O projeto
A barragem de Scoggins no lago Henry Hagg, perto de Gaston (Oregon), fornece água encanada e água para irrigação a empresas locais, fazendas e cerca de 400.000 pessoas. A barragem é uma unidade federal, de propriedade e operada pela Bureau of Reclamation. Atualmente, a barragem está sendo avaliada em relação à alteração da segurança de barragens, além do armazenamento extra de água, e é um projeto conjunto entre as agências Bureau of Reclamation e Clean Water Services. A HDR (empresa de arquitetura, engenharia e consultoria) foi contratada pela Clean Water Services para realizar um estudo de viabilidade do projeto de construção de uma nova barragem de concreto compactado a rolo (RCC, Roller Compacted Concrete) em um local a jusante da barragem existente. Este local é mais favorável por oferecer maior capacidade de armazenamento e reduzir de maneira significativa o risco de ruptura decorrente de um grande evento sísmico que só foi compreendido recentemente.
A HDR usou a solução de modelagem dinâmica de subsuperfície da Seequent (o Leapfrog Works) para ajudar a realizar levantamentos, relatórios de projetos geotécnicos, estimativas de custos e desenhos preliminares de projetos. . . .
O engenheiro geotécnico da HDR, Andrew Little, comentou que “o Leapfrog Works garante aos geólogos uma maneira rápida e fácil de criar um modelo em 3D que pode ser analisado e revisado muito rapidamente. Ele também permite uma divulgação rápida e sofisticada do modelo a outros membros da equipe e clientes por meio de layouts de seções transversais e cortes no modelo para exibi-lo em tempo real.”
Situação
A barragem e o reservatório de Scoggins estão situados na encosta leste da região Coast Range no noroeste de Oregon. Essa parte do lado oriental da região Coast Range é uma monoclina de mergulho a nordeste que consiste em formações vulcânicas e sedimentares marinhas do período terciário.
À medida que o conhecimento sobre as placas tectônicas evoluiu nas décadas de 1970 e 80, os mecanismos da zona de subducção e os terremotos resultantes foram melhor compreendidos. A possibilidade de um terremoto de magnitude 9 ou superior ao longo da costa do Oregon e de Washington levou as agências reguladoras a considerar a infraestrutura vulnerável. A barragem de Scoggins é uma barragem de aterro construída com materiais que são suscetíveis à perda de força cíclica durante um grande terremoto, e requer modificações para evitar falhas durante um terremoto na zona de subducção.
O objetivo do projeto é fornecer armazenamento seguro e um abastecimento de água resiliente que não será perdido durante um terremoto da zona de subdução. O projeto está em andamento. A HDR estimou concluir o estudo de viabilidade em dezembro de 2019 para uma das três opções a serem consideradas, que é a construção de uma nova barragem de RCC. A Bureau of Reclamation está trabalhando nas outras duas opções, que são o reparo da barragem existente sem nenhum armazenamento extra de água e o reparo da barragem existente com ampliação para mais armazenamento. As agências Bureau of Reclamation e Clean Water Services decidirão em conjunto qual das três opções levar adiante como projeto final. Andrew Little comentou que “foi um grande desafio criar um modelo geológico usando apenas 20 sondagens em uma grande área de aproximadamente 30 acres e com quase nenhum afloramento para verificar a estrutura geológica. Foi identificada uma diferença significativa no mergulho da camada nos dois lados do vale, que precisou ser explicada, além de uma camada marcadora que cruza o local evidenciada nos dados de sondagens que não eram planares. A hipótese inicial era de que uma falha percorre o local, mas não havia evidências nos dados de sondagens ou geofísicos para apoiar essa teoria.”
Resposta
A HDR decidiu usar a ferramenta de modelagem dinâmica de subsuperfícies da Seequent, o Leapfrog Works. . Essa ferramenta ajuda a entender os riscos geológicos por meio da visualização em 3D, que pode ser divulgada com mais precisão a todos os stakeholders usando várias ferramentas de compartilhamento e colaboração. . . .
Andrew também comentou que “o Leapfrog Works foi usado para modelar a camada marcadora com base nos dados estruturais obtidos de visualizadores ao longo dos furos de sondagem, pois isso forneceu uma visualização em 3D da camada marcadora de dobra e revelou um eixo de dobra que coincidiu com as pressões tectônicas regionais. Isso explicou a variabilidade nas orientações das camadas em todo o vale, exceto uma falha no local proposto para a barragem. O modelo em 3D criado no Leapfrog Works apresentou uma visualização da camada marcadora de dobra que teria sido difícil de interpretar e divulgar usando apenas seções transversais em 2D.”
Para modelar a camada marcadora, os dados estruturais relativos às orientações médias das camadas em cada perfuração da unidade da camada marcadora foram encontrados e aplicados aos contatos estratigráficos usando o recurso de dados estruturais do Leapfrog Works. . . . Os dados estruturais complementares do mapeamento da superfície em alguns afloramentos expostos também foram usados para fornecer a forma e a tendência da camada marcadora. . .
Anteriormente, a HDR criou o seu modelo geológico com base em seções transversais usando o Civil 3D. No entanto, esse processo provou ser lento e propenso a erros, além de ter fornecido apenas pequenas janelas da subsuperfície em algumas seções transversais espalhadas por todo o local.
Andrew explicou que “as superfícies poderiam ter sido criadas no Civil 3D para interpolar entre seções transversais, mas a tarefa seria trabalhosa, pois um técnico de CAD precisaria trabalhar com o software e um geólogo teria que revisar os resultados”.
O Leapfrog Works foi criado para geólogos e tem uma interface amigável além de ferramentas e fluxos de trabalho intuitivos. Um geólogo é capaz de criar um modelo em 3D, sem a necessidade de um técnico, e isso permite uma rápida revisão e uma análise no cenário em 3D. Andrew comentou: “Quando eu estava aprendendo a usar o Leapfrog Works, percebi que ele é muito mais compatível com outros softwares e é muito mais intuitivo. Se você não usa o Civil 3D diariamente, é necessário reaprender a usar. É bom usar um software intuitivo desde o início.”
Compreensão da geologia .
O Leapfrog Works foi usado para criar um abrangente modelo em 3D da subsuperfície do local do projeto, que incluía um grande deslizamento de terra, e também para analisar o potencial de falhas incluindo cenários de dados hipotéticos. Um aspecto importante no estudo de viabilidade foi entender e modelar com precisão um deslizamento de terra na encosta acima do talude à direita da barragem de RCC proposta a fim de informar a decisão sobre o projeto para reduzir os riscos de deslizamento de terra na barragem proposta. O software Leapfrog Works foi útil para modelar as extensões do deslizamento de terra e o plano de deslizamento de subsuperfície baseado em dados de campo e seções transversais extraídas do modelo para estabilidade de talude usando o software GeoStudios Slope W.
O modelo Leapfrog também foi usado para avaliar a possibilidade de falhas no local, pois o local está dentro de uma área com falha grande, complexa e ativa. . . Uma possível falha vertical no vale foi criada no modelo para avaliar a possibilidade e magnitude de desalinhamento com base nos dados de campo coletados nos dois lados da falha modelada. . . . O aparente desalinhamento lateral esquerdo foi mostrado no modelo e a possível magnitude foi usada a fim de divulgar os esforços para reduzir os riscos no projeto. .
Os volumes foram usados para verificar os cálculos feitos no Civil 3D e os modelos de escavação e do projeto foram importados para visualizar, em 3D, as possíveis mudanças no local. Criado especificamente para o setor, o Leapfrog Works é compatível com os formatos de dados de levantamento terrestre padrão do setor. Os modelos geológicos também podem ser facilmente combinados a projetos de engenharia, fluxos de trabalho de modelagem de informações de construção (BIM, Building Information Modelling) e modelos de fluxo de águas subterrâneas para otimizar os fluxos de trabalho e aumentar a eficiência.
A capacidade de importar superfícies de escavação diretamente no Leapfrog Works foi especialmente útil como Andrew explicou: “Achamos muito mais fácil ver os erros que precisam ser corrigidos no modelo sólido usando o Leapfrog Works, em vez de visualizar as superfícies por meio de contornos ou triângulos no Civil 3D.” . . . .
Resultado final
Usando as soluções da Seequent, a HDR obteve benefícios como economia de tempo e comunicação. . A configuração do modelo básico foi feita em apenas alguns dias usando o Leapfrog Works; seriam necessárias semanas se o Civil 3D fosse usado. . .
Um tempo significativo foi economizado na criação do modelo usando o Leapfrog Works, e o produto final foi muito mais fácil de usar para divulgar aspectos da subsuperfície com rapidez. Andrew comentou que “é possível fazer muito mais usando o Leapfrog Works. Além disso, algumas características dos dados não teriam sido evidenciadas se fossem visualizadas apenas em uma ou duas dimensões. A visualização em 3D realmente agrega valor à compreensão das feições geológicas”.
Próximas fases .
Várias etapas de consulta serão necessárias nos próximos meses antes que as agências Bureau of Reclamation e Clean Water Services tomem uma decisão final a respeito da modificação da barragem no verão de 2020. . . Um marco importante é a avaliação de riscos de todas as três opções, que ocorrerá no fim de 2019. . Devido à acessibilidade dos modelos em 3D, eles serão usados nessa fase para divulgar os principais aspectos do projeto da HDR. . Andrew comentou: “Já conseguimos apresentar os modelos à Bureau of Reclamation, o que foi muito útil.” . .
Também é possível usar o software gratuito Leapfrog Viewer, que permite visualizar arquivos de cenários exportados dos modelos criados no Leapfrog. Essa é uma ótima maneira de compartilhar visualizações de modelos em 3D em reuniões com stakeholders e o público-alvo a fim de garantir uma comunicação mais clara. O Leapfrog Works oferece vários tipos de dados de saída e ferramentas de compartilhamento e comunicação, desde fotos renderizadas de modelos até a nova ferramenta online na web (o View), que também permite incorporar visualizações de modelos em websites, o que é útil ao consultar grupos públicos.
Futuramente, o Leapfrog Works será usado por geólogos em todos os projetos realizados no escritório da HDR em Denver. Andrew comentou: “Entrei em contato com os nossos escritórios da costa oeste para informá-los sobre os recursos do Leapfrog Works, pois ficamos tão impressionados ao usá-lo durante este projeto que gostaríamos de desenvolver a modelagem de práticas recomendadas com seu uso.” O gerente de produtos para meio ambiente e engenharia civil da Seequent, Pat McLarin, comentou que “o Leapfrog Works é a única solução dedicada a atender às demandas do setor de engenharia civil e meio ambiente. É intuitivo, fácil de aprender e econômico. Isso significa que os usuários podem desenvolver suas habilidades com rapidez e não precisam ter experiência em CAD. Compreender e divulgar as condições da subsuperfície é essencial para o sucesso de um projeto. Então, aproveite os dados geológicos, do meio ambiente e de engenharia, que podem ser facilmente visualizados e compartilhados em 3D no Leapfrog Works, para tomar melhores decisões e reduzir os riscos.”