Scelta del sito del serbatoio: 3 fattori

Questo articolo mette in luce i tre fattori da considerare per la scelta del sito del giacimento. I fattori sono: - 1. Geologia dell'area dei bacini idrografici 2. Geologia dell'area del bacino idrico (ovvero, l'area da sommergere) 3. Geologia del sito della diga.

Fattore # 1. Geologia dell'area di cattura:

Ciò influisce sulla proporzione della scarica e della percolazione. Sufficienti informazioni possono essere acquisite dalle mappe esistenti insieme ad ulteriori informazioni raccolte da osservazioni fatte in prima persona.

Fattore 2. Geologia dell'area del bacino idrico (ovvero l'area da sommergere):

L'importante requisito qui è che non ci dovrebbe essere alcuna paura di perdite quando il terreno è sotto pressione con piena prevalenza di acqua nel serbatoio. La mappatura geologica su larga scala (da 10 cm a 9 km) può essere fatta per raccogliere e assemblare i dati necessari. L'ubicazione della falda freatica può anche essere investigata se necessario e l'eventuale insabbiamento del sito preso in considerazione.

Generalmente in molti siti adatti per il sequestro di bacini idrici, troviamo depositi superficiali come torba, alluvioni e persino derive glaciali e queste sono eccessivamente rocce solide. La torba dovrebbe essere evitata e dato che il suo spessore spesso può essere difficile da stimare tranne che da molti fori. Se è presente una notevole quantità di torba, è necessaria la sua rimozione.

Gli acidi organici e le sostanze coloranti della torba influenzeranno negativamente la purezza dell'acqua. In alcuni siti in cui esistevano depositi di torba da 8 a 10 m, sono stati trattati coprendoli con uno strato di sabbia pulita di 0, 5 ma 1 m di spessore. L'alluvione può non presentare tale difficoltà, anche se le trincee devono essere tagliate può essere necessario un armamento difficile. In alcuni casi, il contenuto di acqua dell'alluvione può presentare difficoltà durante la costruzione.

I depositi glaciali (come il masso) sono impermeabili e possono essere vantaggiosi. Al contrario, se i depositi contengono sabbie e ghiaie (ad esempio morene), questi materiali porosi possono causare gravi perdite. In tali condizioni vale la pena di scavare attraverso i depositi permeabili per la costruzione di un taglio o utilizzare qualche altro trattamento.

Rocce permeabili e solubili:

Le rocce sotto ogni copertura di depositi superficiali possono a volte presentare alcune difficoltà. Questi sono dovuti alla presenza di rocce altamente permeabili che possono influenzare l'impermeabilità del serbatoio. Il calcare e le rocce così solubili creano i problemi sotto questo aspetto, poiché è probabile che sviluppino canali di soluzione che possono portare via grandi quantità di acqua.

In tali situazioni a volte le grandi cavità nella formazione di calcare nel sito possono essere riempite in un costoso programma di stuccatura mediante l'iniezione di asfalto liquido caldo attraverso una serie di fori praticati nella roccia.

I letti di gesso sono ancora più solabili del calcare. Ci sono casi di acqua che fuoriescono attraverso uno strato di gesso che può essere allargato dalla soluzione. Ci sono anche casi di flusso sotterraneo di acqua attraverso una striscia di sabbia porosa che provoca gravi perdite. Le perdite possono anche avvenire attraverso le fessure.

Rocce improbabili per consentire il passaggio di acqua includono scisti e ardesie, scisti, gneiss e rocce ignee cristalline come granito (tranne in condizioni in cui sono presenti sistemi articolari ben sviluppati).

La percolazione dell'acqua è possibile attraverso rocce decomposte (dolerite e laterite) e quindi dovrebbero essere evitate. Dalle discussioni precedenti concludiamo che la principale considerazione geologica in tutti i siti di dighe è la stabilità della roccia nelle fondazioni.

Le principali considerazioni geologiche nella selezione dei siti per le dighe sono:

(a) Le rocce sottostanti devono avere una resistenza sufficiente a sopportare il peso della diga e la spinta risultante.

(b) Le rocce devono essere impermeabili per evitare perdite di acqua sotto la pianta della diga.

Un sito ideale per una diga è quindi una fascia impervia di rocce massicce e dure, libere da giunture per tutta la lunghezza della diga. Come accennato in precedenza, i graniti, i gneiss, gli scisti ecc. Si adattano bene
fondazione per una diga.

Le dighe di grande altezza non possono essere efficacemente fondate su strati sciolti e non consolidati come la sabbia e il terriccio poiché vi saranno notevoli perdite per percolazione o perdite. Le dighe a bassa pressione possono tuttavia essere costruite su tali aree se sono dotate di fondazioni larghe senza fessure o aperture. Le dighe non dovrebbero essere costruite su un piano di faglia. Piccole fessure e giunture possono tuttavia essere sigillate con materiale di concimazione. Ma, in un piano di faglie, se si esegue la chiusura, potrebbe nuovamente dilatarsi durante i terremoti.

Considerazioni su rocce bagnate o in lettiera:

Strutture geologiche semplici e rocce impermeabili forniscono condizioni dirette per la costruzione di dighe in cui gli strati non sono altamente piegati. Tali condizioni in realtà sono rare, perché le considerazioni topografiche e di altro tipo governano in parte la scelta. Anticlines e synclines sono in genere caratteristiche ricorrenti.

La Figura 18.7 mostra una valle di erosione in una flessione anticlinale. In questo caso una diga fondata in questa valle sarà efficiente fino all'altezza della roccia impervia in quanto è a tenuta stagna. Al di sopra di questo livello si verificano perdite attraverso le arenarie permeabili su entrambi i lati.

La Figura 18.8 mostra un'altra valle di erosione nel paese montuoso con gli strati di roccia in flessione anticlinale.

Una diga attraverso questa valle non è adatta. In questo caso il letto di arenaria permeabile è esposto al flusso.

Nel caso di rocce stratificate con letti impervi intrecciati con strati porosi, la diga deve essere costruita in modo tale che la sua lunghezza sia parallela allo scioglimento dei letti e le fondazioni siano posizionate in modo da avere un grembiule di strati impervi sotto il lato a monte della diga Nel caso di strati inclinati è bene posizionare la fondazione della diga sui letti con salti a monte piuttosto che letti fortemente inclinati con salti a valle.

Quando le dighe sono poste su rocce piegate, è vantaggioso posizionarle esattamente o leggermente sul lato a monte dell'asse della cresta della piega anticlinale (Fig. 18.11). Ma nel caso di piega sinerginale è meglio posizionare la diga un po 'sul lato a valle dell'asse della piega.

Difetti e smottamenti:

I guasti possono rappresentare un problema serio se aperti al passaggio dell'acqua. Diventano potenziali sbocchi per la fuga di acqua immagazzinata dal serbatoio. Possono essere trattati con stuccatura o in alternativa scavando lungo la linea di frattura e riempendo la fossa con pozzanghera o cemento.

Le frane sono indicazioni di stato instabile. Tali motivi noti per essere stati sottoposti a frane dovrebbero essere evitati. L'acqua che fuoriesce attraverso un letto poroso può portare a smottamenti in pendenza lontani dal serbatoio qualche tempo dopo il riempimento del serbatoio.

Posizione della tavola d'acqua:

È naturale che quando le condizioni di equilibrio naturale sono cambiate a causa dell'accumulo di un grande corpo di acqua sequestrata, devono essere considerati gli effetti di infiltrazione, deviazione o disturbo del flusso di acqua sotterranea. Una parte dell'acqua del serbatoio affonderà nel terreno e il movimento di tale acqua dipende dalla posizione della falda freatica e dalla natura delle rocce.

Nella maggior parte dei casi la falda freatica si trova vicino alla superficie della valle che si innalza su entrambi i lati. Quando il livello dell'acqua nel serbatoio non supera il livello della falda freatica sotto qualsiasi terreno adiacente (come uno spartiacque locale) non si verificherebbe alcuna perdita grave da infiltrazione. Ma quando il livello dell'acqua del serbatoio è più alto in qualche punto come in Fig. 18.13.

Ci saranno perdite e la quantità di tali perdite dipenderà dalla permeabilità delle rocce prevalenti. Quando si tratta di sedimenti a grana fine, è improbabile che le perdite siano grandi, ma quando sono presenti rocce ruvide o articolate aperte le perdite di infiltrazione saranno considerevoli (occorre prestare attenzione per garantire che le falde acquifere non vengano confuse con la falda principale).

Insabbiamento del serbatoio:

Quando il serbatoio è completo, i flussi che fluiscono nel serbatoio depositano lì i loro sedimenti. Quando la quantità di tali sedimenti di sedimenti è considerevole, può portare all'abbattimento del lago artificiale in pochi anni. Il tempo impiegato per tale interramento dipenderà dal tipo di bacino di utenza. Se c'è una buona copertura di alberi aiuta a ridurre l'insabbiamento.

Se l'insilamento progredisce, la capacità di stoccaggio dell'acqua viene ridotta compromettendo l'efficienza del giacimento. In tali circostanze devono esserci alcune disposizioni per il lavaggio del limo attraverso alcuni passaggi nella diga o in altro modo.

Un sacco di sedimenti viene portato in momenti di alluvione. In alcuni siti può essere possibile fornire un by-pass per l'acqua di inondazione attorno al bacino. In alternativa possono essere previste trappole per limo sui flussi che alimentano il serbatoio.

Factor # 3. Geology of the Dam Sito:

Una diga dovrebbe avere una base sicura. Per evitare di dare per scontate le condizioni, la natura della geologia del sottosuolo nel sito può essere esplorata dai fori di prova e una mappa di grandi dimensioni (ad esempio da 40 cm a un km) può essere preparata.

Nella maggior parte dei casi una diga comporterà gli scavi di una trincea sia che la struttura della diga sia di cemento, muratura o terra sia una parete centrale e che le condizioni geologiche nella zona di trincea debbano essere pienamente note. Una diga ideale, per l'intera lunghezza della sua fondazione avrebbe bisogno di una roccia solida e impermeabile (preferibilmente in un tipo di roccia).

Tali condizioni nella realtà non sono realizzate. Possibilità di percolazione sotto il sito della diga quando il serbatoio è pieno e la posizione del corpo idrico sequestrato rispetto alla falda sono fattori degni di considerazione. I siti alternativi devono essere esaminati nei loro meriti.

Prova Borings:

La sicurezza e l'economia sono le considerazioni generali nella scelta di un sito per una diga. Una mappa geologica su larga scala dell'area in cui si trova la diga può essere realizzata mostrando le strutture principali, compresi i difetti nelle rocce. Ulteriori informazioni possono essere ottenute dai fori. Una perforazione rotante può dare un nucleo che funge da registro delle rocce attraversate.

I fori di prova sono fatti per esplorare le condizioni del sottosuolo. Gli alberi delle aree critiche possono essere affondati per ottenere dettagli. A volte si creano grandi fori di diametro pari a 1, 2 m che consentono l'ispezione diretta delle rocce e l'esplorazione di caverne calcaree in alcuni siti. La spaziatura dei fori dovrebbe essere pianificata correttamente per fornire ampie informazioni sulle strutture geologiche del sito.

Questo programma di noiosi esercizi dovrebbe preferibilmente essere affidato a un ingegnere con conoscenza della geologia. Questo, senza dubbio, può essere seguito da un'ispezione regolare da parte di un geologo. Nel processo di perforazione, qualsiasi perdita improvvisa di acqua nel trapano dovrebbe essere registrata, poiché potrebbe indicare la presenza di alcune fessure aperte.

Depositi superficiali:

Le rocce sulle quali deve essere costruita una diga, generalmente sono coperte da alcuni depositi superficiali come l'alluvione o la deriva. Tali materiali insieme a eventuali rocce rotte dovrebbero essere rimossi sopra l'area di fondazione in modo che la diga possa essere fondata in modo sicuro su rocce sane.

La natura della copertura superficiale che deve essere tagliata governerà il metodo da adottare nel suo scavo e pertanto dovrebbe essere studiata un'attenzione particolare per la porosità e il contenuto di acqua.

In situazioni in cui la diga è piuttosto profonda, è importante stimare il comportamento dei depositi superficiali durante la costruzione, i supporti necessari per i lati dello scavo e il volume del pompaggio nel caso in cui il materiale sia impermeabile. L'utilizzo di sabbia e limo se incontrato in una parte della trincea tagliata può richiedere l'uso di aria compressa nello scavo e speciali rivestimenti cilindrici in ghisa in quella sezione della fossa.

Contorni di Rock Surface:

Il profilo della superficie solida della roccia nel sito della diga può essere determinato dai fori di prova. A tale scopo, dovrebbe esserci un numero sufficiente di fori che devono essere opportunamente distanziati. (Fig. 18.14)

Sulla base dei dati del foro è possibile eseguire una mappa del contorno della superficie interrata. In una zona coperta dalla deriva, poiché i depositi glaciali sono così irregolari che possono esserci molte grandi cavità topografiche e vecchie valli possono anche essere presenti nella superficie sotto-deriva.

Se questi si incontrano durante la costruzione inaspettatamente, ci saranno notevoli difficoltà e saranno coinvolti ulteriori costi, dal momento che lo scavo deve estendersi attraverso la deriva fino alla roccia solida. Il riempimento nelle valli sepolte menzionate sopra può essere sabbie o ghiaie glaciali che trasportano acqua o argilla di boulder.

Il tipo di depositi può variare anche a breve distanza. A volte mentre si fanno i fori di prova attraverso l'argilla masso, i massi presenti sono molto grandi e creano difficoltà e ci sono possibilità di scambiarli come solidi letti di roccia. I fori dovrebbero essere continuati per 6 mo più in tali situazioni per garantire che il pavimento roccioso sia stato effettivamente raggiunto.

Condizioni di fondazione:

A questo titolo cadono le considerazioni su problemi quali la natura e le condizioni (fresche o decadute) delle rocce su cui deve essere fondata la diga. Le varie considerazioni sono, la forza della roccia che dovrebbe essere adeguata per trasportare il carico della diga senza essere schiacciato o tranciato, caratteristiche strutturali come immersione di strati, spaziatura di piani di lettiera, presenza di pieghe, faglie, giunti e zone di schiacciamento la roccia e la permeabilità delle rocce e il tipo di circolazione dell'acqua attraverso di essa.

Piccole dighe possono essere costruite con successo su letti di materiali deboli come l'argilla, ma per dighe grandi e pesanti, vengono generalmente selezionate rocce dure come granito, arenaria, gneiss. Tali formazioni in cui si alternano strati rocciosi duri e morbidi, non sono preferiti poiché la penetrazione dell'acqua può indebolire gli strati rocciosi più morbidi che portano al loro movimento.

Formazioni di strati alternati di arenaria e scisto possono anche portare a scivolare, durante gli scavi per trincee. Le diverse rocce possiedono una forza portante diversa e anche due rocce con lo stesso nome possono avere gradi di forza molto diversi. Dove sorgono dubbi sulla capacità del materiale di sostenere i carichi, è necessario testarlo per la forza di schiacciamento.

Per le migliori condizioni, una diga dovrebbe essere costruita su una formazione uniforme. Se nella formazione sono presenti diversi tipi di roccia, le loro diverse forze portanti possono portare a un ineguale assestamento della struttura.

La forza della roccia, la sua struttura e permeabilità sono le proprietà importanti che governano la loro idoneità nelle fondazioni. Dal punto di vista dell'idoneità, le rocce possono essere suddivise in cinque gruppi principali, vale a dire le rocce massicce e massicce, le rocce cavernose, i sedimenti a letto sottile, le rocce deboli e le rocce non consolidate.

Rocce massicce: i siti di dighe sottostanti alle nuove invadenti ignee, granito, sienite, gabbro e altre varietà sono abbastanza forti da supportare i carichi imposti su di loro. Il problema è determinare le possibili strade di percolazione eccessiva.

Le rocce possono contenere zone frantumate o di taglio. Le zone strutturalmente deboli sono contrassegnate da parti decomposte. I sistemi di giunzione nei punti potrebbero essere sufficientemente aperti nella superficie e richiedere la stuccatura. Le superfici fresche di queste rocce si legano bene con il cemento e non richiedono alcun trattamento speciale.

Questo gruppo di materiale di fondazione include anche massicci flussi di lava. La maggior parte dei flussi di lava mostra articolazioni complesse. Potrebbe quindi essere necessario scavare e stuccare una porzione che consente una circolazione troppo pronta. Alcuni flussi di lava sono scoriacei o vescicolari. Se questi versicoli sono collegati a sostanze minerali, la roccia diventerà soddisfacente.

Questa categoria di rocce forti comprende anche gneiss, scisti, filladi, ardesie e quarziti allo stato fresco. Queste rocce hanno una grande forza per sopportare grandi carichi, ma è necessario determinare se esistono o meno zone strutturali lungo le quali si verifica un'eccessiva percolazione.

Possono esistere zone di guasto e di taglio e la rottura della frattura spesso localizzata in zone sottili può richiedere particolare attenzione. Le superfici fresche di queste rocce si legano bene anche con il calcestruzzo senza richiedere alcun trattamento speciale tranne la pulizia.

Anche i conglomerati, le brecce e le arenarie possono essere inclusi in questa categoria in base al grado e al carattere della cementazione. In queste rocce gli agenti cementanti comuni sono la calcite, la silice, l'ossido di ferro e i clastici fini. Se le rocce sono cementate a fondo da quarzo, calcite o altro cemento minerale o da cemento clastico completamente indurito, avranno una buona capacità portante contro carichi pesanti.

Quando le rocce sono cementate con sedimenti clastici fini, argilla, fango occorre prestare estrema attenzione per accertare se possono ammorbidirsi o meno durante il contatto prolungato con acqua sotto pressione.

Se queste rocce sono cementate solo parzialmente con calcite su silice, possono avere un'adeguata resistenza del cuscinetto ma potrebbero non essere adatte poiché potrebbero essere permeabili. Gli strati o le cuciture argillosi o argillosi in queste fessure dovrebbero ricevere una buona attenzione dato che è probabile che si verifichino degli scivoloni.

Rocce cavernose:

Due tipi di rocce sono altamente permeabili a causa della presenza di aperture cavernose. Queste sono rocce carbonatiche e laviche vescicolose o scoriacee. Il calcare, le dolomie e i loro equivalenti metamorfici, i marmi sono le uniche rocce comuni che vengono dissolte eccessivamente dall'acqua sotterranea. In queste rocce carbonatiche sono presenti strutture cavernose e canali di soluzione che consentono una facile circolazione dell'acqua. Trascurare la presenza di tali aperture nelle rocce può portare a danni molto costosi.

Le lava scoriacee sono anche incluse con rocce cavernose sebbene le aperture cavernose non siano grandi ma le rocce sono spesso altamente permeabili. È necessario controllare i contatti superiore e inferiore dei flussi di lava, poiché oltre alle cavità di vescicolazione (comunemente localizzate nelle parti superiori dei flussi), è probabile che siano presenti cavità irregolari a contatto di due flussi a contatto basale di lava. presente.

Sedimenti a letto sottile:

Nella maggior parte dei posti i letti sedimentari presentano variazioni nelle sezioni verticali. Scisti, arenarie e calcari si trovano spesso intercalati in una successione di letti sottili. La maggior parte dei letti singoli può avere uno spessore da meno di 25 mm a qualche millimetro in più. Bisogna fare attenzione a determinare le caratteristiche del letto in particolare in condizioni di immersione prolungata.

Gli strati ruvidi e calcarei permettono all'acqua di penetrare. Sebbene ci possa essere abbastanza forza portante, c'è il timore di possibili scivolate lungo gli assi dei letti o alle articolazioni causate dalla spinta della diga. Le possibili facce di slittamento sono i deboli strati argillosi o argillosi.

The Weak Rocks:

I tufi vulcanici e le pietre di argilla sono classificati in questo gruppo. Tali rocce argillose con piani di divisione ravvicinati distanziati rispetto alla lettiera sono chiamati scisti. Questi sono di due tipi, quelli formati consolidati dal compattamento sotto carico senza cementazione e i tipi cementati, che oltre alla compattazione sono stati cementati.

Nello stato secco le rocce consolidate dal compattamento hanno una buona resistenza. Tuttavia, dopo l'immersione, molti di questi perdono la loro forza. Gli scisti cementati hanno una resistenza portante superiore rispetto agli scisti di compattazione. Molti sono relativamente elastici ma sono deboli nella resistenza al taglio.

È necessario prendere precauzioni durante il posizionamento del calcestruzzo sugli scisti di compattazione per evitare l'essiccazione della superficie preparata. Bisogna lasciare il minimo tempo possibile per passare dall'istante di preparazione all'istante di versare il calcestruzzo.

Se ciò non avviene, lo strato superficiale parzialmente essiccato è soggetto a slake in fango alla base del calcestruzzo. Per quanto riguarda gli argilliti cementati, le loro superfici non necessitano di alcuna preparazione speciale se non la rimozione di materiale esposto alle intemperie o decomposto.

Roccia non consolidata:

Le dighe sono spesso costruite su materiale non consolidato. La sabbia e la sabbia grossa hanno una buona resistenza del cuscinetto anche se sono permeabili. La maggior parte delle pianure alluvionali presenta depositi di limo che sono vagamente imballati e pertanto è necessario prevedere disposizioni sufficienti per il drenaggio al fine di prevenire la deformazione plastica. La maggior parte degli scisti è compattabile.

Se l'acqua non può sfuggire rapidamente al carico e alla compattazione, deve sopportare parte dello stress e in tale azione può influire sulla stabilità della fondazione. I limi e le sabbie fini della deposizione fluviale presentano problemi difficili nelle fondazioni. Le argille sono molto plastiche e costituiscono fondamenta pericolose.

In situazioni in cui il materiale sottostante è altamente permeabile, possono essere fornite palancole o altri dispositivi insieme a un grembiule impermeabile fornito a monte. Questi dispositivi hanno lo scopo di aumentare la distanza in cui l'acqua deve passare attraverso il materiale permeabile sotto la diga con la sua velocità ridotta.

Percolazione sotto la diga:

La percolazione sotto una diga è sia una fonte di perdita dal serbatoio che una possibile causa di pressione verso l'alto sulla base della struttura. La quantità di percolazione sotto una diga è governata dalla natura permeabile o impermeabile della roccia di fondazione.

Dove le rocce di fondazione sono permeabili, può essere possibile diminuire la percolazione in larga misura aumentando il più possibile la lunghezza del percorso dell'acqua percolante, riducendo così al minimo il gradiente idraulico tra le facce a monte e a valle della diga. Ciò può essere ottenuto costruendo lungo la lunghezza della fondazione una trincea tagliata, riempita con materiale impermeabile a una profondità progettata e situata vicino alla parete a monte della diga.

Con questa disposizione, il percorso di percolazione viene deviato verso il basso e aumentato di lunghezza a causa della barriera impermeabile. Il rapporto tra la profondità dell'acqua nel serbatoio (sul lato a monte della diga) e la lunghezza della lunghezza di percolazione è presa ad un valore compreso tra 1: 5 e 1:20 a seconda della natura delle rocce nel sito, un valore più elevato viene utilizzato per i sedimenti a grana fine che per quelli grossolani.

Un altro metodo consiste nel fornire un palancolo tagliato o una zona verticale di roccia stuccata. Quest'ultimo metodo è utile nel caso di rocce articolate come il granito. Il cemento liquido viene pompato sotto pressione nei fori praticati nella fondazione.

Nelle situazioni in cui una diga deve essere costruita su sedimenti porosi, può essere costruito un grembiule orizzontale in cemento che si estende per una certa distanza a monte ea valle della diga. Questo dispositivo ha anche l'effetto di aumentare la lunghezza del percorso di percolazione sotto la struttura.

Se le rocce sottostanti hanno giunti e piani di lettiera con aperture, l'acqua che li entra eserciterà una pressione verso l'alto sulla base della struttura. Tale pressione può essere alleviata costruendo nella base degli scarichi della diga che convogliano l'acqua verso l'alto e verso l'esterno attraverso la faccia a valle. Gli scarichi di solito sono posizionati vicino alla superficie dell'acqua e possono essere forniti passaggi di ispezione lungo la lunghezza della diga. I test hanno dimostrato che la pressione di sollevamento è notevolmente ridotta con questo metodo.

Sfioratori e prevenzione della purga:

È importante provvedere a misure adeguate per scaricare le acque di inondazione fornendo gli sfioratori. La mancanza di tale disposizione può comportare il fallimento della diga. La purga delle acque di inondazione che attraversano il canale di scarico di una diga dovrebbe essere considerata prevedendo un grembiule di cemento sulla punta. Questo viene fatto per prevenire la rimozione di roccia dalle pareti e dai pavimenti della valle a valle a causa di forti scariche.