Le misure piezometriche in sito

Raccomandazioni AGI (1977):

Finalità Mezzi di indagine

Profilo stratigrafico

Diretti ^ Scavi  accessibili (pozzi, trincee, cunicoli)

 Fori di sondaggio Indiretti ^ Prove geofisiche

 Prove penetrometriche statiche

Proprietà fisico‐meccaniche

Grandezze misurate

Tipo prova

σ

_h0

σ:ε :σ

Scissometriche

F

Penetrometriche statiche

☂ ☀

Penetrometriche dinamiche

☂ G

Pressiometriche

☀ ☀ ☁

Dilatometriche

☀ ☂ ☁

Geofisiche

☀

Misura pressione neutra

^ Piezometri idraulici 

 Celle piezometriche

Legenda

σ

_h0

=

tensioni orizzontali

σ:ε =

legame tensio‐deformativo

:σ =

resistenza al taglio

☀ =

impiego ottimale

☁ ⁼

limitazioni esecutive

☂ ⁼

interpretazione empirica

F =

solo terreni a grana fine

G =

solo terreni a grana grossa

Permeabilità

^ Prove di emungimento

 Prove di immissione

Verifica impiego  analisi e tecnologie

 Prove di carico su piastre e pali

 Misure di pressioni neutre e permeabilità (efficacia di drenaggi e impermeabilizzazioni)

 Misure di proprietà meccaniche

(efficacia di trattamento di miglioramento e rinforzo)

Le misure piezometriche in sito

Prove permeabilità 1

Attrezzatura

Piezometri idraulici a tubo aperto  misura della quota piezometrica h Celle piezometriche  misura della pressione interstiziale u

Installazione: in foro di sondaggio o infissi da superficie

Tubo piezometrico a tutta altezza (per misure di u medie,

in sottosuolo omogeneo)

Presa localizzata (per misure locali di u, in sottosuolo stratificato)

Tecniche di misura piezometrica in sito

Prove permeabilità 2

Installazione di un piezometro a tubo aperto - I

1. Messa in opera del filtro di sabbia mediante riempimento dell’intercapedine tra tubo e foro

Prove permeabilità 3

2. Messa in opera del tampone impermeabile di malta e del chiusino di protezione

Installazione di un piezometro a tubo aperto - II

Prove permeabilità 4

Prove permeabilità

5

Esecuzione di una lettura piezometrica

3. Esecuzione delle letture in tubo piezometrico Freatimetro

(sondina elettrica con sensore acustico)

... o in foro di sondaggio

Piezometri idraulici per misure localizzate

Piezometri a circuito chiuso Piezometro Casagrande

idraulico (Bishop) pneumatico

Prove permeabilità

6

Prove permeabilità 8

TAPPOFILTRO 1,00

RIEMPIMENTO 0,50

Miscela secca di sabbia cemento e bentonite

1,30 m

529,00 m

0,300,50

TAPPO 1,001,30 m 0,500,300,50

1,00

RIEMPIMENTO

Bentonite in pellets dmax = 1,5 cm

Bentonite in pellets dmax = 1,5 cm e fluida (sandwich)

Sabbia silicea Sabbia silicea

FILTROTAPPO

Miscela secca di sabbia cemento e bentonite

Bentonite in pellets dmax = 1,5 cm e fluida (sandwich)

Presa con filtro poroso

Batteria di tubi (  1.25 cm)

giunti esterni

Installazione di piezometro Casagrande

Prove permeabilità 9

1. nastro di teflon

3. silicone 4. nastro adesivo 2. giunto

Piezometro Casagrande: preparazione tubi

Prove permeabilità 10

Fase da effettuare  con tubi già collegati  alla presa filtrante!

Piezometro Casagrande: saturazione filtro

Prove permeabilità 11

1. Getto di sabbia a fondo foro

2. Posa in opera filtro e tubi

3. Bentonite in pellets per tappo impermeabile

Piezometro Casagrande: installazione in foro

Misure piezometriche

12

Celle piezometriche

piastra porosa piastra porosa trasduttore

di pressione

Il trasduttore consente 

una lettura diretta  della pressione interstiziale  nel terreno a contatto

La piastra porosa evita

l’intasamento o l’occlusione

per effetto dell’infiltrazione

di particelle solide

trasduttore a ‘corda vibrante’

Prove permeabilità

13

Celle piezometriche

piastra porosa piastra

porosa trasduttore

di pressione

Il trasduttore consente  una lettura diretta 

della pressione interstiziale  nel terreno a contatto

La piastra porosa evita

l’intasamento o l’occlusione

per effetto dell’infiltrazione

di particelle solide

Prove permeabilità

14

Celle piezometriche: messa in opera

1. Fase di saturazione 2. Installazione in foro

Prontezza della misura piezometrica

I tempi di riequilibrio idraulico sono:

‐ proporzionali al volume d’acqua in ingresso 

‐ inversamente proporzionali alla permeabilità

tempo, t

profondità, z/z0 1

t₉₅ 0.05

arctan(-Fk/A)

‘Prontezza’  (t

₉₅

)

^‐1

F k

dz dt

z A

  

diminuisce con la sezione del tubo A ;  aumenta con il coefficiente d’ingresso F; 

aumenta con la permeabilità del terreno k

0

0 0 0

Rapporto  di  equalizzazione    1 1       

F kt

z z

A

h z

z z z e

    ^    

^

Equazione di continuità:

0

F kt

z

A

z e





 

95

0.95 Tempo  di  risposta    A ln 0.05 3 A

t F k F k

     

q dt    A dh    A dz

0

ln

z F k

z A t

  

q F k z



dz

A F k z

 

dt



0 0

z t

z

dz F k

z

 

A dt

 

Prove permeabilità 15

Presa piezometrica

con coefficiente di ingresso F

Tipologia di filtri e coefficienti di ingresso

Prove permeabilità 16

Prove permeabilità

17

Scelta del tipo di strumento

Tipo D

(cm) Funzionamento Installazione Permeabilità terreni

k (cm/s)

Tubo aperto 5 filtro a tutta altezza  in foro sondaggio elevata

(> 10^–4)

Casagrande 1÷1.5

presa localizzata, volumi ridotti in foro sondaggio* media (10^–6 ÷ 10^–4)

Infisso (GeoNor) 2.5 infisso da superficie

A circuito chiuso 

(Bishop) 1÷1.5 chiusura idraulica con manometro 

 livelli idrici più elevati del p.c.  in foro sondaggio medio‐bassa (10^–8 ÷ 10^–6) Celle piezometriche n.d. tubo sostituito da trasduttore in foro sondaggio* bassa

(10^–10 ÷ 10^–8)

* anche infisso in terreni fini poco consistenti

Il tipo di strumento va selezionato 

in relazione alle condizioni di sottosuolo

ed alla velocità del fenomeno da monitorare

Prove permeabilità 18

In definitiva, k è influenzato da numerosi fattori, tutti molto variabili, per cui:

• è il parametro geotecnico con maggiore variabilità in natura (k = 10

^‐10 

÷ 10 cm/s)

• va determinato sperimentalmente con apposite prove In laboratorio

Misura del coefficiente di permeabilità

In sito

permeametro

edometro

pozzo

piezometri

La misura della permeabilità in laboratorio

Prove permeabilità 19

Procedura generale di prova in permeametro di Darcy:

1. Applicare un gradiente idraulico (I = h/l) ad un provino cilindrico di lunghezza l 2. Misurare la velocità di flusso v (portata filtrante Q / area A)

3. Applicare legge di Darcy per ottenere il coefficiente di permeabilità k

  

Q h

v k i k

A l

In laboratorio il coefficiente di permeabilità è misurabile mediante:

‐ Permeametri

‐ Celle triassiali e edometriche  (cfr. prove compressibilità)

A l

Q

h

Prove permeabilità 20

Procedura adatta per terreni a grana grossa

Prove di permeabilità a carico costante

Carico idraulico h misurato in sottili tubi

piezometrici Portata effluente

regolata dal dislivello

H tra i serbatoi di  carico e scarico

Volumi V misurati con buretta

graduata a intervalli 

t regolari

Provino cilindrico di altezza l ed area A

(> 20cm

²

)

  k Q L

A h

Relazione V : t

 

 Q V

t



Portata media (misurata)

Elaborazione



Permeabilità

1 Immissione acqua deaerata 2 Rubinetto

3 Serbatoio di carico 4 Serbatoio di scarico  5 Elemento filtrante 6 Piastra forata 7 Provino

8 Tubi piezometrici  9 Scala graduata 10 Buretta graduata 11 Cella

Prove permeabilità 21

Abbassamento  progressivo del  livello idrico h nel 

tubo  (di sezione a)



gradiente idraulico 

 h variabile

h misurata a  intervalli di  tempo t regolari

Elaborazione

Permeabilità

 

 

1 2

ln h h k a l

A t

Diagramma ln(h) : t

Prove di permeabilità a carico variabile

Procedura adatta per terreni a grana fine

Provino cilindrico  di sezione A eventualmente 

sottoposto a sovraccarico  verticale

1 Immissione acqua deaerata 2 Tubo piezometrico asportabile 3 Raccordo a tre vie

4 Guarnizioni di gomma  5 Elemento filtrante 6 Supporto provino 7 Provino

8 Piastra di carico 

9 Sistema di applicazione carichi verticali 10 Contenitore con sfioro

Raccomandazioni AGI (1977):

Finalità Mezzi di indagine

Profilo stratigrafico

Diretti ^ Scavi  accessibili (pozzi, trincee, cunicoli)

 Fori di sondaggio Indiretti ^ Prove geofisiche

 Prove penetrometriche statiche

Proprietà fisico‐meccaniche

Grandezze misurate

Tipo prova

σ

_h0

σ:ε :σ

Scissometriche

F

Penetrometriche statiche

☂ ☀

Penetrometriche dinamiche

☂ G

Pressiometriche

☀ ☀ ☁

Dilatometriche

☀ ☂ ☁

Geofisiche

☀

Misura pressione neutra

^ Piezometri idraulici 

 Celle piezometriche

Legenda

σ

_h0

=

tensioni orizzontali

σ:ε =

legame tensio‐deformativo

:σ =

resistenza al taglio

☀ =

impiego ottimale

☁ ⁼

limitazioni esecutive

☂ ⁼

interpretazione empirica

F =

solo terreni a grana fine

G =

solo terreni a grana grossa

Permeabilità

^ Prove di emungimento

 Prove di immissione

Verifica impiego  analisi e tecnologie

 Prove di carico su piastre e pali

 Misure di pressioni neutre e permeabilità (efficacia di drenaggi e impermeabilizzazioni)

 Misure di proprietà meccaniche

(efficacia di trattamento di miglioramento e rinforzo) Prove permeabilità

22

Le misure di permeabilità in sito

Prove permeabilità

23

Tecniche di misura di permeabilità in sito

Esecuzione: ‐ in fori di sondaggio condizionati come piezometri idraulici 

‐ in pozzetti superficiali

‐ in pozzi con piezometri di controllo

Principio: ottenere il coefficiente di permeabilità (k) 

dal confronto tra portate (emunte o immesse) e gradienti idraulici Pro e contro

(contromisura: eseguire entrambi e mediare i risultati)

Emungimento   solo sotto falda,  rischio di erosione del terreno ( sovrastima di k) Immissione   anche fuori falda,  graduale intasamento del filtro ( sottostima di k)

pozzo

piezometri

Prove permeabilità 24

Esecuzione (in immissione/emungimento):

si misura (p. es. con un contatore) la portata q

necessaria per mantenere costante il dislivello idraulico h imposto da una pompa tra foro e terreno

Interpretazione

 

q k F h

Prove in foro a carico costante

k  q F h

(F = coefficiente d’ingresso)

Prove permeabilità 25

Esecuzione (in immissione/emungimento):

si registra nel tempo l’ abbassamento/risalita z del livello idrico nel foro, 

prodotto da un sovralzo/depressione iniziale





 

₀



0

ln( ) ln( )

F kt

A

F k

z e z z t

z A

per cui k si può ottenere:

• dalla pendenza locale:

• dal coefficiente angolare  della retta di regressione k  A 

  F

  

ln( ) z t

Prove in foro a carico variabile

Interpretazione

 



1 2

2 1

ln( ) ln( ) z z k A

F t t



_{i e}

k k k

Compensazione errori 

Prove permeabilità

26

Esecuzione di una prova di permeabilità in foro

Esecuzione delle letture con freatimetro

Prove permeabilità 27

0,00001 0,0001 0,001

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

tempo, t (min)

coefficiente di permeabilità, k (cm/s)

PS1 - ho = 0.55 m PS2 - ho = 9 m 0,1

1 10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

tempo, t (min)

altezze, h (m)

PS1 - ho = 0.55 m PS2 - ho = 9 m

Letture altezza acqua nel foro (per diversi livelli iniziali)

Interpretazione mediante pendenza locale

Interpretazione di prova di permeabilità in foro

  

 ln( ) h A

k t F

 

  

 

  

  

 

2

3

ln 1.5 1 1.5 F L

L L

D D

L = altezza del tratto filtrante 

D = diametro del tubo

Prove permeabilità

28

Esecuzione di una prova di permeabilità in pozzetto

Esecuzione delle letture con asta graduata

Prove permeabilità 29

Interpretazione mediante pendenza locale

Interpretazione di prova di permeabilità in pozzetto

0,00001 0,0001 0,001

0 60 120 180

tempi (min)

coefficiente di permeabilità, k (cm/s)

PP1 - ho = 80cm PP2 - ho = 115cm PP3 - ho = 134cm 50

100 150

0 60 120 180

tempo, t (min)

altezza, h (cm)

PP1 - ho = 80cm PP2 - ho = 115cm PP3 - ho = 134cm

Letture livello acqua nel pozzetto  (B  130 cm) per diversi livelli h

₀

iniziali

 

          1 2 3 1 9

h

h B

k t h

B

z_w H

B > 10 ‐ 15 d_max H < z_w/7

B

h₀

p.l.f.