INDAGINI IN SITO

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INDAGINI IN SITO

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Articolazione delle indagini Articolazione delle indagini

Indagini in fase di studio di fattibilità

(volume di sottosuolo esteso, studio della geologia) Indagini in fase di progetto

(volume di sottosuolo circoscritto, interazioni con l’ambiente circostante)

Indagini in corso d’opera (gallerie, dighe)

Monitoraggio delle opere

(interazione con strutture circostanti)

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Estensione delle indagini Estensione delle indagini

Dimensioni indicative e maggiorate in presenza di terrenieterogenei o di stratificazioni profonde di terreni di caratteristiche meccaniche scadenti

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Mezzi di indagine

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Esempi di indagini dirette

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Scavi accessibili Scavi accessibili

TRINCEE

(scavate con mezzo meccanico, profondità di alcuni metri) CUNICOLI E POZZI

(scavati generalmente a mano, richiedono armature di sostegno)

Osservazione diretta del sottosuolo (tipo e natura dei terreni, giacitura, successione e potenza delle stratificazioni, stato di fratturazione),

esecuzione di prove in sito e prelievo di campioni anche di grandi dimensioni

In genere costosi, eseguiti e richiusi senza alterare il deflusso delle acque e la stabilità

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Stratigrafia rilevata da scavo in trincea

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Perforazioni di sondaggio Perforazioni di sondaggio

A CAROTAGGIO CONTINUO

prelievo di carote continue per l’individuazione del profilo stratigrafico

A DISTRUZIONE

raggiungimento di una determinatà profondità per

l’installazioe di strumenti o il prelevamento di campioni

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Metodi di sondaggio

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Perforazione a rotazione (1)

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Perforazione a rotazione (2) Perforazione a rotazione (2)

Diametri compresi tra 75 e 150 mm e profondità fino a 150 m

Idoneo per tutti i terreni (escluso quelli a grana grossa) controllando velocità di rotazione, spinta, portata fluido di circolazione, tipo di carotiere

Non idoneo per terreni a grana grossa (frantumazione del materiale)

Carotaggio continuo previo estrazione e smontaggio dell’intera colonna di aste

Circolazione di fluido di raffreddamento attraverso il sistema di aste (acqua, fango o aria compressa)

Eventuale sostegno del foro mediante tubo di rivestimento o circolazione di fango bentonitico

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Carotieri Carotieri

Carotiere doppio Carotiere semplice

Minimizza l’azione dilavante del fluido Non adatto in argille tenere e terreni

granulari per l’azione dilavante del fluido

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Corone Corone

Corone dentate

Corone con vidia o diamantate

prismi di metallo duro (terreni teneri o poco addensati)

diamanti’ incastonati’ diamanti ‘impregnati’ con polvere diamantifera

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Stabilizzazione del foro Stabilizzazione del foro

Fango bentonitico Tubo di rivestimento

diametri decrescenti per profondità maggiori di 30-40 m per ridurre la resistenza di attrito

Sospensione in acqua di bentonite Viscosità aumenta sensibilmente in quiete (proprietà tixotropiche)

Forma una ‘pellicola’ impermeabile sulle pareti del foro

La spinta idrostatica esercitata dal fango bentonitico stabilizza il foro

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Fluido di perforazione Fluido di perforazione

Necessario per dissipare il calore sviluppato per attrito dalla rotazione In presenza di livelli costituiti da argille tenere o terreni granulari, si può sospendere la circiolazione e procedere a secco per evitare dilavamento o rammollimento del materiale

Il dilavamento o il rammollimento del materiale si può minimizzare ricorrendo al carotiere doppio

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Sonda a rotazione

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Tubo di rivestimento

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Circolazione del fluido

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Cassette catalogatrici

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La formazione di un

La formazione di un ‘ ‘ tappo tappo ’ ’ per per

l l ’ ’ estrazione della carota estrazione della carota

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Disturbo della perforazione

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Perforazione a percussione (1)

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Perforazione a percussione (2) Perforazione a percussione (2)

Diametri compresi tra 150 e 300 mm e profondità fino a 60 m Idoneo per terreni a grana grossa

Impossibilità di ricostruire una stratigrafia di dettaglio Raffreddamento attarverso acquaimmessa nel foro Sostegno del foro mediante tubo di rivestimento

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Sonde Sonde

A valvola (curetta) Benna mordente

D > 500 mm e profondità inferiori a 30 m

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Scalpelli Scalpelli

Utilizzati per l’attraversamento di stratificazioni lapidee

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Perforazione con trivelle (1)

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Perforazione con trivelle (2) Perforazione con trivelle (2)

Diametri compresi tra 75 e 300 mm e profondità fino a 40 m Non idoneo per terreni a grana grossa (alluvionali, morenici) Idoneo per terreni di media resistenza

In argilla, consente di evitare mezzi di sostegno del foro

Ricostruzione stratigrafica di dettaglio imprecisa (il materiale risulta alquanto mescolato)

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Prelievo di campioni Prelievo di campioni

CAMPIONE IDEALE:

alterazione del solo stato tensionale CAMPIONE INDISTURBATO:

conserva struttura, contenuto d’acqua e e composizione chimica FONTI DI DISTURBO:

- rifluimento del materiale dal fondo del foro - rigonfiamento del fondo foro

- compressione dovuta alla penetrazione del tubo di rivesitmento - fondo foro ‘sporco’

- attrito tra campione a parete interna campionatore - campionamento in eccesso

- distacco del campione

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Classi di qualit

Classi di qualit à à dei campioni dei campioni

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Coefficiente di parete Coefficiente di parete

2 100

2 2

− ⋅

= D

D C_P D^S

Campionatori a parete sottile (D_P<15%)

Campionatori a parete grossa (DP>15%)

Il disturbo tende ad aumentare al crescere del rapporto tra volume di terreno spostato durante l’avanzamento del campionatore ed il volume del campione

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Rapporto lunghezza/diametro Rapporto lunghezza/diametro

L/D = 8-12

Lunghezze maggiori assicurano la presenza di un tratto centrale indisturbato

All’aumentare di L, aumenta il rapporto L/D e quindi il disturbo dofuto agli effeti di attrito laterale

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Coefficiente di ingresso Coefficiente di ingresso

⋅100

= −

D D C_i Dⁱ

Campionatori corti (D_i<0.5%)

Campionatori lunghi (0.75%<Di<1%)

All’aumentare di D_i si riducono gli effetti di attrito ma aumenta il rigonfiamento

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Coefficiente di attrito esterno Coefficiente di attrito esterno

100 100 = − ⋅

− ⋅

=

e e a

e e a s

D D D

D D C D

La scarpa puà avere diametro magiore per ridurre l’attrito esterno.

Deve risultare tuttavia D_a<2%

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Campionatore a tubo aperto Campionatore a tubo aperto

Presenza di materiale rimaneggiato dal fondo del foro e dalle pareti Adatto per terreni argilosi di consistenza ridotta o media

Parete grossa Parete sottile (Shelby)

φ=80-100 mm L=600-1000 mm s=2 mm

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Campionatore a pistone Campionatore a pistone

Il pistone evita l’ingresso di fango e detriti presenti sul fondo del foro

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Campionatore continuo (Kiellman) Campionatore continuo (Kiellman)

I nastri scorrevoli avvolgono il campione (φ_int=67 mm) durante l’avanzamento eliminando così l’attrito interno

Possono raggiungersi lunghezze di campionamento di 20-30 m

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Campionatore doppio Campionatore doppio

La parte interna non rotante munita di scarpa tagliente sporge al di sotto della corona

esterna rotante

La sporgenza è adattata alla consistenza del terreno, maggiore per i materiai meno duri più suscettibili a rammollimento ed erosione

La scarpa può essere intercambiabile (tipo Denison) o azionata dal una molla

opportunamente calibrata che ne controlla la sporgenza (tipo Mazier)

Mazier Denison

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Prelievo di campioni da scavi accessibili Prelievo di campioni da scavi accessibili

Diametri

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Prove penetrometriche statiche Prove penetrometriche statiche

(Cone Penetration Test, CPT) (Cone Penetration Test, CPT)

Infissione di punta conica normalizzata (φ_punta=35.7 mm, angolo apertura=60°)

Infissione di manicotto normalizzato (A_lat=150 cm²)

Velocità di avanzamento: 20 mm/s

Misura della resistenza alla punta q_c (FL^-2) e della resistenza laterale f_s (FL^-2)

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Sequenza delle fasi di avanzamento Sequenza delle fasi di avanzamento

q_c q_c+f_s

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Rapporto di resistenza F Rapporto di resistenza F

s c

f F = q

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Intepretazione prove penetrometriche (1)

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Intepretazione prove penetrometriche (2)

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Intepretazione prove penetrometriche (3)

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Indagini geofisiche Indagini geofisiche

Indagini dirette (sondaggi): puntuali ma accurati

Indagini indirette (geofisica): areali ma da intepretare

Alcune proprietà geofisiche possono essere correlate alla natura dei terreni:

Resistività ⇒ Prospezione elettrica Rigidezza ⇒ Prospezione sismica

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Prospezioni elettriche

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Principio di funzionamento

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Dispositivo quadripolo Schlumberger Dispositivo quadripolo Schlumberger

TERRENO OMOGENEO

TERRENI STRATIFICATI

Si sovrappongono i profili di resitività sperimentali ρ_a-AB con profili teorici determinati per geometrie a 2, 3 e 4 strati

Difficoltà di interpretazione per ripetute alternanze di strati con resistività poco differente oppure fortes spessore resisitivo a copertura di terreni conduttori

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Prospezione sismica Prospezione sismica

Esplora il sottosuolo attrraverso lo studio della propagazione di onde elastiche generate in superficie o in un foro di sondaggio

Le onde elastiche sono generate mediante esplosivi o masse battenti La velocità di propagazione delle onde rifratte o riflesse dipende dalla rigidezza dei terreni incontrati e quindi dalla loro natura