Análise de estabilidade de taludes em barragem de terra homogênea fictícia

Abstract

A segurança de barragens de terra depende intrinsecamente da interação entre o fluxo de água interno e a resistência ao cisalhamento do maciço terroso. O presente trabalho teve como objetivo analisar a estabilidade de taludes de uma barragem homogênea de terra, avaliando diferentes cenários operacionais e a eficácia do sistema de drenagem interna. A metodologia empregada consistiu na modelagem numérica computacional utilizando o software GeoStudio 2018 R2, integrando análises de percolação pelo Método dos Elementos Finitos (módulo SEEP/W) e análises de estabilidade pelo Método de Equilíbrio Limite (módulo SLOPE/W), adotando o método rigoroso de Morgenstern-Price. Foram simuladas condições de nível máximo normal, cheia de projeto, rebaixamento rápido e lento do reservatório, além de um cenário de falha por colmatação do sistema de drenagem. Os resultados demonstraram que o talude de montante apresenta desempenho satisfatório, com Fator de Segurança (FS) de 1,65 mesmo sob a condição crítica de rebaixamento rápido. Em contrapartida, o talude de jusante em operação normal apresentou um FS de 1,47, situando-se marginalmente abaixo do critério mínimo de 1,50 recomendado pelas normas vigentes (NBR 13.028 e USACE), configurando um estado de alerta que demanda intervenções como a execução de bermas de equilíbrio. Adicionalmente, a simulação de inoperância do filtro revelou o fenômeno de surgência da linha freática no talude de jusante, evidenciando que a drenagem é vital não apenas para a estabilidade de massa, mas para a prevenção de erosão regressiva (piping). Conclui-se que a modelagem numérica é uma ferramenta indispensável para o diagnóstico de riscos ocultos em barragens, permitindo a proposição de medidas de segurança assertivas.

The safety of earth dams depends intrinsically on the interaction between internal water flow and the shear strength of the soil mass. This study aimed to analyze the slope stability of a homogeneous earth dam by evaluating different operational scenarios and the effectiveness of the internal drainage system. The methodology employed consisted of computational numerical modeling using GeoStudio 2018 R2 software, integrating seepage analyses via the Finite Element Method (SEEP/W module) and stability analyses via the Limit Equilibrium Method (SLOPE/W module), adopting the rigorous Morgenstern-Price method. Conditions of normal maximum water level, design flood, rapid and slow reservoir drawdown were simulated, in addition to a failure scenario due to clogging of the drainage system. Results showed that the upstream slope presents satisfactory performance, with a Factor of Safety (FS) of 1.65 even under the critical condition of rapid drawdown. Conversely, the downstream slope under normal operation presented an FS of 1.47, situated marginally below the minimum criterion of 1.50 recommended by current standards (NBR 13.028 and USACE), constituting an alert state that demands interventions such as the execution of stabilizing berms. Additionally, the simulation of filter inoperability revealed the phenomenon of phreatic line daylighting on the downstream slope, evidencing that drainage is vital not only for mass stability but also for the prevention of backward erosion (piping). It is concluded that numerical modeling is an indispensable tool for diagnosing hidden risks in dams, enabling the proposal of assertive safety measures.