Venute d'acqua in galleria

[Jacopo]

Buon giorno, sono uno studente che attualmente sta lavorando alla tesina di laurea. Mi trovo ad un passo dal concludere ma mi trovo in difficoltà... Mi spiego: il professore che mi sta seguendo (che tuttavia non mi dedica davvero molto tempo) mi ha proposto come argomento lo studio delle venute d'acqua nella costruzione di opere in sotterranea quali gallerie. Attualmente dovrei calcolare la portata affluente in galleria, e mi è stato detto di usare la formula di Goodman, per dimostrare come questa fornisca dei valori di sovrastima rispetto ad altre (ma quali??? ) formule empiriche. Il problema sta proprio qui, non so a quali formule rivolgermi per calcolare la portata affluente in galleria, senza contare che non saprei nemmeno a quali dati riferirmi dato che non mi è stato fornito un caso particolare su cui lavorare ( e quindi permeabilità, altezza acquifero, raggio di influenza e così via sono probabilmente lasciati alla mia libera fantasia ) Suggerimenti da qualcuno più esperto di me???

[bernagozzi]

La formula di Goodman, che si rifà alla teoria del pozzo immagine, è una fra le più utilizzate per la valutazione della portata in ingresso verso una galleria. La sua semplicità, e sopratutto il fatto che dipenda unicamente da permeabilità, raggio della galleria e carico idraulico, la rendono di applicazione abbastanza universale, anche se ovviamente è sempre una formula che deve essere usata con cautela.
Un altro approccio al problema può essere quello elaborato da Federico la cui citazione è la seguente:

Federico F. (1984), Il processo di drenaggio da una galleria in avanzamento, Rivista Italiana di Geotecnica, 191-208.

In quella pubblicazione viene riportato un metodo per il calcolo della portata drenata da una galleria in avanzamento e per il calcolo dell'estensione del raggio di influenza nel tempo in funzione anche della piovosità.

Una idea per il tuo caso potrebbe essere quella di considerare dei parametri indicativi per una galleria (esempio raggio della galleria 7 metri, carico idraulico ante operam (cioè prima dello scavo con la falda in condizioni indisturbate) di 150 metri, un coefficiente di permeabilità di 1*10^-6 m/sec e una piovosità efficace di 250 mm/anno) e provare a vedere cosa succede in termini di portata drenata dalla galleria applicando i due procedimenti.
Ovviamente nel fare questo occorre considerare che la formula di Federico è funzione del tempo mentre la formula di Goodman no (considera una condizione all'equilibrio).
Inoltre nella formula di Federico viene tenuto in considerazione il parametro ricarica verticale, che invece non viene tenuto in considerazione nella formula di Goodman.
Comunque, fermo restando queste differenze, puoi tentare di fare una comparazione e vedere cosa succede.

Un altro sistema, più lungo in termini di tempo ma forse interessante per la metodica applicata, potrebbe essere quello di realizzare un modellino con Modflow. Esiste un'interfaccia gratuita che si chiama ModelMuse che consente di usare il Modflow in modo "abbastanza" semplice. Una volta fatto il modellino potresti confrontare i dati con quelli ottenuto con la formula di Goodman e vedere cosa ne puoi ricavare.

Queste in linea di massima potrebbero essere due idee..., poi magari parlane con il tuo professore per vedere cosa ne pensa.
Saluti!

[Jacopo]

Grazie mille per la risposta, trovo molto interessante l'ipotesi di utilizzare una formula come quella proposta che va a considerare una situazione dinamica, anzichè di equilibrio come Goodman. Trovo inoltre che Goodman sia abbastanza limitante e impreciso, forse questo è proprio il prezzo che viene pagato per garantire l'universalità di utilizzo di cui parla...soprattutto trovo una forzatura molto grossa il dover indicare un unico valore di permeabilità

[Jacopo]

News! Mi è stato chiesto dal professore di allegare anche delle illustrazioni che mostrino la galleria ed eventualmente le fratturazioni che la possono interessare, la falda in esame... avrebbe qualche testo da consigliarmi per potervici fare riferimento?

[bernagozzi]

Di testi che descrivono il problema delle venute d'acqua in galleria ce ne sono diversi. Per la tratta Bologna Firenze ad esempio è stata redatta questa pubblicazione

Le gallerie TAV attraverso l'Appennino toscano: impatto idrogeologico ed opere di mitigazione, Edifir, Firenze, www.edifir.it, 978-88-7970-411-3,

che inquadra il problema della realizzazione della tratta Bo-Fi da un punto di vista idrogeologico.
Esistono poi testi generici di "tunnelling" che trattano fra i vari aspetti anche il problema delle venute d'acqua in galleria.
Però, se il problema è la ricerca di illustrazioni da allegare alla tesi, forse la cosa più pratica è eseguire una ricerca su google immagini usando come parole chiave

tunnelling, water, inflow, inrush, fracture, hydrogeology

provando a combinarle fra di loro in modo da ottenere una certa selezione dei risultati.
Questo probabilmente è il modo più sicuro e veloce per ricavare le illustrazioni che ti servono.
Saluti!!

[bernagozzi]

Ti indico anche un altro libro che potrebbe esserti utile e che forse puoi trovare nella biblioteca universitaria

Papini M., Scesi L. (1998), Studi geologici nei progetti di gallerie, Geo-Graph S.n.c., Via Turati 5/M 20090 Segrate, 885555015.

Il testo si legge bene e fornisce un inquadramento generale sul problema che stai trattando.
Saluti!