O comprimento de trechos individuais pode variar bastante, dependendo de diversos fatores, sendo que a determinação do comprimento ideal é crucial para a execução de um tratamento eficaz. Trechos de dimensões mais reduzidas (< 3 m) irão sempre proporcionar uma melhor qualidade do tratamento, enquanto que trechos de maiores dimensões (> 5 m) serão mais económicos. Regra geral, o comprimento dos trechos aumentará conforme o aumento da profundidade de injeção e/ou a melhoria da qualidade do maciço.
Segundo Warner (2004), comprimentos na ordem de 1,5-3 m são apropriados para trechos próximos da superfície enquanto que, a profundidades mais elevadas, podem chegar aos 3-6 m. Quando na presença de áreas do maciço muito diaclasadas ou em zonas críticas, como é o caso do contacto da base da barragem com o maciço, devem ser utilizados comprimentos da ordem de 0,6m.
É necessário ter em conta que à medida que aumenta o comprimento dos trechos, maior será a probabilidade de existir uma variação maior nas aberturas de descontinuidades, sendo que a calda injetada tenderá a preencher as descontinuidades de maiores dimensões, selando apenas as de menor abertura (figura 3.6).
Figura 3.6 - Pormenor de como são tratadas diferentes tipos de descontinuidades (adaptado de Warner, 2004)
Nestes casos, a eficácia da injeção será comprometida, podendo não ser atingida a redução de permeabilidade pretendida após a execução dos furos planeados. Torna-se assim necessária a execução de furos adicionais, especialmente se o nível de impermeabilização que se pretendia atingir fosse muito elevado, o que levaria a um aumento da despesa. O que ao início aparentava ser uma poupança (adoção de trechos de maior comprimento) poderia muito facilmente transformar-se em significativos aumentos de custos.
A seleção do comprimento de trecho ideal é um dos aspetos das injeções de permeação que depende bastante da experiência dos operadores, sendo que os comprimentos irão variar, não só entre furos, mas também ao longo de cada furo. Geralmente os comprimentos são pré-determinados dependendo:
Das condições geológicas e da profundidade a partir da qual alterações do grau de permeabilidade são expectáveis de ocorrer;
Do comprimento de trecho mínimo, porque trechos mais pequenos são mais caros de furar devido aos custos de montagem do equipamento;
Pressões de injeção admissíveis nas zonas menos profundas dos furos, dependentes das condições geológicas.
Resumindo, trechos mais curtos devem ser usados quando o maciço é de fraca qualidade, particularmente em zonas importantes para a obra, e nas zonas menos profundas dos furos, bem como em furos onde exista grande variação das aberturas das descontinuidades naturais. Trechos mais compridos são aplicáveis em zonas profundas dos furos, em furos onde a abertura das descontinuidades seja mais homogénea e em rocha de melhor qualidade.
3.4.2. Definição do espaçamento entre furos
Dependendo das dimensões e da importância da barragem, existem vários métodos de definição do espaçamento entre furos da cortina. São eles:
Método livre, onde os furos são posicionados sem qualquer ordem específica, geralmente em zonas do maciço que apresentem valores de condutividade hidráulica acima dos pretendidos. Este método é geralmente utilizado para barragens pequenas (< 15 m);
Método de espaçamento fixo, onde tal como o nome indica, os furos são espaçados a uma distância pré-definida, geralmente entre 1 a 5 m, sem qualquer outra organização. Este método é utilizado em barragens onde a perda de água não tem uma importância elevada e portanto os limites de permeabilidade impostos são mais flexíveis;
Estes dois métodos, embora ainda utilizados atualmente, não permitem a obtenção de cortinas de impermeabilização eficazes, essenciais em obras de grande importância e onde perdas de água elevadas não são toleradas. Para o tratamento desses casos existe o método de split-spacing, caracterizado em seguida.
3.4.2.1. Split-spacing
O conceito de split-spacing foi proposto por Nonveiller (1970), e segundo este, o espaçamento inicial entre os furos constituintes da cortina deve ser escolhido de modo a que as áreas espectáveis de penetração da calda não se sobreponham inicialmente. Geralmente esse espaçamento é da ordem dos 12 m, podendo ser reduzido até 6 m em casos onde a permeabilidade seja baixa o suficiente que garanta a impossibilidade de contacto entre os furos.
Esses furos, denominados de primários, são então executados, realizados ensaios de permeabilidade e ulteriormente injetados até uma profundidade ou permeabilidade pré-definida (geralmente na ordem de 1 a 10 Lu).
O espaçamento entre furos é então reduzido para metade e o processo reiniciado quantas vezes forem necessárias até ser atingida a permeabilidade pretendida ao longo de toda a cortina. Os furos realizados em cada uma destas etapas são denominados de secundários, terciários, quaternários, e assim sucessivamente, como é possível observar na figura 3.7.
Geralmente, os furos de ordem superior (terciários, quaternários, etc) não são realizados até à profundidade máxima da cortina, mas sim até profundidades que permitam tratar zonas de pior qualidade encontradas em furos de ordem inferior (Weaver e Bruce, 2007).
Um princípio importante a ter em conta durante a execução deste método é que a furação deve começar com um furo primário e acabar com outro. Isto significa que nenhum furo secundário ou de ordem superior deve ser iniciado até que todos os furos primários de uma determinada fiada ou zona tenham sido furados, injetados, e a calda comece a ganhar presa., sendo este princípio aplicável para furos de qualquer ordem.
Figura 3.7 - Representação esquemática de uma sequência de furos realizada segundo o método split-spacing
O faseamento da execução destes furos tem como objetivo permitir a avaliação da redução da permeabilidade conforme o espaçamento entre furos é diminuido, bem como possibilitar a identificação de possíveis contactos entre furos e sua correcção.
No caso de cortinas onde é necessário a execução de furos de elevada ordem (quaternário, etc), a disposição, em corte e em profundidade mais apropriada dos furos encontra-se identifica na figura 3.8 (Houlsby, 1990). Esta disposição combina geralmente economia com a eficácia do tratamento, pois evita realizar injeções desnecessárias ao mesmo tempo que permite injeções adicionais em zonas de fraca qualidade.
A aplicação desta disposição em conjunto com a inclusão de cláusulas adequadas nas especificações de projecto permitirá obter uma boa margem de manobra, sendo possível tratar adequada e atempadamente zonas do maciço mais fissuradas ou acidentes geológicos previamente desconhecidos. Na figura 3.9 é possivel observar algumas das variações possíveis de realizar a esta disposição.
Figura 3.8 - Faseamento de uma cortina de impermeabilização profunda (adaptado de Houlsby, 1990)
(a) trechos de furos primários, (b) secundários com absorções de calda elevada, (c) zonas superficiais do maciço muito alteradas
Figura 3.9 - Alterações mais comuns ao faseamento inicial de injeção (adaptado de Houlsby, 1990)
Este tipo de disposição é aplicado particularmente em fundações cuja permeabilidade decresce com a profundidade e cujo último trecho da cortina se encontra em zonas do maciço com uma permeabilidade natural não muito longe da definida em projeto.