Modellazione geofisica
Case study
Tomografie di resistività 3D per la valutazione della stabilità di argini e dighe in terra
Collaborazione
Tecnologie
Erosione interna in argini e dighe
L'acqua che si infiltra nelle strutture in materiali sciolti, come dighe in terra e argini, può indurre fenomeni di "erosione interna", con gravi conseguenze sul comportamento meccanico e sulla stabilità di queste strutture.
Questi processi di erosione possono comportare gravi rischi, come il cedimento di dighe e la rottura di argini. Lo studio di questi fenomeni ha incontrato delle limitazioni poiché avvengono in modo nascosto all'interno del materiale, rendendone difficile l'individuazione e la localizzazione. Tuttavia, le tecniche di monitoraggio geofisico non distruttivo offrono strumenti preziosi per comprendere questi processi.
In questo studio abbiamo sviluppato una procedura per la valutazione dei processi di erosione interna tramite tomografie di resistività elettrica e la modellazione del mezzo poroso con semplici relazioni costitutive (legge di Archie).
Obiettivi
- Valutare l'utilizzo di metodi non distruttivi (tomografie di resistività) per identificare i processi di erosione interna in argini e dighe in materiali sciolti
- Sviluppare un modello in grado di riprodurre i processi di erosione interna calcolando la massa di materiale eroso nel tempo
- Calibrare e validare il modello attraverso misure e dati sperimentali
- Utilizzare il modello calibrato per interpretare quantitativamente le tomografie di resistività
Metodologia
Le variazioni di resistività nel tempo nel corso dei processi di erosione interna, possono essere messe in relazione con i cambiamenti strutturali della struttura in terra (massa di materiale eroso), attraverso la legge di Archie.
t = 4 ore
t = 9 ore
t = 15 ore
t = 21 ore
t = 24 ore
t = 27 ore
Risultati
Test e validazione del modello
La validazione del modello è stata effettuata con i dati misurati in laboratorio. Una volta calibrato, il modello è in grado di "convertire" le misure di resistività (ERT, "Electrical Resistivity Tomography") in massa di materiale eroso a causa dell'azione delle infiltrazioni di acqua.
Benefici
La tecnica geofisica della tomografia di resistività elettrica time-lapse è potenzialmente in grado di individuare e localizzare i processi erosivi nelle dighe e negli argini e, soprattutto, di fornire una quantificazione della massa erosa nel tempo.
Approfondimenti
Masi M., Ferdos F., Losito G., Solari L. (2020). Monitoring of internal erosion processes by time-lapse electrical resistivity tomography. Journal of Hydrology, 589, 125340. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.125340
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