Estudo experimental de parâmetros geotécnicos da barragem de terra da margem esquerda de Itaipu

Abstract

Itaipu Binacional, usina hidrelétrica localizada no Rio Paraná, entre Brasil e Paraguai, é composta por uma série de barragens, de concreto, enrocamento e terra. Desde 1984, quando o enchimento inicial de seu reservatório foi concluído, o nível de água apresentou pequenas variações. Contudo, períodos de seca têm feito com que o nível de água permaneça por mais tempo em menores cotas, submetendo o solo da fundação e da barragem a ciclos de secagem e umedecimento mais intensos. Desta forma, esta dissertação teve como objetivo estudar experimentalmente parâmetros geotécnicos dos solos da fundação e do maciço da barragem de terra da margem esquerda em condição saturada e não saturada. Para isso, ensaios de condutividade hidráulica e ensaios de compressão edométrica e triaxial foram realizados para atualização dos parâmetros geotécnicos de acordo com a Mecânica dos Solos Não Saturados, e ensaios de retenção de água e retração volumétrica do solo foram executados para determinação de parâmetros que possibilitem prever o comportamento da barragem dadas as variações do nível de água. Os resultados mostram que as curvas de retenção de água no solo possuem características típicas de argilas plásticas e que, tanto o solo natural quanto o solo compactado, apresentam elevada resistência ao cisalhamento. Também foi possível constatar a influência do aumento da sucção no comportamento mecânico do solo, tornando-o mais resistente e menos deformável. Por fim, destaca-se que a deformação por retração volumétrica do solo compactado durante a secagem foi superior à deformação por consolidação edométrica, demonstrando que o solo compactado apresenta maior suscetibilidade a variação de volume por efeitos de secagem do que por carregamentos externos, desde que existam condições propícias para tais ocorrências.

Itaipu Binacional is a hydroelectric plant located on the Paraná River, between Brazil and Paraguay, and consists of a series of dams, made of concrete, rockfill and earth. Since 1984, when the initial filling of its reservoir was completed, the water level presented small variations. However, dry periods have caused the water level to remain longer at lower heights, subjecting the foundation and the dam soil to more intense cycles of drying and wetting. This research aims to experimentally study geotechnical parameters of the foundation and massif soil of the left earth dam under saturated and unsaturated conditions. Hydraulic conductivity and eodometer and triaxial compression tests were conducted to update the geotechnical parameters according to the Unsaturated Soil Mechanics, and water retention curve and soil volumetric shrinkage tests were performed to determine parameters that allow predicting the behavior of the dam considering variations in the water level. The results indicate that the water retention curves have typical plastic clays characteristics and that both the natural and the compacted soils presented high shear strength. It was also possible to prove the influence of higher suctions on the mechanical behavior of the soil, increasing the strength shear and decreasing the volume change. Finally, the results highlight that the deformation by volumetric shrinkage of the compacted soil during drying conditions was higher than the deformation by oedometric consolidation, demonstrating that the compacted soil is more susceptible to volumetric change due to drying effects than to external loads applied, as long as there are favorable conditions to such occurrences.