INDAGINI IN SITO. Università degli Studi di Trento - Facoltà di Ingegneria Geotecnica A / Elementi di Geotecnica (Dr. A. Tarantino) 1.

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Modesto Grandi
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1 INDAGINI IN SITO 1.1

2 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) 1.2

3 Estensione delle indagini Dimensioni indicative e maggiorate in presenza di terrenieterogenei o di stratificazioni profonde di terreni di caratteristiche meccaniche scadenti 1.3

4 Mezzi di indagine 1.4

5 Esempi di indagini dirette 1.5

6 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 1.6

7 Stratigrafia rilevata da scavo in trincea 1.7

8 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 1.8

9 Metodi di sondaggio 1.9

10 Perforazione a rotazione (1) 1.10

11 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 1.11

12 Carotieri Carotiere semplice Carotiere doppio Non adatto in argille tenere e terreni granulari per l azione dilavante del fluido Minimizza l azione dilavante del fluido 1.12

13 Corone dentate Corone Corone con vidia o diamantate prismi di metallo duro (terreni teneri o poco addensati) diamanti incastonati diamanti impregnati con polvere diamantifera 1.13

14 Stabilizzazione del foro Fango bentonitico Tubo di rivestimento 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 diametri decrescenti per profondità maggiori di m per ridurre la resistenza di attrito 1.14

15 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 1.15

16 Sonda a rotazione 1.16

17 Tubo di rivestimento 1.17

18 Circolazione del fluido 1.18

19 Cassette catalogatrici 1.19

20 La formazione di un tappo per l estrazione della carota 1.20

21 Disturbo della perforazione 1.21

22 Perforazione a percussione (1) 1.22

23 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 1.23

24 Sonde A valvola (curetta) Benna mordente D > 500 mm e profondità inferiori a 30 m 1.24

25 Scalpelli Utilizzati per l attraversamento di stratificazioni lapidee 1.25

26 Perforazione con trivelle (1) 1.26

27 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) 1.27

28 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 1.28

29 Classi di qualità dei campioni 1.29

30 Coefficiente di parete C P = D 2 S D D 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 1.30

31 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 1.31

32 Coefficiente di ingresso C i = D i D D 100 All aumentare di D i si riducono gli effetti di attrito ma aumenta il rigonfiamento Campionatori corti (D i <0.5%) Campionatori lunghi (0.75%<Di<1%) 1.32

33 Coefficiente di attrito esterno C a = D s D D e e Da De 100 = 100 D e La scarpa puà avere diametro magiore per ridurre l attrito esterno. Deve risultare tuttavia D a <2% 1.33

34 Campionatore a tubo aperto Parete grossa Parete sottile (Shelby) φ= mm L= mm s=2 mm Presenza di materiale rimaneggiato dal fondo del foro e dalle pareti Adatto per terreni argilosi di consistenza ridotta o media 1.34

35 Campionatore a pistone Il pistone evita l ingresso di fango e detriti presenti sul fondo del foro 1.35

36 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 m 1.36

37 Campionatore doppio Mazier Denison 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) 1.37

38 Prelievo di campioni da scavi accessibili Diametri 1.38

39 Prove penetrometriche statiche (Cone Penetration Test, CPT) Infissione di punta conica normalizzata (φ punta =35.7 mm, angolo apertura=60 ) Infissione di manicotto normalizzato (A lat =150 cm 2 ) Velocità di avanzamento: 20 mm/s Misura della resistenza alla punta q c (FL -2 ) e della resistenza laterale f s (FL -2 ) 1.39

40 Sequenza delle fasi di avanzamento q c q c +f s 1.40

41 Rapporto di resistenza F F = q f c s 1.41

42 Intepretazione prove penetrometriche (1) 1.42

43 Intepretazione prove penetrometriche (2) 1.43

44 Intepretazione prove penetrometriche (3) 1.44

45 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 1.45

46 Prospezioni elettriche 1.46

47 Principio di funzionamento 1.47

48 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 1.48

49 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 1.49

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