A utilização de métodos geofísicos no monitoramento de barragens : estudo de caso: usina hidrelétrica de Salto Caxias, em Capitão Leônidas Marques - PR

Abstract

Resumo: Acidentes de rompimento de barragens podem ser originados instantaneamente por força de eventos tectônicos, mas com maior probabilidade pode-se esperar que o processo de rompimento seja gradual, em conseqüência de descontinuidades que se criam no corpo da barragem ou na terminação de suas ombreiras. A percolação persistente pela água através das descontinuidades causa alteração, lixiviação, agravando o problema e deteriorando a resistência mecânica até o rompimento. A percolação pela água é denunciada por surgências a jusante, mas o caminho preferencial do fluxo é desconhecido. A utilização dos ensaios geofísicos no maciço da barragem da Usina Hidrelétrica Governador José Richa (Salto Caxias) teve como objetivo principal testar metodologia, complementar ao sistema de monitoramento hoje existente. Mais especificamente, utilizou-se o método SP ("self potential") com o objetivo de mapear os caminhos preferenciais da água, enquanto que os ensaios de resistividade tiveram um papel complementar, fornecendo informação sobre o grau de saturação (conteúdo em água) no corpo da barragem. O arranjo gradiente, pela maior praticidade que apresenta, foi o escolhido como arranjo eletródico mais adequado para mapeamento de variações laterais de resistividade em tal meio de alta resistência de contato concreto-eletrodos. Escolheu-se como área de estudo a região entre os blocos B10, B11 e B12, privilegiando, desta forma a zona de fissura do bloco B11. Os degraus de jusante, de maneira geral, serviram como linhas de ensaio para os métodos geoelétricos. Os resultados foram satisfatórios em se tratando de barragem de concreto. A porosidade do concreto compactado com rolo (CCR) utilizado na construção do maciço da barragem tornou os ensaios factíveis. Através de contato iônico foi possibilitou-se mapear o SP com boa repetibilidade e transmitir uma corrente adequada para medidas de potencial confiáveis no arranjo gradiente. Ambos os métodos detectaram a zona de fissuramento principal, que se revela como um lineamento de valores positivos anômalos no SP e uma faixa de baixa resistividade na técnica do gradiente, também conhecida como arranjo retângulo.

Abstract: Dam ruptures may happen suddenly due to tectonic events, but more likely they result from a progressive process as a consequence of discontinuities originated in the body of the dam or in its shoulders. A persistent water percolation through the discontinuities causes alteration and lixiviation, deteriorating the mechanic resistance till the rupture. The water percolation is unveiled by downstream emerging water, but the flux path is unknown. The application of Geophysics to monitor the concrete body of Salto Caxias dam had the main objective of testing a known methodology, in order to complement the existing monitoring program. More specifically, the SP (Self Potential) method was used to map the preferential water pathways, while resistivity had a complementary role, providing information on the saturation degree (water content) in the dam body. The gradient array was chosen since it is the best electrode array for mapping resistivity lateral variation in a high concreteelectrode contact resistance medium. The region within blocks B10, B11 and B12 was chosen as the study area in order to include the fracture zone of block B11. The downstream steps in a general way served as cut lines for the geophysical survey. Results were satisfactory as they were obtained on a concrete dam. The porosity of the roller compacted concrete (RCC) used in the construction of the dam made possible the experiments. Through ionic contact it was possible to map SP with good repeatability and to transmit an adequate current for reliable potential measurements in the gradient array. Both methods detected the main fracture zone, which shows up as a high positive anomalous SP values lineament and a strip of low resistivity in the gradient technique, also known as rectangle array.