidades do eixo ( vide fig. 2).

No referente as possiveis falhas definidas fotogeologicamente,

investigadas por sondagens geofTsicas, sua existencia nao implicaria neces-

sariamente em uma zona de maior permeabilidade uma vez que poderiam estar

preenchidas por materiais impermeaveis nos primeiros metros de alteragao.

Cabe no entanto salientar que por serem descontinuidades no macigo rochoso

poderiam condicionar o fluxo ao longo de sua extensao , em funga o no apenas

do delineamento de maior evidencia , mas tambem de fraturas menores que ine-

xoravelmente devem ocorrer associadas as mesmas.

Ensaios de perda d'agua associados aos perfTs das sondagens geo-

fTsicas executados no piano de investigagoes proposto para a regia`o do eixo

permitiram melhor vislumbrar tai fenomenologia.

4.5 Sismicidade

Estudos recentes envolvendo a regia'o. (Sadowski et allii , 1978,Assump

ga`o et allii 1980 ) permitiram definir dois eventos sTsmicos cujo epicentro

aproximado se situa nas cidades de Campanha e Pinhal.

0 terremoto mais intenso foi o de Pinhal registrado em 27 de janeiro

de 1922. Foi registrado pela estagao sismografica do Rio de Janeiro e estu-

dado pelo metodo das isossistas . 0 local do epicentro foi definido como sen

do de 22 , 17°S e 47 , 04°W com uma incerteza de t 40 km. Os dados de magnitude

desta regia'o do Brasil sao calculaveis em termos de magnitude de onda de

corpo mb ( Lg) (apl'Icavel ao Leste dos E.U.A.) sa'o expressos em mb = 5,1 ±

03 com intensidades de V a VIMM.

504

5. CONSIDERAgOES ESPECIAIS SOBRE A EVENTUAL PERCOLAgAO PELA PERIFERIA DO

RESERVATORI0

Tais analises especificas restringiram -se especificamente ao colo en-

tre as bacias do Antas e a do Soberbinho uma vez que perdas por infiltra-

goes eventuais ao longo do restante da periferia do reservatorio na`o teriam

seu curso atravessando grander centros urbanos ( Pogos de Caldas ) e se dilui

riam rapidamente em face do grande numero de nascentes naturais e tributa-

rios afluentes , existentes a jusante na bacia do Soberbinho.

5.1 Geologia e Geomorfologia do divisor de aguas

0 exame das fotografias areas na escala 1:25000 permitiu defi-

nir, de acordo com a drenagem mais ou menos encaixada, um padrao de linea-

mentos fotogeologicos ao longo dos principais bragos de drenagem . Um destes

lineamentos eventuais corta o colo de separagao das bacias do Antas e do So

berbinho.

Foi elaborado um programa de investigagoes geologico/geotecnicas,

incluindo levantamento geologico de superficie e sondagens a rock drill ("a

seco " para no adulterar determinagoes do lengol freatico ): estas foram

mais tarde transformadas em sondagens a percussao com o fito de aprofundar

no exame do comportamento geohidrologico e estabelecer melhor a profundida-

de do topo rochoso. Alem do mais, para fins de caracterizagao de eventuais

descontinuidades no mapeaveis por outros metodos , realizou-se um mapeamen-

to geofTsico por eletroresistividade em camadas , pelo metodo do dipolo. Es-

te mapeamento permitiu definir o comportamento do substrato rochoso quanto

a zonas de saturagao diferenciada em agua.

Com estas programagoes foram elaboradas por volts de 17 sonda-

gens , totalizando por volta de 350m perfurados e incluindo 7 sondagens a

"rock drill" , 7 sondagens a percussao alem de 3 rotativas a diamante, numa

sela de extensao de aproximadamente 200m . Tao grande volume de investiga-

goes supera de longe, na proporga o de quase 10:1, os volumes de servigos de

investigagao que seriam usualmente requeridos e/ou executados para barra-

gens mesmo com cargas d'agua varias vezes maior , plenamente justificaveis

face aos condicionamentos liminares para implantaga-o da Obra.

Para confirmar os dados de geofisica foi programada ainda uma

sondagem rotativa inclinada no colo, visando caracterizar o lineamento ali

detectado do ponto de vista essencialmente geologico -geotecnico para fins

de documentagao.

Nos furos de sondagens foram efetuadas medidas de evoluga'o do

lengol d'agua, para analisar eventual tendencia a artesianismo , comparado

com a hip6tese de fluxo gravitacional.

Na figura 4 apresentamos a locagao da campanha de investigagoes

505

realizada.

5.1.1 Geomorfologia. A sela e o divisor de aguas geomorfologico

que resta entre as bacias do rio das Antas e do Soberbinho.

0 maior gradiente do Soberbinho associado ao seu poder de erosa`o

em relaca`o ao Antas sugere um processo de captura das cabeceiras do Antas

pela drenagem do Soberbinho. Tal aspecto constitui um fator de muita rele-

vancia em caracterizar a tendencia das percolacoes profundas, mais condicio

nadas por feicoes geologicas . Cabers sobrepor a estas a influencia de infil

tracoes no horizonte superior (" infiltration mound "), mas face ao lineamen-

to ja mencionado e adiante discutido , merece muito interesse a tendencia

geomorfologica de fluxos profundos na direca o da bacia de rejeitos e no

no sentido contrario.

5.1.2 Solos. Esta sela a constituida essencialmente por uma ca-

mada de solos da ordem de 20m . de espessura com transigio de saprolito para

rocha decomposta e em profundidade para o topo rochoso pouco alterado a sa`o.

Esta transica o a relativamente rapida uma vez que sao rochas isentas de

quartzo e de granulacao de matriz geralmente fina. A passagem para rocha

pouco alterada ou saa- a da ordem de 5 metros pelo que se observa nas sonda-

gens rotativas . Nesta transica-o, o fissuramento , no geral , tende a ser de

maior numero de fissuras individualmente de menor abertura dado ao progres-

so de desintegracao intemperica.

No entanto , estas fissuras , que via de regra conduzem agentes de

alteraca'o, frequentemente se alteram sendo tomadas por materiais terrosos

de decomposiga'o in situ com expansao dos minerais intemperizados.

0 solo residual da area do colo, que constitui a maior parte do

horizonte sujeito a algum fluxo, a de natureza argilo-siltosa ou silto-argi

losa, de consistencia media a rija e baixa permeabilidade media (da ordem

de 10-5 cm/ seg.).

Esta geralmente coberto por uma camada de poucos metros de solos

coluvionares silto -argilosos ( sedimentos de erosoes circunvizinhas) e/ou

por argilas turfaceas.

Os horizontes de turfa liberando acidos humicos provocaram a li-

xiviagao e complexagao dos oxidos de ferro do horizonte inferior , dando lu-

gar a uma camada de argila branca frequentemente halloysTtica e razoavelmen

to impermeavel , servindo de tapete impermeabilizante para as aguas de chuva

que enta`o saturam a turfa.

0 brejo atual pode associar - se a ciclos sucessivos de manutengao

de lengol freatico superficial ( revelando impermeabilidade do substrato),

criagao de vegetagao , ciclo de humificagao e impermeabilizanao complementar

acima descrita , deposicoes de sedimentos coluvionares recobrindo a vegeta-

506

gao, criagdo de turfa e assim sucessivamente.

Cabe algum interesse na aceitacao inicial de uma condi,ao de

baixa drenabilidade em cota elevada, na base do brejo atual.

A cobertura de solos chega a se estender mais a jusante com mais

de 15m de espessura.

5.1.3 Geologia do Embasamento Rochoso

5.1.3.1 Litologia. 0 embasamento rochoso a constituido por tin

guaitos cinzas de granulacao fina, que na area estao a mais de 20m de pro-

fundidade.

5.1.3.2 Estruturas. Ja foi mencionado acima o lineamento trans

versal a sela . A aerofotogeologia indicou tal lineamento mas so o locou com

alguma imprecisa`o. A geofisica facultou locar melhor esta feigao. Na fig. 4

apresentamos em primeiro grau de aproximaca'o as indicacoes de topo do emba-

samento rochoso (provido por sondagens de percussao e 3 rotativas): Cabe

assinalar a tendencia de caimento na diregao do lineamento.

A campanha de eletroresistividade definiu no embasamento rochoso

uma zona de baixa resistividade ladeada por uma faixa de alta resistividade

com diregao aparente 70 e 80 NE e mergulho para NW.

Apresentamos na fig. 4 as plantas de resistividade em quatro nT-

veis, 20, 30, 40 e 50m. de profundidade.

Esta estrutura de baixa resistividade constitui provavelmente

uma zona de descontinuidade cuja influencia se torna mais nitida a partir

de 50m de profundidade mas torna-se Clara somente a 40m . No nivel de 30m e

meramente perceptive) por estar ladeada por uma zona aparentemente pouco sa

to rada .

0 sistema de juntas medido mais a jusante a dominantemente sub-

vertical, sendo obliquo ao colo.

A menor eletroresistividade indica intrinsecamente uma massa de

maiores teores de agua intersticial e particularmente de sais soluveis: po-

de estar associada tanto a aguas salinas paradas, quanto a zonas de aguas

em fluxo (permeaveis). Sabendo-se que os episodios de falhamentos na geolo-

gia local no seriam mais recentes do que terciario (> 3 milhoes de anos) o

conjunto de dados geofisicos, geomorfologicos e geologicos acima menciona-

dos parece conjugar-se de forma bem logica em indicar que a condigao quater

naria (recente de brejo com base efetivamente estanque) a provida pela de-

composica'o que na faixa do lineamento alcancou maiores espessuras e assim

maior impermeabilidade equivalente.

5.2 Geohidrologia

Para estudar a alteracao de condigoes geohidrologicas provocadas

na sela em questao quando do enchimento do reservatorio, foi necessario co-

507

megar per estimar aproximadamente o equilibrio geohidrologico atual. Corn os

mesmos parametros ( em conjunto ), de modo a estabelecer uma condigao plausi-

vel de tal equilibrio , passa-se a analisar a alteragao de condigoes da geo-

hidrologia local, em fungao da subida do navel por motivo do represamento:

tal cilculo , feito em ciclo fechado pode frequentemente continuar a forne-

cer indicag6es bem razoaveis de analise, mesmo que parametros e hipoteses

individuais intervenientes tenham sido um tanto simplistas. A metodologia

de analise, e particularmente de analise de sensibilidade de variago`es para

metricas , serve precipuamente para detectar descontinuidades e/ou incongru-

encias consequentes.

No presente caso partiu - se do princTpio de que caberia analisar

o equilibrio do nivel ( dinamico ) da area do brejo, em periodo de estiagem,

quando podemos admitir como nulo o escoamento superficial pelas duas extre-

midades deprimidas . Calculos foram feitos perante a hipotese do brejo como

um "pogo", recebendo contribuigoes de parte da area circundante total (duas

encostas que descem para o brejo ). Os resultados de tal analise indicaram,

perante as espessuras de solo na regiao do colo ja investigadas (da ordem

de 20 a 30m), que as permeabilidades do terreno em questao se situariam en-

tre 1 x 10-4 cm/s a 5 x 10-4 cm/s.

Tais estimativas permitiram demonstrar que o assunto das percola

goes pela Bela mencionada no comports interpretagoes rebuscadas de interve

niencias significativas de descontinuidade geologica , podendo ser tratados

no imbito corrente da geotecnia quantificivel e quantificada.

6. ASPECTOS GEOTECNICOS

6.1 Programa de investigagoes visando caracterizar as condicionantes

geologico -geotecnicas associadas ao local do barramento e a area do reserva

torio.

0 programa de investigagoes, foi proposto a partir das investiga

goes e interpretagoes geologicas preliminares desenvolvidas a partir de fo-

to-interpretagao, mapeamento geologico de superficie (fig. 2 ) e algumas son

dagens.

Um programa complementar de investigagoes de sub-superficie foi

proposto visando obter informagoes sobre o comportamento hidrogeologico na

area , gradientes preferenciais , etc., atraves de furos de sondagens a per-

cussao na area do reservatorio e junto ao divisor com bacias contiguas, a

fim de investigar a posigao do NA do lengol subterraneo ( Fig. 4).

Na regi a o do talvegue executou - se sondagens rotativas inclinadas

(com 0 NX), associadas a ensaios de perda d'agua, a fim de objetivamente in

vestigar as caracterTsticas ( profundidades , abertura , preenchimento , condu-

tibilidade, etc.) dos horizontes e estruturas geologicas , inferidas atraves

508

de delineacoes observadas em fotos aereas.

Com a mesma finalidade, solicitou-se tambem a abertura de pogos

abertos em solo ate a rocha sa, bem como a execugao de algumas sondagens

mistas associadas a ensaios de infiltracao e perda d'agua, no talvegue e om

breiras, a fim de avaliar as caracteristicas medias da regiao de fundagao

do macigo da barragem.

Visando delimitar a espessura de solos (turfa) existentes na re-

giao junto ao talvegue no local do barramento, foi proposto um programs de

sondagens a percussao, a fim de permitir delimitar com maior precisao o per

fil de escavacao da fundacao (Fig. 5).

Com a finalidade de investigar mais detalhadamente os requicios

de descontinuidades geologicas mantidas no perfil do solo de alteragio e no

macico rochoso, na regiao do eixo e dos divisores de agua, completou-se o

programa de investigacoes supra exposto, com uma malha de sondagens geoffsi

cas executadas por eletroresistividade, conforme assinalado em planta na

Fig. 4.

Na figura 6 sintetizamos a informaca'o coletada.

7. TRATAMENTOS INDICADOS E ESTIMATIVAS DE PERDAS POR INFILTRAcOES (FLUXO

EFLUENTE)

7.1 Barragem

A analise criteriosa dos testemunhos de sondagens assim como os

resultados dos ensaios de perda d'agua realizados permitiram concluir pela

adequabilidade do eixo escolhido perante o tipo de obra em questao. A deci-

sao de realizar um tratamento das fundacoes por injecao de caldas de cimen-

to baseou-se na filosofia (de Mello, V.F.B. 1977) de homogeneizar as funda-

coes no que diz respeito a sua permeabilidade para excluir comportamentos

extremos de eventuais fraturas mais abertas. Na fig. 7 apresentamos alguns

valores de ensaios de perda d'agua realizados previamente ao tratamento.

Conforme pode-se constatar na analise dos perfis de sondagens e

de seus ensaios de perda d'agua as maiores permeabilidades encontravam-se,

como a de se esperar, na transigio solo-rocha. A campanha de injegoes preo-

cupou-se em tratar tambem os horizontes de solo residual-saprolitos aceitos

perante os criterios de compressibilidade do macigo. Para tanto perfurou-se

um trecho initial dos solos de fundagdo com diametro de 4", sendo o mesmo

preenchido com calda de cimento. Uma nova perfuragao executada com rock

drill concentrica a anterior era realizada servindo o trecho preenchido corn

calda para fixar os obturadores. Ensaios de perda d'agua eram criteriosamen

to realizados visando determinar a pressao na qual se configurava a abertu-

ra das fissuras remanescentes no solo. Tal pressao era utilizada como trite

rio de injecao na fase subsequente.

509

0 tratamento foi plenamente satisfatorio como demonstra a anali-

se dos ensaios de perda d'agua executados a posteriori nos furos de contro-

le; podendo-se ainda verificar claramente atraves de trincheiras especiais

abertas a penetragao da calda de cimentos nos solos residuais/saprolitos da

area.

A partir da interpretaca`o dos resultados de ensaios de infiltra-

ca`o e de perda d' agua realizados admitiu-se uma permeabilidade media para a

fundacao quando em rocha de 5 x 10-4 cm/ s e de 5 x 10-3 cm/ s no trecho em

solo residual. Na regiao da fundagio sob o nucleo impermeavel foi considera

do um trecho de aproximadamente 5 metros de largura com permeabilidade me-

dia reduzida de 10 vezes em relacao a permeabilidade media da fundacao res-

pectiva para simular o efeito dos tratamentos por injecao realizados.

Como segao para a barragem convergiu- se apes uma analise economi

ca das alternativas aplicaveis ao presente caso (terra homogenea, ou terra-

-enrocamento) para uma obra em terra-enrocamento, uma vez que a decapagem

da Mina forneceria material rochoso em abundancia e a baixo custo. A secao

propriamente dita seguiu as orientacoes discutidas por de Mello, V.F.B.

(1977) estando esquematizada na Fig. 8.

As estimativas de fluxo consideraram tambem que o macico argilo-

so da barragem teria uma permeabilidade de 10-5 cm/ s e uma anisotropia en-

tre sua permeabilidade horizontal e vertical de 9 vezes (resultados basea-

dos em amostras indeformadas retiradas do aterro da barragem de agua indus-

trial realizada com materiais de emprestimos similares).

Assim, obteve-se uma estimativa vaza'o global pelo barramento e

sua fundaca'o variando entre 3 e 18 1/seg.

Tais afluentes convenientemente captados no apenas pelo sistema

de drenagem interno da barragem, mas tambem por uma rede de drenos conti-

nuos, profundos na area do vale e ombreiras, seriam coletados na caixa de

drenagem e conduzidos por bombeamento a estacao de tratamento antes de se-

rem restituidos ao leito natural.

Durante a fase inicial dos estudos de percolacaao pelo macigo con

siderou-se a necessidade de colocacao de uma Iona butilica logo acima do

sistema filtrante interno do macigo para impedir o afluxo de aguas de chuva

e assim minimizar o volume d'agua a ser tratado. Considerago' es mais detalha

das concluiram pela nio utilizacao de tal detalhe face a relativa insignifi

cancia do afluxo adicional e aos custos envolvidos.

8. PERCOLACOES PREVISIVEIS PELO DIVISOR

A partir de calculos realizados com hipoteses francamente pessimis-

tas, por exemplo admitindo-se permeabilidade media em todo o perfil do solo

510

de alteracao de 10-2 cm/seg, ate hipoteses consideradas mais realistas para

o nivel de conhecimento hoje disponivel chega- se a uma vazio eventualmente

percolada pelo divisor entre 1,0 e 2,0 1/seg. Considerando-se que a vazao

regularizada do corrego do Antas a de 125 1/seg, os eventuais problems de

contaminacao que a vazao de percolagdo estimada acarretaria, foram conside-

rados como satisfatoriamente aceitaveis face a diluicao que inexoravelmente

ocorreria mesmo com periodos de estiagem mais rigorosos.

9. INSTRUMENTA^AO E SEU ACOMPANHAMENTO

Considerando-se as caracterTsticas especiais da obra em questao, um

extenso programa de instrumentacao para auscultaca` o da mesma foi elaborado

(Fig. 9) em 3 seco`es transversais da barragem.

0 enchimento do reservatorio deu-se no periodo entre outubro de 1981

e junho de 1982, se encontrando praticamente constante desde entao.

Na Fig. 10 apresentamos os valores de piezometria observada , comparan

do-os com os valores estimados a partir das redes de fluxo tragadas na fase

de estudos de projeto.

0 vertedor triangular localizado a jusante da barragem e que capta to

do o fluxo proveniente da fundagao e do sistema interno drenante apresenta

valores de vazao estabilizada de 2 a 3 1/seg, vide Fig. 11.

Conclui-se com base nas indicag6es supra apresentadas, portanto, que

as estimativas realizadas ainda na fase de projeto mediante criteriosa in-

terpretagdo dos ensaios e investigacoes do subsolo realizadas foram satisfa

trios para a avaliacao a priori do comportamento operacional da Obra.

10. CONSIDERAQOES ADICIONAIS

A instrumentagao instalada no macigo permitiu tambem comparar as pre-

visoes de recalque realizadas. Tais previsoes basearam- se em modulos de de-

formabilidade retroanalizados do comportamento de aterros compactados de ou

tras obras nacionais (de Mello, V.F.B. 1980) seguindo metodologia de calcu-

lo simplificada baseada na teoria de elasticidade , empregando abacos, pro-

postos por Poulos e Davis (1974).

Os valores de recalques totais (fase de construgi o e operacional) ob-

servados situaram-se dentro das previsoes efetuadas, da ordem de 10 a 20cm.

(Fig. 12)

11. AGRADECIMENTOS

t nossa satisfacao posi.cionar agradecimentos a toda equipe tecnica da

proprietaria da Obra - NUCLEBRAS e seus assessores, CNEN, CDTN e consulto-

res individuais por todo o apoio prestado na discussa`o e otimizacao dos

conceitos e do projeto da Barragem de Rejeitos.

511

A Construtora Andrade Gutierrez, empreiteira da Obra , tambem estende-

mos nossos agradecimentos pelo constante apoio prestado durante a coleta de

dados e otimizagao dos servigos de campo propriamente ditos.

0 apoio sempre presente dos ProfQs Victor F.B. de Mello e Kokei Ueha-

ra na discussao dos conceitos e criterios especiais de dimensionamento da

Obra, assim como na otimizaga'o dos servigos de tratamento das fundagoes,com

pactagao do macigo e demais obras do barramento, foi de importancia funda-

mental . Os autores estendem tambem os agradecimentos aos engenheiros do es-

critorio Victor F.B. de Mello & Associados S/C Ltda. pelo apoio no desenvol

vimento do projeto.

12. BIBLIOGRAFIA

- Assumpgao, M. et al, "Sismicidade do Sudeste do Brasil", XXXI Con-

gresso Brasileiro de Geologia, Camboriu, 1980, vol. 2, pp. 1.075 -

1.092.

- De Mello, V.F.B., "Comparative Behaviors of Similar Compacted

Earthrock Dams in Basalt Geology in Brazil ", Symposium on Problems

and Practice of Dam Engineering in Asia, Bangkok, Dec. 1980, pp.

166-200.

- De Mello, V.F . B., 17th Rankine Lecture: " Reflections on Design

Decisions of Practical Significance to Embankments Dams ", Geotech-

ni ue, 27 (3):279-355, Sep. 1977.

- Mello, F . M. de, "Condicionantes Geotecnicas de Projeto de Barragem

e Reservatorio de Rejeitos de Mineraga o de Uranio ", XIV Seminario

Nacional de Grandes Barragens , Recife , Ago. 1981 , vol. 1, pp. 613-

-629.

- Poulos, H.G. & Davis, E . M., "Stresses and Displacement in Embank-

ments and Slopes". In: Elastic Solutions for Soil and Rock

Mechanics, New York, John Wiley, Chapter 10, pp. 199-228, 1974.

- Sadowski, G.R. & Dias Neto, C.M., "0 Lineamento Sismo Tectonico de

Cabo Frio", Revista Brasileira de Geociencias, Sa`o Paulo, 11 (4):

209-212, 1981.

- Sadowski, G.R. et al, "Sismicidade da Plataforma Brasileira", XXX

Congresso Brasileiro de Geologia, Recife, 1978, Vol. 5, pp. 2.347-

2.361.

512

0 SONDAGENS

---- N.A. DO RESERVATORIO

ER- SEcAO DE ELETRORESISTIVIDADE

513

I

-Ilso -^

LEGENDA J LIMITE APROXIMADO DA COSERTURA DE CASCALNO LATERITICOGEOLOGIA 4W - TURFA E SILTS ARYILOSO VERMELNO .

TINOUAITOS SAOSTINSUAITOS ALTERADOSLINEAMENTO$ FOTOOEOLOOICOS

514

346300 \/

- CURVIAS DE IGUAL COTA DE NIVEL D'AOUA ( ISOPIEZAS)

1290 COTAS DAS CURVAS DE NIVEL DO TERRENO NATURAL

^9O COTAS DAS CURVAS ISOPIEZASCOTAS DAS SURQNCIAS D'ABUA

F l 9 . 3 - roan oe i soaez As E eupeEMCUn o'^a=

5 15

LINEAMENTO DA ANOMALIA GEOFISICA

ER= SEOAO DE ELETRORESISTIVIDADE

C

NIVEL I (-20m)

NIVEL 2 (-30m)

NIVEL 3 (-40m)

NIVEL 4 (-50m)

FIG.4 - SELA DO ANTAS- INVEST18A90ES REALIZADAS

516

FUROS DE SONDAGEM ANTIGOSPO-;OS DE EXPLOR/AO

SONDAOEM ROTATIVA NX, BARRILETE TRIPLO COM ENSA10 DE PERDA WAWA.SONDAOEM A PERCUSSAO E EVENTUALMENTE ROTATIVA.

FIGS - •PLANO DE INVESTIGAGAO NO

EIXO

517

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