INDAGINE GEOGNOSTICA INDAGINE GEOGNOSTICA

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INDAGINE GEOGNOSTICA INDAGINE GEOGNOSTICA

L’indagine geognostica è costituita dall’insieme di sondaggi e prove, effettuate in situ e L’indagine geognostica è costituita dall’insieme di sondaggi e prove, effettuate in situ e in laboratorio, attraverso le quali si determinano le caratteristiche litologiche strutturali, in laboratorio, attraverso le quali si determinano le caratteristiche litologiche strutturali, petrografiche, fisico meccaniche, idrogeologiche. fisico meccaniche, idrogeologiche.

Perforazioni Perforazioni

Nell’ambito dell’esplorazione geologica del sottosuolo, accompagnati al rilievo geologico Nell’ambito dell’esplorazione geologica del sottosuolo, accompagnati al rilievo geologico di superficie, la tecnica di esplorazione mediante sondaggi geognostici rappresenta una di superficie, la tecnica di esplorazione mediante sondaggi geognostici rappresenta una metodologia di indagine

metodologia di indagine direttadiretta di fondamentale importanza per: di fondamentale importanza per:

- verificare o ricostruire la successione litostratigrafia e la geometria delle strutture nel - verificare o ricostruire la successione litostratigrafia e la geometria delle strutture nel sottosuolo, per avere una visione più completa in 3D della geologia di un’area;

sottosuolo, per avere una visione più completa in 3D della geologia di un’area;

- riconoscere l’eventuale presenza di unità litostratigrafiche e strutture sepolte;

- prelevare campioni per la determinazione delle proprietà fisico-meccaniche, in - prelevare campioni per la determinazione delle proprietà fisico-meccaniche, in laboratorio

laboratorio

- effettuare prove in situ in foro per la determinazione delle proprietà fisico-meccaniche - effettuare prove in situ in foro per la determinazione delle proprietà fisico-meccaniche e idrogeologiche

e idrogeologiche

-installare strumentazioni di monitoraggio -installare strumentazioni di monitoraggio

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Scopo delle perforazioni:

in base allo scopo le perforazioni possono essere suddivise in tre gruppiin base allo scopo le perforazioni possono essere suddivise in tre gruppi:: a) perforazioni per esplorazione

a) perforazioni per esplorazione,, utilizzate per la ricostruzione della colonna utilizzate per la ricostruzione della colonna

litostratigrafica e per la determinazione delle geometrie delle strutture nel sottosuolo ad litostratigrafica e per la determinazione delle geometrie delle strutture nel sottosuolo ad es. nel campo minerario (cave e miniere);

es. nel campo minerario (cave e miniere);

b) perforazioni per fori produttivi

b) perforazioni per fori produttivi, applicate nella ricerca idrica, di idrocarburi, , applicate nella ricerca idrica, di idrocarburi, geotermica (pozzi per acqua, di gas, petroliferi, geotermici), o per scopi speciali geotermica (pozzi per acqua, di gas, petroliferi, geotermici), o per scopi speciali (fondazioni profonde, consolidamenti);

(fondazioni profonde, consolidamenti);

c) perforazioni per acquisizione delle caratteristiche geotecniche e c) perforazioni per acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche

geomeccaniche,, utilizzate per le opere di ingegneria civile al fine di determinare oltre utilizzate per le opere di ingegneria civile al fine di determinare oltre la stratigrafia e configurazione strutturale del sottosuolo, soprattutto i parametri fisico- la stratigrafia e configurazione strutturale del sottosuolo, soprattutto i parametri fisico- meccanici, mediante il prelievo di campioni da analizzare in laboratorio, l’esecuzione di meccanici, mediante il prelievo di campioni da analizzare in laboratorio, l’esecuzione di prove in foro, l’istallazione di strumenti di monitoraggio.

prove in foro, l’istallazione di strumenti di monitoraggio.

Sistemi di perforazione Sistemi di perforazione

in base alla tecnica di perforazione si distinguono:

1) Sistema di perforazione a percussione 1) Sistema di perforazione a percussione 2) Sistema di perforazione a rotazione 2) Sistema di perforazione a rotazione

3) Sistema di perforazione a rotopercussione 3) Sistema di perforazione a rotopercussione

La scelta del sistema dipende da diversi fattori quali: scopo della perforazione, tipo di La scelta del sistema dipende da diversi fattori quali: scopo della perforazione, tipo di materiale da perforare, diametro della perforazione e profondità da raggiungere,

materiale da perforare, diametro della perforazione e profondità da raggiungere, redditività, logistica ecc…

redditività, logistica ecc…

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1) Sistema di perforazione a percussione

L’impianto può essere di tre tipi:

sistema canadese con batteria di aste piene; sistema a percussione rapida ad aste vuote; sistema pensilvano a cavo

In generale l’impianto è costituito da:

•un sistema di sollevamento (coppia di argani con frizione, funi di acciaio, torre e motore)

•un utensile di perforazione (scalpello, sonda, benna)

•tubi di manovra per il rivestimento del foro (a saldare o filettati) con testa di battuta (per infissione tubi di manovra nel terreno)

•Morsa giracolonna (per inserimento ed estrazione tubi di avanzamento)

Si basa sull’azione frantumatrice di un utensile di perforazione pesante, dotato di scarpa tagliente, che viene alternativamente alzato e lasciato cadere per gravità sul terreno da un altezza variabile da 1 a 3 m circa. L’abbassamento e sollevamento dell’utensile di perforazione avviene mediante un sistema di argani e funi d’acciaio collegato a un motore, con una frequenza variabile, di solito sui 60 colpi al min.

L’impatto dell’utensile di perforazione con il terreno provoca la frantumazione di esso in piccoli frammenti (cuttings). L’altezza di caduta e la frequenza dei colpi dipendono dal tipo di materiale da perforare: altezze di caduta maggiori con frequenza di colpi minore per marne e argille, mentre in rocce altezza di caduta minore e colpi più frequenti .

Utilizzato in depositi alluvionali, terreni argillosi, limosi, sabbiosi, ghiaiosi e in rocce tenere.

Impiegato per la realizzazione di fori produttivi, pali per fondazioni, micropali, pozzi per acqua, per profondità non oltre i 200 m circa. Non è possibile eseguire fori inclinati.

• In genere i diametri di perforazione usati variano da 300 a 800 mm e le profondità raggiungibili sono normalmente dell’ordine di 60 m (max 200-250 m).

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Sonda autocarrata a percussione

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Gli utensili di perforazione sono principalmente di tre tipi:

• Scalpello: costituito da un fusto cilindrico di acciaio pieno di altezza 1- 1,5 m variabile a seconda del diametro (per piccoli diametri altezze

maggiori), peso elevato fino a qualche tonnellata, con alla base un riporto antiabrasivo e con delle parti taglienti; può essere di varia forma a

seconda del tipo di terreno da perforare (normale, a punta di lancia per rocce tenere e omogenee, eccentrico, a croce ecc…). La sua funzione è quella di frantumare la roccia da perforare.

• Sonda o cucchiaia: viene utilizzata sia come utensile di perforazione in terreni incoerenti (argille limi, sabbie e ghiaie) che come attrezzo di pulizia del foro in rocce tenere, manovrata dall’argano di servizio, per recuperare ed estrarre dal foro il materiale frantumato dalla percussione dello scalpello. È costituita da una forcella in alto collegata a un cilindro cavo con alla base una scarpa tagliente e una valvola a piattello interna situata poco sopra la scarpa a 15-30 cm, che è aperta quando l’utensile scende e chiusa quando risale: l’impatto con il terreno apre la valvola, l’energia di battuta fa schizzare in alto i detriti; quando è per metà piena viene tirata su e la valvola si chiude. Utilizzata come utensile di

perforazione favorisce la velocità di avanzamento e viene resa più pesante ponendo un asta sopra a essa.

• Benna mordente: a due o tre volte è utilizzata in terreni ghiaiosi e asciutti che non si riesce a recuperare con la battitura della sonda;

l’utensile di peso > 2 t batte pesantemente nel fondoforo in modo da far penetrare le valve aperte nel terreno; quindi vengono chiuse le valve meccanicamente e si tira su l’utensile

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• Batteria di aste (sistema canadese) o da un cavo (sistema pensilvano)

Attrezzatura e batteria di perforazione

con sistema a percussione canadese Perforazione con sistema a

percussione pensilvano

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Il sistema di perforazione a percussione opera a distruzione di nucleo sia a secco . L’impiego di acqua e additivi all’interno del foro, in qualche caso, non ha lo scopo di raffreddare l’utensile di perforazione, ma di potere

frantumare uno spessore maggiore di terreno, in quanto l’acqua tenuta in agitazione dal movimento dell’utensile di perforazione mischiandosi con i frammenti da luogo a un fango viscoso che riesce a trattenere in sospensione i detriti grossolani, permettendo all’utensile di continuare a colpire la roccia viva e prolungando così la battuta.

Inoltre l’impasto viscoso risulta facilmente asportabile con la sonda.

In presenza di terreni incoerenti e frananti allo scopo di evitare il franamento del foro si utilizzano tubi di

manovra: si è costretti a lavorare in scarpa spingendo prima la tubazione di rivestimento nel terreno vergine per un breve tratto e successivamente l’utensile di perforazione. L’operazione di messa in posto dei tubi di manovra viene fatta in alternanza con l’operazione di scavo. Quando questa operazione non è alternata in maniera

opportuna si può verificare lo scavernamento dei terreni, cioè si possono avere delle irregolarità del diametro.

In presenza di terreni coesivi non frananti lo scavo viene eseguito fuori scarpa, cioè prima si avanza un po’ la perforazione e la messa in posto della tubazione di manovra segue lo scavo: in queste condizioni si usano

scalpelli eccentrici capaci di produrre diametri del foro maggiori del diametro del loro fusto, facilitando la messa in opera delle tubazioni di rivestimento.

I tubi di manovra oltre a sostenere il foro, vengono utilizzati per la realizzazione dei pali: terminata la perforazione i tubi vengono

manovrati per essere sicuri che si sfilino. Quindi si sistema la gabbia e si getta il calcestruzzo; dopo ciò si estraggono i tubi di manovra con l’operazione di contromazza, inserendo un asta metallica nella testa di battuta del tubo di manovra colpendo essa con un utensile dal basso verso l’alto

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2) Sistema di perforazione a rotazione

Utilizzato in qualsiasi tipo di roccia e terreno variando l’utensile di perforazione.

Impiegato per qualsiasi scopo, nella realizzazione di fori produttivi, pali per fondazioni, micropali, pozzi per acqua, idrocarburi, geotermici, sondaggi geognostici per l’esplorazione del sottosuolo, e acquisizione delle esplorazione del sottosuolo, e acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche, permette anche di realizzare fori inclinati rispetto alla verticale.

caratteristiche geotecniche e geomeccaniche, permette anche di realizzare fori inclinati rispetto alla verticale.

Il metodo di perforazione a rotazione consiste nel perforare la roccia attraverso la rotazione dell’utensile di perforazione che nel contempo è sottoposto a una spinta verso il basso prodotta dal peso delle aste (carico statico) o idraulicamente a seconda del tipo di impianto. La perforazione avviene di solito con un fluido di circolazione, e può essere a distruzione di nucleo disgregando la roccia o a carotaggio fresando la roccia.

In generale l’impianto è costituito da:

•un sistema di rotazione meccanico (rotary) o idraulico (sonda a mandrino)

•batteria di aste tubolari con alla base l’utensile di perforazione

•un impianto si sospensione (torre o traliccio , sistema di sollevamento della batteria, argano, morse)

•Un sistema di movimentazione del fluido di circolazione (pompa, compressore) L’impianto può essere di due tipi in base alla profondità da raggiungere :

a)Impianto con tavola rotary per grandi profondità utilizzato soprattutto per la ricerca petrolifera;

b)Impianto con testa motrice idraulica (sonda a mandrino) utilizzato per profondità minori.

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Utensili di perforazione a distruzione di nucleo:

Scalpello: a coda di pesce, a lame multiple, scalpello a rulli o tricono dentato , con inserti di Widia (rocce abrasive) di varia forma

Utensili di perforazione a carotaggio:

Carotieri, con Corona alla base: corona diamantata impregnata da diamanti

industriali incorporati nel metallo della corona o con inserti Widia (lega di carburo di Tungsteno)

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2) Sistema di perforazione a rotazione Fluidi di perforazione: tipo

• Fango bentonitico : miscela di acqua e bentonite ridotta in polvere, sostanza costituita da argille della famiglia delle montmorilloniti che rigonfiano facilmente , ha la capacità di realizzare attorno alle pareti del foro una patina sottile (<1mm) che aumenta la capacità di sostegno delle pareti del foro; Velocità di risalita Vr=24 m/1’; utilizzato nella ricerca petrolifera

•Acqua : Vr=36 m/1’; utilizzato nella ricerca idrica (acque potabili)

•Aria: Vr=900-1500 m/1’; utilizzato fori produttivi per fondazioni speciali o per consolidamenti

•Aria + acqua + schiumogeno :Vr=12 m/1’; utilizzato nella ricerca idrica, fori produttivi per fondazioni speciali o per consolidamenti

A tutti tranne l’aria si possono aggiungere additivi

Fluidi di perforazione: funzioni

•1) raffreddamento e lubrificazione dell’utensile di perforazione, assorbendo il calore prodotto dall’attrito dello scalpello e da altri punti di contatto della batteria di perforazione con le pareti del foro

•2) rimozione e trasporto dei detriti, va tenuta sempre sotto controllo: la velocità di rimozione dei detriti dipende dalle caratteristiche del fluido (densità e viscosità), dalla sua Velocità ascensionale (portata della pompa), dalle dimensioni e densità dei detriti

•3) sostegno delle pareti del foro, esercitando una pressione idrostatica all’interno del foro che si contrappone alla spinta attiva delle pareti; va appesantito cioè additivato a volte per aumentare di densità facilitando tale funzione.

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circolazione diretta del fluido di perforazione: tramite pompe si spinge il fluido in pressione attraverso la testina di adduzione posta alla sommità delle aste ; il fluido scende all’interno delle aste per giungere a fondo foro dove tramite ugelli appositamente dimensionati fuoriesce dall’utensile di perforazione per risalire in superficie attraverso l’intercapedine foro aste. In superficie viene setacciato , analizzato e rimesso in circolo. (utilizzato nella ricerca petrolifera)

circolazione inversa del fluido di perforazione: il fluido cui scende attraverso l’intercapedine foro aste, fino a fondoforo dove viene aspirato, assieme ai detriti, tramite una pompa, attraverso l’utensile di perforazione, all’interno delle aste. Questo sistema è utilizzato soprattutto per la ricerca idrica e permette di realizzare pozzi di grande diametro (Pianura Padana).

Fluidi di perforazione: circuito

il flusso del fluido di perforazione è a circuito chiuso: dopo la separazione dai detriti più grossolani tramite un vibrovaglio, il fluido è raccolto in vasche di sedimentazione per essere separatro dalla fazione più fine e rimandato in circolo

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Utilizzata dove si ha la necessità di raggiungere elevate profondità

(ricerche geotermiche profonde, ricerche di idrocarburi, etc.) l’utensile di perforazione uno scalpello tricono , ruotando intorno al proprio asse,

frantuma la roccia, i cui detriti (cuttings) vengono asportati tramite il fluido di perforazione fango bentonitico con circolazione diretta. Questa tecnica di perforazione permette avanzamenti rapidi, poiché il lavoro può

continuare per più giorni, senza periodiche estrazioni dell'intera batteria.

Nell’impianto è presente la tavola rotary (t.r.) che rappresenta l’organo di rotazione che sfrutta la potenza fornita dai motori attraverso sistemi di trasmissione per imprimere la rotazione all’asta quadra o motrice (a

sezione quadrata). La t.r. ha la funzione di sostenere la batteria di aste di perforazione (lunghezza aste 9-12 m) durante le manovre di discesa o estrazione dal foro permettendo rispettivamente l’avvitamento o

svitamento di aste, mediante cunei dentati posti al suo interno)

a) Impianto con tavola rotary per perforazioni profonde

L’asta quadra si trova al centro della tavola rotary e alla sommità della batteria di aste tubolari. Man mano che si scende con la perforazione per inserire le aste si solleva l’asta quadra al di sopra della t.r., si svita la batteria di perforazione sostenuta dalla t.v. , si avvita la base dell’asta quadra con la sommità dell’asta da inserire, e si sollevano sino a permettere l’avvitamento con la batteria di perforazione. Alla base della batteria di perforazione ovviamente vi è l’utensile di perforazione

Gli impianti con tavola rotary sono dotati di un traliccio o torre di perforazione, simbolo degli

impianti petroliferi, a forma di tronco di piramide, con alla sommità la taglia fissa costituita da un insieme di pulegge attraverso le quali passano diverse funi di acciaio collegate alla taglia mobile e gancio con funzione di manovrare l’asta quadra. Sopra quest’ultima si trova la testa di iniezione che

permette il passaggio del fluido di circolazione (fango bentonitico) dalle condotte alle aste di perforazione.

La parte inferiore della testa di iniezione è solidale con l’asta quadra e mobile, separata tramite dei cuscinetti alla parte superiore fissa.

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Utilizzata per fori produttivi (pali, micropali, ricerche idriche, ricerche minerarie, etc), esplorazione del sottosuolo (ricerche minerarie) e per la geognostica (acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche) , l’impianto è autocarrato, l’utensile di perforazione può essere uno scalpello tricono se a distruzione di nucleo, o una corona se a carotaggio continuo, e le principali differenze rispetto alla t.r. sono:

-la testa di rotazione è una sonda a mandrino dotata di filettatura dove si avvitano le aste di perforazione (non c’è l’asta quadra).

-la testa di rotazione ha la capacità di traslare lungo il derrik per salire e scendere

- oltre a impartire il moto rotatorio la testa di rotazione fornisce anche la spinta alle aste di perforazione (nella t.v. la spinta era fornita dal peso della taglia mobile e delle aste)

- si utilizzano aste più leggere con lunghezza inferiore (1,5-3-6 m) e diametro più piccolo rispetto a quelle con t.r.

-possono essere eseguite perforazioni inclinate

b) Impianto con sonda a mandrino

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2) Sistema di

perforazione a rotazione

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-che opera a distruzione di nucleo e a secco

Utilizzata in fori produttivi per scopi ingegneristici quali pali e micropali, a basse profondità, in ghiaie, sabbie e argille.

Utensili di perforazione:

- asta elicoidale (lunga 1-1,5 m) con una parte tagliente alla base, detta trivella, che ha lo scopo di tagliare il terreno a fette. I diametri dell’utensile variano da 60 fino a 800-1000 mm; il terreno tagliato risale lungo le spire dell’elica per cui in caso di ghiaie è necessario che la granulometria sia inferiore al passo della spira. La

perforazione è continua se si utilizzano aste elicoidali, e discontinua se si utilizza solo l’utensile di perforazione elicoidale.

- in terreni incoerenti e pseudocoerenti si utilizza il backet o secchia costituito da un cilindro che ha la possibilità di aprirsi lateralmente con alla base delle parti taglienti e un apertura che permette l’entrata del

terreno all’interno del cilindro. Il backet è dotato di due valvole che si chiudono quando l’utensile viene tirato su permettendo di trattenere in terreno perforato. La perforazione è discontinua; se siamo in presenza di falda si colma il foro con la bentonite per evitare il franamento delle pareti.

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-che opera a distruzione di nucleo e a secco

in terreni incoerenti e pseudocoerenti si utilizza il backet o secchia costituito da un cilindro che ha la possibilità di aprirsi lateralmente con alla base delle parti taglienti e un apertura che permette l’entrata del terreno

all’interno del cilindro. Il backet è dotato di due valvole che si chiudono quando l’utensile viene tirato su

permettendo di trattenere in terreno perforato. La perforazione è discontinua; se siamo in presenza di falda si colma il foro con la bentonite per evitare il franamento delle pareti.

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3) Sistema di perforazione a rotopercussione

Opera a distruzione di nucleo abbinando alla rotazione dell’utensile di perforazione la percussione. Utilizzato in presenza di rocce litoidi molto dure (es. basalti) in quanto non ha bisogno di un elevata coppia di torsione nè di un elevata capacità di spinta, ma anche in terreni alluvionali a granulometria grossa (ghiaie) in cui c’è bisogno di un rivestimento, per fori produttivi in cui non si ha la necessità di raggiungere profondità notevoli (pozzi per acqua, micropali, tiranti. Non si utilizza in argille né nel consolidamento di fondazioni in quanto produce vibrazioni che danneggiano i manufatti.

Nell’ambito della rotopercussione, la percussione può essere prodotta in due modi:

1) tramite il Dispositivo Top Hammer idraulicamente o con aria compressa, direttamente nella testa di

rotazione contemporaneamente alla rotazione, si ha la battitura di un martello che produce un movimento di percussione trasmesso attraverso le aste all’utensile di perforazione, per cui tutta la batteria di aste è

sottoposta a rotopercussione; in questo caso l’utensile di perforazione (bit top hammer) è fisso con la batteria di aste; per pozzi di una certa profondità si ha l’inconveniente di danneggiare le aste;

1) tramite il Martello a fondo-foro mentre la rotazione viene prodotta dalla testa di rotazione, la percussione viene

prodotta alla base della batteria di aste tramite un martello fondo-foro posizionato a 3-4 cm dall’utensile di perforazione;

il martello fondo-foro è costituito da un cilindro all’interno della quale vi è una mazza che batte tramite aria compressa, trasmettendo tale movimento all’utensile di perforazione detto tagliente o bit a placchette , a bottoni o a punta con inserti di widia. La rotopercussione è quindi relativa al solo utensile di perforazione con un escursione verticale di circa 3- 4 cm. Il martello a fondo foro non ha limiti di diamrtro né di profondità

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Fluido di perforazione:

Oltre a svolgere le normali funzioni, di raffreddamento

dell’utensile di perforazione, risalita dei detriti, e sostenimento delle pareti del foro, ha la funzione di imprimere la pressione necessaria per la percussione

-aria : se lo spazio tra aste e pareti del foro è piccolo in modo da avere una elevata velocità ascensionale per far risalire detriti di granulometria sabbie grosse e ghiaie 1-4 mm -acqua aria e schiumogeno : se l’intercapedine aste-foro è maggiore si utilizza lo schiumogeno che aumentando la

densità del fluido alleggerisce i detriti facilitando la risalita;

L’utensile di perforazione frantuma minutamente la roccia in piccoli detriti che risalgono in superficie attraverso il fluido di perforazione.

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Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche

geomeccaniche

A differenza delle perforazioni descritte a distruzione di nucleo che ci consentono attraverso l’analisi A differenza delle perforazioni descritte a distruzione di nucleo che ci consentono attraverso l’analisi dei cuttings di ricostruire la successione litostratigrafica, le perforazioni geognostiche finalizzate dei cuttings di ricostruire la successione litostratigrafica, le perforazioni geognostiche finalizzate all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche (trreni incoerenti e pseudocoerenti) e

all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche (trreni incoerenti e pseudocoerenti) e

geomeccaniche (terreni coerenti) utilizzate di solito per le opere di ingegneria civile hanno vari geomeccaniche (terreni coerenti) utilizzate di solito per le opere di ingegneria civile hanno vari scopi:

scopi:

-verificare (non ricostruire) la reale successione litostratigrafica mediante l’analisi delle carote, -verificare (non ricostruire) la reale successione litostratigrafica mediante l’analisi delle carote, -prelevare campioni indisturbati da cui determinare in laboratorio i parametri geotecnici, prelevare campioni indisturbati da cui determinare in laboratorio i parametri geotecnici,

-l’esecuzione di prove in foro per acquisire le caratteristiche geotecniche dei terreni in situ,l’esecuzione di prove in foro per acquisire le caratteristiche geotecniche dei terreni in situ, - l’istallazione di strumenti di monitoraggio.l’istallazione di strumenti di monitoraggio.

Tali perforazioni non vengono eseguite distruzione di nucleo, ma:

1)a1)a carotaggio continuo;carotaggio continuo;

2)utilizzando campionatori per il prelievo di campioni da analizzare in laboratorio; 2)utilizzando campionatori per il prelievo di campioni da analizzare in laboratorio;

3)3)effettuando prove in foroeffettuando prove in foro. .

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La perforazione a rotazione a

La perforazione a rotazione a carotaggio continuo carotaggio continuo (continuo perché effettuata dal p.c. alla profondità (continuo perché effettuata dal p.c. alla profondità prefissata) consiste nella rotazione di un utensile di perforazione, il

prefissata) consiste nella rotazione di un utensile di perforazione, il carotiere, che produce un cilindro di roccia carotiere, che produce un cilindro di roccia fresata chiamata carota estratta periodicamente. Tale perforazione può avvenire a secco , con circolazione diretta fresata chiamata carota estratta periodicamente. Tale perforazione può avvenire a secco , con circolazione diretta del fluido di perforazione costituito solo da acqua non additivata con funzione di raffreddare l’utensile di

del fluido di perforazione costituito solo da acqua non additivata con funzione di raffreddare l’utensile di

perforazione , e talvolta con circolazione inversa. Le pareti del foro se necessario vengono rivestite e sostenute perforazione , e talvolta con circolazione inversa. Le pareti del foro se necessario vengono rivestite e sostenute con tubi di manovra. L’acqua di solito non va riciclata.

con tubi di manovra. L’acqua di solito non va riciclata.

Esistono due tecnologie di perforazione a rotazione a carotaggio continuo:

-Perforazione ad aste e carotiere;Perforazione ad aste e carotiere;

-Perforazione wire-line (a fune).Perforazione wire-line (a fune).

Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche: 1) carotaggio continuo

geotecniche e geomeccaniche: 1) carotaggio continuo

a) Perforazione ad aste e carotiere: avviene tramite aste di collegamento che vengono tirate su dopo ogni a) : avviene tramite aste di collegamento che vengono tirate su dopo ogni battuta (tratto perforato) per estrarre dal carotiere, posto alla base della colonna di aste, la carota. Il battuta (tratto perforato) per estrarre dal carotiere, posto alla base della colonna di aste, la carota. Il raggiungimento di profondità maggiori avviene aggiungendo in superficie aste alla batteria. Le aste hanno raggiungimento di profondità maggiori avviene aggiungendo in superficie aste alla batteria. Le aste hanno diametri tra 34 mm e 89 mm (di solito 76 mm), sono cave all’interno per l’eventuale circolazione del fluido di diametri tra 34 mm e 89 mm (di solito 76 mm), sono cave all’interno per l’eventuale circolazione del fluido di perforazione (circolazione diretta). La lunghezza delle aste varia da 500 a 6000 mm (di solito 1500 mm).

perforazione (circolazione diretta). La lunghezza delle aste varia da 500 a 6000 mm (di solito 1500 mm).

b) Perforazione wire-line (a fune)b) : Il sistema wire line ed è stato introdotto per velocizzare i tempi di recupero : delle carote a grande profondità. Necessita di aste di grande diametro comuni nelle perforazioni molto profonde che consentono di fare scendere velocemente un carotiere in fondo al foro. La perforazione avviene tramite la avviene tramite la rotazione di una colonna tubolare esterna con alla base una corona, contenente al suo interno un carotiere.

rotazione di una colonna tubolare esterna con alla base una corona, contenente al suo interno un carotiere.

La batteria è così recuperata solo quando si deve cambiare la corona. Il recupero del carotiere è effettuato da un pescante a punta conica, calato dall’alto tramite un cavo d’acciaio collegato al verricello in testa, che si aggancia in profondità alla testa del carotiere vero e proprio.

Il vantaggio di questo metodo è quindi la velocità, dato che riduce i tempi di manovra, evitando il disarmo delle aste, ed esso risulta conveniente per profondità di 80 - 200 m.

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b) Perforazione wire-line (a fune)b)

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L’acqua durante la circolazione passa dalle aste all’interno del tubo carotiere, per poi risalire nell’intercapedine aste -foro.

La carota estratta avrà quindi un certo disturbo prodotto da:

-contatto con l’acqua;

-rotazione del carotiere;

-metodo di estrazione della carota

Durante le operazioni di carotaggio a causa di tali Durante le operazioni di carotaggio a causa di tali disturbi è possibile che il terreno venga

disturbi è possibile che il terreno venga

disgregato: l’ideale sarebbe avere una carota disgregato: l’ideale sarebbe avere una carota estratta di lunghezza pari a quella della battuta estratta di lunghezza pari a quella della battuta della perforazione (battuta = operazione per della perforazione (battuta = operazione per riempire il carotiere cioè singolo tratto

riempire il carotiere cioè singolo tratto perforato).

perforato).

Si definisce

Si definisce percentuale di carotaggio o di percentuale di carotaggio o di recupero

recupero il rapporto % tra la lunghezza della il rapporto % tra la lunghezza della carota estratta e la lunghezza della battuta di carota estratta e la lunghezza della battuta di perforazione (manovra di carotaggio).

perforazione (manovra di carotaggio).

Es. se su una manovra di 2 metri si raccoglie 1 m Es. se su una manovra di 2 metri si raccoglie 1 m di carota avremo una percentuale di carotaggio di carota avremo una percentuale di carotaggio del 50%.

del 50%.

Per avere un buona qualità di Sondaggi Per avere un buona qualità di Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e

caratteristiche geotecniche e

geomeccaniche , effettuati a carotaggio geomeccaniche , effettuati a carotaggio continuo,

continuo, spesso si richiede una percentuale di spesso si richiede una percentuale di carotaggio >dell’80%. Poiché la percentuale di carotaggio >dell’80%. Poiché la percentuale di carotaggio dipende dal tipo di terreno da

carotaggio dipende dal tipo di terreno da

perforare, per ottenere %> dell’80% si utilizzano perforare, per ottenere %> dell’80% si utilizzano vari tipi di carotieri (semplice, doppio o triplo) vari tipi di carotieri (semplice, doppio o triplo)

Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche: 1) carotaggio continuo

geotecniche e geomeccaniche: 1) carotaggio continuo

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Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche: tipi di carotieri

geotecniche e geomeccaniche: tipi di carotieri

- Carotiere Semplice (a secco o con circolazione diretta di acqua)

Utilizzato per perforazioni di terreni omogenei è costituito dal tubo carotiere in acciaio di qualità N 80 avente le seguenti dimensioni: Diametri esterni disponibili: 66 - 76 - 86 - 101 - 116 - 131 - 146 mm; Dimensioni standard:

L.= 1.000 - 1.500 - 3.000 mm; Il tubo carotiere è collegato all’estremità superiore tramite un raccordo alle aste, mentre all’estremità inferiore tramite filettatura al portaestrattore. Quest’ultimo costituito da un tubo sello stesso diametro del tubo carotiere ha all’interno una scanalatura ed è collegato all’estremità inferiore alla corona;

l’estrattore posizionato all’interno del portaestrattore è costituito da un cerchietto di acciaio tagliato, per terreni pseudocoerenti e coerenti, o da anello con mollette (cestello) per terreni incoerenti. La corona collegata tramite filettatura al porta estrattore ha forma cilindrica con inserti di widia disposti in maniera alternata sporgenti verso l’interno e l’esterno, dando luogo a carote di diametro inferiore e a fori di diametro maggiore del tubo carotiere per permettere il circolo dell’acqua.

La corona può avere inserti di widia di forma esagonale o ottagonale incastonati o diamanti industriali (rocce dure) o impregnata di diamanti (rocce dure

abrasive).

Quando il tratto di perforazione ha raggiunto la lunghezza di battuta, si ferma la perforazione e il carotiere viene riportato in superficie. Grazie all’estrattore la carota non cade. Per estrarla si svita il portaestrattore e la si lascia cadere per gravità.

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a) Carotiere doppio

b) b) Carotiere semplice

Doppio Carotiere T2

interno esterno

E' un carotiere doppio a pareti sottili con tubo esterno esclusivamente in acciaio di qualità N80.

Particolarmente adatto ad un carotaggio rapido e sicuro terreni omogenei, rocce tenere o parzialmente fratturate per ottenere una percentuale di carotaggio > 80 %. Il tubo interno non rotante preserva il campione dagli sforzi torsionali trasmessi dalle aste di manovra e ne impedisce il disturbo da parte del fluido di perforazione che circola tra il tubo interno e quello esterno. Disturbo limitato in quanto grazie ai tubi coassiali di cui uno interno fisso, la carota non entra a contatto con l’acqua né viene disturbata dalla rotazione del carotiere

Diametri disponibili: 101 mm - 127 mm;

Dimensioni standard: L= 1.500 - 3.000 mm; Prodotto solo con acciaio di qualità N 80.

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Doppio Carotiere T6

Il doppio carotiere T6 è uno dei più robusti carotieri, progettato per carotare in tutte le formazioni.

E' adatto anche per il carotaggio in formazioni sedimentarie, alluvionali o alterate dove sia necessario ricorrere a fanghi bentonitici come fluido di perforazione per stabilizzare il foro.

Lo spazio anulare tra il tubo esterno e quello interno è sufficiente per consentire il passaggio del fango con

sedimenti grossolani. Basato sul principio del carotiere doppio in più ha una fustella avvitata al tubo interno entro cui va la carota (assomiglia molto a un triplo carotiere); la corona ha una doppia fila di inserti di widia sfalsati, l’acqua non fuoriesce dalla base della corona ma un po’ più in alto per evitare assolutamente il contatto con la carota e ottenere % di carotaggio prossime al 100%. Diametri disponibili: 101 - 146 mm;

Dimensioni standard: L= 1.500 - 3.000 mm;

Prodotto solo con acciaio di qualità N 80.

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Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche

geotecniche e geomeccaniche

Qualità dei campioni, grado di disturbo e caratteristiche geotecniche determinabili Qualità dei campioni, grado di disturbo e caratteristiche geotecniche determinabili

Per l’acquisizione delle caratteristiche geotecniche (terreni incoerenti e pseudocoerenti) e geomeccaniche (terreni Per l’acquisizione delle caratteristiche geotecniche (terreni incoerenti e pseudocoerenti) e geomeccaniche (terreni coerenti) si ha la necessità di prelevare campioni che mantengano la struttura, il contenuto d’acqua e l’eventuale coerenti) si ha la necessità di prelevare campioni che mantengano la struttura, il contenuto d’acqua e l’eventuale consistenza propria del terreno nella sua sede (campione indisturbato). Il prelievo a seconda delle condizioni consistenza propria del terreno nella sua sede (campione indisturbato). Il prelievo a seconda delle condizioni geolitologiche può avvenire mediante i carotieri in cui il campionamento avviene contemporaneamente alla geolitologiche può avvenire mediante i carotieri in cui il campionamento avviene contemporaneamente alla

perforazione (carotaggio continuo), o mediante i campionatori. In base al grado di disturbo (campioni disturbati, perforazione (carotaggio continuo), o mediante i campionatori. In base al grado di disturbo (campioni disturbati, a disturbo limitato o indisturbati), a seconda del metodo di campionamento e della litologia, in generale si

a disturbo limitato o indisturbati), a seconda del metodo di campionamento e della litologia, in generale si distinguono 5 classi di qualità dei campioni (Q1-Q5), ciascuna con specifiche caratteristiche geotecniche distinguono 5 classi di qualità dei campioni (Q1-Q5), ciascuna con specifiche caratteristiche geotecniche determinabili

determinabili

AGI 1977- Raccomandazioni AGI 1977- Raccomandazioni sulla programmazione ed sulla programmazione ed esecuzione delle indagini esecuzione delle indagini geotecniche

geotecniche

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Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche Sondaggi geognostici finalizzati all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche e geomeccaniche

geotecniche e geomeccaniche

Qualità dei campioni, grado di disturbo e caratteristiche geotecniche determinabili Qualità dei campioni, grado di disturbo e caratteristiche geotecniche determinabili

-Campioni disturbati o rimaneggiati Q1-Q2-Q3: Campioni disturbati o rimaneggiati Q1-Q2-Q3: sono costituiti dal materiale di recupero della perforazione sono costituiti dal materiale di recupero della perforazione

(cuttings) ottenuti da sondaggi a percussione e rotazione a distruzione di nucleo (Q1), o rotazione a carotaggio (cuttings) ottenuti da sondaggi a percussione e rotazione a distruzione di nucleo (Q1), o rotazione a carotaggio continuo (Q2-Q3) senza particolari attrezzature per il prelievo, e vengono conservati in cassette senza

continuo (Q2-Q3) senza particolari attrezzature per il prelievo, e vengono conservati in cassette senza

protezione. Utilizzati per determinare il profilo stratigrafico, le caratteristiche granulometriche, e il contenuto protezione. Utilizzati per determinare il profilo stratigrafico, le caratteristiche granulometriche, e il contenuto d’acqua naturale .

d’acqua naturale .

-Campioni a disturbo limitato o semidisturbati Q4: Campioni a disturbo limitato o semidisturbati Q4: prelevati con campionatori, con modalità tali da assicurare un prelevati con campionatori, con modalità tali da assicurare un minor disturbo rispetto ai precedenti. Utilizzati in terreni pseudocoerenti per determinare il peso dell’unità di minor disturbo rispetto ai precedenti. Utilizzati in terreni pseudocoerenti per determinare il peso dell’unità di volume;

volume;

-Campioni indisturbati Q5: Campioni indisturbati Q5: prelevati tramite campionatori , con modalità tali da mantenere inalterate le prelevati tramite campionatori , con modalità tali da mantenere inalterate le caratteristiche meccaniche del campione (consistenza, struttura, contenuto d’acqua naturale, resistenza, caratteristiche meccaniche del campione (consistenza, struttura, contenuto d’acqua naturale, resistenza, deformabilità ecc.).

deformabilità ecc.).

Per le classi Q4 e Q5 i campioni devono avere un diametro almeno di 100 mm e lunghezza 60 mm. Vengono Per le classi Q4 e Q5 i campioni devono avere un diametro almeno di 100 mm e lunghezza 60 mm. Vengono inoltre conservati dopo il prelievo nello stesso tubo campionatore che funge da contenitore, previa sigillatura alle inoltre conservati dopo il prelievo nello stesso tubo campionatore che funge da contenitore, previa sigillatura alle estremità con paraffina fusa e con tappi a tenuta per una chiusura ermetica.

estremità con paraffina fusa e con tappi a tenuta per una chiusura ermetica.

I terreni campionati tramite campionatori sono:

-Terreni pseudocoerenti con possibilità di raggiungere la classe di campione indisturbato Q5;Terreni pseudocoerenti con possibilità di raggiungere la classe di campione indisturbato Q5;

-Terreni incoerenti dove il campione non potrà mai essere indisturbato e raggiungere la classe Q5;Terreni incoerenti dove il campione non potrà mai essere indisturbato e raggiungere la classe Q5;

I terreni coerenti non vengono campionati o meglio i prelievi vengono I terreni coerenti non vengono campionati o meglio i prelievi vengono effettuati tramite i carotieri. Essi comunque non sono rappresentativi effettuati tramite i carotieri. Essi comunque non sono rappresentativi dell’intera massa rocciosa in quanto le caratteristiche di resistenza dell’intera massa rocciosa in quanto le caratteristiche di resistenza dipendono dalle discontinuità presenti nell’ammasso roccioso . dipendono dalle discontinuità presenti nell’ammasso roccioso .

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Campionatori Campionatori

I campionatori sono strumenti che permettono il prelievo di campioni in terreni

I campionatori sono strumenti che permettono il prelievo di campioni in terreni pseudocoerenti di campioni pseudocoerenti di campioni indisturbati (Q5), rappresentativi della struttura, contenuto d’acqua e consistenza del terreno.

indisturbati (Q5), rappresentativi della struttura, contenuto d’acqua e consistenza del terreno.

A seconda della coesione non drenata del terreno pseudocoerente vengono utilizzati vari tipi di campionatori, A seconda della coesione non drenata del terreno pseudocoerente vengono utilizzati vari tipi di campionatori, suddivisibili in due gruppi, in base alla modalità di prelievo: campionatori a infissione e a rotazione.

suddivisibili in due gruppi, in base alla modalità di prelievo: campionatori a infissione e a rotazione.

Prove in cantiere su carote indicative della coesione non drenata Prove in cantiere su carote indicative della coesione non drenata

Per definire la coesione non drenata in cantiere, dal cui valore indicativo dipende l’utilizzo di un tipo di Per definire la coesione non drenata in cantiere, dal cui valore indicativo dipende l’utilizzo di un tipo di

campionatore adatto a prelevare il campione indisturbato, si estrae tramite un carotaggio a secco una carota di campionatore adatto a prelevare il campione indisturbato, si estrae tramite un carotaggio a secco una carota di terreno pseudocoerente e si effettuano su essa prove con penetrometro tascabile o scissometro tascabile:

terreno pseudocoerente e si effettuano su essa prove con penetrometro tascabile o scissometro tascabile:

-La prova con il penetrometro tascabile (Pocket penetrometro), utilizzata in carote di terreni pseudocoerenti ad alta resistenza, permette di determinare la coesione non drenata e consiste nel poggiare il puntale al terreno da provare e premere progressivamente finché il puntale non sia penetrato fino alla tacca chiaramente visibile sul puntale stesso. Lo sforzo necessario per compiere questo lavoro viene registrato su di un dinamometro che lo riporta sul suo quadrante in termini di Kg e Kg/cm². Il puntale da 10 mm fornisce il valore di Q dal quale si può risalire alla coesione (C), mentre il puntale da 6,4 mm indica direttamente il carico specifico in kg/cm².

-La prova con lo scissometro tascabile (Torvane), utilizzata in carote di terreni pseudocoerenti a bassa resistenza, permette di determinare la coesione non drenata e consiste nell’infiggere le alette verticalmente nel terreno fino a coprire le stesse e nel farle ruotare. La resistenza opposta dal terreno a tale rotazione (coppia torcente), viene misurata e segnata sul quadrante da una lancetta di riferimento. Detta misura viene assunta come resistenza al taglio del terreno

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Campionatori a rotazione Campionatori a rotazione

campionatore a doppio carotiere Deninson e Maziercampionatore a doppio carotiere Deninson e Mazier

Deninson :

Deninson : A differenza del doppio carotiere A differenza del doppio carotiere possiede una scarpa fissa avanzata rispetto alla possiede una scarpa fissa avanzata rispetto alla corona, evitando il contatto del campione con il corona, evitando il contatto del campione con il fluido di perforazione e una fustella interna in pvc;

fluido di perforazione e una fustella interna in pvc;

usato in terreni a grana fine debolmente cementati usato in terreni a grana fine debolmente cementati e in terreni pseudocoerenti con Cu >4-5

e in terreni pseudocoerenti con Cu >4-5 kg/cm²

Terreni pseudocoerenti con valori di coesione non drenata alti (>4 kg/cm²)

Mazier: A doppia parete ed a rotazione, a differenza del Deninson ha la scarpetta mobile, utilizzato nel caso di alternanze marne e marne calcaree.

(Scarpetta comandata da una molla)

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Diametro est. campionatore: 88,9 - 101 mm.

Campionatori a infissione Campionatori a infissione

campionatore Shelby a pareti sottilicampionatore Shelby a pareti sottili

Il campionatore viene infisso nel terreno, senza rotazione, Il campionatore viene infisso nel terreno, senza rotazione, a velocità e pressione costante sfruttando la traslazione a velocità e pressione costante sfruttando la traslazione verso il basso della testa motrice idraulica o più raramente verso il basso della testa motrice idraulica o più raramente a percussione mediante una massa battente.

a percussione mediante una massa battente.

È costituito da una fustella in acciaio zincato con alla base È costituito da una fustella in acciaio zincato con alla base una scarpa tagliente, collegata a una testina nella parte una scarpa tagliente, collegata a una testina nella parte sommitale dotata di filettatura per il collegamento con la sommitale dotata di filettatura per il collegamento con la batteria di aste. La testina al suo interno ha una valvola a batteria di aste. La testina al suo interno ha una valvola a sfera di acciaio e diverse luci di scarico per creare un sfera di acciaio e diverse luci di scarico per creare un effetto vuoto quando il campione viene sollevato effetto vuoto quando il campione viene sollevato

Terreni pseudocoerenti con valori di coesione non drenata medio bassi (1<cu<4 kg/cm²)

La lunghezza dell’infissione deve essere minore alla La lunghezza dell’infissione deve essere minore alla lunghezza della fustella per evitare compattazioni forzate.

lunghezza della fustella per evitare compattazioni forzate.

Avvenuta l’infissione della fustella si ruota il campionatore Avvenuta l’infissione della fustella si ruota il campionatore di 360 ° per tagliare alla base il campione e si tira su. La di 360 ° per tagliare alla base il campione e si tira su. La fustella contenente il campione viene quindi chiusa

fustella contenente il campione viene quindi chiusa ermeticamente mediante paraffina ed etichettata.

ermeticamente mediante paraffina ed etichettata.

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L’ infissione avviene sempre a pressione e velocità costante, ma mediante un sistema idraulico, senza spinta della macchina di perforazione. È costituito da un cilindro esterno solidale con la testa del campionatore e all’interno da una fustella: alla base interna della fustella vi è un pistone fisso che fa da tappo, collegato con il cilindro esterno, mentre l’estremità superiore della fustella è attaccata a un pistone mobile. Tramite acqua in pressione viene esercitata una pressione idraulica nella camera di compressione posta sopra al pistone mobile che scendendo verso il basso fa

penetrare la fustella nel terreno, fino al contatto pistone mobile pistone fisso. In questa posizione la fustella è esterna al campionatore , viene fatta ruotare di 360° e tirata su.

Campionatori a infissione Campionatori a infissione

campionatore a pistone Osterbergcampionatore a pistone Osterberg

Terreni pseudocoerenti con valori di coesione non drenata bassi (cu<1 kg/cm²) (torbe, limi molli, argille torbose)

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Classi di qualità dei campioni ottenibili con diversi tipi di campionatori Classi di qualità dei campioni ottenibili con diversi tipi di campionatori

I terreni campionati tramite campionatori sono:

-Terreni pseudocoerenti con possibilità di raggiungere la classe di campione indisturbato Q5;Terreni pseudocoerenti con possibilità di raggiungere la classe di campione indisturbato Q5;

-Terreni incoerenti dove il campione non potrà mai essere indisturbato e raggiungere la classe Q5;Terreni incoerenti dove il campione non potrà mai essere indisturbato e raggiungere la classe Q5;

() solo con operazioni estremamente accurate

* solo in terreni con resistenza di 1-2 kg/cm² misurata con penetrometro tascabile

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RQD_Rock Quality_Designation

I terreni coerenti non vengono campionati o meglio i prelievi vengono effettuati I terreni coerenti non vengono campionati o meglio i prelievi vengono effettuati tramite i carotieri. Essi comunque non sono rappresentativi dell’intera massa tramite i carotieri. Essi comunque non sono rappresentativi dell’intera massa rocciosa in quanto le caratteristiche di resistenza dipendono dalle discontinuità rocciosa in quanto le caratteristiche di resistenza dipendono dalle discontinuità presenti nell’ammasso roccioso .

presenti nell’ammasso roccioso .

RQD e Classi di qualità della roccia RQD e Classi di qualità della roccia

è basata sulla percentuale di frammenti di lunghezza maggiore di 10 cm recuperati in ogni manovra di un carotaggio

L'RQD è definita dal quoziente:

*100%

(A) = Somma delle lunghezze degli spezzoni di carota > di 10 cm ltot = lunghezza totale della manovra di carotaggio

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Prove in situ Prove in situ

In terreni incoerenti i campioni prelevati non raggiungono mai la classe di qualità Q5 del campione indisturbato.

Questo perché lo stato fisico dei terreni incoerenti che hanno coesione nulla è definito dall’addensamento (a differenza dei terreni pseudocoerenti definito dalla consistenza), ovvero dalla densità relativa. In particolare la resistenza di una sabbia aumenta se aumenta il suo grado di addensamento. Ovviamente durante il prelievo di campioni in terreni incoerenti si altera lo stato fisico di addensamento del terreno per cui per determinare le caratteristiche geotecniche di questi tipi di terreni vengono effettuate prove in situ.

Le prove in situ sono prove effettuate in campagna:

-Per determinare proprietà dei terreni non campionabili allo stato indisturbato;

-Per evitare alcune delle difficoltà connesse con le prove di lab, quali disturbo del terreno, la simulazione degli sforzi esistenti in sito, la temperatura;

-Per sottoporre a prova un volume di terreno maggiore di quello provato in lab;

-Per contenere i costi di un indagine geognostica e di un programma di prove

le prove in situ non vengono mai effettuate da sole, ma sono un contributo, un completamento della campagna geognostica finalizzata all’acquisizione delle caratteristiche geotecniche o geomeccaniche.

Vengono distinte in prove continue o discontinue a seconda di come vengono eseguite:

- quelle discontinue vengono eseguite durante la perforazione geognostica, all’interno di un foro realizzato in precedenza (prove in foro), a una certa profondità prestabilita e per un certo tratto ;

- quelle continue vengono eseguite a partire dal p.c. fino a una profondità prestabilita e quindi non in foro

Tra le varie prove, le più note sono le prove penetrometriche, scissometriche , dilatometriche , pressiometriche e di carico su piastra.

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Prove penetrometriche Prove penetrometriche

Effettuate in terreni incoerenti e pseudocoerenti, consistono nel vedere la resistenza alla penetrazione di un attrezzatura nel terreno, che può essere infissa dinamicamente tramite battitura di un maglio e quindi a tratti, o staticamente, tramite un martinetto idraulico a pressione e velocità costante. Per tale motivo si differenziano in prove dinamiche e statiche, oltre a distinguersi in prove discontinue e continue.

Le più comuni sono:

a)prove penetrometriche dinamiche discontinue, tipo SPT (Standard Penetration Test);

b)prove penetrometriche dinamiche continue DP

c)prove penetrometriche statiche, tipo CPT (Cone Penetration Test) e CPTU (Cone Penetration Test Undrained)

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Prove penetrometriche:

a) prove penetrometriche dinamiche discontinue, tipo SPT (Standard Penetration Test)

La prova SPT viene eseguita tramite un attrezzatura standardizzata ed è una prova penetrometrica dinamica (infissione a tratti attraverso la battitura di un maglio) discontinua (eseguita all’interno di un foro).

Effettuata in terreni incoerenti prevalentemente sabbiosi e ghiaie fini per i quali è impossibile prelevare campioni indisturbati. Può essere effettuata anche in terreni pseudocoerenti, anche se ovviamente in questo caso è

preferibile il prelievo di campioni indisturbati da sottoporre ad analisi di laboratorio per la determinazione delle caratteristiche di resistenza.

Attrezzatura

L’attrezzatura standard nelle sue parti è costituita dal basso verso l’alto da:

-Campionatore Raymond a pareti grosse, con alla base una punta aperta di forma tronco-conica avvitata al tubo campionatore

avente diametro interno di 35 mm ed esterno 51 mm, lunghezza totale di 75 cm. Il tubo campionatore ha all’estremità superiore un testina all’interno della quale si ha una sfera di acciaio con luci di scarico per far uscire l’acqua eventualmente presente durante la prova. La testina inoltre è dotata di filettatura per essere avvitata alle aste. Questo tipo di campionatore consente il prelievo di campioni di qualità da Q1 a Q4 in cui è spesso possibile osservare la granulometria del terreno (Q>2).

-Le aste di infissione hanno diametro esterno > 50mm con dei centralizzatori per non disperdere l’energia di battuta;

-Sopra le aste vi è la testa di battuta e una guida per il maglio rappresentata da un asta guida

-Infine il maglio di peso pari a 63,5 kg che cade da un altezza di 76 cm dotato di un dispositivo di sganciamento automatico tramite il quale si sgancia automaticamente tramite delle molle