UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE - R1

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS
Monografia de graduação
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CURSO DE GEOLOGIA
Título: Estudos geológico-geotécnicos do AHE Simplício
Discente: Célia Aparecida Silva Marinho
Orientador: Prof. Dr. Euzébio José Gil
Co-orientador: Geólogo Gilmar da Silva Nunes
Abril 2007
1 - MARINHO, CÉLIA APARECIDA SILVA
Estudos geológico-geotécnicos do AHE Simplício
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Ob
Curso de Geologia / Departamento de Geociências
Instituto de Agronomia / Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro – UFRRJ
[Seropédica]
Ano 2007
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Trabalho de Graduação
Monografia
Área de Concentração: Geologia de Engenharia
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I
Dedicatória
Dedico este trabalho a minha família, principalmente aos meus pais Manoel e
Laurentina pela educação recebida na formação de meu caráter pessoal e profissional,
e mesmo distante sempre estiveram me ajudando, apoiando e incentivando; a minha
avó Antônia (in memorium); ao meu namorado Alessandro por me apoiar e estar
sempre do meu lado nos momentos mais difíceis; as moradoras do F5 – 508.
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II
Agradecimentos
Agradeço primeiramente a Deus por tudo que tens feito em minha vida, permitindo a
realização desse momento tão importante, e por ter colocado em meu caminho
pessoas tão boas e amigas que muito contribuíram comigo. Este trabalho somente foi
possível graças à colaboração dessas pessoas e entidades às quais registro aqui a
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minha mais profunda gratidão.
À empresa FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S.A. especialmente ao engenheiro e
amigo Celso José Pires Filho, Chefe da Divisão de Geotecnia e Segurança de
Barragens pelo permanente apoio na orientação e confiança na conclusão desta
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monografia.
Ao Chefe de Departamento de Engenharia Civil de Furnas Centrais Elétricas S.A.,
engenheiro Cláudio Motta que permitiu a utilização e divulgação dos resultados obtidos
nos estudos do Aproveitamento Hidrelétrico de Simplício - Queda Única. Ao geólogo
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Gilmar da Silva Nunes pelo seu apoio e orientação em campo e escritório.
Aos amigos de Furnas, engenheiro Carlos Henrique, Gabriel, Francisco, Sr. Hélio e
todos os colegas de trabalho.
Ao não só professor, mas também amigo Euzébio José Gil, um dos maiores
responsáveis pela inteira realização deste trabalho e pelas inúmeras vezes que, com
paciência e sabedoria me ensinou a entender o que representam exatamente as
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características geológico-geotécnicas dos solos e rochas, os ensaios de campo e de
laboratório e suas implicações com o projeto, minha inteira gratidão.
Aos professores da Geologia, especialmente ao prof. Aléxis pela ajuda ao longo desses
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anos de graduação ao prof. Sérgio Valente pelo incentivo à pesquisa e por toda ajuda
recebida, ao prof. José Miguel na Geologia de Engenharia, à profa. Soraya Gardel por
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ter contribuído para minha formação acadêmica e profissional.
Aos funcionários da Rural, especialmente ao José Carlos, Liliane, Sr. Ely pela
confecção das lâminas delgadas.
Aos colegas e amigos da Rural que, solidários, sempre manifestaram apoio
incondicional aos meus pedidos quando solicitados, especialmente Aline, Carla,
Rodrigo e a todos meus colegas de turma.
Enfim aos demais colegas e a todos os que direta ou indiretamente colaboraram para
que este trabalho se tornasse possível.
III
Índice de Figuras
Figuras
Página
01- Mapa de localização e acesso...................................................................................4
02 - Arranjo geral das estruturas hidráulicas....................................................................6
03 - Planos de fraturas principais (S1)............................................................................22
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04 - Mapa geológico do local das obras.........................................................................25
05 - Ortognaisse milonítico.............................................................................................28
06 - Ortognaisse milonítico com hornblenda..................................................................28
07 - Ortognaisse milonítico com porfiroclasto de plagioclásio........................................29
08 – Principais sistemas de diáclases............................................................................30
ap
09 - Mapa geológico com arranjo das estruturas...........................................................37
10 - Vista da área da Barragem de Anta........................................................................38
11 - Seção geológico-geotécnica da Barragem de Anta vista de jusante......................41
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12 - Início do Canal 1......................................................................................................43
13 - Seção geológico-geotécnica do Túnel 1.................................................................44
14 - Vista do Canal 5......................................................................................................51
15 - Vista do Canal 6......................................................................................................54
16 - Emboque do Túnel 3...............................................................................................56
17 - Desemboque do Túnel 3.........................................................................................57
on
18 - Seções geológico-geotécnica do emboque de montante do Túnel 3 ....................59
19 - Seção geológico-geotécnica do emboque de jusante do Túnel 3..........................60
20 - Afloramento de ortognaisse milonítico N65ºE localizado na área do Dique Sul.....66
su
21 – Área dos Condutos Forçados da Usina de Simplício.............................................71
22 - Área da Casa de Força de Simplício.......................................................................72
23 - Seção geológico-geotécnica da Casa de Força de Simplício.................................73
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24 - Medidor de nível d’Água na área do Canal 5..........................................................75
25 - Sondagens em andamento no Canal 1...................................................................76
26 - Caixa de testemunhos do Canal 1..........................................................................76
27 - Descrição de Log de sondagem..............................................................................77
28 - Ocorrência de solo argilo-arenoso próximo a Barragem de Anta...........................79
IV
Índice de Quadros
Quadro
Página
01 – Quantitativo de sondagens.....................................................................................75
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V
Sumário
Índice
Página
1. Introdução.................................................................................................................01
2. Objetivos do estudo.................................................................................................02
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3. Metodologia adotada ...............................................................................................03
4. Localização e acessos.............................................................................................04
5. Arranjo geral das estruturas hidráulicas................................................................05
6. Principais características do empreendimento AHE-Simplício Queda Única....07
6.1 Barragem de Anta..........................................................................................07
ap
6.2 AHE-Simplício................................................................................................08
7. Revisão bibliográfica................................................................................................09
8. Geomorfologia regional...........................................................................................10
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8.1 Serra dos Órgãos...........................................................................................10
8.2 Depressão escalonada rio Pomba-Muriaé.....................................................11
8.3 Alinhamento de cristas do Paraíba do Sul.....................................................12
9. Geomorgologia da área do aproveitamento..........................................................13
10. Geologia regional ..................................................................................................14
10.1 Unidades litológicas......;..............................................................................15
on
10.1.1 Complexo Juiz de Fora..................................................................15
10.1.2 Complexo Paraíba do Sul..............................................................16
10.1.3 Complexo Rio Negro......................................................................18
su
10.1.4 Unidade Italva................................................................................18
10.1.5 Granitóides Serra dos Órgãos........................................................19
10.1.6 Corpo granito – sienodiorítico de Anta...........................................19
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10.1.7 Depósitos aluvionares....................................................................20
10.2 Aspectos estruturais gerais..........................................................................20
10.2.1 Fotolineamentos/juntas..................................................................22
10.2.2 Foliação, lineação e dobras...........................................................23
10.2.3 Feições relacionadas com alívio de tensões..................................23
11. Geologia local.........................................................................................................24
11.1 Unidades litológicas.....................................................................................24
11.1.2 Complexo Juiz de Fora..................................................................26
VI
11.1.3 Complexo Paraíba do Sul..............................................................26
11.1.4 Granitóide Serra da Boa Vista........................................................26
11.1.5 Granitóide Sapucaia.......................................................................27
11.2 Coleta de amostras e descrição de lâminas petrográficas .........................27
12. Geologia estrutural da área do aproveitamento..................................................29
12.1 Estruturas de origem dúctil..........................................................................31
12.2 Estruturas de origem rúptil...........................................................................31
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Ob
12.3 Falha de Areia..............................................................................................31
12.4 Principais conclusões do modelo geológico-estrutural da área...................31
12.4.1 Âmbito geral...................................................................................32
12.4.2 Âmbito da Casa de Força de Simplício..........................................32
ap
13. Características dos solos transportados, residuais e transição solo-rocha
nos 25 km entre a Barragem de Anta e a Casa de Força de Simplício....................33
13.1 Depósitos aluvionares..................................................................................33
13.2 Depósitos de tálus........................................................................................33
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13.3 Solo coluvionar.............................................................................................33
13.4 Solo residual maduro...................................................................................34
13.5 Solo residual jovem......................................................................................34
13.6 Transição solo-rocha....................................................................................35
14. Características geológica-geotécnicas das fundações, escavações
e tratamentos................................................................................................................36
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14.1 Barragem de Anta........................................................................................38
14.2 Canal 1 ........................................................................................................42
14.3 Túnel 1.........................................................................................................43
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14.4 Canal 2.........................................................................................................45
14.5 Dique de Tocaia...........................................................................................45
14.6 Canal 3.........................................................................................................47
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14.7 Túnel 2.........................................................................................................47
14.8 Canal 4 ........................................................................................................48
14.9 Túnel 2A.......................................................................................................48
14.10 Canal 4 Parte 2..........................................................................................49
14.11 Dique de Louriçal 2....................................................................................49
14.12 Dique de Louriçal 1 ...................................................................................49
14.13 Área 5 (canal).............................................................................................50
14.14 Canal 5.......................................................................................................51
VII
14.15 Dique Estaca 1 e Estaca 2.........................................................................52
14.16 Canal 6 ......................................................................................................54
14.17 Túnel 3.......................................................................................................55
14.18 Canal 7.......................................................................................................61
14.19 Dique Antonina...........................................................................................61
14.20 Canal 8.......................................................................................................63
14.21 Dique Norte................................................................................................64
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Ob
14.22 Dique Sul....................................................................................................65
14.23 Canal de Adução .......................................................................................67
14.24 Tomada d’Água..........................................................................................69
14.25 Túneis Forçados........................................................................................69
ap
14.26 Casa de Força............................................................................................71
14.27 Canal de Fuga............................................................................................74
15. Quantitativo das investigações realizadas..........................................................75
16. Materiais naturais de construção..........................................................................78
aC
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16.1 Materiais terrosos.........................................................................................78
16.2 Areia.............................................................................................................79
16.3 Materiais rochosos.......................................................................................79
17. Estanqueidade, estabilidade e sismicidade.........................................................80
17.1 Estanqueidade dos reservatórios ................................................................80
17.2 Estabilidade natural dos taludes e erosão das encostas.............................80
on
17.3 Sismicidade..................................................................................................81
17.3.1 Sismicidade natural .......................................................................81
17.3.2 Intensidade sísmica do terremoto de projeto.................................82
su
17.3.3 Sismicidade induzida......................................................................82
18. Conclusões.............................................................................................................83
19. Referências bibliográficas...................................................................................86
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VIII
1. Introdução
Os primeiros estudos para o AHE Simplício previam dois aproveitamentos sendo o
primeiro o AHE Sapucaia, com barramento implantado próximo à cidade de Anta, com
remanso até a cidade de Três Rios e conjunto Tomada d’Água e Casa de Força nas
proximidades da cidade de Sapucaia e o segundo o AHE Simplício, com barragem e
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estruturas de concreto implantadas no rio Paraíba do Sul, 9 km a montante da cidade
de Além Paraíba e remanso até o Canal de Fuga do AHE Sapucaia.
No período de 1995 a 1996 foram realizados estudos de viabilidade para este arranjo
atraente.
ap
com aproveitamento único, denominado AHE Simplício - Queda Única, que se mostrou
O presente trabalho se propõe a apresentar uma monografia contemplando estudos
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geológicos-geotécnicos para implantação da Usina Hidrelétrica de Simplício - Queda
Única.
As obras do empreendimento abrangem 25km desde o barramento de Anta até a Usina
de Simplício, ocorrendo na região das obras civis dois tipos litológicos: Ortognaisses Granitóide Serra da Boa Vista e Complexo Juiz de Fora - e Paragnaisses - Complexo
on
Paraíba do Sul (Valeriano, 2006).
A Barragem de Anta localiza-se cerca de 3 km a montante da cidade de Anta, com
su
reservatório na elevação 251,50m, com obras de Interligação constituída por uma série
de canais, túneis, diques e reservatórios, localizados ao longo da margem esquerda do
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rio Paraíba do Sul. Prevê-se uma casa de força com geração de 28 MW no pé da
barragem e a Usina de Simplício, localizada cerca de 9 km a montante da cidade de
Além Paraíba, com potência instalada de 305,7 MW, totalizando 333,7 MW.
1
2. Objetivos do estudo
Os objeitvos do presente trabalho são:
Apresentar o contexto geológico onde serão implantadas as estruturas
hidráulicas desde a Barragem de Anta até a geração, próxima ao município
de Além Paraíba;
r
Ob
Caracterizar a litologia e as estruturas planares, bem como a topografia
associando as mesmas as estruturas hidráulicas de cada região no arranjo
apresentado;
ap
Mostrar
os
resultados
das
investigações
geológico-geotécnicas
compatibilizando estas características com as fundações, escavações e
tratamentos dos maciços.
aC
ar
Adicionalmente esse trabalho tem a pretensão de mostrar os estudos geológicogeotécnicos de todas as estruturas hidráulicas do AHE Simplício prevendo que outros
alunos venham desenvolver monografias de maior detalhe em áreas específicas
durante a construção desta obra.
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2
3. Metodologia adotada
Para a realização deste trabalho inicialmente foi feita consulta bibliográfica das
publicações de geologia com ênfase nos aspectos estruturais, litoestratigráficos e
geotécnicos. Adicionalmente foi consultado o relatório de viabilidade (Engevix, 2000) e
o relatório do projeto básico (Engevix 2006) nos quais consolida todos os estudos
anteriores. Nestes relatórios constam volumes de texto e desenhos de onde foram
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extraídas partes substanciais desta monografia como por exemplo o mapa geológico, o
arranjo das estruturas hidráulicas e as seções geológico-geotécnicas.
O mapa geológico entre a Usina de Simplício e a cidade de Sapucaia
feito por
ap
Valeriano (2006), foi complementado até a Barragem de Anta pelo autor com base em
inspeção de campo e em cartas geológicas 1:50.000 do Departamento de Recursos
Minerais – DRM (1982). Sobre esta geologia foram lançadas as estruturas hidráulicas
sendo no decorrer deste trabalho descritas todas características geológico-geotécnicas
aC
ar
das fundações, cortes, aterros e tratamentos das obras civis.
Para reconhecimento das condicionantes geológicas fez-se uma inspeção de campo
percorrendo-se desde a Barragem de Anta até o Canal de Restituição fotografando-se
todas as áreas de interesse, identificando as unidades geológico-geotécnicas e
coletando-se amostras para laminação.
on
Foram examinados testemunhos das sondagens em andamento no Canal 1. Na
inspeção de toda a obra foram percorridos 120km. A análise desses dados juntamente
su
com a inspeção de campo permitiram a elaboração desta monografia .
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Os conceitos e simbologias internacionais sugeridos pela ISRM (International Society
for Rock) foram associados e ajustados aos da Associação Brasileira de Geologia de
Engenharia (ABGE) para caracterização geológico-geotécnica do maciço rochoso.
3
4. Localização e acessos
O Aproveitamento Hidrelétrico de Simplício - Queda Única está localizado entre os
paralelos 22º 02’ de latitude sul e 43° 00’ de longitude, abrangendo os municípios de
Três Rios e Sapucaia, no estado do Rio de Janeiro e Chiador e Além Paraíba, no
estado de Minas Gerais. A área está coberta pelas cartas topográficas do IBGE em
escala 1:50.000: Folhas Três Rios, Anta, Sapucaia e Rio de Janeiro, Juiz de Fora e Mar
r
Ob
de Espanha (Figura 01).
0
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N
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on
aC
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7562
710
ap
7564
708
20
30km
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Figura 01 - Mapa de localização e acessos
A partir da cidade do Rio de Janeiro, o acesso ao local do empreendimento é feito
inicialmente pela BR-040 até o entroncamento com a BR-393, próximo da cidade de
Três Rios e distante cerca de 140km do Rio de Janeiro. A rodovia BR-393, se
desenvolve ao longo da margem do rio Paraíba do Sul, ligando as cidades de Anta,
Sapucaia e Além Paraíba. O acesso também pode ser feito pela RJ-116 até o seu
entroncamento com a BR-393, próximo à cidade de Além Paraíba.
4
5. Arranjo geral das estruturas hidráulicas
As obras de interligação compostas de túneis, canais, diques e reservatórios têm a
finalidade de conduzir, pela margem esquerda do rio Paraíba do Sul, as vazões que
alimentarão a UHE Simplício. Este conjunto de obras se estende desde o barramento
de Anta até a UHE Simplício, situada a aproximadamente 25km a jusante (Figura 02).
A seguir serão descritas as diversas estruturas componentes das obras de interligação.
r
Ob
Ligação 1 (Canal 1/Túnel 1/Canal 2) - A Ligação 1 faz a interligação entre os
reservatórios de Anta e de Tocaia. É constituída pelo Canal 1, Túnel 1 e Canal 2. O
Canal 1, com extensão de 1.800m, faz a ligação do reservatório de Anta ao emboque
ap
do Túnel 1. O Túnel 1 faz a ligação entre os Canais 1 e 2 e tem extensão de 1.400m. O
Canal 2 faz a ligação do Túnel 1 com o reservatório de Tocaia, com 750m de extensão.
Ligação 2 (Canal 3/Túnel 2/Canal 4) - A Ligação 2 faz a interligação entre os
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reservatórios de Tocaia e de Louriçal. É constituída pelo Canal 3, Túnel 2 e Canal 4. O
Canal 3 apresenta extensão total de cerca de 550m e faz a ligação do reservatório de
Tocaia e Túnel 2. O Túnel 2 faz a ligação entre os Canais 3 e 4 e possui extensão de
1.700m. O Canal 4 faz a interligação do Túnel 2 com o reservatório de Louriçal e possui
uma extensão de 750m.
on
Ligação 3 (Área 5/Canal 5) - A Ligação 3 faz a interligação entre os reservatórios de
Louriçal e Calçado. A Área 5 localiza-se entre os Canais 4 e 5, com extensão de 400m
e faz a interligação entre os mesmos. O Canal 5 faz a interligação entre a Área 5 e o
su
reservatório de Calçado, com extensão de 1.150m.
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Ligação 4 (Canal 6, Túnel 3, Canal 7) - A Ligação 4 faz a interligação entre os
reservatórios de Calçado e Antonina. O Canal 6 faz a interligação do reservatório de
Calçado com o emboque do Túnel 3 e tem 100m de comprimento. O Túnel 3 conduz as
águas entre esses reservatórios e possui um comprimento de 6.100m. O Canal 7 faz a
ligação entre o desemboque do Túnel 3 e o reservatório de Antonina e possui 160m.
Ligação 5 (Canal 8) - A Ligação 5 faz a interligação entre os reservatórios de Antonina
e o de Peixe. O Canal 8, estrutura única de interligação, possui 580m de comprimento.
5
Figura 02 - Arranjo geral das estruturas hidráulicas
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su
on
aC
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Ob
6
Principais características do AHE Simplício – Queda Única
6.1. Barragem de Anta
Coordenadas geográficas..............................................Latitude 22º02’ Longitude 43º00’
Localização....................................................................Sapucaia – RJ (Margem Direita)
Chiador – MG (Margem Esquerda)
Rio...............................................................................................................Paraíba do Sul
r
Ob
Tipo.....................................................................................Concreto Compactado a Rolo
Fundações...........................................................................................................Gnaisses
Comprimento da crista.............................................................................................275 m
Altura máxima........................................................................................................29,50 m
ap
Área de drenagem............................................................................................29.815 km2
Nível d´água do reservatório ..............................................................................251,50 m
Área inundada....................................................................................................12,29 km2
Volume do reservatório......................................................................................126,5 hm3
aC
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Tempo de residência................................................................................................5 dias
Potência instalada...................................................................................................28 MW
Número de unidades........................................................................................................2
Propósito............................................................................................Geração de Energia
Ano de conclusão previsto..........................................................................................2010
Descarga máxima do Vertedouro.........................................................................8.500 m3
on
Proprietário...........................................................................Furnas Centrais Elétricas SA
Projetista................................................................................................................Engevix
Construtora........................................................................................................Odebrecht
lta
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7
6.2. AHE Simplício – Queda Única
Canais...............................................................................................................................8
Diques...............................................................................................................................7
Túneis...............................................................................................................................3
Potência instalada..............................................................................................305,7 MW
Número de unidades........................................................................................................3
r
Ob
Altura de queda .......................................................................................................111 m
Nível d´água de jusante.......................................................................................139,80 m
Escavações em solo.....................................................................................8.531.651 m3
Escavações em rocha a céu aberto..............................................................1.267.125 m3
ap
Escavações em rocha subterrânea...............................................................1.664.880 m3
Enrocamento compactado............................................................................1.846.168 m3
Aterro compactado........................................................................................3.343.065 m3
Concreto convencional.....................................................................................230.350 m3
aC
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Concreto projetado............................................................................................13.249 m 3
Enrocamento.................................................................................................1.846.168 m3
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7. Revisão bibliográfica
Almeida et al., (1975) estudaram um trecho de 150km de extensão do Vale do Rio
Paraíba do Sul, no limite dos estados do Rio de Janeiro e Minas Gerais entre as
cidades de Andrade Pinto (RJ) e Itaocara (RJ), definindo o Lineamento de Além
Paraíba. Esta estrutura representaria enorme falha transcorrente dextrógira, marcada
pela presença de milonitos e blastomilonitos. O movimento foi inferido pela deflexão
r
Ob
das foliações regionais, mas o rejeito permaneceu desconhecido devido a inexistência
de marcadores, inferindo-se apenas como sendo da ordem de dezenas de quilômetros.
Estudos de Dehler et al., (2006) propõem que a geometria das zonas de cisalhamento
ap
no Cinturão Paraíba do Sul no Rio de Janeiro, sudeste do Brasil, delineia uma
estrutura-em-leque com direção NE. Estas zonas de cisalhamento mergulham para SE
no flanco norte, e para NW no flanco sul da estrutura.
aC
ar
Durante a evolução do conhecimento geológico da Faixa Ribeira foram elaboradas
diversas propostas de compartimentação tectônica (Heilbron, 1993, 1995; Heilbron et
al., 1995, 1999b; Machado & Demange, 1995; Campos Neto & Figueiredo, 1995),
sendo reconhecidos, particularmente na porção do médio vale do Rio Paraíba do Sul,
os domínios Juiz de Fora, Paraíba do Sul e Embu.
on
Outros trabalhos foram consultados e estão contemplados no capítulo de geologia
regional.
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9
8. Geomorfologia regional
Segundo Engevix relatório do projeto básico (2006) a área de influência do
empreendimento situa-se em região de relevo bastante movimentado, no médio curso
do rio Paraíba do Sul. Sob condições de clima úmido, com precipitação anual acima de
1.200mm, o relevo dessa região foi esculpido em rochas predominantemente
gnáissicas e migmatíticas. Apesar da intensidade dos processos erosivos alterando as
r
Ob
rochas, a estruturação do relevo está ligada a processos tectônicos e fraturas,
responsáveis, em grande parte, pela configuração geral.
A área inclui grandes variações altimétricas em que setores topográficos mais baixos
ap
contrapõem-se a grandes maciços serranos.
Regionalmente pode-se distinguir três importantes compartimentos morfológicos: a
Serra dos Órgãos, a Depressão Escalonada dos Rios Pomba e Muriaé e o Alinhamento
aC
ar
de Cristas do Paraíba do Sul.
Todas as unidades são marcadas por forte controle estrutural que se reflete
principalmente na rede de drenagem. A origem desses compartimentos está
relacionada a tectônica, que atuou desde o Cretáceo até o Terciário, deformando e
escalonando em blocos os terrenos afetados. Pelo menos três fases de atividade
on
tectônica ocorreram, sendo a última delas responsável por uma série de
deslocamentos verticais, dando origem ao vale do rio Paraíba do Sul e ao relevo
acidentado da Serra dos Órgãos.
su
No final do Terciário os agentes climáticos prevaleceram na elaboração do relevo,
lta
sendo o modelo complementado por processos erosivos. A atuação desses processos
resultou na formação de morros arredondados, rebaixamento de algumas superfícies,
alteração das rochas e surgimento de alvéolos com depósitos colúvio-aluvionares.
8.1 Serra dos Órgãos
Segundo relatório da ssa unidade, formada predominantemente por gnaisses e
migmatitos, ocupa a porção sul-sudeste da área, sendo representada pelo reverso do
conjunto topográfico da Serra dos Órgãos, voltado para o vale do rio Paraíba do Sul.
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Esse conjunto é caracterizado por extensas lineações de vales estruturais e cristas
serranas, maciços graníticos e granitóides de topos aguçados, morros com desníveis
altimétricos acentuados e alvéolos intermontanos, onde se acumulam os depósitos
colúvio-aluvionares.
Essas feições refletem áreas com forte influência estrutural, onde os trechos retilíneos
dos principais cursos d'água evidenciam o controle exercido por falhas e fraturas.
r
Ob
Em toda a zona serrana, especialmente nas encostas dos escarpamentos principais, a
erosão é promovida por escoamentos concentrados que dão origem a vertentes
sulcadas por ravinamentos intensos. Essas ravinas são modeladas, via de regra, em
ap
formações superficiais quando submetidas aos efeitos das pluviosidades elevadas,
preferencialmente em áreas de desmatamentos generalizados. Os escarpamentos,
com altitudes entre 500 e 700m e direção nordeste-sudeste, têm uma linha de
cumeada que apesar de intensamente dissecada apresenta-se, em geral, contínua.
também,
aC
ar
Ocorrem
nessa
unidade,
relevos
dissecados
de
topos
aguçados,
apresentando aprofundamentos de drenagem fracos sob a dinâmica de instabilidade,
onde predominam os processos morfogenéticos. Os desníveis altimétricos ocorrem
geralmente entre 200 e 260m, com depósitos aluviais e de tálus no sopé das encostas.
As encostas apresentam formas em geral convexas.
on
8.2 Depressão escalonada dos rios Pomba – Muriaé
Os morros dessa unidade possuem vertentes convexas e o ponto culminante fica na
su
serra Alto Douro, com 896m, à margem esquerda do córrego Louriçal. Há trechos de
planícies e terraços fluviais que se desenvolvem ao longo dos córregos e dos rios
existentes.
lta
Os traços estruturais são menos realçados nessa unidade do que nas outras. A
dissecação chega a um grau que situa essa unidade em nível altimétrico inferior a uma
parte do Alinhamento de Cristas do Paraíba do Sul. O principal traço estrutural dessa
unidade é o trecho retilíneo do vale do rio do Aventureiro, adaptado a uma falha ou
grande diáclase.
11
8.3 Alinhamento de Cristas do Paraíba do Sul
O vale do rio Paraíba do Sul é um vale tectônico, um "gráben" limitado pelas escarpas
elevadas da Serra da Mantiqueira a noroeste e da Serra do Mar a sul-sudeste. O
sistema de falhas que compõe essa estruturação (Lineamento Além Paraíba) tem
direção geral nordeste e condiciona praticamente todo o relevo e a rede de drenagem
com padrão retilíneo e sub-paralela. Na confluência de alguns rios, podem ocorrer
planícies aluviais que são utilizadas para agropecuária.
r
Ob
O vale médio do rio apresenta morros nivelados entre os quais sobressaem-se alguns
alinhados e de grande expressão. A área imediatamente próxima ao rio Paraíba do Sul
apresenta relevo com dissecação homogênea, fina, com morros alongados paralelos
ap
ao rio e com aprofundamento de drenagem entre 40 e 70m. O relevo tem como
substrato rochoso gnaisses, migmatitos, quartzitos, granulitos, rochas intrusivas, rochas
calcissilicáticas. Ocorrem ainda depósitos aluvionares nas margens do rio.
aC
ar
A unidade possui também vertentes convexo-côncavas acentuadas e dinâmica instável
(aprofundamentos variáveis de 75 a 90m), constituída muitas vezes por formações
superficiais argilosas e areno-argilosas. Sob os efeitos da alta pluviosidade (1.300 a
1.700mm anuais), desmatamentos e atividades agropecuárias, essas vertentes
apresentam condições de instabilidade devidas ao escoamento interno e erodibilidade
devida aos escoamentos de água superficial concentrados. Ocorrem, por vezes, nas
on
vertentes mais íngremes, paredões rochosos quase retilíneos com grande número de
matacões na base.
su
As formações superficiais compreendem, em geral, seqüência de manto coluvial no
topo, seguido de linhas de pedras e blocos de rocha alterados "in situ".
lta
As principais formas de acumulação, ao longo do rio Paraíba do Sul, são as planícies
fluviais em cotas altimétricas em torno de 200m.
As áreas com dissecação mais
acentuada apresentam aprofundamento de drenagem da ordem de 150 a 200m. O
ponto culminante situa-se na Serra do Monjolinho, com cerca de 940m de altitude.
12
9. Geomorfologia da área do aproveitamento
A área a ser inundada insere-se no contexto morfo-estrutural da unidade Alinhamento
de Cristas do Paraíba do Sul. Esse compartimento se distribui entre as escarpas da
Serra do Mar (a Sudeste) e da Serra da Mantiqueira (a Noroeste), sendo constituído
principalmente por rochas gnáissicas com forte tendência ao desgaste físico, uma vez
que foi submetida a intensos processos tectônicos responsáveis por inúmeras falhas,
r
Ob
diáclases e foliação acentuada com mergulhos verticalizados.
A elevada umidade da área propicia intensa alteração nas rochas a partir das fraturas e
fissuras, formando mantos de intemperismo bastante desenvolvidos, onde observam-
ap
se muitas vezes marcas de ravinamentos e escorregamentos ao longo dos trechos
estudados. Observa-se também registro de fenômenos de rastejo nas encostas,
através da formação de terracetes que servem de trilha para o gado. A rede de
drenagem instalou-se segundo as linhas estruturais existentes, sendo comum
aC
ar
encontrar vales adaptados a falhas e fraturas.
Os trechos que serão transformados em reservatórios encontram-se ao longo dos
córregos Estaca, Louriçal, Areias, Tocaia e Antonina e do próprio rio Paraíba do Sul a
montante da cidade de Anta. Todos os trechos são influenciados por linhas de falhas
e/ou fraturas.
on
O relevo apresenta-se movimentado, com cristas retilíneas seguindo a orientação geral
sudoeste-nordeste ou morros isolados arredondados com vertentes convexo-côncavas.
declividade, afloramentos do embasamento cristalino.
lta
su
Os desníveis altimétricos chegam a 200m, ocorrendo, nas vertentes de maior
Nos sopés das encostas ocorrem depósitos de material coluvionar grosseiro, onde a
vegetação natural é, em geral, mantida devido à dificuldade de aproveitamento dos
solos com alto índice de pedregosidade. Os ravinamentos, muitas vezes profundos,
ocorrem em áreas de formações superficiais silto-areno argilosas submetidas a
desmatamentos e cortes de estrada, decorrendo de ações antrópicas e desequilíbrios
naturais entre processos pedogenéticos e morfogenéticos.
13
10. Geologia regional
A geologia da área da AHE Simplício teve seu desenvolvimento durante os processos
tectônicos relacionados à orogênese brasiliana ao longo da Faixa Ribeira, ocorrida
desde o Neoproterozóico ao Ordoviciano.
A Faixa Ribeira (vide síntese recente em Heilbron et al., 2004) se estende na direção
r
Ob
ENE ao longo da porçao atlântica dos estados do Paraná, São Paulo e Rio de Janeiro.
Foi resultado de sucessivas colisões de terrenos acrescionários contra a margem sul
do paleocontinente São Francisco, no contexto da aglutinação do supercontinente
Gondwana. Tiveram destaque na conformação da Faixa Ribeira no estado do Rio de
ap
Janeiro, a colisão do Arco Rio Negro em cerca 580 Ma, e a colisão do Terreno Cabo
Frio em cerca 520 Ma, durante o Cambriano. Cada um destes episódios colisionais
acarretou intensa deformação e metamorfismo regional de alto grau associado à
expressiva granitogênese.
aC
ar
No que diz respeito ao conhecimento geológico
foi adotato o Mapa Geológico do
Estado do Rio de Janeiro, MME – DNPM – 3º dist. – 1998, escala 1:400.000. Nesta
publicação são encontradas as diversas denominações que tem sido usadas pelos
diversos pesquisadores para as unidades geológicas dessa região e encontra-se
também uma proposta para sua sintetização.
on
O conjunto litológico da área de interesse insere-se numa província polimetamórfica e
politectônica, configurando uma faixa móvel onde foram individualizadas as séries Juiz
charnockíticos e gnaisses, respectivamente.
lta
su
de Fora e Além Paraíba (Ebert - 1955, 1956), constituídas basicamente por gnaisses
Em 1976, a Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM, realizou um
trabalho na região onde foram individualizados o Complexo Charnockítico e a
Associação Paraíba do Sul, na tentativa de diferenciar as rochas infra das
supracrustais, paralelizadas tectonicamente.
Após estes trabalhos pioneiros, surgiram as contribuições de Campanha (1981),
Oliveira (1983) e Barbosa e Saad (1983), sempre na tentativa de obter-se uma melhor
14
compreensão dos processos tectônicos que afetaram a área e do posicionamento
litoestratigráfico dos conjuntos litológicos constituintes da faixa móvel.
Diante das incertezas ainda reinantes sobre uma definição mais clara da complexa
geologia da região, conclui-se que, para os objetivos deste trabalho, é preferível
enquadrar a província rochosa do aproveitamento no termo genérico de Complexo
Paraíba do Sul (Ebert 1967), de idade mais nova que o Complexo Charnockítico
r
Ob
arqueano (Série Juiz de Fora, de Ebert 1955,1956), que pode ocorrer como “ilhas” na
ambiência daquela entidade geológica.
10.1 Unidades litológicas
ap
10.1.1 Complexo Juiz de Fora
Trata-se de uma sequência de rochas charnockíticas com faixas kinzigíticas
intercaladas, de idade Arqueana, e que foram retrabalhadas durante o Ciclo
aC
ar
Transamazônico e parcialmente no Ciclo Brasiliano. Ocorre na parte leste da área em
estudo, entre as cidades de Carmo e Além Paraíba, na porção norte, (a leste de Juiz de
Fora) e em faixas alongadas, na direção NE-SW, próximas à cidade de Paraíba do Sul.
São rochas pertencentes a fácies granulito, onde predominam os enderbitos,
charnockitos e kinzigitos, com estruturas migmatíticas, gnáissicas e cataclásticas. É
on
constituído de um vastíssimo conjunto de rochas ortoderivadas e por gnaisses e
migmatitos produzidos a partir dos tipos anteriores pelos processos de migmatização,
cataclase e retrometamorfismo, que se deram posteriormente à formação das rochas
su
charnockíticas.
Os metassedimentos, quartzitos, kinzigitos, rochas calcissilicáticas e lentes de
lta
mármore, sempre muito restritos, devem pertencer a uma unidade superior do
Complexo. O fato dos metassedimentos estarem entremeados aos charnockitos –
pinçados pela tectônica – é um dos indicativos de que as rochas charnockíticas do
Complexo Juiz de Fora tenham se formado em mais de um evento magmático-termotectônico, de idade Arqueana/Paleoproterozóica.
As rochas charnockíticas apresentam grande variedade textural. Os mais comuns são
os tipos maciços, homogêneos, grossos, sem bandamento ou orientação aparentes, de
15
tonalidades verde escura, cinza esverdeada ou acaramelada. Os tipos migmatizados
não são raros, embora o leucossoma quartzo-feldspático ou as segregações
feldspáticas sejam pouco volumosas. Associadas a essas rochas encontram-se tipos
granulíticos, leptinitos e gnaisses localmente migmatizados. Alguns contatos se dão por
falhamento. Nas proximidades das zonas de cisalhamento, as rochas da suíte
charnockítica tornam-se gnaissificadas e cataclasadas e transformam-se em gnaisses
com anfibólio e biotita e em blastomilonitos.
r
Ob
As rochas com estruturas migmatíticas ou gnáissicas apresentam, via de regra,
paleossomas de metanoritos, metadioritos ou metagabros, e os neossomas de
enderbitos. As rochas cataclásticas mostram comumente minerais de quartzo
ap
fraturados e estirados, acompanhando a lineação da rocha. O feldspato geralmente
apresenta formas irregulares. Estas rochas estão geralmente dispostas como faixas
estreitas e muito compridas, condicionadas às grandes zonas de cisalhamento do norte
fluminense.
aC
ar
Os quartzitos são impuros, contendo feldspatos, mica e em alguns casos boudins de
anfibolito.
10.1.2 Complexo Paraíba do Sul
O Complexo Paraíba do Sul é representado por rochas de diversas origens e graus
on
metamórficos, tais como milonito gnaisses, augen milonitos, blastomilonitos, migmatitos
estromáticos, rochas calco-silicáticas, anfibolitos, quartzitos, mármores, gnaisses
granitóides e facoidais. Sua ocorrência predomina na área em estudo. Essa grande
su
variedade litológica provém do fato de sua ocorrência estender-se ao longo de uma
zona de cisalhamento dúctil, onde foram submetidas à compressão e estiramento,
estando essas diversas litologias limitadas por faixas cataclásticas.
lta
Esse fator dificulta a determinação dos limites de ocorrência e das idades das rochas.
As rochas metassedimentares perfazem aproximadamente 75% das ocorrências do
volume dessa sequência. Elas são caracterizadas por gnaisses granatíferos, quartzitos,
mármores, dolomitos e rochas calcissilicáticas. As rochas ortoderivadas, comumente
encontradas na área em estudo, são compostas por granitóides, tonalitos, anfibolitos,
migmatitos máficos e, de modo mais escasso, granulitos.
16
Devido à migmatização e a cataclase de rochas intermediárias, os gnaisses derivados
podem ser erroneamente identificados como rochas metassedimentares. Em Além
Paraíba por exemplo, há no encontro das rodovias BR-116 e RJ-393, ocorrência de um
gnaisse derivado de um corpo tonalítico que não se diferencia dos metassedimentos do
Complexo Paraíba do Sul. Ainda dentro do Complexo podem ser encontrados gnaisses
subfacoidais, derivados em parte da gnaissificação de rochas ortoderivadas
intermediárias.
r
Ob
As rochas carbonáticas estão representadas por intercalações de lentes e boudins de
rochas calcissilicáticas e mármores dolomíticos e calcíticos. Essas lentes são
concordantes com a foliação dos gnaisses encaixantes e com vários corpos
ap
anfibolíticos.
Os mármores, geralmente dolomíticos, ocorrem bem cristalizados, em tons brancos. As
rochas calcissilicáticas são esverdeadas a esbranquiçadas, de granulometria fina,
aC
ar
estrutura maciça, bem foliada a bandada. Apresentam por vezes contatos transicionais
com o mármore e o gnaisse encaixante.
Os migmatitos apresentam fácies quartzo-feldspáticas com diversas estruturas. O
paleossoma é normalmente um biotita-gnaisse por vezes rico em granada e o
neossoma é quartzo-feldspático grosseiro. Porfiroblastos alongados de feldspato são
on
indicativos da presença de falhamentos, que se destacam na topografia regional.
Muitas vezes são cortados por pegmatitos e diques básicos.
su
Os quartzitos, de cor bege a branca apresentam-se sob a forma de corpos lenticulares
contínuos intercalados com gnaisses de forma geral, e subordinadamente com
micaxistos granatíferos e sillimaníticos. De granulometria grosseira, são compostos
lta
principalmente por quartzo, podendo apresentar feldspato, biotita, sillimanita e
muscovita.
As rochas de composição granítica e granodiorítica são muito comuns no Complexo
Paraíba do Sul. Possuem orientação bem definida, podem ser ricos em granada e as
relações de campo não permitem identificá-los como sendo contemporâneos ou
posteriores ao Complexo. Há uma ocorrência de granulito, muito restrita, próximo à
localidade de Córrego da Prata, na estrada para Além Paraíba.
17
10.1.3 Complexo Rio Negro
O Complexo Rio Negro (Matos et al., 1980), designa um vasto e heterogêneo conjunto
de gnaisses, migmatitos homogêneos e heterogêneos e rochas granitóides,
acompanhando parte do curso do Rio Negro, a nordeste da cidade de Duas Barras.
Nas folhas de Anta e Duas Barras descreve-se um conjunto de rochas extensamente
migmatizadas, cujo paleossoma é um biotita-gnaisse bandado e cujo neossoma é um
r
Ob
material quartzo-feldspático fanerítico, de granulação fina a média, além de granitos
associados à fase de migmatização que podem passar para um granito sem foliação
perceptível, de composição granodiorítica a quartzodiorítica.
ap
Os gnaisses do Complexo Rio Negro são leuco a mesocráticos, de granulação média a
grosseira, exibindo estruturas migmatíticas variadas (metatexitos e diatexitos
associados) e passando a núcleos mais evoluídos, cujo grau de homogeneidade
caracteriza-os como zonas granitóides, passando a tipos de caráter nitidamente
aC
ar
granítico.
Mineralogicamente os migmatitos são constituídos de quartzo, microclina, plagioclásio,
biotita e hornblenda com ou sem granada subordinada. As estruturas presentes mais
comuns são a estromática e a flebítica, sendo o paleossoma constituído de biotitagnaisse ou biotita-hornblenda-gnaisse, de coloração cinza escura e granulação fina a
on
média.
10.1.4 Unidade Italva
su
As rochas do Grupo Italva, de idade Proterozóica Média, ocorrem nas proximidades da
cidade de Mar de Espanha, e numa faixa de direção NE-SW da cidade de Três Rios.
São constituídas por hornblenda gnaisses, anfibolitos e sillimanita-granada-biotita-
lta
gnaisses, bandados ou não. Quartzitos, rochas calcissilicáticas e lentes de anfibolitos
são encontrados intercalados a essas rochas.
Os gnaisses são geralmente acinzentados com bandamento bem delimitado e
granulação média, ocorrendo também com granulação fina a grosseira, com alguns
porfiroblastos de feldspato. O bandamento pode ser ocasionalmente muito regular e
fino, com bandas escuras, biotíticas bem definidas, alternando-se com bandas claras,
quartzo-feldspáticas. São constituídos de plagioclásio, biotita, anfibólio (hornblenda) e
18
quartzo, aparecendo com menor frequência microclina e granada. Possuem
composicão média tonalítica.
Os anfibolitos e rochas calcissilicáticas restringem-se a lentes pouco potentes, que se
dispõem próximas, no contato ou mesmo dentro dos corpos de mármore. São
formados por diopsídio, plagioclásio, escapolita, hornblenda e microclina, e possuem
cor verde escura, granulação média a grossa e estrutura bandada.
r
Ob
Os quartzitos são raros, possuem granulação fina a média, cor clara, com intercalações
de micaxistos e granada-biotita-sillimanita-xisto, variando até quartzitos micáceos.
ap
10.1.5 Granitóide Serra dos Órgãos
São descritos como um (granada)-hornblenda-biotita-gnaisse granítico a granodiorítico
(Barbosa e Sad 1980), com foliação dada pelo alinhamento de aglomerados discoidais
centimétricos de máficos. São freqüentes as ocorrências de diques metamórficos
migmatizados.
Possui
caráter
aC
ar
deformados. Os contatos com as unidades adjacentes são bruscos e às vezes
intrusivo
sin-orogênico
com
base
em
sua
homogeneidade
composicional, no caráter irregular de seus bordos em relação aos gnaisses
adjacentes, indicando discordância regional e nas evidências de intrusão em
on
afloramentos e na presença de textura granular hipidiomórfica preservada. Constata-se
também a presença de contatos transgressivos com camadas não migmatizadas de
gnaisse encaixante.
su
10.1.6 Corpo granito-sienodiorítico de Anta
Este corpo intrusivo, de idade neoproterozóica situa-se a 3km a leste da localidade de
lta
Anta, a noroeste da folha homônima. Ocorre dentro da zona de cisalhamento do rio
Paraíba do Sul, está bastante gnaissificado e orientado segundo ENE-WSW, com
diâmetro maior de 5,6km e menor de 1,6km. É constituído por granodiorito, sienodiorito,
quartzo-sienito e granito (Grossi et al.,1980).
As rochas mostram diversas tonalidades acinzentadas e são de granulação média a
grosseira. Plagioclásio, oligoclásio, quartzo, biotita e anfibólio são minerais comuns nos
quatro tipos litológicos. A microclina ocorre no granito e no granodiorito, enquanto o
19
ortoclásio ocorre no quartzo-sienito e no sieno-diorito. Neste último tipo litológico
aparece piroxênio, da mesma forma que simultaneamente o ortoclásio e a microclina.
10.1.7 Depósitos aluvionares
Ao longo do rio Paraíba do Sul, e em seus tributários, são encontrados depósitos
aluvionares, decorrentes da implantação da rede de drenagem durante o Quartenário.
Em geral esses depósitos possuem pequenas dimensões e são constituídos de areias
r
Ob
e/ou argilas, depositadas em planícies de inundação, formando pequenos bancos ou
pontões arenosos nos leitos do rio Paraíba do Sul e de seus afluentes.
10.2 Aspectos estruturais gerais
ap
A Zona de Cisalhamento Dúctil do Rio Paraíba do Sul (curso médio-inferior) é uma
megaestrutura das mais importantes do sudeste brasileiro. Ela faz parte do sistema
maior de zonas de cisalhamento, que se estendem do centro-norte do Espírito Santo e
sudeste de Minas Gerais para o sul deste estado, e para o Rio de Janeiro, São Paulo e
aC
ar
Paraná, onde são cobertas por sedimentos fanerozóicos da sinéclise do último estado.
Também denominada Lineamento de Além Paraíba, ela é a estrutura mais importante
da área em estudo.
Essa zona exibe ao seu longo rochas cataclásticas e localmente miloníticas
intensamente deformadas, com orientação geral N60º - 70ºE, e espessuras alcançando
on
cerca de 2,5km predominantemente com textura blastomilonítica, formadas em
condições de deformação dúctil, com recristalização sintectônica. A parte central da
estrutura exibe sempre uma foliação vertical a subvertical e lineação de estiramento
su
subvertical. Exibe também dobramento fechado a isoclinal, de plano axial vertical e eixo
paralelo às lineações de estiramento, indicando um forte achatamento perpendicular à
zona de deformação.
lta
Essa faixa milonítica é dividida em uma zona principal de deformação, que na região de
Três Rios teria uma largura aproximada de 3km formada basicamente por
blastomilonitos. Esta zona é ladeada por duas zonas de transição aos blocos
adjacentes, onde blastomilonitos e outras rochas cataclásticas coexistem com
estruturas anteriores.
20
Estudos anteriores demonstram que a deformação intensa nessa zona foi propiciada
mais por recristalização dinâmica em condições de alta temperatura do que pelo
fenômeno de cataclase. Como consequência formaram-se as rochas blastomiloníticas
de aspecto gnáissico, de granulação média e por vezes grosseira.
A Zona de Cisalhamento do Rio Paraíba do Sul apresenta-se muito mais larga e
importante na região de Três Rios/Além Paraíba, onde exibe níveis mais profundos da
r
Ob
crosta, perdendo gradualmente sua largura e importância para sudoeste.
Possíveis reativações ocorreram durante os ciclos Uruaçuano e Brasiliano. Durante o
Proterozóico
Superior
(Ciclo
Brasiliano)
essas
litologias
foram
intensamente
ap
deformadas por esforços compressivos de direção SE-NW e por movimentos
tangenciais resultantes. Intrusões graníticas e potassificação também contribuíram para
as transformações das características anteriores das rochas.
aC
ar
Dobramentos, planos axiais horizontalizados, eixos paralelos à direção do esforço,
estiramento, bandeamento antigo preservado em “boudins” de supracrustais ou
parcialmente transpostas em rochas gnáissicas e migmatização intensa podem ser
considerados como testemunhos observáveis da evolução metamórfica e estrutural
sofrida por essas rochas. Os “boudins” que ocorrem, sobretudo na zona de deformação
principal,
são
constituídos
geralmente
de
anfibolitos,
mármores
ou
rochas
on
calcissilicáticas em meio a rochas blastomiloníticas.
Outra característica essencial da área é o fraturamento intenso das rochas. Além das
su
falhas transcorrentes relacionadas ao Lineamento de Além Paraíba, outras falhas
normais são reconhecidas. A maior parte delas está ligada à tectônica do Mesozóico e
início do Terciário, de caráter compressivo (direção SE-NW), com movimentos em
lta
bloco reativando antigos traços de falha, principalmente àqueles de direção NE.
Feições como milonitos, cataclasitos finos, esmagamento de feldspato, ausência de
brechas e dobras apertadas com vergência definida evidenciam essas estruturas no
campo, além das estruturas com direção N60º - 70ºE. Na porção N-NE encontra-se
mapeada uma extensa falha de empurrão de direção SW-NE, formando contato entre
as litologias do Complexo Juiz de Fora e o Complexo Paraíba do Sul.
21
10.2.1 Fotolineamentos/juntas
A área do aproveitamento apresenta notável estruturação linear (Sistema 1)
direcionada para nordeste, representando a zona de cisalhamento gerada sob regime
dúctil.
Três
sistemas
principais
de
fotolineamentos
evidenciam-se
nas
análises
fotogeológicas, a saber (Figura 03):
on
aC
ar
ap
r
Ob
Sistema 2: Subhorizontal;
Sistema 3: N30º-45ºW.
lta
Sistema 1: N60º - 65Eº (paralelo à foliação da rocha);
su
Figura 03 – Planos de fraturas principais (S1)
Estes três lineamentos exercem forte controle sobre a morfologia da área, refletindo o
alinhamento de cristas e a retilinearidade de diversos cursos d’água.
O Sistema 1 é o fotolineamento mais notável, pela sua extensão decaquilométrica
representa feições superficiais de desplacamento devido ao alívio de tensões e à maior
22
facilidade de ação erosiva segundo este plano estrutural paralelo à foliação da rocha.
Paralelamente aos sistemas 2 e 3 ocorrem pequenas falhas e intrusões.
10.2.2 Foliação, lineação e dobras
O maciço rochoso apresenta uma notável foliação de cisalhamento vertical e
subvertical, de direção N40º - 60ºE, provavelmente resultante de uma compressão
lateral seguida de estiramento sob condições dúcteis.
r
Ob
As principais lineações ocorrem nos milonitos provenientes da ruptura por estiramento
de camadas mais competentes que a matriz. Ocorrem dobras intrafoliais impostas
sobre camadas quartzo-feldspáticas micáceas e dobras reliquiares exibidas por leitos
ap
micáceos.
10.2 Feições relacionadas com alívio de tensões
Nos vales e posições inferiores das encostas encontram-se juntas atectônicas sub-
aC
ar
horizontais, que tendem a acompanhar o perfil topográfico. Geralmente, são
preenchidas por quartzo e material de alteração de carbonatos intrínsecos à própria
rocha. Provavelmente, se formaram a partir de descontinuidades colmatadas por sílica
e carbonato pré-existentes no maciço.
O desplacamento do testemunho de uma sondagem feita na área do aproveitamento,
on
em forma de discos delgados, sugere que pode ter havido coincidência entre uma das
direções de tensões residuais do maciço com a inclinação do furo, ou que as tensões
residuais superficiais assumiram posicionamentos espaciais diferentes daqueles em
lta
su
maior profundidade.
23
11. Geologia local
Este tópico está fundamentado nos trabalhos Valeriano (2006). A geologia do entorno
do AHE Simplício é constituída por um substrato cristalino de gnaisses, migmatitos e
rochas granitóides de idades pressiluriana, intrudidos por diques de diabásio do
Cretáceo Superior, recobertos parcialmente por depósitos superficiais. Esta cobertura
cenozóica é representada por sedimentos aluvionares, colúvios e solos residuais.
r
Ob
A estruturação do cristalino é dominada pela Zona de Cisalhamento de Além Paraíba
(ZCAP), uma expressiva faixa milonítica subvertical de alguns quilômetros de largura e
dezenas de quilômetros de extensão (Campanha et. al., 1984). A movimentação desta
ap
zona de cisalhamento dúctil teve caráter notadamente transcorrente destrógira, com
desenvolvimento de foliação milonítica subvertical e lineação mineral subhorizontal.
Esta zona de cisalhamento tem forte expressão geomorfológica, na forma de um longo
lineamento facilmente observável em cartas topográficas, fotografias aéreas e imagens
aC
ar
de satélite.
A importância da ZCAP para o projeto em questão reside no fato de que grande
extensão da calha do Rio Paraíba do Sul encontra-se encaixada nesta zona de
cisalhamento formando um longo trecho retilíneo desde Vassouras, a SW, até Muriaé,
a NE, aproximadamente. Dado que cursos afluentes, tais como os córregos Estaca e
on
Simplício, e outros menores da margem norte do Rio Paraíba do Sul, também seguem
a mesma estruturação, resulta que a seqüência de canais e túneis previstos no projeto
seguem a mesma direção preferencial N60°E.
su
11.1 Unidades litológicas
lta
A geologia do substrato da AHE Simplício é parte integrante da zona periférica da
ZCAP, tendo, por conseguinte um padrão de afloramento caracterizado por rochas
miloníticas que fazem contatos subverticais retilíneos e paralelos, orientados na direção
N60°E (Figura 04).
24
Figura 04 - Mapa geológico do local das obras.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
25
11.1.2 Complexo Juiz de Fora
É representado na área por ortognaisses granulíticos bandados predominantemente
com
forte
textura
milonítica.
Predomina
um
ortognaisse
félsico
milonítico,
comercialmente referidos como “pedra madeira”, contendo proporções variáveis de
anfibolito, na forma de camadas centimétricas, lentes e boudins, conferindo ao conjunto
um aspecto listrado preto-branco.
r
Ob
Segundo Heilbron et al. (2004), os protólitos do Complexo Juiz de Fora são granitóides
calcio-alcalinos de arco magmático com idades entre 2.0 e 2.15 Ga. Esta unidade
aflora formando uma faixa que se estende desde a área da Barragem de Anta até o
entorno da Casa de Força de Simplício, geralmente formando maciços resistentes à
ap
erosão.
11.1.3 Complexo Paraíba do Sul
É representado na área do projeto por dois tipos de paragnaisses: um hornblenda
aC
ar
biotita gnaisse porfiroblástico bandado, que contém finas camadas, lentes e boudins de
anfibolito, e um (sillimanita) granada biotita gnaisse que contém camadas e lentes de
rochas calciossilicáticas. Os precursores sedimentares destas duas litofácies
compreendem psamitos feldspáticos com provável contribuição vulcanogênica e
metapelitos aluminosos, respectivamente.
on
Esta unidade forma relativamente raros afloramentos, frequentemente encoberta por
espesso manto de intemperismo, o que ocasiona a formação de expressivos depósitos
coluvionares. A maior parte dos canais previstos no projeto está implantados em canais
su
de drenagem escavados naturalmente em rochas intemperizadas desta unidade.
11.1.4 Granitóide Serra da Boa Vista
lta
Esta unidade granitóide, aqui denominada informalmente, forma uma faixa na parte
setentrional do projeto formando cristas e maciços resistentes à erosão, no qual está
prevista a implantação do Túnel 3. A litologia mais típica desta unidade é um granito
leuco a mesocrático homogêneo, de granulação fina a média, que apresenta forte
foliação dada pela biotita, mas que não apresenta textura milonítica. Algumas
variedades contêm veios aplíticos conferindo à rocha um aspecto levemente bandado.
Provavelmente trata-se de um granito sin-tectônico gerado e colocado durante o
cisalhamento dúctil da ZCAP.
26
11.1.5 Granitóide Sapucaia
Esta unidade, referida aqui informalmente, foi observada em afloramentos na parte sul
da área, próximo à Fazenda Retiro. Trata-se de um biotita gnaisse de granulação
média a grossa, fortemente foliado, porém não milonítico.
É aqui interpretado como um representante do magmatismo granítico sin-tectônico
contemporâneo ao desenvolvimento da ZCAP, a exemplo do Granitóide Serra da Boa
r
Ob
Vista, ao qual pode estar aparentado magmaticamente.
11.2 Coleta de amostras e descrição lâminas petrográficas
Durante a inspeção técnica de campo, foram descritos testemunhos de dois furos de
ap
sondagem em andamento no Canal 1 (Figura 25) e coletou-se amostras de rocha na
região do Dique Sul, próximo a Casa de Força de Simplício. Foram selecionadas duas
destas amostras para confecção de lâmina delgada. No campo estas rochas
apresentam foliação com direção N60ºE, tem cor cinza aspecto maciço, compacto,
aC
ar
textura imposta pela orientação preferencial e estiramento dos minerais caracterizando
foliação milonítica, com porfiroclastos de feldspato. Na descrição microscópica a rocha
apresenta granulometria fina com diâmetros dos grãos variando de 0,2 a 0,5 mm e
grãos de feldspatos potássicos orientados, bem desenvolvidos medindo até 1,5 cm
caracterizando textura porfiroclástica a constituição mineralógica de cerca de 30% de
quartzo granulares e alongados, orientados segundo uma direção preferencial e com
on
forte extinção ondulante, feldspato potássico (microclina) 25% também orientados,
feldspatos calco-sódicos (plagioclásios) com forma tabular, estando presente em torno
de 24% da rocha, e biotita com granulometria muito fina presente em cerca de 12 a
su
15%. Em uma das amostras tem-se a presença de hornblenda em pequena proporção
em torno de 3%. Como minerais acessórios aparecem titanita, rutilo, zircão, apatita e
opacos constituindo 3% da amostra. Todos os grãos encontram-se orientados segundo
lta
uma direção preferencial. Estas amostras foram classificadas como ortognaisse
milonítico. Estas características indicam que este material se formou em condições
dúcteis e foi submetido a esforços em condições rúpteis (extinção ondulante do
quartzo), direcionados (minerais orientados), presença de porfiroclastos (minerais
maiores) e estiramento dos minerais com foliação milonítica (Figuras 05, 06 e 07).
27
ap
r
Ob
Figura 5 – Ortognaisse milonítico
aC
ar
Kf
Pl
Hb
Bt
0
1
lta
su
on
Qt
2cm
Figura 6 – Ortognaisse milonítico com horblenda
Qt: Quartzo; Pl: Plagioclásio; Kf: K-feldspato; Bt: Biotita; Hb: hornblenda.
28
r
Ob
Pl
aC
ar
ap
Bt
Qt
Mc
0
1
2cm
Figura 7 - Ortognaisse milonítico com porfiroclasto de plagioclásio
lta
su
on
Qt: Quartzo; Pl: Plagioclásio; Mc: Microclina; Bt: Biotita.
29
12. Geologia estrutural da área do aproveitamento
Segundo Valeriano (2006), foi constatada, nos afloramentos, a existência de três
sistemas de diáclases principais (Figura 08).
on
aC
ar
ap
r
Ob
Figura 08 – Principais sistemas de diáclases
su
O sistema mais freqüente orienta-se segundo N60º-65ºE com mergulhos subverticais
predominante NW ocorrendo também SE. Tal sistema coincide com a atitude de
lta
foliação cataclástica das rochas. Essas fraturas predominam em superfície e tendem a
inexistir em profundidade, ocorrendo em espaçamento médio de 1,5m.
O segundo sistema, com mergulho em torno de 10º, é formado por diáclases
subhorizontais próximas à superfície. É confundido com fraturas de alívio de carga, no
entanto, as informações decorrentes de sondagens indicam provável origem tectônica.
O espaçamento médio dessas fraturas é da ordem de 0,5m.
30
O terceiro sistema, menos freqüente, orienta-se segundo N30º-45ºW, subvertical,
aproximadamente perpendicular à foliação. Esse sistema persiste em subsuperfície.
Localmente tem-se fraturas com direção N-S. Notadamente no vale do córrego Areia,
área do dique de Louriçal 1, ocorre uma falha NS que produziu rejeito significativo nas
faixas litógicas. Os sistemas de fraturas (diáclases e falhas) reconhecidos condicionam
sistematicamente os cursos dos rios e os alinhamentos de vales e cristas.
r
Ob
12.1 Estruturas de origem dúctil
O intenso cisalhamento dúctil transcorrente da ZCAP conferiu às rochas locais uma
forte anisotropia de simetria simples, dominada por uma foliação milonítica subvertical
ap
de direção N60°E, ora com mergulhos altos para NW, ora para SE.
Corroborando a movimentação de caráter transcorrente, a foliação contém uma forte
lineação mineral subhorizontal de direção também N60ºE, com predominência de leves
aC
ar
caimentos para o quadrante SW.
12.2 Estruturas de origem rúptil
As estruturas de origem rúptil são representadas na área por fraturamentos com
direção preferencial N60°E.
on
A direção preferencial de fraturamento é subparalela à foliação. Intenso fraturamento
acompanha os planos de foliação milonítica, podendo localmente exibir densidades
superiores a 1 fratura/cm em corte transversal.
su
12.3 Falha do córrego Areia
lta
Embora o fraturamento seja observável praticamente em todos os afloramentos e face
ao grande número de lineamentos fotogeológicos observados, apenas uma falha foi
detectada, ao longo do córrego Areia, com orientação aproximada norte-sul (Figura 09).
12.4 Principais conclusões do modelo geológico-estrutural da área
As seguintes conclusões podem ser estabelecidas, com base no reconhecimento
geológico-estrutural :
31
12.4.1 De âmbito geral
A orientação geral ENE, do traçado do projeto AHE-Simplício, deve-se à orientação da
Zona de Cisalhamento Além Paraíba, expressiva zona milonítica que condiciona todo o
traçado local do Rio Paraíba do Sul e de seus afluentes mais expressivos:
Intenso fraturamento NW-SE, de provável idade Mesozóica-Terciária, transecta
a estruturação ENE regional e propicia condutos de erosibilidade para cursos
r
Ob
d´água secundários e sua captura rumo à calha do Paraíba do Sul.
A maior parte do trajeto dos reservatórios e escavações de canais previstos está
implantada no domínio de afloramento de rochas supracrustais pertencentes ao
ap
Complexo Paraíba do Sul. Este domínio apresenta alta susceptibilidade ao
intemperismo, resultando em espessas (> 20 m) coberturas de solos residuais e
coluvionares, com associados fenômenos de movimentos de massas, como por
exemplo observados na Área 5 e Canal 5.
aC
ar
12.4.2 No âmbito da Casa de Força de Simplício
Desde o Dique Sul até o Canal de Fuga, as instalações previstas serão
edificadas em rochas granulíticas do Complexo Juiz de Fora que, na faixa em
questão, apresenta-se impressa por forte foliação milonítica.
on
Dois sistemas de fraturamento foram observados neste maciço: um que originase do alívio erosivo a partir da foliação milonítica, com atitude subvertical de
su
direção ENE, e outro transversal, de direção NW, que provavelmente tem sua
origem em regime tracional relacionado à implantação do Sistema de Rifte
Continental do Sudeste, no Cretáceo Superior-Terciário.
lta
expressiva camada com alta (>50%) proporção de anfibolitos foi observada,
passando pela seção inicial dos Túneis Forçados, podendo ocasionar zonas de
fraturamento e intemperismo preferencial, devendo ser objeto de levantamento
detalhados a fim de se avaliar sua influência no desenvolvimento das obras.
32
13. Características dos solos transportados, residuais e da transição solorocha nos 25km entre a Barragem de Anta e Casa de Força de Simplício
13.1 Depósitos aluvionares
São pouco desenvolvidos. Suas espessuras atingem no máximo 5m e ocorrem
principalmente nos vales do rio Paraíba do Sul e dos córregos Areia, Estaca e do
Peixe. Aparecem também, em pequenas dimensões, no fundo dos vales onde serão
r
Ob
implantados os canais de interligação.
Apresentam características granulométricas variáveis e são constituídos, em alguns
locais, por areia e, em outros, por areia argilosa ou argilo-arenosa. Em diversos locais
ap
este horizonte se apresenta recoberto ou intercalado com material coluvionar, sendo
que nestes casos foi denominado solo colúvio-aluvionar. São materiais normalmente
saturados e com resistência variável à penetração – Nspt (Números de golpes para
penetração de 30cm finais do amostrador padrão), entre 3 e 20, porém,
aC
ar
predominantemente baixa. A permeabilidade também é muito variável, foram obtidos
resultados de 10-4 a 10-7 cm/s nos ensaios efetuados neste horizonte.
13.2 Depósitos de tálus
Esses depósitos aparecem em alguns locais e são pouco significativos na escala do
empreendimento. São constituídos por blocos de rochas de tamanhos variados com
on
matriz argilo-arenosa a silto arenosa avermelhada e situam-se nas meia-encostas e
sopé destas, sempre nas proximidades de grandes afloramentos rochosos, que são as
áreas fonte dos blocos.
su
13.3 Solo coluvionar
lta
É encontrado generalizadamente na região, recobrindo praticamente toda a superfície,
com exceção das zonas de baixada e alguns topos de morros. Possui características
muito semelhantes às do solo residual maduro, sendo que freqüentemente a
diferenciação entre estes dois tipos é difícil. Tem-se a presença de linhas de seixos
entre o solo coluvionar e residual.
É predominantemente de granulação fina, geralmente argilo-arenosa (areia fina), com
plasticidade média a alta, homogêneo, poroso e com coloração geralmente marrom
33
amarelada. Em alguns locais são heterogêneos, apresentando blocos e fragmentos
rochosos imersos na matriz terrosa.
Este horizonte normalmente é pouco espesso, geralmente inferior a 3m. As maiores
espessuras se situam nas partes altas e médias das encostas, aonde em alguns casos,
chegam a atingir 8m.
r
Ob
13.4 Solo residual maduro
Ocorre em praticamente toda a área, abaixo do solo coluvionar. É predominantemente
argilo-arenoso (areia fina), com plasticidade média a alta, homogêneo, sem estruturas
reliquiares, colorações marrom, marrom avermelhada e marrom amarelada. Como no
ap
caso dos outros solos, sua espessura é variável, mas normalmente inferior a 5m. Os
valores Nspt obtidos situam-se predominantemente na faixa de 9 a 15 golpes/30cm
finais.
aC
ar
As permeabilidades predominantes neste horizonte se situam na faixa de 10 -5 a 10-4
cm/s. Este horizonte deverá fornecer uma grande parcela dos solos de empréstimo a
serem utilizados nas obras de terra. Ao contrário do solo residual jovem e transição
solo-rocha, este horizonte é relativamente pouco susceptível à erosão.
A resistência Nspt neste horizonte é muito variável, não se observando faixas com
on
valores predominantes. Os valores maiores, 16 a 30 golpes, provavelmente são
causados pelo alto ressecamento do solo nos pontos onde os ensaios foram efetuados.
su
13.5 Solo residual jovem
Tem coloração heterogênea, ocorre subjacente ao horizonte superficial de solo
coluvionar / solo residual maduro e raramente aflora, a não ser em cortes de estradas
lta
ou paredes de voçorocas. É predominantemente areno-siltoso (areia fina), micáceo,
com bolsões caulínicos, plasticidade média à baixa e evidencia as estruturas reliquiares
(foliação e fraturas) do maciço rochoso original. As espessuras deste horizonte também
são variáveis em função da topografia do local, variando desde a sua inexistência até
mais de 20m.
Sua resistência média é alta, com valores Nspt na faixa de 20-25 golpes. Valores
inferiores a 10 golpes, entretanto, são freqüentes e ocorrem em bolsões caulínicos ou
34
muito micáceos, assim como em alguns trechos mais superficiais deste horizonte. A
permeabilidade média se enquadra na faixa de 10-5 a 10-4 cm/s.
Este solo é pouco coesivo e altamente susceptível à erosão. Isto é verificado em
muitos locais da região, onde este horizonte e ou o horizonte de transição solo-rocha
foram expostos, como no caso de estradas onde os taludes de corte se apresentam
muito erodidos, principalmente aqueles menos íngremes, com maiores superfícies
r
Ob
expostas à ação das águas das chuvas.
13.6 Transição solo-rocha
Os materiais neste horizonte apresentam propriedades e comportamento geológico-
ap
geotécnico heterogêneos, que refletem a sua condição de transição entre os solos
residuais sobrejacentes e o maciço rochoso subjacente. Constituem-se de massas
predominantemente terrosas que em profundidade transicionam para núcleos
rochosos, com grau de alteração variável, envoltos por massa terrosa. Também foram
decomposta.
aC
ar
considerados pertencentes a este horizonte, os níveis de rocha extremamente
A porção terrosa é constituída predominantemente por areia com granulometria
variável, micácea, pouco siltosa, coloração heterogênea. As espessuras desse
horizonte variam de acordo com seu posicionamento na encosta, desde poucos
on
centímetros até cerca de 25m. Tendem a ser maiores nas partes altas e menores nas
partes baixas.
su
A resistência à penetração é alta, com valores médios Nspt em torno de 40. No
entanto, valores inferiores a 10 golpes ocorrem, principalmente, quando são
atravessados bolsões caulínicos. Sob perfuração rotativa, nos trechos de rocha
lta
extremamente decomposta, as recuperações obtidas são baixas, normalmente entre 20
e 30%.
A permeabilidade deste horizonte de transição situa-se predominantemente na faixa de
10-4 a 10-5 cm/s com a ocorrência de trechos mais permeáveis (maiores que 10 -3 cm/s)
em alguns locais. As porções terrosas deste horizonte são, predominantemente, pouco
coesivas e muito suscetíveis à erosão.
35
14. Características geológico-geotécnicas das fundações, escavações e
tratamentos
A Barragem de Anta, os Diques, os Túneis 1 e 2, a Tomada d’Água, os Túneis
Forçados e a Casa de Força de Simplício serão construídos e ou escavados em rochas
gnáissicas (granulitos) do Complexo Juiz de Fora.
r
Ob
Os Canais serão escavados majoritariamente em paragnáisses do Complexo Paraíba
do
Sul,
cujas
rochas
apresentam
como
uma
de
suas
particularidades
o
desenvolvimento de significativos mantos de alteração. Porém, uma parte dos canais
se apoiará nos granulitos do Complexo Juiz de Fora.
ap
O Túnel 3 (adução) será escavado em ortognaisse (granitóide Serra da Boa Vista).
A descrição das condições geológico-geotécnicas, no local de cada estrutura, é
apresentada na ordem geográfica seqüencial de montante para jusante (Figura 09)
lta
su
on
aC
ar
36
Figura 09 - Mapa geológico com arranjo das estruturas.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
37
14.1 Barragem de Anta
No local da barragem, o vale do rio Paraíba do Sul tem a forma aproximada de “U” com
ombreiras relativamente íngremes – em torno de 30º, e um fundo de vale aplainado
com aproximadamente 250m de largura (Figura 10).
r
Ob
Eixo da Barragem
on
aC
ar
ap
Figura 10 – Vista da área da Barragem de Anta
su
Em ambas as margens do rio ocorrem depósitos aluvionares restritos e no fundo do
vale destaca-se um patamar rochoso que aflora durante a estiagem. As ombreiras são
capeadas
por
solos
coluvionares
e
que
apresentam
pequenos
lta
voçorocamentos localizados.
residuais
A espessura dos horizontes de solo e transição solo-rocha, na ombreira direita, pode
atingir até 30m em alguns pontos. Na ombreira esquerda a espessura dos solos atinge
no máximo 15m, mas em geral é pequena, em torno de 3 a 5m.
O maciço rochoso na área corresponde às rochas granulíticas do Complexo Juiz de
Fora. No sítio estudado a posição do topo da rocha relaciona-se à topografia e aflora
38
no leito do rio, tornando-se mais profunda na ombreira direita que na esquerda. A
espessura média do horizonte de rocha medianamente e/ou muito decomposta é
pequena. Situa-se em torno de 3m nas ombreiras e praticamente inexiste no leito do
rio. Espessuras maiores ocorrem em áreas localizadas nas ombreiras, podem atingir
até 10m e são condicionadas por estruturas geológicas e variações composicionais da
rocha (Figura 11).
r
Ob
Cerca de 50-100m a montante do eixo do barramento, no leito do rio, ocorre um dique
de diabásio com espessura média de 5m. Possui um segmento concordante com a
foliação subvertical dos gnaisses encaixantes e outro segmento com direção “NW”, que
desaparece para montante sob uma ilha constituída superficialmente por solo
ap
aluvionar. O segmento paralelo à foliação desaparece encoberto pelas águas do canal
mais profundo do rio.
O grau de fraturamento, de modo geral, é mais acentuado nos cinco primeiros metros
aC
ar
do maciço rochoso, com exceção das proximidades do dique de diabásio, onde o
maciço encaixante se apresenta com mais efeitos estruturais, causados ou acentuados
pela intrusão do referido dique.
As porções do maciço com condutividade hidráulica média a alta estão restritas aos
primeiros 5m, com exceção da região influenciada pela intrusão do dique de diabásio,
on
onde a densidade de descontinuidades abertas é maior. Mesmo assim, a quantidade
de trechos com alta condutividade nesta área perturbada é pouco significativa e,
aparentemente, a continuidade dos planos condutores é limitada.
su
Quanto as condições e tratamentos de fundação, as estruturas do barramento serão
assentadas em rocha sã ou pouco alterada, na qual não foram observadas feições
lta
geológico-geotécnicas que possam ser consideradas inadequadas.
O projeto prevê execução de injeções de calda de cimento na fundação da barragem,
sendo que a disposição dos furos, as profundidades de injeção, o adensamento da
linha e ou malha e os métodos de injeção e controle estão definidos nos desenhos
específicos e nas especificações técnicas. Em função das características locais do
maciço, a área do canal principal do rio e a margem esquerda poderão absorver
maiores quantidades de tratamentos.
39
Os taludes em rocha terão inclinação 10V:1H em maciço são a pouco alterado e
1V:1,5H em maciço alterado. A largura das bermas construtivas deve ser de 0,5 a 3m e
a altura máxima prevista para as bancadas é 10m.
Tratamentos eventuais utilizando concreto projetado com ou sem fibras, tela metálica,
ancoragens e drenagens rasas e ou profundas podem ser necessárias em zonas mais
alteradas, mais fraturadas e para fixação de blocos instáveis.
r
Ob
Os taludes em solo e rochas nas ombreiras, foram projetados com inclinação de
1V:1,5H com bermas de 4m de largura a cada 7m de altura, resultando num talude com
declividade média de aproximadamente 1V:2H.
ap
Os taludes em rocha, nas ombreiras, serão constituídos principalmente pela rocha que
ficará exposta após a remoção da camada superficial de solo e de transição solo-rocha.
Esses taludes terão inclinação 1V:1H.
lta
su
on
aC
ar
40
Figura 11 - Seção geológico-geotécnica da Barragem de Anta vista de
jusante.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
41
14.2 Canal 1
O Canal 1 se desenvolve sobre rochas granulíticas e solos derivados.
O vale, neste trecho, tem largura variável com pontos em que se apresenta
estrangulado.
Na porção montante do lado direito a encosta é íngreme e apresenta indícios de
rastejamento, enquanto a encosta esquerda, embora semelhante na declividade, não
r
Ob
evidencia o mesmo movimento, mas sim uma cicatriz de escorregamento antigo
aparentemente já estabilizado (Figura 12).
A espessura média estimada para o solo nas encostas é cerca de 10m e nelas ocorrem
ap
indícios de processos erosivos resultantes da abertura de estradas. No fundo do vale
ocorrem afloramentos rochosos, sendo que um deles situado no lado esquerdo e com
maiores dimensões poderá, se necessário, ser utilizado como pedreira. A jusante deste
afloramento, após a mudança na direção do talvegue, outros estrangulamentos
aC
ar
reduzem a seção do vale. Na seção intermediária,
caracteriza-se por encostas
íngremes em ambos os lados do vale e afloramentos rochosos, em forma de lajes, no
fundo. A espessura média de solo e transição solo-rocha no lado direito é
aproximadamente 30m e no lado esquerdo 20m. As espessuras de solo são maiores
no topo das encostas e diminuem em direção ao fundo do vale.
on
No lado esquerdo, tanto no solo coluvionar quanto no solo residual maduro e nos dois
primeiros metros do solo residual jovem, é comum a ocorrência de valores Nspt
inferiores a cinco golpes. No lado direito, o topo da rocha se aprofunda para o interior
su
do maciço, onde se situa em elevações inferiores às do fundo do vale. No final do
trecho, o lado esquerdo é bem íngreme, em contraposição à encosta do lado direito
que é relativamente suave. No lado esquerdo a espessura média do solo é estimada
lta
em cerca de 8m e no lado direito em cerca de 20m.
No lado esquerdo os valores Nspt inferiores a 5 golpes só ocorrem nos primeiros 5m,
onde se encontram solo coluvionar e solo residual maduro. No lado direito é comum a
ocorrência de valores Nspt inferiores a 5 golpes, principalmente no horizonte de solo
residual jovem que é rico em bolsões caulínicos e micáceos, aos quais, provavelmente
se relacionam os baixos valores Nspt. No entanto, estes pontos são esparsos e não
têm continuidade. Nas proximidades do fundo do vale, no lado esquerdo, ocorrem
42
afloramentos rochosos esparsos. Além disso, na linha do talvegue ocorrem solos
aluvionares e coluvionares saturados, cuja espessura média situa-se entre 2 e 3m.
aC
ar
ap
r
Ob
Figura 12 – Início do Canal 1
14.3 Túnel 1
on
A diretriz do Túnel 1 se desenvolve sobre rochas granulíticas e o emboque montante
do túnel se faz diretamente na rocha sã, onde extensos afloramentos rochosos são
observados na superfície. Na área do emboque jusante ocorrem, também, grandes
su
afloramentos rochosos. Na superfície, ao longo do eixo do túnel, ocorrem duas selas
topográficas onde, na segunda sela (sentido do fluxo), aflora rocha sã em meio a solo
lta
colúvio-aluvionar saturado.
As sondagens efetuadas, nas áreas dos emboques e selas topográficas, mostraram
que o maciço a ser escavado é de boa qualidade geomecânica. A integração dos
dados geológicos e geomorfológicos conduzem à interpretação que a maior parte da
escavação do túnel será feita em rocha sã e pouco fraturada, que propiciará cobertura
adequada ao longo de todo o túnel e nunca inferior a um diâmetro de 14m (Figura 13).
43
Figura 13 - Seção geológico-geotécnica do Túnel 1.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
44
14.4 Canal 2
O Canal 2 será apoiados em rochas granulíticas e solos derivados. Junto ao
desemboque do Túnel 1 o canal com aproximadamente 300m de comprimento será
escavado em rocha com cobertura de tálus, incluindo blocos de até 3m de diâmetro.
Neste local, o maciço rochoso no lado direito é subaflorante e de boa qualidade, sendo
constituído por rocha sã pouco fraturada. No lado esquerdo existem solo e transição
solo rocha com aproximadamente 10m de espessura total, capeando rocha de boa
r
Ob
qualidade e no lado direito são observados afloramentos rochosos em meio à pequena
cobertura de solo.
No lado esquerdo ocorre um grande escorregamento com cerca de 200m de extensão
ap
e, aproximadamente, 45m de altura da base ao topo. O grande volume de material
escorregado é constituído por massa heterogênea de solo e blocos com diâmetros
variáveis até 0,5m. O fundo do vale, na região do escorregamento, teve a seção
estrangulada pela massa movimentada.
aC
ar
Na parte final mantém as mesmas características geomecânicas do maciço no trecho
anterior. Ocorrem afloramentos rochosos imersos em pequena cobertura de solo no
lado direito e escorregamento no capeamento de solo da margem esquerda. Em
decorrência do movimento da massa de solo, o fundo do vale teve a seção
estrangulada.
on
14.5 Dique de Tocaia
O Dique Tocaia será construído num vale bastante encaixado, com ombreiras muito
su
íngremes, onde afloram rochas granulíticas.
Na ombreira direita a espessura da camada terrosa (colúvio/solo residual) tem em
média 3m e a permeabilidade situa-se entre baixa e média. Em vários pontos ocorrem
lta
afloramentos rochosos de pequeno porte, indicando a proximidade do substrato
rochoso.
Os dados de sondagem indicaram que o maciço rochoso é constituído por rocha sã e
pouco alterada e, quanto ao fraturamento, os primeiros 16m apresentam intercalações
métricas que variam entre muito pouco e muito fraturada. Abaixo de 16m a rocha tornase pouco fraturada.
45
A condutividade hidráulica do maciço é geralmente baixa, com exceção dos horizontes
em torno de 5m e 16m de profundidade, onde é média a alta. Os horizontes com
permeabilidades elevadas estão claramente relacionados às zonas com fraturamento
intenso e podem estar associados às juntas de alívio abertas, que ocorrem com
freqüência na porção superior do maciço.
A ombreira esquerda apresenta espessura média de solo e transição solo-rocha com
r
Ob
aproximadamente 9m. Nos primeiros 5m os valores Nspt são inferiores a 10 golpes,
mas tornam-se maiores a partir daí e atingem o impenetrável a percussão próximo de
7m de profundidade. A permeabilidade desses solos é relativamente baixa, inferior a
10-4 cm/s.
ap
O maciço rochoso constitui-se de rocha medianamente alterada e medianamente a
extremamente fraturada até 16m de profundidade. A partir daí a rocha é sã ou pouco
alterada pouco fraturada.
aC
ar
Até 16m de profundidade o maciço apresenta perdas d’água unitárias elevadas, sendo
pouco permeável a partir daí. A alta condutividade está, normalmente, associada de
modo claro aos trechos com fraturamento elevado e estaria associada às juntas de
alívio abertas, que ocorrem com frequência na porção superior do maciço rochoso
local.
on
A fundação caracteriza-se pela presença de afloramentos rochosos contínuos no leito
do riacho, formando degraus e paredões subverticais onde foi constatada a presença
su
de extensas juntas de alívio, subhorizontais e abertas. Os dados de sondagem
mostram que estas juntas aparecem até cerca de 7m de profundidade e são
penetrativas em direção as ombreiras, sendo as causadoras das altas perdas d’água
lta
observadas nos ensaios.
A sondagem executada no leito do riacho mostrou que o maciço rochoso abaixo do
primeiro metro é constituído por rocha sã ou pouco alterada e, predominantemente,
pouco fraturada e pouco permeável. Nos primeiros 7m a rocha apresenta passagens
muito fraturadas, sendo as fraturas abertas causadoras de perdas d’água elevadas.
46
14.6 Canal 3
No local do Canal 3 afloram rochas granulíticas e o vale tem forma assimétrica. A
encosta direita é mais íngreme que a esquerda e a espessura média do solo mais a
transição solo-rocha chega, aproximadamente, a 8m. Os valores Nspt são superiores a
10 mesmo nos horizontes superiores.
Na encosta esquerda a espessura média do solo mais transição solo-rocha é da ordem
r
Ob
de 20m. Além disso, os valores Nspt são geralmente superiores a 14, inclusive no
horizonte mais superficial. Esporadicamente os ensaios SPT podem resultar em
valores iguais a cinco.
ap
No fundo do vale o solo colúvio-aluvionar saturado tem espessura média em torno de
5m. O trecho do vale, na região adjacente ao emboque do Túnel 2, tem solo e transição
solo-rocha com espessura aproximada entre 5 e 10m. Sotoposto a este horizonte
ocorre um estrato de rocha medianamente a muito alterada, com espessura de
fraturada.
14.7 Túnel 2
aC
ar
aproximadamente 10m. Abaixo deste estrato a rocha é sã e pouco a medianamente
A diretriz do túnel 2 está inserida no domínio das rochas granulíticas e o emboque
montante, posicionado em maciço rochoso de boa qualidade. A cobertura do túnel, em
on
rocha pouco alterada a sã e pouco a medianamente fraturada tem aproximadamente
15m na área dos emboques. A cobertura adotada como critério de projeto para o túnel
é equivalente a um diâmetro igual a 14,4m, a exceção de pequeno trecho de sela
su
topográfica onde a cobertura poderá ficar reduzida a 10m.
No local do emboque jusante ocorrem diversos afloramentos rochosos e depósitos de
lta
tálus no lado direito, cujos blocos alcançam até 3m de diâmetro. O maciço rochoso, de
boa qualidade, é constituído por rocha sã a pouco alterada e pouco a medianamente
fraturada. O horizonte de solo mais a transição solo-rocha têm, aproximadamente, 7m
de espessura nas adjacências deste emboque.
A escavação do túnel se desenvolverá em maciço rochoso predominantemente de boa
qualidade. Atravessará, no entanto, dois trechos onde ocorrem selas topográficas e,
localmente, a rocha poderá apresentar qualidade relativamente inferior. O primeiro
47
trecho com aproximadamente 60m de extensão se localiza cerca de 280m do emboque
montante e a cobertura mínima prevista em rocha é de aproximadamente 20m. O
segundo trecho com aproximadamente 80m de extensão se localiza cerca de 400m do
emboque montante e a cobertura mínima prevista em rocha é da ordem de 10m.
14.8 Canal 4
O Canal 4 será escavado em rocha granulítica. O maciço rochoso é de boa qualidade,
r
Ob
sendo constituído por rocha sã, pouco a medianamente fraturada. O solo superficial
juntamente com a transição solo-rocha tem entre 5 e 10m de espessura total e nele
ocorrem diversos afloramentos rochosos. Os valores Nspt obtidos situam-se entre 5 e
50, independentemente do tipo de solo.
ap
Quanto à permeabilidade dos solos os resultados dos ensaios nas sondagens variaram
entre muito baixa e muito alta.
aC
ar
14.9 Túnel 2A
A diretriz do túnel 2A foi implantada no domínio das rochas granulíticas e o emboque
montante do túnel está posicionado em maciço rochoso de boa qualidade, sendo que a
cobertura de rocha pouco alterada a sã e pouco a medianamente fraturada tem,
aproximadamente, 15m de espessura.
on
No local do emboque jusante há diversos afloramentos rochosos e cobertura de solo
até 6m. O maciço rochoso é constituído por rocha muito alterada e muito fraturada nos
primeiros 3m, seguidos por 7m de rocha pouco a medianamente alterada e popuco a
su
medianamente fraturada. Porém, a rocha encontra-se milonitizada e tem RQD (Índice
de qualidade da rocha) baixo. A condição da rocha, no local, está de acordo com a
lta
condição estrutural do maciço, pois o túnel desemboca junto à falha geológica no vale
do rio Areia .
A escavação do túnel se desenvolverá em maciço rochoso predominantemente de boa
qualidade. Atravessará, no entanto, trecho onde a rocha apresentará qualidade
relativamente inferior devido à proximidade com a falha geológica no vale do rio Areia.
48
14.10 Canal 4 - Parte 2
O Canal 4 foi dividido em duas partes distintas. A Parte 2 situa-se no desemboque do
Túnel 2A, será escavada em rocha granulítica cuja cobertura de solo tem
aproximadamente 6m. O maciço rochoso é constituído por rocha muito alterada e muito
fraturada nos primeiros 3m, seguidos por 7m de rocha pouco a medianamente alterada
e pouco a medianamente fraturada. Porém, a rocha encontra-se milonitizada e tem
RQD baixo.
r
Ob
A condição da rocha, no local, está de acordo com a condição estrutural do maciço,
pois o túnel desemboca junto à falha geológica no vale do rio Areia. No fundo do vale
ocorre solo colúvio-aluvionar saturado, com espessura aproximada entre 2 e 3m.
ap
14.11 Dique de Louriçal 2
O Dique de Louriçal 2 está localizado num talvegue aproximadamente perpendicular à
direção do rio Paraíba do Sul, a direita do Canal 4 – Parte 1. No local do Dique a
aC
ar
espessura total dos solos e da transição solo-rocha varia de 6 a 16m e os solos
superficiais apresentam indícios de rastejamento, fato considerado corriqueiro nas
encostas locais.
Os horizontes de solo constituem-se de transição solo-rocha, solos residuais
jovem/maduro e colúvio. Os valores Nspt variam de 5 a 10 golpes, independentemente
on
do tipo de solo e profundidade. As permeabilidades obtidas se situam na faixa de 10 -2 a
10-6 cm/s.
su
O substrato rochoso, no local da implantação do dique, é constituído por rocha
granulítica pouco a medianamente decomposta e pouco a muito fraturada.
lta
14.12 Dique de Louriçal 1
A ombreira direita tem espessura média de solo e transição solo-rocha entre 1 e 2m.
Trata-se de encosta bastante inclinada, onde a rocha granulítica apresenta-se pouco a
medianamente alterada. O fraturamento é intenso porém a permeabilidade geral situase entre baixa e média . Nesta ombreira, devido aos efeitos do falhamento a rocha tem
RQD baixo e características acentuadas de milonitização e cataclasamento.
49
A ombreira esquerda tem espessura média de solo e transição solo-rocha com
aproximadamente 1,5m. Trata-se de encosta bastante inclinada, onde a rocha
granulítica apresenta-se pouco alterada a sã . O fraturamento é intenso nos primeiros 4
a 5m e diminui com a profundidade, da mesma forma que a permeabilidade identificada
em nível baixo a médio.
Esta ombreira encontra-se na zona da falha do rio Areia e, portanto, a rocha exibe
r
Ob
características de milonitização e cataclasamento.
O vale tem largura aproximada de 50m no local do dique, onde aflora rocha granulítica
com características de milonitização e cataclasamento devidos à falha geológica
ap
mapeada no local. No leito rochoso há pequena cachoeira na área do eixo do dique e,
tanto a montante quanto a jusante do eixo, há presença de depósitos aluvionares que
podem chegar a 3m de espessura.
aC
ar
O maciço rochoso é constituído por rocha pouco a medianamente decomposta, até
aproximadamente 10m de profundidade e, de maneira geral, a rocha é pouco a muito
fraturada. O fraturamento elevado na área deve-se à falha geológica que propiciou a
formação do vale do rio Areia, mas apesar do fraturamento elevado os ensaios
efetuados nas sondagens resultaram em permeabilidades médias, indicando que as
fraturas encontram-se relativamente fechadas.
on
14.13 Área 5 (Canal)
O eixo do canal na Área 5 foi implantado em um vale desenvolvido sobre paragnaisses
su
do Complexo Paraíba do Sul, cuja seção encontra-se estrangulada. Há dois
escorregamentos na encosta esquerda, sendo que num deles a massa envolvida é de
escorregamento.
A
espessura
dessa
massa
aproximadamente 8m.
instável
lta
aproximadamente 40.000m3 e parte dela ainda se encontra no corpo do
remanescente
é
de
No restante da encosta esquerda, a espessura média do solo e transição solo-rocha é
aproximadamente 20m, podendo atingir até 30m nas elevações maiores. Valores Nspt
baixos, inferiores a 10 golpes/30cm finais, são encontrados até aproximadamente 13m
de profundidade, principalmente nas proximidades das massas escorregadas.
50
No solo residual jovem são comuns as ocorrências de bolsões caulínicos e ou
micáceos, descontínuos e com baixa resistência Nspt. A base dos escorregamentos
situa-se na porção superior desse solo.
A encosta direita apresenta três grandes voçorocas e vários outros locais com
processos erosivos incipientes, além de rastejamento dos horizontes superficiais. Toda
a massa de solo tem características de escorregamento semelhantes àquelas descritas
r
Ob
para a encosta esquerda. A espessura média estimada para o horizonte de solo e
transição solo-rocha no lado direito é 15m, atingindo até 30m nos pontos mais altos.
Valores Nspt baixos, inferiores a 10, ocorrem até 8m de profundidade, inclusive no solo
residual jovem. Este solo, como na encosta esquerda, é muito caulínico e micáceo.
ap
15.14 Canal 5
O eixo do Canal 5 foi implantado em um vale desenvolvido sobre paragnáisses do
Complexo Paraíba do Sul, nos quais são comuns grandes espessuras de solo (Figura
lta
su
on
aC
ar
14).
Figura 14 – Vista do Canal 5
51
O trecho com cerca de 700 m apresenta espessuras de solo e transição solo-rocha até
40m e valores Nspt normalmente superiores a 10.
Nesses solos ocorrem grandes voçorocamentos e no lado direito do maciço, adjacente
a uma das voçorocas, aparece uma porção de solo em processo de escorregamento.
O volume instável tem cerca de 10.000m3 e integra as escavações obrigatórias do
canal. Sotoposta aos horizontes de solo ocorre rocha alterada, cuja espessura
r
Ob
observada tem cerca de 15m. Este horizonte é contínuo em toda a área do canal e
suportará parte dos taludes escavados em rocha.
O fundo do vale, nas porções inicial e final do canal, apresenta acúmulo de solo
ap
colúvio-aluvionar argiloso, saturado, com espessura média de 6m.
Na parte intermediária e final deste canal tem-se passagens de cerca de 200m com
intervenções
aC
ar
anterior.
mais amplas do taludes, com as mesmas características do trecho
14.15 Diques Estaca 1 e Estaca 2
Os sítios dos diques Estaca 1 e Estaca 2 estão situados em rochas granulíticas do
Complexo Juiz de Fora. O Dique Estaca 1 se destina a fechar uma pequena sela
on
topográfica situada abaixo da cota 260, posicionada a oeste do dique Estaca 2. As
investigações de subsuperfície revelaram capeamento de solo com cerca de 6m no
ponto mais baixo da sela e 12m no topo do morro.
su
O córrego Ouro Fino, afluente do rio Paraíba do Sul pela margem esquerda, mantém
com este uma condição de paralelismo, excetuando-se os últimos 500 m, quando o
lta
curso do córrego inflete bruscamente rumo a sudeste, desaguando no referido rio.
O sítio do dique Estaca 2 situa-se no trecho terminal do vale do córrego Ouro Fino. No
local previsto para o dique, a calha do córrego cruza uma série de soleiras rochosas,
configurando uma sequência de pequenos degraus. Estas soleiras estão alinhadas
com a foliação do substrato rochoso gnáissico local, cuja direção geral é N70°E e o
mergulho das camadas varia entre 60° e 80° no rumo noroeste. Desta maneira, o eixo
do dique Estaca 2 fica posicionado praticamente paralelo à foliação, o que constitui
52
aspecto favorável no que diz respeito às condições de percolação d’água pela
fundação do dique.
A ombreira direita é retilínea e possui declividade acentuada, em torno de 35º para todo
o intervalo de cotas de interesse. Ao longo dela, o extenso e alto corte acima do piso
da estrada
evidencia
inúmeros sinais de
instabilidade, como cicatrizes de
escorregamento, sulcos de ravinamento e ressurgências localizadas de água.
r
Ob
Pequenos cones aluviais, no piso da estrada e em patamares mais baixos, próximos ao
fundo do vale, atestam o efeito de arraste pelas águas pluviais durante a ocorrência de
enxurradas.
ap
A ombreira esquerda não é retilínea e apresenta um ponto de estrangulamento do
córrego, onde foi implantado o eixo do dique. Possui forte declividade em sua porção
inferior, com cerca de 55º nos primeiros 20m de desnível, a seguir, a ombreira se torna
mais suave, com inclinação em torno de 20º. Blocos de rocha, configurando pequenas
aC
ar
massas de tálus, se acumulam junto ao sopé da encosta.
As investigações feitas confirmaram a presença de um horizonte de solo colúvioresidual maduro, com espessura que alcança e supera a dezena de metros, seguido
por outro horizonte de solo residual jovem, com espessura semelhante. Os dois
horizontes se espessam a medidas que a topografia se eleva.
on
Os valores de resistência Nspt no horizonte colúvio-residual maduro, não são
coerentes entre uma sondagem e outra. Na sondagem SP-02, no alto da ombreira
su
direita, os valores Nspt oscilam entre 3 e 10; na sondagem SP-09, na meia encosta
esquerda, os valores Nspt variam entre 7 e 23; e na sondagem SP-11, aberta na meia
encosta direita, atingem valores Nspt entre 15 e 33. Esta discrepância de resultados
lta
atesta a heterogeneidade desse horizonte que, numa avaliação táctil-visual, aparenta
ser homogêneo. A explicação parece residir nas diferenças litológicas existentes entre
camadas rochosas contíguas, de atitude subvertical, ora mais ricas em quartzo, ora em
micas ou feldspatos que, ao final do processo de intemperização, resultam em solos
diferenciados.
Os resultados dos ensaios de perda d’água sob pressão, feitos no interior do maciço
rochoso (SR-09 e SR-11), revelaram valores de permeabilidade baixos, na casa de 10 -4
53
a 10-5 cm/s. Nessas duas sondagens, o nível do lençol freático era bastante profundo,
situando-se pouco acima do topo da rocha, no interior do horizonte de solo residual
jovem.
14.16 Canal 6
O canal de aproximação ao Túnel 3 está projetado em uma encosta com declividade
acentuada, onde ocorrem esparsos afloramentos rochosos, entremeados a acúmulos
r
Ob
de blocos e massas de solo colúvio-residuais contendo blocos. O canal tem 20m de
largura basal e se estende por cerca de 100m com piso na El. 235m,
aproximadamente. Este canal apoia-se sobre rochas paragnáissicas e seus solos
residuais, junto à transição para as rochas ortognáissicas (Figura15).
lta
su
on
aC
ar
ap
Figura 15 – Vista do Canal 6
As sondagens revelaram a presença de horizonte superficial de solo colúvio-residual
maduro, com 3 a 4m de espessura, com valores de resistência Nspt entre 10 e 25,
passando para solo residual jovem e com valores Nspt muito variáveis, devido à
presença de intercalações com fragmentos rochosos e matacões. O horizonte de solo
residual jovem avança até cerca de 10m de profundidade, onde ocorre o substrato
54
rochoso. Inicialmente muito alterado e fraturado, o maciço grada para rocha sã.
O substrato rochoso é constituído por biotita-gnaisse, com foliação vertical a
subvertical. Fraturas subhorizontais aparecem mais intensamente nos primeiros
metros, no horizonte de rocha intemperizada.
As sondagens detectaram, também, passagens friáveis, com recuperação ausente ou
muito baixa. Em coincidência com estas passagens, os ensaios de perda d’água sob
r
Ob
pressão mostraram características de condutividade hidráulica elevada, até mesmo
perdas totais de água. Entretanto, no interior do maciço são, as perdas d’água
inexistem e o maciço se apresenta com boas características geomecânicas.
ap
As sondagens mistas não detectaram a presença do lençol freático, embora tenham
alcançado profundidade de 26m e as sondagens a percussão, mais rasas que as
mistas, também não encontraram o lençol freático.
aC
ar
14.17 Túnel 3
O Túnel 3 será escavado em uma dorsal topográfica que recebe o nome de Serra da
Boa Vista e segue o alinhamento dominante em todo o vale do rio Paraíba do Sul, onde
as principais formas de relevo, sejam talvegues de rios e córregos ou saliências
topográficas, obedecem a condição de paralelismo imposta pela estruturação geológica
regional. A Serra da Boa Vista constitui-se de rochas incluídas no domínio dos
on
ortognaisses.
A extensão total do túnel é, aproximadamente, 6.040m e seu emboque montante
su
(Figura16) ocorre no rumo aproximado N10°E, perpendicularmente às curvas de nível.
O eixo do túnel forma um ângulo de 60º entre o eixo do túnel e a direção da foliação
(N70°E). Logo após o emboque o eixo do túnel se curva rumo ao leste, buscando uma
lta
situação de paralelismo com a extensa dorsal topográfica que deverá servir de
cobertura em toda sua extensão.
55
r
Ob
Emboque
Emboque
aC
ar
ap
Figura 16 - Emboque do Túnel 3
Cerca de 500m após o emboque esta condição de paralelismo é alcançada, no rumo
N70°E, que coincide com o alinhamento da foliação gnáissica. Cerca de 1.000m antes
do desemboque o eixo do túnel inflete e assume o rumo sudeste.
on
Ao longo do traçado do túnel, a cobertura é, em termos gerais, espessa, pois o túnel se
desenvolve com piso entre as elevações 235m (emboque) e 232m (desemboque),
freqüentemente, superam os 400m de altitude.
lta
su
enquanto as cumeadas ocorrem quase sempre acima da elevação 350m e,
Ocorrem, entretanto, algumas selas topográficas. A primeira situada entre 600 e 700m
após o emboque, na elevação 285m. Duas outras selas de menor expressão se
encontram mais próximas ao desemboque (Figura 17), nas elevações 327m e 333m.
Estas selas coincidem com lineações geológicas de desenvolvimento aproximado
Norte-Sul. No local da primeira sela, a que apresenta o menor recobrimento do túnel
(35m), foi executada a sondagem rotativa SR-13, inclinada 30º rumo ao sul, que
56
alcançou a profundidade de 21m. De início, a sondagem atravessou um depósito de
solo aluvionar, com espessura de 1,2m, coincidente com um pequeno reservatório
natural, para em seguida entrar no maciço rochoso são, até a profundidade final de
21m. Assegura-se, assim, a boa qualidade do material de cobertura neste ponto
(Figuras 18 e 19).
O padrão predominante de descontinuidades, paralelo à foliação subvertical e paralelo
r
Ob
ao eixo do túnel na maior parte de sua extensão, deverá propiciar condições
satisfatórias de estabilidade. Por outro lado, este mesmo padrão poderá favorecer o
alongamento da seção no sentido vertical.
aC
ar
ap
Desemboque
lta
su
on
Figura 17 - Desemboque do Túnel 3
Os dados disponíveis indicam que o maciço é de boa qualidade, com exceção do
trecho superficial de amplitude métrica, portanto, é possível prever que as condições de
escavação serão favoráveis para a seção em arco-retângulo.
Dadas as dimensões do túnel, a escavação deverá ser executada em seções
57
parcializadas, com calota e bancadas. Deverá ser utilizado fogo cuidadoso nos
contornos e avanços iniciais da ordem de 1,5m nos emboques e 3 a 4m no
desenvolvimento, estimando-se uma sobrescavação pequena, em virtude do referido
paralelismo do eixo do túnel com a foliação.
Embora o recobrimento vertical em rocha seja freqüentemente acima de 100m e o túnel
se desenvolva acompanhando o eixo de uma extensa e alta dorsal topográfica, o fato
r
Ob
desta dorsal estar desconfinada em suas faces norte e sul reduz a probabilidade de
aparecimento de fenômenos de descompressão brusca, ainda que não elimine a
possibilidade de sua ocorrência.
lta
su
on
aC
ar
ap
58
Figura 18 - Seções geológico-geotécnica do emboque de montante do
Túnel 3.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
59
Figura 19 - Seção geológico-geotécnica do emboque de jusante do
Túnel 3.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
60
14.18 Canal 7
O canal de desemboque do Túnel 3 está projetado na extremidade oeste de um
pequeno vale onde se encontra o córrego do Simplício. O vale se desenvolve sobre
rochas paragnáissicas, segundo o já referido alinhamento regional N70°E.
No local do desemboque encontra-se uma extensa laje gnáissica com foliação
subvertical. A superfície da rocha se eleva gradativamente rumo a um alto topográfico,
r
Ob
cujo cume encontra-se na elevação 428m. A cobertura de solo é descontínua e
irregular. Devido à baixa declividade da encosta, o canal que se seguirá ao
desemboque é bastante extenso, cerca de 160m.
ap
As sondagens executadas confirmaram as observações visuais a respeito da cobertura
de solo e revelaram que o capeamento de solo coluvionar, somado ao residual maduro,
varia a espessura entre 2,5 e 7m. A seguir, encontra-se o horizonte de solo residual
jovem, com espessura variável entre 1 e 6m, que transiciona para rocha alterada. Após
aC
ar
o horizonte de rocha alterada com espessura entre 1 e 4,5m, encontra-se o maciço
são. O maciço rochoso é constituído por gnaisse são, com foliação mergulhando 70º a
75º para norte, com poucas descontinuidades. Ensaios de perda d’água sob pressão
feitos no trecho em rocha resultaram em valores baixos de permeabilidade,
freqüentemente em valores nulos.
on
14.19 Dique Antonina
O eixo do dique, com extensão pouco inferior a 400m, se dispõe paralelamente à já
referida direção regional predominante e liga duas ombreiras também alinhadas no
su
mesmo sentido. O Dique será apoiado em rochas do domínio granulítico.
No leito do córrego são visíveis afloramentos de rocha gnáissica pouco alterada, com o
lta
mesmo alinhamento do eixo e mergulho em torno de 70º a 75º norte, o que constitui
um aspecto favorável para o barramento.
Em seu ponto de inflexão para sudeste, o córrego apresenta uma soleira rochosa que
configura uma seção de controle e que ocasionou a formação de uma pequena planície
a montante, com largura de algumas dezenas de metros e extensão de algumas
centenas. Nesta planície foram observados solos colúvio-aluvionares. Nessa área há
possibilidade de ocorrência de solos aluvionares típicos, encobertos por colúvios.
61
Nas encostas as observações de superfície, consubstanciadas por uma série de
investigações, confirmam a existência de solos colúvio-residuais configurando espesso
manto de intemperismo.
Na ombreira direita o solo colúvio-residual maduro alcança 5m de espessura, enquanto
na ombreira esquerda alcança o dobro desta espessura para o mesmo horizonte. Mais
r
Ob
significativa ainda é a discrepância entre valores de resistência Nspt, enquanto na
ombreira direita os valores oscilam sistematicamente entre 15 e 25, na ombreira
esquerda caem para o intervalo de 5 a 15.
ap
Já no horizonte de solo residual jovem, os valores Nspt são semelhantes nas duas
ombreiras, embora todos se situem acima de 15. Estas discrepâncias devem ser
atribuídas à herança que os solos receberam a partir da constituição petrográfica e
mineralógica do substrato rochoso. Isso mostra que a homogeneidade exibida pela
aC
ar
análise visual-táctil dos solos em amostras, e mesmo em paredes de poços, não
encontra contrapartida nos resultados do ensaio SPT. Essa constatação atesta a
importância dos ensaios para fins de definição das características dos materiais que
constituem o manto de intemperismo local.
Sondagem rotativa executada no local da seção de controle, a partir do afloramento de
on
rocha que lá ocorre, inclinada 30º no azimute 140º revelou em toda a extensão (15m)
maciço gnáissico são (A1/C1), coloração clara, com predominância de quartzo e
feldspato e juntas esparsas e fechadas (F1). A 0,8m de profundidade ocorreu perda
su
d’água de circulação, correspondendo a uma junta aberta e oxidada.
A sondagem vertical feita no alto da elevação menor referida, revelou manto
lta
intemperizado até 18m de profundidade sendo que, destes, os últimos 7m definiram o
horizonte de transição solo-rocha. O restante da sondagem (até 39m) perfurou o
maciço rochoso: gnaisse bandado pouco alterado (A2) e consistente (C2), com trechos
esparsos oxidados e fragmentados. Nos 5m finais, a rocha se apresenta sã (A1) e
muito consistente (C1).
Em sua maioria, as descontinuidades se apresentam abertas e oxidadas, embora parte
ponderável dos ensaios de perda d’água sob pressão tenha acusado vazões baixas ou
62
nulas. Uma perda total d’água de circulação foi detectada no horizonte de transição
solorocha, a 11,55m, e outra no interior da rocha, a 27,05m, entre trechos de ensaios
de absorção nula.
Pode-se atribuir o nível significativo de alteração/fraturamento do maciço desta
elevação ao fato da mesma ocorrer isolada e desconfinada em quase todos os flancos,
exposta à atuação livre dos agentes de intemperismo. Neste contexto, a elevação
r
Ob
constitui um meio que pode ser considerado drenante, para fins do projeto de
barramento.
14.20 Canal 8
ap
O Canal 8 será escavado em uma sela topográfica que atinge a altitude 275m.
Considerando a cota de fundo do canal em torno de 234,5m e considerando, ainda, a
declividade das encostas naturais em que o canal deve ser aberto, deduz-se que os
taludes de escavação poderão atingir cerca de 60m de altura. O espesso manto de
aC
ar
alteração, desenvolvido sobre paragnaisses foi investigado por meios diretos de
investigação em subsuperfície.
A possibilidade de aproveitamento dos materiais, tanto dos escavados quanto dos
remanescentes nas encostas adjacentes ao canal, para a construção dos diversos
diques, leva a redução na altura dos taludes finais, pois a área em torno do canal passa
on
a ser encarada como empréstimo. Desta forma, prevê-se que o arrasamento do terreno
lateral aos cortes limitará a altura dos mesmos.
su
As sondagens mista mostraram que o perfil de intemperismo é extremamente espesso,
chegando a 47m. O topo rochoso foi alcançado nas altitudes 243,5m, 248,2m, e
250,2m. Observa-se, assim, que o topo rochoso acompanha as mudanças na
lta
topografia, embora de forma muito atenuada.
No perfil de intemperismo preponderá material residual jovem, silto-arenoso,
acastanhado, por vezes avermelhado e variegado. Algumas estruturas da rocha de
origem podem estar preservadas. A partir de 5 ou 6m de profundidade, superado o
horizonte de solo colúvio-residual maduro, os valores Nspt se situam sistematicamente
acima de 20, freqüentemente maiores que 30.
63
O horizonte superficial colúvio-residual foi investigado por meio de poços de inspeção,
os quais mostraram perfil de solo colúvio-residual padrão com solo residual maduro,
argilo-siltoso, marrom-avermelhado, alcançando 4m de profundidade, seguido por solo
residual jovem, silto-argiloso, com foliação incipiente.
Os ensaios de permeabilidade, somente feitos nos trechos em rocha dos furos de
sondagem, mostram valores baixos de condutividade hidráulica intercalados a valores
r
Ob
elevados, estes coincidindo com a presença de juntas oxidadas, na porção superficial e
mais intemperizada do maciço gnáissico/migmatítico. Em maior profundidade, no
maciço são, os ensaios resultaram em valores nulos. Apenas uma sondagem (SM-5)
acusou presença do nível d’água, a 45,3m de profundidade, coincidindo praticamente
ap
com o topo da rocha.
A escavação do canal deve ocorrer, na porção mais profunda, em rocha sã ou
parcialmente intemperizada. A largura de base do canal será 20m e os cortes em
aC
ar
rocha, com altura da ordem de 8m, terão taludes subverticais. Junto ao topo da rocha a
seção do canal sofre alargamento, com bermas de ambos os lados. A seguir, as
paredes de escavação sobem com inclinação 1V:1,5H, já em solo residual jovem,
devendo ser protegidas contra o arraste de partículas. Embora o nível estático da água
no canal (sem fluxo) ocorra na elevação 260m, as paredes deverão ser protegidas até
a elevação 263m.
on
14.21 Dique Norte
O Dique Norte impedirá que as águas do aproveitamento sejam vertidas para o vale do
su
rio do Peixe. Seu eixo está alinhado na direção NW-SE e o comprimento da crista se
aproxima de 300m. Esse dique será apoiado em rochas granulíticas e possivelmente
em paragnaisses.
lta
Na ombreira direita pode ser observada nos cortes da estrada, a espessa cobertura de
solos coluvionares e residuais. Em alguns pontos percebe-se a presença de rocha “in
situ” fortemente intemperizada, com atitude subvertical da foliação. O ribeirão exibe
afloramentos rochosos em seu leito, ladeados por delgados depósitos de solo arenoso.
As investigações revelaram dois aspectos de particular interesse, relacionados com a
natureza do perfil de intemperismo: a passagem entre o solo coluvionar e o residual
maduro é de difícil identificação, uma vez que os dois tipos de solo apresentam
64
características visuais semelhantes e inexiste discordância na transição entre um e
outro; o processo de rastejo afeta intensamente a faixa superficial do maciço
intemperizado, e as medidas de mergulho das camadas, originariamente sub-verticais,
sofrem desvios acentuados, sempre rumo ao lado livre da encosta.
A foliação local medida no solo residual jovem, no interior de um dos poços tem
mergulho de aproximadamente 350 para o interior da ombreira esquerda e os solos
r
Ob
coluvionar e residual maduro com espessura em torno de 8,5m, passam em seguida
para solo residual jovem, silto-argilo-arenoso, marrom escuro e amarelado, com valores
crescentes de resistência Nspt no sentido da profundidade.
ap
A maioria das sondagens executadas não encontrou o nível d’água, mesmo tendo
chegado ao impenetrável. Somente uma sondagem mista (SM-2) acusou nível d’água
já no trecho em rocha, aos 27m de profundidade.
aC
ar
A trincheira aberta na parte baixa da ombreira direita, no corte da estrada de acesso,
evidencia a presença de cicatrizes de escorregamentos remontantes, de encadeados
pela própria abertura da estrada. Digna de registro é a presença de uma voçoroca na
vertente norte da ombreira esquerda do dique, já em processo adiantado de evolução.
Esta feição é merecedora de cuidados porque, após o enchimento do canal-
on
reservatório, deverá representar a área de convergência das linhas de fluxo da rede
subterrânea que se estabelecerá no espesso pacote de solos colúvio-residuais
identificados nesta ombreira. Estes cuidados deverão se materializar na forma de
su
proteções contra fenômenos de arraste provocados pela inssurgência das águas.
14.22 Dique Sul
lta
O Dique Sul conterá as águas que fluirão em direção ao Canal de Adução, impedindo
que vertam para o vale do rio Paraíba do Sul. Essa estrutura será apoiada em rochas
Granulítica (Figura 20).
65
aC
ar
ap
r
Ob
Figura 20 – Afloramento de ortognaisse milonítico N65ºE localizado na área do Dique
Sul
As investigações para desenvolvimento do projeto constaram de sondagem rotativa,
sondagem a percussão e poço de investigação. Na área de fundação ocorre solo
on
colúvio-residual maduro seguido por solo residual jovem. Nesse local a foliação, visível
a partir do horizonte de solo residual jovem, mergulha cerca de 40º para o interior da
encosta.
su
Na base da ombreira esquerda a foliação, também medida em solo residual jovem,
lta
mergulha 60º para o interior da encosta, isto é, rumo a sudeste. Nas sondagens chama
novamente a atenção a ausência de nível d’água no interior dos furos. Observa-se,
também, um nítido contraste em termos de resistência Nspt entre os horizontes do
colúvio-residual maduro e do solo residual jovem, que apresenta valores Nspt duas a
três vezes maiores.
Uma sondagem rotativa (SR-7, com 20m) foi feita no talvegue do pequeno vale e
encontrou o substrato rochoso a pouco mais de 4m de profundidade, após atravessar
solos
colúvio-residuais.
Inclinada
30º
no
66
azimute
150º
(rumo
a
sudeste),
perpendicularmente à direção da foliação, a sondagem mostrou que a rocha apresenta
boas condições geomecânicas em toda a extensão. Os quatro ensaios de perda d’água
sob pressão revelaram vazões nulas e também não foi registrada a presença de nível
d’água no interior do furo.
O mapeamento geológico de superfície realizado na região do Dique Sul mostrou que o
topo da rocha sã aflora com frequência e se situa a pequena profundidade em boa
r
Ob
parte da área. Colocou também em evidência a presença de um acúmulo de tálus na
meia encosta, do lado jusante da ombreira direita, além da existência de fenômenos de
instabilização (ravinas), associados ao espesso capeamento de solos e, em geral,
decorrentes da abertura da estrada que corre em declive acentuado ao longo da
ap
ombreira esquerda do dique.
Comprovou-se, também que o alinhamento do vale, coincidente com a direção regional
N70°E, tem origem tectônica. Os afloramentos rochosos ao longo do talvegue, mesmo
aC
ar
quando sãos, exibem resquícios de estrutura cataclástica, seguida por recristalização.
14.23 Canal de Adução
O Canal de Adução possuirá direção leste-oeste, comprimento aproximado de 400m e
será apoiado em rochas granulíticas. Seu início se acha definido e contido entre os
pontos de engaste dos diques Norte e Sul.
on
O canal será aberto escavando uma extensa vala ao longo de uma dorsal topográfica
onde, por observações de superfície e pelos resultados de sondagens, haverá
su
presença de espesso capeamento de solos intemperizados. Não ocorrem afloramentos
de rocha em toda a área do canal.
lta
Considerando que o piso do canal se dá na elevação 234,5m, percebe-se que,
excetuando o trecho inicial, o piso se assentará em rocha por toda a extensão. A altura
total máxima dos cortes supera os 50m, visto que a topografia alcança a elevação
295m no topo da dorsal. Dos 50m, cerca de 25m deverão ser escavados em rocha. A
possibilidade de utilização dos materiais de capeamento na construção dos diques
adjacentes converte o topo da dorsal em área de empréstimo, cujo fundo de caixa se
situaria em torno da elevação 275m. Nestas condições, reduz-se sensivelmente a
altura dos cortes, que passam para 40m no máximo.
67
As investigações de sub-superfície se concentraram na área de emboque do canal,
junto ao Dique Sul e na extremidade oposta, junto à Tomada d’Água. Foram
executadas sondagem a percussão, sondagem rotativa e poços de inspeção.
No poço aberto no lado esquerdo do eixo do canal (6m de profundidade), após o
horizonte de material coluvionado, foi observado um horizonte de material fortemente
intemperizado, constituído por blocos de rocha com distribuição aparentemente
r
Ob
desordenada, mas obedecendo a um alinhamento em faixas inclinadas, com mergulhos
variáveis entre 30º e 64º para noroeste, isto é, para o interior da encosta. Os blocos
estão imersos em uma massa de solo coluvionar, avermelhado e exibem níveis de
intemperização diversos, mais acentuados nos blocos de posição superior. Essa
ap
estrutura revela origem associada à movimentação dos blocos, a partir de sua posição
“in situ”, sob efeito gravitacional.
Entende-se que o horizonte de blocos de rocha sofreu ação de rastejo que atingiu,
aC
ar
generalizadamente, as camadas superficiais de todas as encostas da região. Sob efeito
dos deslocamentos, os blocos abriram espaço para a deposição do material coluvionar.
No poço aberto no lado direito do eixo do canal (7m de profundidade), foi detectada a
presença de solo colúvio/residual maduro até 4m de profundidade, consistindo em
argila siltosa homogênea, marrom avermelhada, seguido por silte argiloso, marrom
on
claro a amarelado do horizonte de solo residual jovem.
As sondagens a percussão mostram que o horizonte de intemperismo prossegue até
su
profundidades entre 12,4 e 26,16m e a sondagem SR-5 registrou o lençol freático na
profundidade aproximada do substrato rochoso. O eixo do canal se desenvolve quase
paralelamente à direção da foliação da rocha gnáissica local, que possui mergulho
lta
subvertical. Esta condição de paralelismo é favorável aos aspectos do projeto
relacionados com a permeabilidade, pois, tende a dificultar o fluxo d’água subterrâneo
transversal pelas encostas que ladeiam o canal e, também no caso da escavação a
fogo.
68
14.24 Tomada d’Água
A posição da Tomada d’Água resulta de um compromisso entre o encurtamento
máximo dos Túneis Forçados e o comprimento do Canal de Adução, resguardados os
critérios de submergência da entrada da Tomada d’Água e de cobertura mínima de
rocha para os túneis. Esta condição foi perseguida através do adequado conhecimento
das condições geológicas locais.
r
Ob
A área foi investigada por várias sondagens feitas ao longo da dorsal, que revelou
espessura de solos (coluvionar e residuais maduro e jovem) com cerca de 14m,
quando atingiu o topo de rocha fortemente intemperizada e, aos 16m, rocha pouco
alterada a sã.
ap
O topo da rocha compatível com a fundação das estruturas se situa próximo à elevação
258m, pouco abaixo do nível d’água do canal-reservatório. A estrutura será apoiada em
rochas granulíticas.
aC
ar
As sondagens revelaram, ainda, que o nível freático se situa próximo ao topo da rocha
sã, mas ocorrem pontos de perda d’água de circulação durante a perfuração e,
também, no ensaio de perda d’água sob pressão.
A Tomada d’Água se encaixa no corte em rocha, ao final do Canal de Adução, junto
on
aos emboques dos Túneis Forçados.
14.25 Túneis Forçados
su
A adução d’água à Casa de Força será feita por três túneis em rocha granulítica, de
seção circular, com diâmetro interno de 6m. O comprimento de cada túnel é de,
aproximadamente, 340m (Figura 21). O primeiro trecho junto à tomada d’água, com
lta
cerca de 45m de extensão, é vertical e será escavado em rocha sã. O segundo trecho
com cerca de 294m será subhorizontal e terá 50 a 80m de cobertura em rocha
predominantemente sã.
Em planta, o eixo do túnel se posiciona ao longo de uma pequena dorsal que percorre
a encosta. Ao longo desta dorsal foram realizadas sondagens rotativas com o propósito
de investigar as condições de implantação do túnel e subsidiar o projeto das
escavações para a Casa de Força.
69
As informações trazidas pelas sondagens mostram um maciço rochoso com
características geomecânicas variáveis, desde rocha sã a extremamente alterada, o
que revela a atuação intensa do intemperismo, favorecida provavelmente pelo
desconfinamento da dorsal em três vertentes.
Não foi registrada presença do nível d’água em toda a extensão dos furos. Parte dos
ensaios de perda d’água acusou vazões médias a altas com registro de casos de
r
Ob
vazões totais, já outros ensaios resultaram estanques, o que mostra que o maciço tem
elevada capacidade de drenagem em alguns pontos.
O mapeamento geológico de superfície não registrou presença de afloramentos
ap
rochosos ao longo da dorsal que abriga os Túneis Forçados, embora afloramentos
localizados possam estar presentes, encobertos pela vegetação arbustiva. Na
extremidade leste da pequena dorsal, junto ao vale do ribeirão do Peixe, um caminho
de meia encosta que se desenvolve acompanhando o rio exibe contínuos afloramentos
aC
ar
de gnáisse migmatítico, cuja foliação, via de regra, apresenta-se subvertical,
mergulhando às vezes para o quadrante noroeste e às vezes para sudeste. A direção
predominante é N70°E, embora ocorram freqüentes variações localizadas.
Esta área que margeia o ribeirão do Peixe constitui uma região de convergência da
rede de fluxo d’água subterrânea, que se instala ao longo da dorsal que abriga os
on
Túneis de Adução. Da mesma forma que em outros locais (diques Estaca e Antonina),
registra-se a presença de processos localizados de instabilidade na vertente,
provocados tanto pela abertura de caminhos quanto pela contribuição do lençol
su
freático.
A escavação dos Túneis Forçados deverá ser feita em duas frentes. O trecho vertical a
lta
partir da área da Tomada d’Água e o trecho inclinado a partir da Casa de Força, uma
vez que a escavação desta tenha sido completada.
70
aC
ar
ap
r
Ob
Área dos Condutos
Forçados
Figura 21 – Área dos Condutos Forçados da Usina de Simplício
14.26 Casa de Força
Situada no pé da encosta, à margem direita do ribeirão do Peixe, a Casa de Força teve
sua localização ajustada à configuração topográfica do terreno em função das
on
exigências de espaço para ensecamento de um lado e de escavação ao longo da
encosta, pelo outro lado (Figuras 22 e 23).
su
A Casa de Força está situada no limite norte de uma área topográfica em forma de
anfiteatro, onde se observam acúmulos de materiais detríticos provenientes das
lta
encostas, configurando massas de tálus. A área da Casa de Força, entretanto, está
isenta de ocorrências deste tipo.
As investigações para as fundações desta estrutura foram desenvolvidas com
sondagem rotativa. Após cerca de 6m de solo coluvionar e residual, ocorre gnaisse
facoidal com alternância de faixas sãs e muito alteradas, com características
geomecânicas pobres, até 10,4m de profundidade. Em seguida, aparece o maciço são
e com poucas fraturas esparsas e fechadas. O nível d’água foi encontrado a 8m de
profundidade, em correspondência ao horizonte intemperizado de rocha. Os ensaios de
71
perda d’água sob pressão constataram que o maciço intemperizado no trecho
superficial apresenta-se muito permeável.
Na cota de fundação para a Casa de Força as condições do maciço são satisfatórias. A
altura do corte posterior à Casa de Força, na encosta que abriga os Túneis Forçados,
está prevista para cerca de 40m em rocha somados a cerca de 10m em solo. A altura
dos cortes laterais diminui acentuadamente em função da topografia. Devido à altura
r
Ob
dos cortes para a Casa de Força e às características do maciço rochoso, os taludes
deverão ser providos de dispositivos de revestimento, contenção e drenagem.
De modo geral, as três paredes de escavação que delimitam a área da casa de força,
ap
interceptam diagonalmente a atitude da foliação (N70°E, 85°NW), fato que, em
princípio, poderá favorecer a estabilidade das mesmas.
lta
su
on
aC
ar
Figura 22 – Área da Casa de Força de Simplício
72
Figura 23 - Seção geológico-geotécnica da Casa de Força de Simplício.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
73
14.27 Canal de Fuga
O Canal de Fuga, com extensão próxima de 700m, acompanha o vale do ribeirão do
Peixe até as vizinhanças da forte inflexão que o vale sofre para oeste, quando este rio
passa a correr paralelamente ao rio Paraíba do Sul, embora em sentido contrário. A
inflexão é motivada pela presença de uma pequena dorsal alinhada no sentido lesteoeste. O Canal de Fuga rompe esta dorsal e deságua diretamente no rio Paraíba do
Sul, em frente à ilha do Hildefonso.
r
Ob
O Canal de Fuga da UHE Simplício possui largura de base igual a 40m, necessária
para dar vazão a cerca de 400 m3/s, quando a espessura do tirante pode atingir mais
de 16m.
ap
Para execução do canal, serão necessários extensos cortes em rocha e solo que
poderão alcançar 20m de altura.
lta
su
on
aC
ar
74
15. Quantitativo das investigações realizadas
O quadro 1 abaixo mostra a quantidade de sondagens executadas até a final dos
estudos de viabilidade.
QUANTIDADE
SOND.
MISTA
ROTATIVA INSPEÇÃO PERCUSSÃO
r
Ob
43
Metros
Perfurados
Geofísica
SOND.
15
708,5
714,2
Rocha
418,6
1635,7
1127,1
2357,6
ap
Sondagem
84
Solo
Total
POÇO
MEDIDOR
SOND.
111
103,8
1551,3
103,8
1551,3
DE
NIVEL
D’ÁGUA
134
2.280m
aC
ar
Foram instalados 134 medidores de nível d’água localizados nos emboques dos túneis
e
nos taludes marginais dos canais visando monitorar o nível d’água durante, no
mínimo, um ciclo hidrológico completo. Esses dados deverão otimizar as necessidades
de proteção dos taludes remanescentes das escavações (Figura 24).
lta
su
on
Figura 24 - Medidor de nível d’água na área do Canal 5
As investigações com sondagens mecâncas e ensaios de campo continuam sendo
executadas durante o projeto básico (Figura 25).
75
r
Ob
ap
Figura 25 – Sondagens em andamento no Canal 1
Durante a viagem de campo foram descritos os testemunhos da sondagem SM-009
localizada no Canal 1 (Figura 26).
lta
su
on
aC
ar
Figura 26 – Caixa de testemunhosde sondagem do Canal 1
O padrão adotado para as descrições dos testemunhos de solos e rochas obtidos nas
sondagens mecânicas e a análise dos resultados dos ensaios de campo encontram-se
na (Figura 27).
76
Figura 27 - Descrição de Log de sondagem.
lta
su
on
aC
ar
ap
r
Ob
77
16. Materiais naturais de construção
16.1 Materiais terrosos
Os estudos referentes aos materiais terrosos foram desenvolvidos no sentido de prover
cada uma das obras de barramento do empreendimento de áreas propícias, nas
menores distâncias de transporte possíveis. O levantamento das possíveis áreas de
empréstimo de solo para os barramentos foi realizado procurando-se definir locais de
r
Ob
topografia favorável e prioritariamente a montante, dentro da área do reservatório, para
diminuir os efeitos do impacto ambiental. Ressalta-se que as escavações exigidas para
implantação das diversas estruturas do empreendimento irão gerar volumes
significativos de materiais adequados, que devem ser aproveitados nos aterros das
ap
estruturas de barramento correspondentes (inclusive ensecadeiras).
De maneira geral, foram objeto de estudo, nas diversas áreas de empréstimo, três
horizontes de materiais terrosos, a saber: solo coluvionar, solo residual maduro e solo
aC
ar
residual jovem. A distinção entre solo coluvionar e solo residual maduro é geralmente
dificil, não somente em amostras de sondagens a percussão e/ou furos a trado, como
também em cortes de estradas e em poços de inspeção. Isto reflete a semelhança
entre os dois solos quanto às características físicas e geotécnicas. Assim sendo,
frequentemente os dois solos foram englobados em um único horizonte, para fins de
definição das quantidades de materiais disponíveis.
on
Em princípio, definiu-se apenas a exploração nos empréstimos das camadas de solo
coluvionar e residual maduro para o núcleo dos diques, considerando a utilização de
su
solo residual jovem de gnaisse nos espaldares, principalmente quanto ao seu
aproveitamento a partir das escavações obrigatórias (Figura 28). As principais
lta
propriedades dos solos nas diversas áreas foram obtidas a partir dos ensaios de
caracterização (plasticidade, liquidez e granulometria), Proctor, Densidade Natural e
Umidade Natural.
Os volumes de solo disponíveis nas áreas de empréstimo pesquisadas, para a
construção dos maciços compactados deverão ser
provenientes de escavações
obrigatórias, não só para evitar a abertura de novas áreas exclusivas de empréstimo,
como também para minimizar os volumes de bota-foras.
78
ap
r
Ob
Figura 28 – Ocorrência de solo argilo-arenoso próximo a Barragem de Anta
16.2 Areia
aC
ar
A areia prevista para ser utilizada como filtro/dreno nos diques e como agregado para
concreto nas diversas obras do empreendimento, deverá ser obtida em jazidas naturais
localizadas no leito do rio Paraíba do Sul. Este material pode ser classificado como
uniforme e de granulometria média a grossa. Os ensaios de caracterização tecnológica
indicam que o material é adequado para emprego em construção e é inócuo em
presença dos álcalis do cimento.
on
16.3 Materiais rochosos
A disponibilidade de materiais rochosos na região é ampla. O agregado graúdo será
su
obtido da britagem de migmatíto (gnaisse) proveniente das escavações obrigatórias,
eventualmente complementado por rocha extraída de pedreiras, estas frequentes na
região. Ensaios de qualificação realizados em amostras extraídas de pedreira em
lta
afloramentos indicam ser ele adequado à produção de agregados para concreto de
cimento Portland. Estes ensaios consistiram em: ensaios de reatividade pelo método
químico, ensaios de barra; Em nenhum caso foram observadas expansões acima dos
limites estabelecidos.
De forma análoga, material rochoso de maiores dimensões, para enrocamento ou
"riprap", será obtido das escavações obrigatórias, eventualmente complementado por
pedreiras, devendo-se neste caso adequar o plano de fogo à obtenção das dimensões
necessárias.
79
17. Estanqueidade, estabilidade e sismicidade
17.1 Estanqueidade dos reservatórios
Na área dos reservatórios não existem rochas solúveis, como as dos tipos
carbonáticos, que possam afetar a estanqueidade dos mesmos.
As feições estruturais locais não deverão apresentar condições de permeabilidade
r
Ob
críticas, nem estarão sujeitas a gradientes elevados, suficientes para comprometer a
estanqueidade dos reservatórios.
A avaliação da estanqueidade dos reservatórios foi baseada em interpretação de
ap
aerofotos e imagens de satélite, objetivando selecionar locais que evidenciassem
feições geológico-estruturais que pudessem permitir fuga d’água. Os locais de maiores
cuidados são as selas topográficas, encostas dos morros limítrofes e a jusante dos
reservatórios, possíveis pontos de instabilidade em função de sua proximidade com a
aC
ar
linha d’água.
17.2 Estabilidade natural dos taludes e erosão das encostas
Através dos estudos empreendidos à base de fotointerpretação, de sobrevôo e apoio
de campo, foram detectadas algumas áreas onde já se encontram instalados
processos erosivos.
Na área de interesse direto os locais onde esses processos
on
aparecem estão situados próximos às intervenções humanas como estradas e áreas
desmatadas.
su
Parte das áreas de implantação dos reservatórios constituem áreas de encostas que
exibem acentuados desníveis e declividades, configurando uma certa potencialidade
lta
morfológica a escorregamentos das formações de cobertura.
A eventual combinação de tais fatores morfológicos regionais com fatores geológicogeotécnicos que ocorrem em alguns locais, como a presença de espessos horizontes
de solos de alteração, acentuam a potencialidade a escorregamentos localizados.
Outros fatores que poderão diminuir a estabilidade de encostas localizadas são
decorrentes da saturação dos pés dos corpos de tálus e colúvios pelo enchimento dos
80
reservatórios, das flutuações dos níveis d’água, do embate das ondas, de abalos
provocados por sismos naturais ou induzidos e, finalmente, de intensas precipitações
pluviométricas que podem se abater sobre a área.
Quanto aos processos erosivos, a região do médio Paraíba apresenta aspectos
peculiares de clima, relevo, constituição geológica e ocupação humana que, em
conjunto os influenciam. A região está sujeita a condições de clima úmido com alta
r
Ob
pluviosidade, sobretudo nas áreas de planalto das serras do Mar e Mantiqueira, que
fornece um escoamento de águas abudantes e torrenciais.
Finalmente, sobressai-se nesse contexto a morfologia da área, onde o relevo regional
ap
constituído na sua maior parte por extensas encostas de planalto, implica
predominância de vertentes com forte declividade e de rios com grande capacidade
erosiva e energia de transporte.
aC
ar
17.3 Sismicidade
A região onde será implantado o aproveitamento corresponde a uma das áreas onde
ocorre uma das maiores concentrações de registros de abalos em território nacional.
Esta região está compreendida na província tectônica da Mantiqueira e apresenta
feições estruturais marcantes, das quais a mais importante é o Lineamento Além
on
Paraíba. Essa faixa de rocha foi submetida a processos deformacionais e rupturais em
diversas
su
17.3.1 Sismicidade natural
Os estudos de sismicidade regional foram baseados na revisão das informações
existentes no relatório “Estudo Preliminar da Sismicidade da Região de Interesse PBI-
lta
000-GG-1-006-RE”, 1985, e atualizados com dados obtidos junto à FUB - Fundação
Universidade de Brasília.
A análise de cerca de 412 sismos registrados desde 1767, dentro do raio de 320km a
partir do empreendimento, não permite caracterizar com precisão suas possíveis
tendências, em face da sua dispersão. Por outro lado, a densidade de falhas e/ou
lineamentos estruturais aí existentes é tal que a correlação entre epicentro e estruturas
geológicas dá-se quase de forma imediata.
81
Embora a coincidência com a presença das estruturas por si só não seja suficiente
para configurar a correlação estrutura x epicentro do abalo, não deixa de constituir um
aspecto relevante o fato de alguns destes epicentros se situarem nas bordas de
compartimentos geomorfológicos, balizados por falhas geológicas e gerados
tectonicamente no Terciário, e que originaram as bacias de Taubaté e de Resende.
O sismo instrumentado de maior valor ocorrido na região, corresponde à magnitude 4,8
r
Ob
e intensidade máxima entre V e VI (MM).
17.3.2 Intensidade sísmica do terremoto de projeto
Considerando-se que a região do aproveitamento está compreendida entre linhas de
ap
intensidade V e VI (Mercalli Modificada), adotou-se esse último valor como
correspondente à intensidade do sismo de projeto, o que levou a adotar uma
aceleração gravitacional de projeto de 0,06 g, para a fundação das estruturas de
barramento em rocha, e de 0,08 g, para fundações em solo firme.
aC
ar
17.3.3 Sismicidade induzida
Atualmente, sabe-se que as cargas hidrostáticas impostas pelos reservatórios, mesmo
os de pequeno porte, podem propiciar o aparecimento de valores elevados de pressões
neutras nos planos de descontinuidade existentes, com a consequente redução das
resistências ao cisalhamento destas superfícies de fraqueza estrutural.
on
Tal condição, dependendo do estado de equilíbrio de tensões em que se encontrava o
maciço antes do enchimento do reservatório, pode levar a súbitas movimentações ao
su
longo dos planos de fraqueza, gerando os abalos.
Portanto, considerando-se que a área do aproveitamento se encontra em um zona
lta
estruturalmente muito complexa, onde pode ser constatada a presença de numerosos
lineamentos estruturais, não se deve desconsiderar a possibilidade de que venham
ocorrer sismos induzidos nas suas proximidades.
82
18. Conclusões
O conhecimento dos estudos desenvolvidos e do projeto do AHE Simplício – Queda
Única, sua adaptação ao formato desta monografia, apreciação das seções geológicogeotécnicas e dos logs de sondagens, a visita técnica ao local das obras, exames de
testemunhos de sondagem, descrição de lâminas delgadas e outras atividades
permitem concluir que:
r
Ob
A inspeção de campo foi muito importante para avaliação da dimensão da obra,
muitas vezes não avaliada adequadamente quando examinada apenas nos
documentos impressos e ilustrações fotográficas. O rio Paraíba sul, a barragem
ap
de Anta, os cortes, túneis, diques, todas as obras que compõem este arranjo,
formam um complexo harmônico que somente ao longo de décadas de estudos
poderia, realmente, consolidar-se no projeto final apresentado.
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A topografia e a geologia da região constituíram fatores determinantes na
definição do arranjo das estruturas hidráulicas deste aproveitamento hidrelétrico.
A geologia do local das obras é constituída predominantemente por
paragnaisses do Complexo Paraíba do Sul e ortognaisses do Complexo Juiz de
Fora, correspondendo, via de regra, na região dos canais e nas áreas dos
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túneis, respectivamente. Nos canais, pela maior facilidade da erosão nos
paragnaisses, onde a rocha é mais milonitizada e a cobertura de solo mais
desenvolvida; e, nos ortognaisses representados, por relevo mais elevado, onde
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se prevê a construção de túneis.
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Os perfis elaborados a partir dos logs das sondagens indicam solos espessos e
transição solo-rocha gradual. Os maiores cuidados apontados foram nas áreas
dos canais onde a vertente é mais extensa e nas áreas de emboques. Da
mesma forma foram mais detalhadas as investigações onde havia menor
cobertura de rocha dos túneis e a faixa de rocha alterada poderia estar mais
próxima do teto do mesmo.
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As investigações através de sondagens mecânicas e ensaios de campo
caracterizaram adequadamente os maciços de solo e rocha, permitindo seguras
definições das estruturas hidráulicas quanto à linha de fundação, adoção de
inclinação dos taludes de escavação e tratamentos adequados.
Está sempre presente no projeto a preocupação com a estabilidade,
estanqueidade e aproveitamento do material das escavações obrigatórias dos
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canais e emboques de túneis, para construção dos corpos dos maciços de solo
dos diques.
A instalação de grande número de medidores de nível d´água mostra os
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cuidados tomados na região da variação do nível d´água nas áreas de
escavação dos canais e dos emboques dos túneis, para se ter, evidentemente,
os tratamentos adequados.
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Nota-se a importância que tiveram as investigações no dimensionamento dos
taludes, previsão de escavação e tratamentos e expectativas de comportamento
frente as novas solicitações impostas pelo lago a ser criado.
Ocorrências de materiais naturais de construção em abundância e de boa
qualidade, próximo as obras, como por exemplo, as areias do próprio rio Paraíba
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do Sul e no caso dos solos e rochas, os materiais das escavações obrigatórias
constituem elementos bastante favoráveis da obra.
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A sismicidade teve seu estudo bastante desenvolvido, tendo sido adotado para o
projeto valores de aceleração superiores à média das barragens brasileiras.
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Mesmo com todos estes estudos e o projeto consolidado, constitui um grande
desafio a implantação desta obra pelas suas dimensões em frentes de trabalho,
quantidades de escavação de solo e rocha e construção dos maciços da
barragem e dos diques.
E, finalmente, há uma grande expectativa de que muitas visitas técnicas de
alunos desta Universidade visitem as escavações desta obra em andamento,
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quando se deverá ter os cortes em solo e rocha expostos, facilitando
grandemente
entender
o
contexto
geológico-geotécnico
com
maior
profundidade.
A pretensão de apresentar os estudos e projetos das obras de todo o arranjo
hidráulico do AHE Simplício – Queda Única se prende ao fato da expectativa de
que outros alunos desenvolvam monografias da geologia de áreas de estruturas
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hidráulicas específicas com maior aprofundamento dos detalhes
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