Condizioni di sicurezza delle dighe in terra con riferimento a problemi di fratturazione idraulica

In general, safety against hydraulic fracturing is checked for by measuring pore water pressures in the earth dam and rate of flow through the dam; water turbidity is also inspected as a warning sign for erosion phenomena. During first impounding or under working conditions, failure mechanisms of earth dams induced by fracturing can produce leakage with erosion phenomena through the core. They can also result in measured values of pore water pressure in the core that are the same as those corresponding to the elevation of the reservoir. The analysis of some case histories available in the literature made it possible to identify two crucial mechanism for hydraulic fracturing, namely load transfer phenomena due to differences in stiffness between the core and the abutments and heterogeneity of material. In the first part of the paper an interpretative model is proposed to analyze in situ measurements and identify hydraulic fracturing conditions. In the second part of the work a well instrumented earth dam is studied. Although the examined dam does not manifest hydraulic fracturing problems, the high number of installed piezometric cells, total pressure cells and borehole extensometers, permitted to carried analysis of several important aspects of its behaviour that are relevant to hydraulic fracturing.

Il problema della fratturazione idraulica è un tema centrale nella valutazione delle condizioni di sicurezza di una diga in terra. Particolare attenzione deve dunque essere rivolta sia alla comprensione del fenomeno sia alla definizione delle più opportune misure di salvaguardia. In generale, le misure che possono rilevare la presenza di fenomeni di fratturazione idraulica sono le misure delle portate filtranti, la valutazione della loro torbidità (per evidenziare in particolare l’entità dei fenomeni erosivi in atto) e le misure di pressione interstiziale. L’analisi di numerosi casi reali presenti in letteratura permette di evidenziare alcuni aspetti fondamentali dei fenomeni di fratturazione idraulica legati in genere sia a disomogeneità del materiale posto in opera, sia a cedimenti differenziali dovuti alla presenza di materiali dotati di differente rigidezza. Per una corretta interpretazione dei fenomeni misurati e osservati, la prima parte del lavoro richiama i principali modelli interpretativi volti alla comprensione e alla verifica di situazioni di fratturazione idraulica. La seconda parte prevede l’analisi interpretativa delle misure di una diga in terra zonata che, pur non manifestando problemi legati a fratturazione idraulica, per l’elevato numero di strumenti installati per il monitoraggio in fase costruttiva e di esercizio, permette considerazioni di più ampio raggio, anche in merito agli aspetti trattati in questo lavoro.