MEZZI D INDAGINE DIRETTA DEL SOTTOSUOLO

Transcript

1 MEZZI D INDAGINE DIRETTA DEL SOTTOSUOLO

2 Sondaggi meccanici Si tratta di indagini dirette che si avvalgono di perforazioni, con diametro compreso fra alcuni centimetri e pochi decimetri, condotte allo scopo di ricostruire: 1) il profilo stratigrafico; 2) prelevare campioni rappresentativi per eseguire prove di laboratorio; 3) consentire l'installazione di strumenti di misura; 4) eseguire prove in foro; 5) misurare la profondità della superficie piezometrica; 6) etc.(vedi Geotecnica).

3 Schemi di perforazioni: a) a rotazione con circolazione diretta, b) a rotazione con circolazione rovescia, c) a percussione.

4 Vengono realizzati secondo due differenti modalità esecutive Metodo a rotazione: idoneo per qualsiasi tipo di terreno (fatta salva l'adeguata scelta degli utensili di scavo). L'attrezzatura necessaria comprende un mezzo meccanico (camion) sul quale trova posto un telaio (torre o derrik) che può raggiungere un'altezza di 5-6 m, alla sommità del quale sono fissati un argano e una tesa motrice che ha il compito di imprimere la rotazione alla batteria d'aste di perforazione (ogni asta è costituita da un tubolare di acciaio lungo circa 3 m). L'utensile, diverso a seconda delle esigenze, viene montato sull'ultima asta, la quale è più pesante delle altre per favorire l'avanzamento perfettamente verticale. Questo tipo di perforazione avviene di norma con circolazione di fango (bentonite) il quale ha la funzione di raffreddare gli utensili, di recuperare i detriti, di sostenere le pareti del foro e di impedire ai fluidi contenuti nei terreni di invadere il foro stesso. La circolazione di fango è normalmente di tipo diretto, cioè il fango viene aspirato da una vasca, immesso nelle aste e fatto uscire dall'utensile di perforazione per poi risalire in superficie riempiendo l'intercapedine fra la parete del foro e le aste trascinando i detriti verso l'alto.

5 Attrezzature per sondaggi a rotazione

6 Alcuni tipi di attrezzi da perforazione: a e b) scalpelli eccentrici per apparecchi a percussione, c) scalpello a coda di pesce, d) trapano a coni dentati o tricono, e ed f) corone dentate, g ed h) corone incastonate di diamanti.

7 Carotiere semplice Carotiere doppio

8 Corone diamantate per carotieri semplici Corone diamantate per carotieri doppi Carotiere tipo Shelby Carotiere doppio

9 Fase di estrazione del Carotiere semplice

10 Campionatore a pistone a comando idraulico: a) appoggiato sul fondo del foro (e ivi bloccato, tramite fermo, sull'asta della sonda in superficie); b) dopo che il tubo campionatore è stato forzato nel terreno.

11 Metodo a percussione: utilizzato in terre sciolte. Le apparecchiature sono diverse da quelle impiegate nel metodo a rotazione (non è presente la testa motrice e le aste possono essere sostituite da un sistema di cavi manovrati da argano). Se si utilizzano i cavi la perforazione avviene a secco e allora le pareti dello scavo devono essere sostenute con l'infissione di una colonna di tubi metallici. Se si utilizzano le aste, la perforazione può essere eseguita con circolazione di fango. Le velocità di approfondimento sono decisamente inferiori rispetto a quelle ottenute con il metodo a rotazione, ma il diametro del foro può raggiungere anche 1,5 m.

12 Attrezzature per sondaggi a percussione Cucchiaia

13 Scopi del sondaggio sono: la descrizione dei terreni attraversati (stratigrafia). Essa deve contenere: 1)denominazione, ubicazione, data di esecuzione e quota del sondaggio; 2) quote superiori e inferiori degli strati attraversati; 3) percentuale del materiale recuperato; 4) descrizione litologica degli strati; 5) informazioni sull'eventuale presenza di acqua o gas; 6) l'esito di eventuali prove eseguite in foro; 7) la profondità di prelievo dei campioni.

14 Esempi di prospetti stratigrafici

15

16 Esempio di sezione geologica ricostruita sulla base di sondaggi geognostici

17 Il prodotto del carotaggio

18 Esempi di cassette per il recupero delle carote

19 Definizione dell'indice RQD e classificazione dell'ammasso roccioso sulla base del valore dell'rqd.

20 Esempi di cassette per il recupero delle carote e calcoli relativi alla determinazione dell R.Q.D.

21 Posa di piezometri ll piezometro è costituito da un cilindro rivestito di un setto poroso avente permeabilità prestabilita e da un sensore per misurare la pressione dell'acqua che va a riempire la cavità. Viene inserito in una porzione di foro riempita di sabbia e isolata dal tratto restante mediante bentonite. Esistono diversi tipi di piezometri. Schema dei principali tipi di piezometri: a) idraulici, b) elettroacustici, c) pneumatici.

22 Freatimetri. Apposite apparecchiature adatte a misurare unicamente il livello dell'acqua all'interno di un foro di sondaggio e non la pressione interstiziale

23 Prove penetrometriche statiche Tali prove consistono nell'infiggere nel terreno, a pressione, tramite un martinetto idraulico, uno strumento costituito da un'asta a punta conica (CPT) inserita in un manicotto (friction jacket). La prova viene eseguita in 4 fasi durante le quali è possibile determinare la resistenza che il terreno oppone alla penetrazione in base alla pressione necessaria per far avanzare lo strumento di 20 cm Lo strumento più in uso per l'esecuzione delle prove penetrometriche statiche è il penetrometro olandese. Esso è costituito da un cilindro metallico dotato di una punta conica del diametro di 35.7 mm; tale punta è sormontata da un manicotto di protezione lungo circa 10 cm ed è collegata alle aste guida, a loro volta racchiuse in tubazioni di rivestimento. a) Vista della punta telescopica del penetrometro olandese, b) Fasi di infissione con lettura discontinua delle resistenze alla punta e laterali.

24 Prima fase: affondamento di tutto il complesso applicando la pressione sul tubo esterno; Seconda fase: affondamento della punta per 4 cm e misura della resistenza alla punta R p ; Terza fase: infissione del manicotto di rivestimento e della punta per altri 4 cm e misura della resistenza totale R t (resistenza alla punta più resistenza laterale delle pareti di rivestimento). Supponendo che la resistenza alla punta rimanga costante per tratti successivi, sottraendo al valore della resistenza totale quella della punta, si può ottenere la resistenza laterale R l ; Quarta fase: avanzamento del rivestimento per 8 cm in modo da ricoprire la punta e ripristinare la situazione iniziale.

25 Secondo le esperienze condotte da Begemann (1965) il rapporto R p /R l permette di valutare empiricamente la composizione granulometrica del terreno attraversato

26 Rp/Rl TERRENO argille e limi più o meno argillosi limi sabbiosi e sabbie limose > 60 sabbie pulite e sabbie con ghiaie N SPT Stato di addensamento 0-4 molto poco denso 4-10 scarsamente addensato mediamente addensato denso > 50 molto denso

27 Prove penetrometriche dinamiche In tali prove l'infissione dello strumento avviene lasciando cadere un maglio di un determinato peso Q da una determinata altezza H e contando i colpi N necessari per produrre un prefissato affondamento. Tanto più numerosi sono i colpi richiesti per l'affondamento standard, tanto maggiore è la resistenza del terreno attraversato. Campionatore tipo Reymond per la prova SPT.

28 Esempio di prospetto stratigrafico (ad uso geotecnico)

29 Si tratta di prove che vengono eseguite in avanzamento sul fondo di un foro di sondaggio ottengono solo diagrammi discontinui in cui si ha la resistenza alla penetrazione in funzione della profondità Lo strumento viene infisso nel terreno facendo avanzare la punta di tre tratti successivi di 15 cm ciascuno, contando i colpi necessari all'approfondimento. I valori riferiti ai primi 15 cm generalmente non vengono considerati in quanto rappresentativi di un terreno disturbato dalla perforazione. N spt = N 2 + N 3 Valutazione dei parametri di resistenza dai dati di prove SPT.