Multi-scale geometrical analysis of fracture networks in granite massifs and its application to landfill site selection

Abstract

In the present work some numerical approaches are tested in order to comprehensively characterise the multi-scale geometry of the fracture network showed by a Variscan granite massif where a recent landfill is operating. The obtained results strongly suggest that the spatial distribution of fractures at different scales, particularly those sets that are strongly connected, must be considered in any technical solution concerning the minimisation and control of leachate leaking and dispersion via systematic and detailed monitoring. It is also shown that proper scaling of many of the geometric features displayed by natural fracture networks can be assessed by means of fractal methods, thus providing insights for predicting the character of fractures in unexposed domains of the rock mass, and supplying significant information to be used in fluid flow modelling. All these tasks are critical for a careful selection of acceptable sites for landfills construction on top of granite massifs as well as to design solutions to many problems concerning eventual leachate leaking and dispersion around dump cells.

Neste trabalho testam-se algumas abordagens numéricas com vista à caracterização geométrica multi-escala da rede de fracturas apresentada por um maciço granítico varisco onde se localiza um aterro sanitário recente. Os resultados obtidos indicam que qualquer solução técnica visando a minimização e controlo de fluxos de lixiviados e respectiva dispersão via monitorização sistemática do local intervencionado, deverá considerar a distribuição espacial de fracturas a diferentes escalas, especialmente as que constituem famílias de estruturas fortemente conectadas. Mais revelam que as extrapolações de escala poderão ser realizadas com base em métodos de análise fractal de diversos parâmetros geométricos, cujos resultados se afiguram determinantes na predição das características da rede de fracturas em domínios não aflorantes do maciço rochoso, fornecendo igualmente informações importantes ao desenvolvimento de modelos de escoamento de fluidos. Estes dados revelam-se críticos na selecção criteriosa de locais aceitáveis para a construção de aterros sanitários em maciços graníticos, assim como na pesquisa de soluções para muitos problemas relacionados com a eventual libertação e dispersão de lixiviados em torno das células de deposição de resíduos.