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http://hdl.handle.net/1843/REPA-82YGMH| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Uma nova abordagem para análise de ruptura por galgamento de barragens homogêneas de solo compactado |
| Authors: | Aloysio Portugal Maia Saliba |
| First Advisor: | Carlos Barreira Martinez |
| First Referee: | Terezinha de Jesus Esposito |
| Second Referee: | Gustavo Ferreira Simoes |
| Third Referee: | Lucio Flavio de Sousa Villar |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Andre Pacheco de Assis |
| Abstract: | Barragens têm sido consideradas como alternativas viáveis para geração de energia, disposição de rejeitos, dentre outros, tendo em vista critérios de redução de custos, apesar de introduzir no sistema os riscos associados à ruptura. No Brasil, um dos tipos mais comuns de arranjo de barragem é aquele com maciço em solo compactado. Uma vez que o risco de uma atividade resulta do produto entre a probabilidade de falha e as consequências associadas, mantidas as probabilidades de falha, a redução das consequências da ruptura implica na redução dos riscos da atividade. Com este intuito foram estudados mecanismos intervenientes em rupturas por galgamento para identificar aspectos chave na mitigação destes riscos, acoplando os pontos de vista da hidráulica e da geotecnia. A pesquisa bibliográfica realizada identificou o grau de compactação do maciço como um dos aspectos chave neste sentido. Os modelos de análise de ruptura de barragens em geral tratam os processos erosivos segundo o ponto de vista da teoria de transporte de sedimentos, admitidos como não coesivos, e com granulometria bastante distinta daquelas presentes nos maciços de barragens de solo compactado. Em lugar das equações de transporte de sedimentos utilizadas nas modelagens de ruptura, a metodologia proposta neste trabalho se vale do conceito de erodibilidade, que é o resultado de condições do material, do escoamento e de geometria do problema em análise. A metodologia prevê a realização de ensaios de erodibilidade, correlacionados ao grau de compactação e às velocidades de escoamento, para determinação da função erodibilidade. Essa função substitui as equações de transporte de sedimentos nos modelos de ruptura. Para verificar a influência do grau de compactação na ruptura, foram realizados ensaios geotécnicos em amostras de solo obtidas em Belo Horizonte, MG, que foram submetidas a testes de erodibilidade a graus de compactação de 95% e 100%, em um aparato desenvolvido pelo autor. Os resultados apontaram diferenças significativas na erodibilidade do material. Foram também avaliados os processos em condições de escoamento oblíquo às camadas de compactação, verificando-se a existência de fenômenos adicionais no processo de erosão. Afim de demonstrar a aplicabilidade desta metodologia, foi realizado um estudo de caso valendo-se dos dados da ruptura da UHE Euclides da Cunha, admitindo-se a validade das equações de erodibilidade obtidas neste trabalho. Os resultados indicaram tempo de resposta duas vezes maior e vazão de pico efluente 19% menor, quando o grau de compactação cresce de 95% para 100%. |
| Abstract: | Dams have been considered as feasible alternatives to hydropower generation, tailings disposal etc in terms of costs, besides their inherent risks. In Brazil, dams are quite common. As the risks can be defined as the product of probability of failure and associated consequences, at the same probability level, reducing consequences also implies in lower risklevels. Erosion mechanisms observed on dam overtopping were studied in order to indentify the key aspects of risk reduction, with respect to hydraulic and geotechnical engineering. As identified on this research and from other authors, the compaction strongly interferes on soil erodibility. Dam-break models treat erosion from sediment transport theory point of view, that means assumptions of non cohesive properties and rough granulometry, if compared to finer soils as clays common in Brazil. In spite of sediment transport equations, this work uses the concept of erodibility, which considers materials erodibility, flow and geometry properties to each specific problem. The proposed methodology states that for every dam-break study, an erodibility test must be done and correlated to soil compaction, in order to define a erodibility function that can replace sediment transport equations on dam-break models. To assess soil compaction influence over a earthfill dam-break, geotechnical studies were carried out in soil samples obtained from Belo Horizonte, Minas Gerais, that were tested on aerosion apparatus designed by the author. Results indicate that there are significant differences on soil erodibility as soil compaction index raises from 95% to 100%. Influences of soil layers orientation relative to flow were also investigated on a flume, which results indicate that there are other processes interacting on dam breach erosion, besides flow erosion can be viewed as a trigger for them all. In order to assess the methodology applicability, one case study was done using Euclides da Cunha hydropower dam-break data, using the erodibility function obtained for Belo Horizonte soil, making an assumption that geotechnicalproperties could be considered the same. Results indicate differences by a factor of 2 to breach formation time and peak outflow 19% lower when compaction index raises from 95% to 100%. |
| Subject: | Barragens e açudes Cisalhamento Recursos hídricos Desenvolvimento Engenharia sanitária |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/REPA-82YGMH |
| Issue Date: | 10-Mar-2009 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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