VERIFICA DELLE CONDIZIONI DI SICUREZZA DELLE DIGHE IN CONDIZIONI STATICHE E SISMICHE Giugno 2014 Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 1 Indice 1. I Proponenti ............................................................................................................................. 3 2. La Proposta .............................................................................................................................. 8 3. Attività sperimentali ................................................................................................................ 9 3.1 Rilievi Geologici e Geomeccanici .......................................................................................... 9 3.2 Indagini in Situ .................................................................................................................... 10 3.3 Prove geotecniche di laboratorio ....................................................................................... 11 3.4 Indagini diagnostiche‐strutturali ....................................................................................... 12 3.5 Monitoraggio geotecnico e strutturale .............................................................................. 13 4. Analisi e modellazione numerica ........................................................................................... 15 4.1 Analisi dei risultati delle indagini e caratterizzazione dei materiali .................................. 15 4.2 Sviluppo di piattaforme GIS ............................................................................................... 16 4.3 Analisi di pericolosità sismica e risposta sismica locale ..................................................... 16 4.4 Modellazione numerica in condizioni statiche e dinamiche .............................................. 17 4.5 Analisi di suscettibilità alla liquefazione ............................................................................ 17 4.6 Analisi e modellazione numerica dei moti di filtrazione .................................................... 18 Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 2 1. I Proponenti I componenti delle società A.G.S. e IDROGEO collaborano tra loro già da molti anni per affrontare e risolvere in modo ottimale problematiche geotecniche particolarmente complesse, che richiedono la sinergia di competenze avanzate, da un lato sui sistemi di indagine e monitoraggio e dall’altro sulle tecniche di analisi e modellazione numerica. In particolare, le due società hanno messo a punto un protocollo di soluzioni integrate per la verifica delle condizioni di sicurezza e funzionamento delle dighe e delle traverse fluviali. La A.G.S. s.r.l. (Advanced Geotechnical Solutions ‐ www.ageosol.com), è una società spin‐off dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale, costituita da un gruppo di docenti con una consolidata esperienza nei settori dell’Ingegneria Geotecnica e della Geologia Applicata. Oltre ad avere acquisito una notorietà in ambito internazionale grazie la propria attività di ricerca, i componenti della A.G.S. possiedono una documentata esperienza professionale nel campo dell’Ingegneria Civile e Ambientale. Grazie all’attività di ricerca dei suoi componenti, la A.G.S. ha sviluppato metodologie e tecniche innovative di analisi e modellazione numerica del comportamento delle dighe in condizioni statiche e dinamiche. Si avvale inoltre del Laboratorio di Geotecnica e Strade (LAGS) dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale per svolgere le prove geotecniche di laboratorio necessarie per la caratterizzazione dei terreni naturali e dei materiali del corpo diga. Nel settore specifico delle dighe, i componenti dell’A.G.S. possiedono un’esperienza variegata e pluriennale, maturata attraverso la progettazione, la realizzazione, il controllo ed il collaudo di numerose opere di sbarramento, nonché alla redazione di raccomandazioni tecniche per conto degli enti di controllo, come documentato di seguito: Attività di consulenza Diga sul torrente Locone 1983‐1987 (prof. ing. Paolo Croce) Consorzio di Bonifica Apulo‐Lucano Diga di Alpe Cavalli 1998‐1999 (prof. ing. Paolo Croce e prof. ing. Giuseppe Modoni) ENEL S.p.A Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 3 Diga sul torrente Menta 2009‐2013 (prof. ing. Giacomo Russo) So.R.I.Cal S.p.A. Dighe di Bahla dal 2013 (prof. ing. Paolo Croce) Ministry of Water Resources and Ministry of Heritage (Oman) Diga di Mseilha dal 2013 (prof. ing. Paolo Croce) Ministere de l’Energie et de l’Eau (Libano) Redazione di raccomandazioni tecniche 2000 Servizio Nazionale Dighe: Problematiche delle dighe rivestite con manti di impermeabilizzazione in conglomerati bituminosi (in collaborazione con l'Università di Roma Tor Vergata) 2001 Servizio Nazionale Dighe: Problematiche delle dighe zonate con nucleo in argilla(in collaborazione con l'Università di Roma Tor Vergata) 2002 Servizio Nazionale Dighe: L’Impiego del jet‐grouting per la realizzazione dei diaframmi di tenuta. Collaudo Tecnico (ex art. 14) Diga di Sciaguana (prof. ing. Paolo Croce) Diga sul Torrente Menta (prof. ing. Paolo Croce) Progetti di ricerca 2000–2002 PRIN‐MIUR: L’efficienza e la vulnerabilità delle opere ed infrastrutture fluviali a seguito di eventi idrologici estremi. 2005‐2007 PRIN‐MIUR: Monitoraggio e valutazione della sicurezza nelle dighe in terra e negli argini fluviali. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 4 Pubblicazioni scientifiche Croce P., Russo G. (2002) Croce P., Modoni G., Russo G., Flora A., Tamponi G. (2004) Croce P., Modoni G. (2007) Croce P., Modoni G. (2008) Croce P., Modoni G. (2008) Modoni G. (2008) Russo G. (2008) Modoni G., Gazzellone A., (2010) Croce P., Modoni G. (2010) Albano M. , Modoni G., Russo G., Croce P. (2012) Croce P., Modoni G., Rasulo, A. Saroli, M., (2013) De Marco S., Albano M., Russo G. (2013) Albano M., Modoni G., Russo G., Croce P., (2014) Paris, September 4‐6, 2002 XXII Convegno Nazionale di Geotecnica. 22‐24 Settembre. Ground Improvement, vol. 10‐1, p. 1‐9, ISSN: 1365‐781X Rivista Italiana Di Geotecnica, vol. 42‐3, p. 138‐ 150, ISSN: 0557‐1405 Proc. 6th International conference on case histories in geotechnical engineering. Arlington VA (USA), August 11‐16, ISBN: 1‐887009‐13‐2 Rivista Italiana di Geotecnica, 3/2008, pp. 28‐40 Rivista Italiana di Geotecnica, ISBN 978‐88‐6342‐026‐5 Proc. of the V Int. Conf. on Recent Advance in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, San Diego (California), May 2010, paper #1.28.a.(ISSN 1887009159) Rivista Italiana di Geotecnica, vol. 44, p. 30‐45, ISSN: 0557‐ 1405 Proc. Second International Conference on Performance Based Design in Geotechnical Earthquake Engineering. Patron Editore, pp.1079‐ 1090, Bologna 2012, ISBN 978‐88‐555‐3178‐8 Italian Journal of Engineering Geology and Environment ‐ Book Series (6), DOI: 10.4408/IJEGE.2013‐06.B‐38, pp. 399‐408 Dam. 9° ICOLD European Symposium, 10‐12 April, Venice (Italy) Baveno (VB), 4‐6 giugno 2014, pp. 13‐20. “Statistical Analysis of Earth Dams Construction”, Fifth European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering “I diaframmi di jet grouting per il miglioramento della tenuta delle dighe e delle traverse” “Design of Jet Grouting Cut‐Offs” “Analisi Geotecnica di una Diga di Antica Costruzione” “Analysis of dam behaviour after eighty years of service” Modellazione costitutiva dei terreni a grana grossa impiegati per la realizzazione di dighe in materiali sciolti Applicazione dei metodi statistici per il controllo della costruzione delle dighe di terra Simplified theoretical analysis of the seismic response of artificially compacted gravels “Consolidamento delle fondazioni di rilevati stradali e ferroviari” “Performance based seismic analysis of an existing rockfill dam” Geotechnical analysis of an ancient dam built in unfavourable geological conditions The Menta Hydropower Plant: Water flow analysis during the controlled filling of Menta Analisi sismica di una diga in rockfill con manto in conglomerato bituminoso, Atti del XXV Convegno Nazionale di Geotecnica “La Geotecnica nella difesa del Territorio e delle infrastrutture dalle calamità naturali” Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 5 La IDROGEO s.r.l. (www.idrogeo.it) è una società di Ingegneria con competenze specifiche nell’ambito della Geologia Applicata e dell’Ingegneria Geotecnica che, nel corso degli anni, ha maturato competenze specifiche nel settore del monitoraggio geotecnico – strutturale e della geologia applicata, con particolare riferimento ai rilievi geomeccanici, geologici, idrogeologici, geomorfologici ed alle indagini geognostiche e diagnostiche in sito. La pluriennale esperienza dei suoi responsabili e dei suoi tecnici rende la struttura altamente qualificata in: Progettazione, Installazione, Avvio e Gestione di Sistemi di Monitoraggio Geotecnico (versanti, frane, costoni rocciosi) e Strutturale (dighe, ferrovie, assi stradali ed autostradali, gallerie, infrastrutture in genere), eseguiti sia con tecniche tradizionali (inclinometri, assestimetri, piezometri, sistemi di acquisizione e gestione basati su Web‐Gis) sia con tecniche innovative (interferometro terrestre, analisi termografiche, etc.); Analisi geologiche del territorio per la redazione di carte geotematiche (carte geologiche, geolitologiche, geo‐strutturali, geomorfologiche, idrogeologiche, etc.); Analisi geologiche e geotecniche del sottosuolo mediante l’esecuzione delle indagini in sito (sondaggi, prove geotecniche, rilievi geomeccanici, geo‐sismica, geo‐elettrica, etc.); Analisi geomeccanica dei fronti rocciosi (versanti, aree di cava, ambienti ipogei) attraverso la realizzazione di studi geomeccanici, ispezioni in parete con geologi rocciatori e speleologi, progettazione, direzione lavori e direzione tecnica di opere di mitigazione per il rischio caduta massi (chiodature, allestimento di reti in aderenza, barriere e valli paramassi, etc.); Rilievi digitali tridimensionali, con metodologia laser scanner da postazione fissa ed eseguita con drone, fotogrammetria aerea e terrestre, finalizzati agli ambiti analitici menzionati. L’elasticità della struttura unita all’esperienza del suo staff consente di fornire, in breve tempo, soluzioni tecniche innovative nel campo della progettazione geotecnica ed una elevata capacità nella conduzione e nel coordinamento delle indagini e dei rilievi. A ciò si unisce una maturata capacità risolutiva di problematiche complesse ed elevati standard qualitativi nella predisposizione degli elaborati tecnici, con approfondimenti di studio commisurati alla complessità dei diversi casi studio. La forza della compagine risiede nella fusione tra un solido background scientifico, una comprovata esperienza nell’attività di campo ed una costante apertura verso nuove tecnologie. Nel settore specifico delle dighe e relative gallerie idrauliche, lo staff di IDROGEO possiede un’esperienza pluriennale, maturata attraverso gli interventi di studio e monitoraggio geotecnico, strutturale ed idraulico su diverse dighe ed impianti, tra cui: Impianto e Centrale Idroelettrica presso le Sorgenti del Peschiera in provincia di Rieti, per conto di Acea. Gallerie acquedottistiche e fognarie e relativo impianto By‐pass agli adduttori di Cancello, nel comune di Napoli Secondigliano. Impianto idroelettrico sotterraneo di Pont Ventoux, Susa, in provincia di Torino. Impianto di Monitoraggio della Diga di Fabbrica, Ceraso in provincia di Salerno, per conto del Centro Iside. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 6 Impianto sul fiume Basento e galleria acquedottistica "Trivigno – Acerenza” (Basilicata), Committente: Ente di Irrigazione Irpinia, Lucania e Puglia. Diga di Ponte Liscione sul fiume Biferno, in provincia di Campobasso, Committente: Erim, ora Molise Acque. Monitoraggio dell’impianto denominato GIBE II, Etiopia, Committente: Salini Costruzioni S.p.A. (Roma) Monitoraggio dell’impianto di Beni Haroun nei pressi di Costantine (Algeria), Committente: Agence Nationale des Barrages et Transferts (ANBT) di Algeri. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 7 2. La Proposta L’offerta, rivolta agli Enti Gestori, comprende gli studi geotecnici e le attività di servizio necessari per la soluzione dei problemi relativi ai serbatoi in esercizio, con specifico riferimento alle dighe e alle traverse fluviali. I servizi offerti si suddividono in due settori principali: indagini sperimentali ed analisi numeriche. Le indagini sperimentali si articolano nelle seguenti prestazioni: Rilievi geologici e geomeccanici Indagini in sito Prove geotecniche di laboratorio Indagini diagnostiche‐strutturali Monitoraggio geotecnico e strutturale Le analisi numeriche comprendono: Analisi dei risultati delle indagini sperimentali e caratterizzazione dei materiali Sviluppo di piattaforme GIS (Geographical Information System) Analisi di pericolosità sismica del sito e caratterizzazione della risposta sismica locale Modellazione numerica della diga e delle fondazioni in campo statico e dinamico Analisi di suscettibilità alla liquefazione Analisi e modellazione numerica dei moti di filtrazione Le analisi sono rivolte alla verifica dei due aspetti cruciali per la sicurezza della diga: la tenuta idraulica e la stabilità in condizioni statiche e sismiche. Le verifiche saranno svolte in conformità alla Normativa Nazionale vigente, tenendo conto dei più recenti sviluppi dello stato dell’arte tecnico‐scientifico. Tutte le attività suddette saranno pianificate in primo luogo per consentire all’Ente Gestore di ottemperare con continuità e secondo la Normativa Attuale agli obblighi previsti dal Foglio di Condizioni per l’Esercizio e la Manutenzione del Serbatoio al fine di garantire la sicurezza degli impianti. Inoltre, per opere particolarmente complesse e/o situazioni più problematiche, si potrà impostare un piano esaustivo di attività di indagine e modellazione al fine di ricavare un quadro conoscitivo completo della diga. Tale attività di “check up” sarà finalizzata a individuare eventuali fattori di rischio e a indicare possibili soluzioni per garantire la gestione più efficiente del serbatoio in condizioni di massima sicurezza della diga, nel pieno rispetto delle attuali disposizioni normative. Le prestazioni sopra elencate potranno infine essere inquadrate nella progettazione di sistemi di monitoraggio automatizzato. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 8 3. Attività sperimentali 3.1 Rilievi Geologici e Geomeccanici I Proponenti sono in grado di eseguire il rilievo e la caratterizzazione geologica delle aree in cui sono inserite le opere. In particolare le specializzazioni consistono nelle attività di consulenza geologica sia per la progettazione di strutture di ritenuta idraulica di nuova realizzazione, sia di strutture esistenti. La presenza nella società di professionisti con pluriennale esperienza garantisce un’estesa e profonda competenza nel campo dell’analisi geologica del territorio che viene espressa attraverso la redazione di carte geotematiche (carte geologiche, geolitologiche, geo‐strutturali, geomorfologiche, idrogeologiche, etc.) Le attività relative a tali studi vanno dal rilevamento di campo, all’analisi di immagini aeree e satellitari (fotointerpretazione), all’utilizzo di modelli numerici del terreno, nonché alla supervisione e/o realizzazione di indagini geognostiche in sito (sondaggi geognostici, rilievi geomeccanici, ecc). Sempre nell’ambito dello studio delle aree e dei versanti che insistono su un bacino di ritenuta idraulica, la Struttura Proponente detiene una elevata competenza nelle analisi di stabilità dei versanti. Lo studio parte dal rilievo fotogrammetrico delle aree, eseguito da drone o con Scanner Laser per la corretta definizione della geometria del versante. Si utilizzano quindi i più aggiornati strumenti di calcolo e nello sviluppo di modelli numerici (ad esempio: calcolo del fattore di sicurezza dei pendii mediante l'analisi di stabilità all'equilibrio limite e studi traiettografici in 2D e 3D per i versanti suscettibili a frane in roccia) attraverso i quali è possibile definire le aree potenzialmente interessate da processi di instabilità. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 9 3.2 Indagini in Situ Per la caratterizzazione dei materiali che costituiscono il corpo diga, compresi gli elementi di tenuta idraulica (nuclei argillosi, manti in conglomerato bituminoso, in cemento) ed i versanti circostanti il serbatoio, la Struttura Proponente è in grado di pianificare campagne di indagini geognostiche e geotecniche in sito. In particolare si offre una comprovata esperienza nel settore delle indagini geognostiche, sia di tipo diretto (sondaggi, prove geotecniche) che indiretto (sismica, geoelettrica), finalizzate alla individuazione del modello geologico ‐ geotecnico, idrogeologico e sismico. Le indagini dirette consentono l’identificazione della successione lito‐stratigrafica del sottosuolo, le caratteristiche geotecniche dei terreni, nonchè di monitorare l’escursione della falda idrica (monitoraggio piezometrico) o condizioni di instabilità di versante (monitoraggio inclinometrico). Le indagini geofisiche costituiscono delle moderne tecniche di indagine, capaci di fornire un’immagine globale e continua del sottosuolo sulla base della distribuzione dei parametri fisici misurati. INDAGINI IN SITU Sondaggi a carotaggio continuo Prove penetrometriche statiche (CPT) e dinamiche (SPT) Prove di permeabilità Prove dilatometriche (DMT), pressiometriche (PMT) e scissometriche (Vane test) Prove sismiche in foro (Cross‐Hole, Down Hole) Prove sismiche di superficie (a rifrazione e MASW), indagini geoelettriche Rilievi della superficie piezometrica, rilievi e misure inclinometriche Rilievi Geostrutturali con sonde televisive in foro Prelievo di campioni indisturbati Esecuzione di pozzetti esplorativi L’analisi e l’elaborazione integrata di dati acquisiti con prove di tipo diretto in tutt’uno con le indagini geofisiche consentono una dettagliata conoscenza dell'area di intervento, del volume di sottosuolo coinvolto, delle sue caratteristiche, geologiche, ambientali e sismiche, contribuendo a costituire la base di conoscenze necessarie e sufficienti alla progettazione degli interventi sull’area di un bacino idraulico. L’esperienza maturata dalla struttura nei più diversi campi di applicazione e per diverse tipologie di progetti, consente una rapida valutazione e pianificazione del programma di indagini in funzione degli obiettivi, dei tempi e dei costi a disposizione. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 10 3.3 Prove geotecniche di laboratorio Le prove geotecniche di laboratorio sono essere svolte presso il Laboratorio di Geotecnica e Strade (LAGS) dell’Università di Cassino. In particolare si eseguono Caratteristiche Fisiche Generali: (normative BS 1377 ‐ ASTM D854 ‐ AASHTO T100) Analisi Granulometrica per Setacciatura e/o Sedimentazione: (normative ASTM C136, D422, E11, E323) Determinazione dei Limiti di Atterberg : (normative ASTM D427, D4318, AASHTO T89, T90, T92, UNI 10014) Prova di Compressione Edometrica per il calcolo di: Cv = coefficiente di consolidazione verticale E = modulo edometrico mv = modulo di compressibilità volumetrica K = coefficiente di permeabilità OCR = rapporto di sovraconsolidazione. (ASTM D2435, BS 1377) Prova di Permeabilità (ASTM D2435, BS 1377) Prova di taglio diretto consolidata drenata (ASTM D3080, BS 1377) Prova di taglio residuo (ASTM D3080, BS 1377) Prova di compressione Semplice (L.L.) (ASTM E4 e C39, AASHTO T22, DIN 51220, BS 1610, NF P18‐411, UNI 6686) Prova di Compressione a Trazione Indiretta (BRASILIANA) (ASTM C496, NF P18‐408, UNI 6135‐ 72, BS 1881) Determinazione indice di resistenza (Point Load Tester) Prova di Compressione Triassiale (UU, CU, CD ‐ ASTM 2850, BS 1377) Prova di Compattazione Proctor Standard e Modificato: (ASTM D558‐D59‐D560‐D698‐D1557, AASHTO T99‐T134‐T135‐T136‐T180, BS1924‐1377, UNI/CNR, LCPC) Prova CBR (Californian Bearing Ratio): (ASTM D1883, UNI 10009, BS 1337‐1924, AASHTO T193, CNR, LCPC) Prova CBR anche in situ secondo le normative BS 1377 e ASTM D4429. Classificazione delle terre secondo la normativa U.N.I 10006 Prova dell' equivalente in sabbia. (ASTM D 2419, AASHTO T176, BS 1924, UNI 8520, AFNOR P08‐501) Densità in sito (AASHTO T191, ASTM D 1556, UNI/CNR) Contenuto in Sostanze Fini (Passante al setaccio 0.075) Prove per la determinazione delle curve di ritenzione idrica dei terreni Analisi microstrutturali Contenuto in Sostanze Organiche (BS 1377) Prova di carico su piastra (SNV 70317, CNR 9‐70317, ASTM D1194‐1195‐1196, DIN 18134, BS 1377) Determinazione della velocità sonica (ASTM C597, BS 1881, UNI 9524) Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 11 3.4 Indagini diagnostiche‐strutturali La Struttura Proponente è in grado di offrire le principali indagini diagnostiche sulle strutture soprattutto in in cemento armato, ma anche sulle opere minori in muratura e in acciaio che interessano una diga o una traversa idraulica. Il primo step su ui si pone il massimo interesse è il necessario approfondimento della struttura di ritenuta, delle sue caratteristiche intrinseche, nonché l’analisi delle sue criticità. Successivamente si eseguono le attività e le indagini diagnostiche, con le procedure di esecuzione dettate dalla normativa vigente, nonché dall’utilizzo degli appositi strumenti, dal tipo di struttura e di materiale di cui è costituita e dall’esperienza in campo, con l’obiettivo di valutare e misurare i vari parametri che interessano la struttura. In particolare si eseguono: Sui Calcestruzzi: Indagini con Pacometro tipo Covermaster CM9, per l'individuazione dei ferri d'armatura, il loro diametro e per la misura del copriferro. Indagine con Sclerometro meccanico, per la verifica dell'omogeneità e la durezza superficiale del calcestruzzo. Indagine con carotatrice per effettuare carotaggi sulle strutture in CLS e per estrarre i campioni da sottoporre a prova di carbonatazione e prove di schiacciamento. Prova di carbonatazione per definire lo spessore del fenomeno sulla superficie del CLS. Prova di laboratorio per determinare la resistenza a rottura in compressione del CLS. Indagini con Pistola Windsor (sistema a penetrazione normalizzato ASTM C 803‐80) e/o prove Pull – out, utilizzate per stimare la resistenza a compressione del CLS. Prove ultrasoniche per determinare una stima del modulo elastico dinamico del CLS e definire il grado di omogeneità nel CLS. Sulle Strutture in Muratura: Indagine con carotatrice per effettuare carotaggi sulle strutture in muratura. Indagine stratigrafica del materiale costituente la muratura. Prove chimiche sul materiale costituente la muratura e/o gli intonaci. Prove di schiacciamento a compressione. Prove endoscopiche. Prove con martinetti piatti, singoli e doppi. Indagini soniche. Traccia di ispezione per determinare il tipo della muratura. Indagini radar per verificare l’integrità e determinare eventuali anomalie all’interno della struttura. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 12 Sulle Strutture Metalliche: Prelievo di campioni metallici su cui eseguire prove di sforzo (spesso si è in presenza di giunti o saldature) e prove di determinazione dell’austenite residua. Analisi del grado di allentamento dei bulloni di giunzione travi Prove di carico su strutture in acciaio. 3.5 Monitoraggio geotecnico e strutturale Le attività di monitoraggio geotecnico strutturale costituiscono un valido supporto nell’ambito delle opere di ritenuta idraulica, consentendo alla Scrivente di intervenire sia in fase di Progettazione (definizione del modello geotecnico del sottosuolo), sia in fase di Costruzione (controllo delle modalità costruttive e verifica dei modelli utilizzati) e sia in fase di Gestione dell’opera (controllo dell’efficacia dell’opera e gestione del rischio). Il raggiungimento degli obiettivi prefissati viene pianificato dalla Struttura Proponente mediante sia l’utilizzo di strumentazioni di monitoraggio “standard”, sia tramite l’utilizzo di apparecchiature “ad alto contenuto tecnologico”, come ad esempio l’Interferometria SAR Terrestre, con la quale si è in grado di registrare con elevata precisione tutti gli spostamenti e le relative velocità a cui sono soggette le strutture e le porzioni di territorio afferenti e poste sotto monitoraggio. Vengono studiate dapprima le principali problematiche che riguardano l’impianto di ritenuta e quindi si progettano gli interventi di monitoraggio più appropriati ed idonei a misurare i principali parametri che interessano la struttura, sia mediante la verifica della strumentazione esistente, sia tramite l’eventuale fornitura, installazione e gestione di strumentazione di nuova installazione. AMBITI DEL MONITORAGGIO Sistemi di tenuta idraulica e perdite di fondo Cunicoli di ispezione e giunti di collegamento Verticalità del corpo diga e cedimenti differenziali Superficie piezometrica sulle spalle e nelle aree di monte e di valle della struttura Spostamenti orizzontali e verticali sulle spalle e nelle aree circostanti le stesse Livello invaso Condizioni ed andamento meteorologico Temperatura dell’acqua a pelo libero e a ‐5 m di profondità Vibrazioni indotte sul corpo diga e sulle aree circostanti Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 13 Le attuali tecnologie utilizzate nell’ambito del monitoraggio delle dighe consentono di studiare in continuo il comportamento della struttura, con l’imprescindibile funzione di Early Warning, con cui si utilizza la modalità di elaborazione automatica e trasferimento dei dati, in remoto, o presso la “Casa di Guardia” o presso una “Centrale Operativa”, consentendo di fissare le soglie dei parametri sotto monitoraggio, ovvero delle soglie di allerta sulla base delle quali sviluppare un piano di gestione del rischio. La scrivente quindi, grazie all’alta specilizzazione del suo staff, è in grado di: Creare Istruzioni Operative di Gestione e Manutenzione Impianto customizzate Sviluppare e fornire strumenti informatici semplificati per il controllo e l’interpretazione istantanea delle misure di monitoraggio. Implementare il monitoraggio geotecnico – strutturale con la verifica e la misura di altri parametri di controllo dell’opera quali, ad esempio: Rilievi topografici Dati provenienti dalla Interferometria terrestre e satellitare Rilievi effettuati con Laser Scanner 3D Misure pregresse o manuali degli strumenti in opera quali piezometri, inclinometri, assestimetri, portate di esercizio, perdite dall’invaso, ecc. Realizzare sistemi automatici per l’acquisizione dei dati, gerarchizzati su diversi livelli, in base all’estensione dell’impianto. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 14 4. Analisi e modellazione numerica Con riferimento alle attività di analisi e modellazione, la Struttura Proponente può offire una vasta e pluriennale esperienza nel settore dell’Ingegneria Geotecnica, con particolare riferimento alle tematiche: fondazioni dirette e profonde opere di sostegno gallerie realizzazione di diaframmi impermeabili interventi di consolidamento dei terreni geotecnica sismica Per quanto riguarda le dighe in materiali sciolti, le prestazioni offerte comprendono: Analisi dei risultati delle indagini sperimentali e caratterizzazione dei materiali Sviluppo di piattaforme GIS (Geographical Information System) Analisi di pericolosità sismica del sito e caratterizzazione della risposta sismica locale Modellazione numerica della diga e delle fondazioni in campo statico e dinamico Analisi di suscettibilità alla liquefazione Analisi e modellazione numerica dei moti di filtrazione 4.1 Analisi dei risultati delle indagini e caratterizzazione dei materiali Elaborazione ed analisi dei risultati di tutte le indagini disponibili, in situ ed in laboratorio, al fine di pervenire alla modellazione stratigrafica e geotecnica dei terreni sciolti ed delle formazioni rocciose interagenti con il corpo diga. Modellazione della risposta meccanica dei conglomerati cementizi e bituminosi, tenendo conto delle peculiarità dei diversi materiali (effetto della temperatura, della velocità di deformazione, della degradazione delle loro caratteristiche meccaniche) Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 15 4.2 Sviluppo di piattaforme GIS Partendo dall’analisi dei risultati delle indagini e tenendo conto della variabilità spaziale delle proprietà dei diversi materiali, si procederà alla modellazione dettagliata (con schemi 2D e 3D) dei profili stratigrafici e geotecnici delle formazioni geologiche e dei terreni di fondazione, del corpo diga e delle diverse componenti. La georeferenziazione di ciascun elemento e delle eventuali postazioni di monitoraggio consentirà di analizzare in maniera sinottica il comportamento dei diversi elementi della diga. 4.3 Analisi di pericolosità sismica e risposta sismica locale Lo studio della pericolosità di base sarà affrontato combinando i riferimenti normativi più recenti, con studi di dettaglio delle caratteristiche sismo‐tettoniche del sito e con i database degli eventi sismici più aggiornati. Mediante codici di calcolo numerico si valuteranno gli effetti di amplificazione topografica e stratigrafica prodotti dagli eventi sismici al fine di definire gli accelerogrammi da adottare per le verifiche sismiche della diga. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 16 4.4 Modellazione numerica in condizioni statiche e dinamiche La modellazione meccanica del corpo diga e delle fondazioni sarà svolta avvalendosi di codici di calcolo bidimensionali e tridimensionali (Elementi Finiti, Differenze Finite) all’interno dei quali saranno implementati i modelli costitutivi più avanzati (elastici lineari equivalenti, visco‐ elastici, elasto‐plastici incrudenti). La performance del corpo diga, delle opere accessorie e dei versanti circostanti, in condizioni statiche e dinamiche sarà determinata in base ai requisiti stabiliti dagli organi di controllo. 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.31 Bedrock 2D model 3D model 0.33 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Period T (s) 1.4 1.6 1.8 Spectral acceleration Sa (g) Spectral acceleration Sa (g) 2 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Bedrock 3D model 2D model 0.5 0.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Period T (s) 1.4 1.6 1.8 2 4.5 Analisi di suscettibilità alla liquefazione La suscettibilità alla liquefazione dei terreni granulari costituenti il rilevato e la fondazione sarà esaminata mediante verifiche basate sui risultati di prove in situ, sia di tipo tradizionale (prove penetrometriche statiche e dinamiche) sia di tipo geofisico (prove down‐hole, cross‐hole), in funzione delle caratteristiche dell’opera e della disponibilità di dati sperimentali. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 17 Height a.s.l.(m) 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 0.2 0.4 0.6 0.8 Mean value 1 1.2 1.4 1.6 1.8 FS Sandy to silty mixtures Mean water level Clayey silt with levels of sand mixtures Saturated sandy to silty mixtures. Clays 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 FS Alteranting levels of sandy to silty mixtures and clay layers Mean value +/- standard deviation 4.6 Analisi e modellazione numerica dei moti di filtrazione Le analisi riguarderanno il regime di filtrazione all’interno del corpo diga e dei terreni in fondazione e del potenziale di sifonamento. Esse saranno condotte associando i dati delle campagne di monitoraggio a simulazioni numeriche bi e tridimensionali eseguite con i più moderni codici di calcolo numerico. Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 18 Advanced Geotechnical Solutions Corso Caulino, 11 80066 Vico Equense, loc. Seiano (Na), Italy +39 081 802.86.39 www.idrogeo.it [email protected] via Abate Aligerno, 83 03043 Cassino (FR), Italy +39 0776 299.36.44 - +39 340 36 21 803 +39 0776 299.33.83 www.ageosol.com [email protected] Verifica delle condizioni di sicurezza delle dighe in condizione statiche e sismiche 19
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