15_ DIGHE - Docenti.unina

09/06/2014
Le Dighe
Opere di sbarramento di valli e fiumi costruite per
creare una riserva d’acqua
Scopi: per produrre energia, irrigare, regolare le
portate fluviali, trattenere il materiale solido
trasportato dal corso d'acqua, etc.).
Traversa fluviale: se l’opera di sbarramento non
comporta un dislivello notevole tra monte e valle
(altezza inferiore a 10 m).una riserva d’acqua (per
produrre energia, irrigare, etc.).
TIPOLOGIA DIGHE
ordinarie (massicce);
a gravità
si oppongono alla spinta
dell'acqua con il proprio peso
a speroni, a vani interni;
ad arco
Dighe murarie
a volta
la pressione idrostatica, per l'effetto arco, viene
scaricata sulle spalle della stretta da sbarrare
ad arco-gravità
a cupola
a volte o solette, sostenute da contrafforti.
Dighe di
materiali
sciolti
in terra
adatte a terreni sciolti coesivi e non coesivi
in pietrame (scogliere)
indicate per terreni rocciosi eterogenei
fratturati e/o alterati
di terra e/o pietrame, zonate, con nucleo di terra per la tenuta
di terra permeabile o pietrame, con manto o diaframma di
tenuta di materiali artificiali
Sbarramenti di tipo vario
Traverse fluviali
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Diga in muratura, a gravità
Diga a gravità, alleggerita (a speroni o vani interni)
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Diga ad arco (o a cupola)
Diga ad arco (o a cupola)
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Sfruttando la curvatura ad arco, in pianta e sezione,
scaricano le sollecitazioni dovute al peso proprio (della
struttura) ed alla spinta dell’acqua invasata, sui fianchi
rocciosi della valle
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Diga a volte (sostenute da contrafforti)
Le dighe di cui
sopra si
realizzano in
gole rocciose
molto strette
(rocce lapidee
resistenti)
precedute da
ampie vallate
capaci di
contenere bacini
idrici tali da
rendere l'opera
economicamente
conveniente.
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Diga in materiali sciolti (pietrame)
Diga in materiali sciolti (con manto o diaframma di
tenuta)
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Diga in materiali sciolti
Sezioni tipo di dighe in terra
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Le dighe in terra
si realizzano in
presenza di
ampie valli (in
terreni o rocce
scadenti che non
costituiscono
buoni terreni di
fondazione)
Traversa fluviale
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I principali aspetti geologico-tecnici, nella realizzazione delle dighe,
riguardano:
• Impermeabilità dell’invaso e tenuta idraulica della sezione di sbarramento;
• Stabilità delle sponde del lago e della sezione di sbarramento;
• Interrimento dell’invaso.
Impermeabilità dell’invaso
Le acque che si raccolgono a monte dello sbarramento non devono sfuggire lateralmente
o dal fondo, tanto da rendere l'opera poco conveniente, dal punto di vista economico.
Le perdite possono essere:
-limitate (trascurabili rispetto al volume dell’invaso);
-medie (sottraggono cospicue quantità d'acqua senza impedire che questo si colmi);
-elevate (perdite che impediscono il riempimento del serbatoio sino alla quota di
progetto)
Causa delle perdite:
• per permeabilità (per porosità o per fratturazione) delle rocce di sottofondo;
disposizione dei piani di discontinuità che possono costituire vie preferenziali per il
deflusso delle acque anche verso valli attigue; presenza di condotti carsici; andamento
della superficie piezometrica, che deve avere spartiacque sotterranei posti sempre a
quote superiori rispetto a quelle di massimo invaso; presenza di paleoalvei, caratterizzati
da elevate permeabilità, a fianco degli alvei attuali, rimasti sepolti sotto depositi
recenti; etc.
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Impermeabilità invaso
Diverse condizioni di tenuta idraulica di serbatoi (gli strati e le intercalazioni permeabili sono
punteggiate)
Impermeabilità invaso
Rapporti tra invaso e falde sotterranee
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Impermeabilità invaso
Rapporti invaso / valli
attigue: Disposizione
della stratificazione in
relazione alla tenuta
idraulica.
In nero gli strati
impermeabili, a tratto
quelli semipermeabili
Condizioni di stabilità del terreno di fondazione di una diga in relazione alla giacitura dei
giunti di stratificazione: 1, 4, 5 favorevoli; 3 sfavorevoli; 6 sfavorevoli sul fianco destro e
favorevoli sull'altro.
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Presenza di paleoalvei
Tenuta idraulica della sezione di sbarramento
In corrispondenza della sezione si possono presentare tre diverse
condizioni:
Alveo e sponde di roccia in posto
L'impermeabilità dipende dalla natura, dalla struttura e dalla
fratturazione della roccia, nonché dall'andamento dei piani di
discontinuità.
Condizioni precarie (calcari, dolomie, gessi).
Alveo alluvionale e sponde di roccia in posto
Per quanto riguarda le sponde, il problema è analogo a quello visto in
precedenza, mentre per l'alveo si devono considerare due casi:
alluvioni poco potenti: le fondazioni raggiungono la roccia in posto;
alluvioni molto potenti: le fondazioni non possono raggiungere la roccia,
per cui si dovranno valutare attentamente le perdite.
Alveo alluvionale e sponde di roccia incoerente
Problemi di tenuta del bacino e di fondazioni.
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Valutazione della permeabilità - Ammassi rocciosi
La relazione di Snow, permette di calcolare la permeabilità
k, in funzione della frequenza delle discontinuità ( 1/m)
e dell’apertura delle stesse (in mm)
K = (e3 g f) / (12 )
e = apertura delle discontinuità
f = frequenza delle discontinuità
g = accelerazione di gravità
 = viscosità cinematica dell'acqua
Occorre tener presente della direzione del flusso idrico e
dell’orientazione delle discontinuità rispetto al flusso
idrico (fratture ortogonali, parallele od oblique rispetto
alla cadente piezometrica).
Prove di permeabilità per iniezione
Consiste nell’iniettare acqua in pressione in un tratto di
foro di sondaggio isolato dal resto mediante packers e
registrando gli assorbimenti in funzione delle pressioni
di iniezione.
La prova può essere realizzata in “discesa” oppure in
“risalita,
Il tratto di prova è lungo di solito 5 metri e la prova si
esegue a gradini di pressione crescenti e decrescenti
(es. 3 – 6 – 10 – 6 -3 atm).
Si opera in regime di equilibrio mantenendo costante la
pressione fino alla stabilizzazione degli assorbimenti.
Poi si passa al gradino successivo.
Occorre raggiungere e superare le 10 atm per poter
esprimere l’assorbimento in unità Lugeon
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Schema della prova di iniezione: a) in discesa; b) in risalita, con foro a parete libera e
falda in posizioni variabili
E’ opportuno eseguire alcune prove di lunga durata (es. 10 ore) per avere maggiore
precisione circa la permeabilità delle rocce alle varie pressioni.
Diagrammi degli assorbimenti per 3 prove di iniezione, in tratti di 5 metri. Tra
5 e 10 m e 10 e 15 m (prove di breve durata); tra 15 e 20 m (prova di lunga
durata – 2 ore per ogni gradino)
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Per ogni tratto provato, si costruiscono diagrammi pressioni/assorbimenti dai quali è
possibile desumere indicazioni sul comportamento idraulico e sulla permeabilità delle rocce
1) Regime laminare; 2) regime
turbolento; 3) fenomeni di rottura e
allentamento; 4) recupero elastico; 5)
dilavamento delle fratture 6) perdite
del pistone; 7) progressiva erosione
per dilavamento di fessure; 8)
intasamento
delle
fessure;
9)combinazioni di varie condizioni
Diagrammi assorbimenti/pressioni di iniezione su un ammasso lapideo superficiale. 1 e 2:
regime di moto laminare; 3 e 4: dilavamento delle fratture
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Poiché non è possibile estrapolare la curva pressioni/assorbimenti per stabilire i
valori di assorbimento sotto pressioni maggiori di quella massima raggiunta nel
corso della prova, ne consegue che il confronto tra diversi risultati di prova si può
fare con riferimento ad un solo valore di pressione di riferimento (di solito 10
atm).
A tale scopo è stata introdotta l’Unità Lugeon.
1 U.L. = assorbimento di 1 litro al minuto x metro di foro, sotto la pressione di 10
atm.
Esiste una relazione tra unità Lugeon e coefficiente di permeabilità k (condizioni
di moto laminare):
K = 6 x 10-8 log (2L/d) x U.L.
L = lunghezza del tratto di foro provato; d = diametro del foro (m); U.L. = unità
Lugeon registrate.
In linea di massima:
1 U.L. = 10-5 cm/s
Se le pareti del foro non reggono (es.: terreni o rocce molto fratturate) occorre far ricorso
a prove di assorbimento a “fondo foro”.
Schemi per prove di permeabilità a fondo foro: a) a caduta libera; b) in pressione per due
condizioni di posizionamento della falda rispetto ad un substrato impermeabile
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Qualora si accerti la scarsa tenuta idraulica dei terreni di fondazione di una
diga o di zone limitate del bacino di invaso, occorre ricorrere ad interventi
di impermeabilizzazione, ad esempio mediante INIEZIONI.
Che si effettuano:
• in rocce o in terreni dotati di una certa permeabilità;
• entro fori di sondaggio già predisposti;
• prevedendo l'impiego di miscele cementizie o di soluzioni chimiche.
Si può ricorrere a tecniche diverse, in funzione delle caratteristiche
geologiche e di permeabilità delle rocce.
Intasamento o impregnazione
Si riempiono i vuoti nel terreno o nella roccia, senza modificarne il volume o
la struttura. L'iniezione è realizzata "a volume", utilizzando quantitativi di
miscela prefissati, in funzione del volume dei vuoti da colmare.
In rocce fessurate: si eseguono perforazioni tra 35 e 75 mm, iniettando le
miscele lungo tratte di 3-5 m. Generalmente l'iniezione avviene per intervalli
successivi ritirando gradualmente la batteria d'aste (prova in risalita).
Nei terreni: realizzazione del foro; inserimento di un tubo in PVC (diametro
tra 2,5 e 4 cm) con valvole dette manchettes (manicotti di gomma che si
aprono al passaggio delle miscele quando si raggiunge la pressione
d'iniezione); riempimento della cavità tra tubo valvolato e pareti del foro con
una miscela di cemento e bentonite; isolamento delle singole valvole con
doppio otturatore a espansione e iniezione della miscela di consolidamento a
partire dalla base del foro.
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Tubi valvolati in PVC per
iniezioni cementizie in foro
Fratturazione controllata (claquage)
Poiché il consolidamento dei terreni fini (limi, limi sabbiosi ecc.) con k
inferiore a 10-5 m/s, non può essere realizzato tramite impregnazione ( i
tempi di presa della miscela sono troppo brevi rispetto ai tempi necessari
per la loro diffusione), si fa ricorso alla tecnica della fratturazione
controllata.
Essa consiste nel provocare nel terreno sottili fratturazioni, attraverso le
quali le miscele iniettate si diffondono.
La microfratturazione viene realizzata tramite getti preventivi ad alta
velocità e pressione che perforano radialmente il terreno creando dei
condotti dai quali si diparte il microclaquage. Successivamente
l'impregnazione del terreno avviene per immissione di miscele cementizie a
bassa pressione.
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Miscele d'iniezione
(con il crescere della fluidità)
Malte
miscele cementizie con basso contenuto d'acqua (dense);
Sospensioni
Miscela di cemento e acqua con elevata fluidità. Poiché durante l'iniezione
l'acqua tende a separarsi dal cemento, si può aggiungere alla miscela la
sabbia (granulometria tra 0,8 e 2 mm) e la bentonite (impasto ternario) che
ha la funzione di ritardare il fenomeno della sedimentazione dei granuli di
cemento.
Soluzioni
Si tratta di miscele chimiche :
soluzioni inorganiche: si ottengono dalla reazione di due prodotti
(generalmente silicato di sodio e cloruro di calcio) che, iniettati nel terreno,
si uniscono a esso formando un corpo unico;
soluzioni organiche: si ottengono dalla reazione del silicato di sodio con acidi
e sali polivalenti (gel di silice che è iniettabile anche entro terreni fini);
soluzioni sintetiche: prevedono l'impiego di materie sintetiche (poliestere,
poliuretano ecc.).
I diversi tipi di miscela hanno caratteristiche differenti fra loro soprattutto per quanto
concerne il grado di viscosità.
La scelta della miscela avviene sulla base della permeabilità.
Limiti di permeabilità
miscele cementizie = 10-5 m/s;
soluzioni inorganiche = 10-7 m/s;
soluzioni organiche e sintetiche = 10-8 m/s.
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Stabilità delle sponde e fianchi dell’invaso
Nella zona di fluttuazione del lago, soggetta a rapido invaso e svaso, l'acqua può
influire negativamente sull'equilibrio del pendio in diversi modi:
in fase di invaso:
Aumento del peso specifico apparente dei terreni;
Annullamento delle tensioni superficiali (perdita di coesione apparente –
annullamento della suzione - nei materiali a grana fine non saturi);
in fase di svaso:
in terreni poco permeabili, se il livello del lago si abbassa rapidamente, si possono
creare delle sovrapressioni che diminuiscono gli sforzi efficaci e quindi la resistenza
al taglio del terreno.
Condizioni di
stabilità di un
cumulo di frana
quiescente,a
seguito di
operazioni di invaso
e rapido svaso
STADIO A: la valle
non è stata ancora
invasa dall’acqua, i
carichi idrostatici
nel corpo di frana
sono ancora quelli
naturali creatisi nel
tempo
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STADIO B: la valle
viene lentamente
riempita fino alla
quota di massimo
invaso. Il cumulo di
frana viene
progressivamente
sommerso
STADIO C: a
seguito di elevati
apporti idrici, al fine
di evitare la
tracimazione del
lago, viene eseguita
una manovra di
rapido svaso
(apertura delle
paratie della diga).
Il livello del lago
diminuisce
rapidamente.
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Il 9 ottobre 1963 dal monte Toc, (diga del Vajont, Belluno), si staccarono circa 260 milioni
di metri cubi di roccia. Tale massa precipitò nel lago sollevando un'ondata di circa 50 milioni
di mc. Circa 25 milioni di mc tracimarono a valle dello sbarramento e seguendo il corso
d’acqua fino al Piave distrussero 5 paesi (Longarone, Pirago, Rivalta, Villanova, Faè),
provocando circa 2000 morti.
DIGA
Stereogramma schematico, da monte, del modello di scorrimento traslativo del M. Toc
La diga, ad arco a doppia curvatura in calcestruzzo, venne iniziata nel 1957 e terminata nel
1959. Con altezza complessiva di 265 m e larghezza alla base di 27m, aveva una capacità di
invaso di circa 169 milioni di mc
Vista attuale dello sbarramento
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L’assetto geologico del versante di M.Toc è costituito da una sequenza di:
G1: Livelli di calcari marnosi e selciferi, sottilmente stratificati, con
intercalazioni di marne calcaree. (Lias);
G2: calcari oolitici, alla base dolomitici, compatti e con stratificazione caotica.
(Dogger-Malm);
G3: alternanze di calcari con liste e noduli di selce, calcari marnosi e livelli
marnoso – argillosi. (Cretaceo).
Dal punto di vista strutturale nella zona si riconoscono due pieghe principali
entrambe con asse orientato in direzione E-W (anticlinale Pelf-Frugna e
sinclinale di Erto). Il fianco meridionale di tale sinclinale asimmetrica, lungo il
cui asse si è impostata la valle del Vajont, costituisce il fianco settentrionale
del Monte Toc da cui si è staccata la frana.
La valle del Vajont è di origine glaciale, con un profondo profilo a "V".
Profilo geometricamente favorevole per la ubicazione di una diga.
La successione degli eventi:
• I primi sopralluoghi iniziarono negli anni ’30. Le indagini geologiche iniziarono
negli anni ’50 e così pure le proteste degli abitanti della zona costretti ad
abbandonare le case e i terreni. I lavori per la costruzione della diga iniziarono
nel 1956.
•Nel corso dei lavori si dovette procedere a varianti non previste nel progetto
originale. Furono rilevate frane sulle spalle della diga e si resero necessarie
iniezioni il consolidamento dei versanti. A seguito di ulteriori indagini geologiche
fu individuata l'esistenza di una grande paleofrana sul monte Toc che avrebbe
potuto cadere nel bacino artificiale Nonostante questo, la SADE non inviò i
rapporti di questi rilievi agli organi di controllo.
•I lavori continuarono (1960) e si effettuò un primo invaso fino a 650 metri. Il
4 novembre 1960 si produsse la prima frana (700 mila metri cubi). Fu
commissionato all'Istituto di Idraulica e Costruzioni Idrauliche dell'Università
di Padova una simulazione di disastro (possibile frana di 40 milioni di metri
cubi). In base a questa simulazione, oggetto di critiche dopo il disastro poiché
considerata da alcuni troppo approssimativa, si determinò che il limite di invaso
a quota 700 metri non avrebbe provocato danni.
•Dal 1961 al 1963: numerosi invasi e svasi. Il 4 settembre 1963 si arrivò a quota
710. Gli abitanti della zona denunciarono movimenti del terreno e scosse.
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La successione degli eventi:
• A fine settembre 1963, venne deciso di diminuire gradualmente l'altezza
dell'invaso, sia per cercare di evitare il distacco di una frana che la
conseguente ondata. Alle 22:39 del 9 ottobre 1963 si staccò dal versante di
Monte Toc una frana lunga 2 km di oltre 260 milioni di metri cubi. L'impatto con
l'acqua generò tre onde: una si diresse verso l'alto, lambì le abitazioni di Casso
e ricadde sulla frana; un'altra si diresse verso le sponde del lago e distrusse
alcune località; la terza scavalcò il ciglio della diga (che rimase pressoché
intatta), e si precipitò nella valle sottostante.
Le cause:
• Dopo la frana, vennero studiate le cause e i provvedimenti da adottare in
futuro. Lavori di: Müller, Trevisan, e Hendron-Patton (1985).
•Quest'ultimo studio ha fornito definitivamente la conferma della presenza di 2
distinti livelli acquiferi, quello superiore, che risentiva direttamente del livello
del lago, e quello inferiore, dipendente dalle precipitazioni.
•Mediante sondaggi si accertò che un livello argilloso continuo rappresentò la
superficie di rottura della frana. Esso separava i 2 acquiferi: quello nel corpo di
frana interessato dalle oscillazioni del lago e quello sottostante, nei calcari,
isolato dal contatto diretto con l'acqua contenuta nel lago.
La concomitanza di questi due fattori (lago e piogge), innescò la frana quando la
combinazione tra intense precipitazioni e alto livello del lago si dimostrò
sufficiente all'innesco.
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Riassumendo, le cause preparatorie o predisponenti furono:
•costituzione geologica del versante nord del Monte Toc.
•disboscamento.
•progressivo decadimento delle caratteristiche meccaniche della base delle
rocce interessate al movimento.
•sbancamenti e incisioni provocate dalla costruzioni delle strade e canali di
derivazione nell'area.
•presenza del lago artificiale e operazioni di invaso e svaso.
•Piogge abbondanti.
Stabilità della sezione di sbarramento
Dipende da:
Natura litologica del terreno di fondazione: rocce solubili (gessi, calcari, dolomie ecc.),
possono dar andar soggette a cedimenti o a crolli localizzati per carsismo, causando lesioni nel
manufatto.
Caratteristiche geomeccaniche delle rocce: (coesione, resistenza a compressione, al taglio,
modulo di elasticità, spessore dello strato di alterazione, etc.).
Omogeneità del terreno di fondazione: disomogeneità litologiche o nelle proprietà tecniche
possono determinare cedimenti differenziali nel manufatto.
Disposizione dei piani di discontinuità nella roccia
Condizioni strutturali favorevoli:
ammassi rocciosi massicci, senza fratturazioni o discontinuità; piani di discontinuità a
reggipoggio; strati verticali o subverticali;
Condizioni strutturali sfavorevoli:
piani di stratificazione o di fratturazione a franapoggio meno inclinati del pendio; piani di
stratificazione o di fratturazione paralleli all'asse della valle; piani di stratificazione o di
fratturazione orizzontali (la pressione esercitata dall'acqua contro la diga tende a farne
scorrere la base verso valle).
Condizioni tettoniche, come la presenza di faglie, di strutture plicative, di sovrascorrimenti
ecc.
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Tenuto conto di quanto sopra, in fase di studio preliminare (geologico) è necessario
rilevare, cartografare, monitorare (indagini in sito) e strumentare (inclinometri,
piezometri, assestimetri, fessurimetri, etc.) attentamente le seguenti morfologie
incombenti sull’invaso o prossime alla quota di oscillazione del lago:
 potenziali frane (pendii potenzialmente instabili)
 Paleofrane e frane quiescenti che potrebbero riattivarsi;
 Pareti rocciose (sedi potenziali di frane da crollo);
 Falde di detrito (sedi potenziali di fenomeni di valanga)
Disomogeneità del piano di fondazione di una diga
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Sollecitazioni in fondazione dovute al peso dell’acqua e al peso della struttura
Dipendono dalla forma della diga e dai
materiali adoperati.
Dighe a gravità massiccia (strutture
rigide, monolitiche): le sollecitazioni
sono funzione del peso proprio
distribuito sull’orma della fondazione.
Dighe in terra (strutture deformabili):
le sollecitazioni dipendono dallo
spessore variabile dell’opera, punto
per punto.
A: sollecitazioni dovute alla
pressione idrostatica dell’acqua
B: sollecitazioni dovute al peso
proprio della struttura
Sollecitazioni dovute all’acqua
invasata agenti sul paramento di
monte
dP/dy = ( g)
= densità dell’acqua
g = accelerazione di gravita
 g D2 /2) =risultante applicata ad
1/3 dalla base
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Meccanismi di rottura per taglio di
una diga in muratura
A causa del peso della struttura, la
rottura del terreno di fondazione
potrebbe avvenire per un meccanismo
di “punzonamento” .
Si possono avere due casi:
A: carico diretto verticalmente
B: carico diretto asimmetricamente
Questi meccanismi sono favoriti ed
amplificati per la presenza, nel
terreno di fondazione, di piani di minor
resistenza (faglie, fratture, altre
discontinuità) opportunamente
orientate e che “richiamano” le
superfici di taglio.
Meccanismi di rottura per taglio di
una diga in muratura
Nel caso di dighe ad arco, la rottura
per taglio è favorita dalla doppia
curvatura (in pianta e sezione) della
struttura e dalla spinta aggiuntiva
dell’acqua sul paramento di monte.
La risultante delle spinte (dovuta al
carico asimmetrico della struttura e
all’acqua) è fortemente inclinata verso
valle.
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Il 2 dicembre 1959, il crollo della diga di Malpasset (valle di Le Reyan, Alpi Francesi,
regione del Frejus) provocò la distruzione del paese di Malpasset e la morte di almeno 423
persone.
Diga ad arco, alta 66 m, lunga al
coronamento 223 m, spessa circa 7 m alla
base e 1,5 m sul coronamento. Venne
realizzata tra il 1952 ed il 1954. Si tratto
della diga più sottile al mondo in grado di
contenere un bacino di volume pari a circa
48 milioni di metri cubi.
Il crollo ha interessato
soprattutto la spalla
sinistra
Le indagini, volte all’accertamento delle cause del crollo, non evidenziarono alcuna anomalia
imputabile ai progettisti. Invece furono accertate cause geologico – strutturali (presenza
di rocce metamorfiche con scistosità disposta in direzione sfavorevole, con associata faglia
in direzione opposta alla scistosità e riempimento argilloso). Formazione di un cuneo
Quando il lago fu riempito
le spinte sul cuneo
determinarono il suo
scorrimento lungo il piano di
faglia, con conseguente
rotazione della struttura
sovrastante
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Assetti geologici che favoriscono la rottura per taglio in fondazione di una diga in
muratura
Interrimento dell’invaso
Come i laghi naturali, anche gli invasi artificiali sono soggetti a fenomeni di interrimento che
comportano una perdita di capacità di invaso, a causa dell'immissione nel bacino di materiale
trasportato dal corso d'acqua principale e dai suoi affluenti, in un dato periodo di tempo.
La vita media di un bacino artificiale dipende dal suo interrimento e quindi dal trasporto solido
per trascinamento, in sospensione e in soluzione.
Esso dipende da vari fattori:
Fattori naturali:
natura litologica delle rocce che affiorano nell'area sottesa dal bacino;
grado di alterazione delle rocce stesse;
regime idrologico del corso d'acqua e dei suoi affluenti;
regime delle precipitazioni e delle temperature;
tipo di vegetazione e sua estensione;
morfologia dei versanti.
Fattori artificiali:
disboscamento;
scompensi causati dal manufatto e dalle opere ausiliarie, quali la costruzione di strade, cave
di prestito ecc.;
alterazione dell'equilibrio del versante per cicli di invaso e svaso.
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La valutazione qualitativa o quantitativa dell'erosione nel bacino sotteso
all’invaso, e quindi dell’apporto solido, può essere effettuata con i
metodi e i modelli usati in geomorfologia ed in idraulica fluviale.
L'interrimento di un bacino artificiale può essere efficacemente
contrastato con interventi atti a ridurre l'erosione superficiale e/o con
il dragaggio.
Scelta del manufatto: Reperimento dei materiali da costruzione
La realizzazione di una diga necessita l'impiego di grandi quantitativi di materiali naturali da
costruzione, con determinate caratteristiche fisiche e meccaniche.
Nella maggior parte dei casi si cerca di reperire tale materiale in prossimità dell'opera che
deve essere costruita.
Dighe in muratura a secco e a gravità:
massi e pietrame aventi:
elevato peso specifico apparente;
basso coefficiente di imbibizione;
basso coefficiente di dilatanza termica;
buona resistenza a compressione;
bassa gelività;
facile lavorabilità.
Dighe in calcestruzzo:
inerti provenienti da rocce:
non alterate chimicamente;
non gelive;
non cataclasate;
con bassa percentuale di sostanze argillose.
Dighe a scogliera:
pietrame di non ben definita pezzatura derivante da rocce:
poco alterate chimicamente;
difficilmente disgregabili.
Dighe in terra:
limi, sabbie e ghiaie ma soprattutto argille, particolarmente utili per impermeabilizzazioni
varie e per la costruzione di diaframmi.
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Studi e indagini necessarie per la realizzazione di una diga
STUDIO GEOMORFOLOGICO
Caratteristiche del bacino imbrifero: reticolo idrografico e spartiacque; tipo ed evoluzione
del corso d'acqua (meandri, catture fluviali, fenomeni di erosione ecc.); Caratteristiche dei
depositi superficiali (natura, granulometria, spessore, permeabilità, alterazione e tipo di
copertura vegetale); fenomeni di erosione superficiale e frane attive e quiescenti.
Movimenti franosi sia superficiali che profondi, recenti o antichi.
STUDIO IDROLOGICO
Il regime del corso d'acqua (portate, trasporto solido);piovosità, regime termometrico,
manto nevoso ecc.
STUDIO GEOLOGICO
Con particolare riguardo alla presenza di livelli argillosi; giacitura dei piani di scistosità o
dei giunti di stratificazione; assetto geostrutturale (faglie, pieghe, lineamenti tettonici a
scala locale e regionale).
STUDIO GEOMECCANICO
Caratteristiche fisico-meccaniche dei terreni e degli ammassi lapidei; delle discontinuità
stratigrafico – strutturali; aree cataclastiche, milonitizzate, etc.
STUDIO IN PROSPETTIVA SISMICA
Sismicità dell’area a scala locale e regionale; Fenomeni di amplificazione della risposta
sismica locale; Neotettonica e possibile riattivazione di faglie
STUDIO IDROGEOLOGICO
Carte isopiezometriche e individuazione dell’andamento del flusso idrico; ubicazione degli
spartiacque sotterranei e presenza di paleoalvei; ubicazione e regime delle sorgenti.
STUDIO GEOLOGICO-TECNICO
Sondaggi meccanici: stratigrafia dei terreni, spessore dei sedimenti sciolti, prelievo di
carote per effettuare prove di laboratorio e/o per determinare l'RQD delle rocce.
Geosismica: spessore delle coltri quaternarie, spessore delle zone di alterazione nelle rocce,
eventuali superfici di movimento dei versanti.
Geoelettrica: per riconoscere le diverse granulometrie, / i paleoalvei.
Indagine piezometrica: per la ricostruzione della superficie piezometrica.
Prove di permeabilità: prove di pompaggio o di assorbimento nelle terre sciolte e prove
Lugeon per le rocce.
Prove geotecniche fisico-meccaniche; prove geotecniche in sito.
Prove geomeccaniche per determinare le caratteristiche delle rocce: qualità delle rocce
(classifiche di Barton, Bieniawski ecc.), modulo elastico (si ricava dalle prove geosismiche),
prove di taglio, prove di resistenza a compressione monoassiale.
VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE
impatto paesaggistico (invaso, canali derivatori, condotte, centrali ecc.); cave e discariche.
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Prove di taglio diretto in sito
Le modalità di esecuzione della prova consistono nell'isolare un blocco di roccia interessato,
nella sua posizione basale, dalla superficie di discontinuità che si vuole sottoporre a prova.
Il blocco viene inglobato in un getto di calcestruzzo, a eccezione della porzione prossima alla
discontinuità, una struttura metallica di contenimento consente di applicare le sollecitazioni.
Prove di taglio diretto in sito
Generalmente tali prove permettono di determinare sia il valore della resistenza di picco
che quello della resistenza residua. Per un'attendibile determinazione della curva intrinseca
di resistenza al taglio di un giunto, occorre eseguire la prova almeno 4-5 volte su blocchi
aventi come base il medesimo giunto in condizioni diverse di sollecitazione.
tau
Sigma n
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Prova di resistenza a compressione monoassiale
La prova consiste nell'isolare un blocco prismatico di roccia avente un rapporto altezzalarghezza di circa 2,5.
Il blocco è sottoposto, tramite martinetti idraulici a un carico assiale progressivamente
crescente fino al raggiungimento della resistenza di picco, e in alcuni casi, della resistenza
residua.
Martinetti Piatti
La prova si esegue realizzando un taglio piano, normale alla parete rocciosa, al fine di
misurare lo stato di sollecitazione esistente nella porzione superficiale dell'ammasso. Il
rilascio tensionale provoca la parziale chiusura del taglio, rilevabile attraverso misure di
spostamento tra due capisaldi posti in posizione simmetrica rispetto a esso.
Un martinetto piatto viene quindi cementato all'interno del taglio e azionato in modo che
la pressione esercitata annulli la deformazione precedentemente rilevata. In questo modo
la pressione interna del martinetto è pari alla sollecitazione preesistente nell'ammasso
roccioso.
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Martinetti Piatti
La determinazione del modulo di deformabilità si esegue utilizzando due martinetti piatti
paralleli i quali consentono di eseguire una prova di compressione monoassiale sulla
porzione di ammasso compresa tra i due martinetti stessi.
Il Registro Italiano Dighe (D.Lgs 31/3/98 n.112 art.
91 - sede centrale + 9 Uffici Periferici) è competente
per le dighe che superano i 15 metri di altezza o che
determinano un volume di invaso superiore al 1.000.000
di metri cubi. Per la pianificazione e gestione delle
attività di competenza il Servizio ha provveduto a
predisporre una banca dati che viene aggiornata con
continuità e che comprende le informazioni relative
alle 541 grandi dighe italiane, di competenza statale
(dato aggiornato a giugno 2008).
http://www.registroitalianodighe.it/
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Il Sistema Informativo Territoriale del Registro Italiano Dighe fornisce le
funzionalità necessarie per eseguire ricerche geografiche in base ad attributi
territoriali, non contenuti direttamente nelle banche dati alfanumeriche (ad esempio
le dighe all'interno di un Bacino Idrografico o di un intorno di un terremoto).
Sono disponibili, infine, comandi che consentono la realizzazione di analisi GIS
avanzate come, ad esempio, zoom in aree ben determinate, selezione poligonale,
creazione di aree di rispetto, selezione per sovrapposizione spaziale, calcolo di
distanza. Gli strati iformativi visualizzabili e sovrapponibili nella cartografia
interattiva sono i seguenti:
•dati tecnici e amministrativi delle dighe di competenza del Registro;
•limiti degli uffici periferici del Registro;
•limiti dei Bacini Idrografici;
•reticolo idrografico;
•laghi;
•capoluoghi di provincia;
•limiti amministrativi delle Regioni;
•limiti amministrativi delle Province (sempre visualizzabile);
•infrastrutture di collegamento;
•località abitate (visualizzabili a 1:500.000);
•catalogo dei terremoti sul territorio italiano;
•aree sismogenetiche.
http://www.registroitalianodighe.it/
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