STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO. ovvero Strumentazione geotecnica tradizionale utilizzata per il monitoraggio dei movimenti franosi

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Ferdinando Vecchi
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1 5 maggio Corso di Laboratorio Monitoraggio Frane STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO ovvero Strumentazione geotecnica tradizionale utilizzata per il monitoraggio dei movimenti franosi

2 FINALITA di un monitoraggio di frana STRUMENTAZIONE e APPLICAZIONI CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE SU ALCUNI ASPETTI FUNZIONALI

3 FINALITA Un efficiente sistema di monitoraggio (non solo geotecnico) deve consentire nel tempo di definire: a) superficie e profondità del fenomeno franoso (volumi in gioco) b) i movimenti in atto e la loro variazione spazio-temporale c) la dipendenza dei movimenti al mutare delle condizioni meteorologiche e idrauliche d) l influenza di fattori esterni non direttamente riconducibili al movimento franoso (es. sismi o microsismi)

variazione spazio-temporale c) la dipendenza dei movimenti al mutare delle condizioni meteorologiche e

4 FINALITA Inoltre: e) stato tensionale dell ammasso roccioso f) efficienza di eventuali opere di stabilizzazione/consolidamento realizzate g) controllo strumentale delle stesse nel tempo Quindi Sulla base di un QUADRO DELLE CONOSCENZE la FINALITÀ ULTIMA di un monitoraggio (geotecnico) è la GESTIONE DEL RISCHIO ai fini di Protezione Civile

strumentale delle stesse nel tempo Quindi Sulla base di un QUADRO DELLE CONOSCENZE

5 STRUMENTAZIONE 1) Estensimetri di superficie - a barra - tridirezionale - bidirezionale - monodirezionale -a filo 2) Estensimetri profondi o multibase 3) Distometri (a nastro invar) 4) Fessurimetri e Misuratori di giunto 5) Inclinometri 6) Piezometri

Estensimetri profondi o multibase 3) Distometri (a nastro

6 STRUMENTAZIONE Attraverso questa strumentazione geotecnica è possibile acquisire informazioni puntuali direttamente sulla superficie e/o all interno del corpo-frana. Queste informazioni riguardano: il controllo dell apertura delle fratture (estensimetri, distometri, fessurimetri sugli edifici) l individuazione delle superfici di scivolamento e/o movimenti profondi (inclinometri, estensimetri di profondità) misura del livello di falda (piezometri)

Queste informazioni riguardano: il controllo dell apertura delle fratture (estensimetri, distometri,

7 STRUMENTAZIONE ESTENSIMETRI DI SUPERFICIE Vengono utilizzati per misurare lo spostamento relativo tra due punti di misura posti ai due lati di una frattura. Le due estremità vengono rese solidali con il terreno di fondazione (o roccia) In generale, quando la distanza tra i due punti è dell ordine di 1-3 m si utilizzano gli estensimetri a barra. Con distanze significative (5-50 m) si utilizzano quelli a filo. FUNZIONAMENTO: lo spostamento di uno dei due punti di misura modifica la lunghezza del filo (o l estensione della barra). Tale spostamento è registrato dal sensore che lo trasmette alla centralina. La risoluzione delle misure è dell ordine dei centesimi-decimi di mm La prima lettura è la Lettura di zero; le successive sono Letture di esercizio

Con distanze significative (5-50 m) si utilizzano quelli a filo. FUNZIONAMENTO: lo spostamento di uno dei due punti di misura modifica la lunghezza del filo (o l estensione della barra).

8 STRUMENTAZIONE ESTENSIMETRI A BARRA Controllano l apertura delle fratture. - monodirezionale - bidirezionale - tridirezionale (scelta può essere dettata anche da necessità logistiche)

9 STRUMENTAZIONE ESTENSIMETRO A BARRA MONODIREZIONALE

10 ESTENSIMETRO A BARRA STRUMENTAZIONE BIDIREZIONALE

11 STRUMENTAZIONE ESTENSIMETRO A BARRA TRIDIREZIONALE (vettore spostamento)

12 ESTENSIMETRO A FILO STRUMENTAZIONE Consentono la misura di spostamenti superficiali tra punti situati a distanze fino a 50 m sensore peso tensionatore

13 ESTENSIMETRO A FILO STRUMENTAZIONE

14 STRUMENTAZIONE ESTENSIMETRI DI SUPERFICIE RESTITUZIONE DEI DATI (est. a filo)

15 STRUMENTAZIONE ESTENSIMETRI DI SUPERFICIE RESTITUZIONE DEI DATI (est. a barra + distometro)

16 STRUMENTAZIONE DISTOMETRI Il distometro consente di misurare manualmente le variazioni di distanza tra due punti fissi rappresentati, ad es., dalle pareti di una grossa frattura. E utilizzato su ammassi rocciosi. Si compone di un corpo cilindrico in lega leggera con una serie di elementi tra cui una bindella centimetrata, un comparatore centesimale, un sistema di tensionamento, ecc. Consente di compiere misure con la precisione del centesimo di mm. Vengono compiute tre misure; il valore da considerare è la media.

Si compone di un corpo cilindrico in lega leggera con una serie di elementi tra cui una bindella centimetrata, un comparatore

17 DISTOMETRO

18 DISTOMETRO

19 DISTOMETRO

20 STRUMENTAZIONE FESSURIMETRI e MISURATORI DI GIUNTO I fessurimetri (o misuratori di giunto) sono strumenti finalizzati al controllo delle fessure presenti su edifici o di piccole fratture di ammassi rocciosi, rispetto alle quali sono posizionati a cavallo. Possono essere di vario tipo: fessurimetri lineari, elettrici, misuratori di giunto monoassiali, elettrici La precisione degli strumenti varia dal mm (fessurimetro lineare) al centesimo di mm (fessurimetri e misuratori di giunto elettrici) La restituzione dei dati è analoga a quella già vista con gli estensimetri e distometri (grafico spostamenti-tempo)

Possono essere di vario tipo: fessurimetri lineari, elettrici, misuratori di giunto monoassiali, elettrici La precisione degli strumenti varia dal mm

21 STRUMENTAZIONE FESSURIMETRO LINEARE

22 STRUMENTAZIONE FESSURIMETRO MECCANICO

23 FESSURIMETRO ELETTRICO

24 MISURATORE DI GIUNTO ELETTRICO

25 STRUMENTAZIONE ESTENSIMETRI MULTIBASE (o di profondità) Utilizzati sui corpi frana (ma non solo) per controllare i movimenti di un certo numero di punti di misura (multibase quando tali punti sono più di uno), sia in terreni che in rocce. I punti di misura sono installati in modo permanente a profondità definite entro una perforazione. Il dispositivo si compone generalmente di uno o più cavi (possono anche essere aste in acciaio o vetroresina) inseriti in fori e fissati a diverse profondità. I cavi sono mantenuti in tensione mediante un peso e sono collegati in superficie a un potenziometro; le variazioni di valore corrispondono a allungamenti o accorciamenti del cavo. Es. frana con piano di scorrimento a 25 m dalla superficie e cinque cavi posti a profondità di 10, 20, 30, 40, 50 m. I cavi interessati dallo spostamento saranno quelli a 30, 40 e 50 m. La risoluzione è in mm. Sistema di acquisizione dati può essere automatico (es. ogni 30 min) oppure manuale

26 ESTENSIMETRO multibase

27 ESTENSIMETRO multibase

28 STRUMENTAZIONE INCLINOMETRI Costituiti da un tubo a sezione circolare con 4 scanalature (guide) entro cui far scorrere i 2 carrelli della sonda inclinometrica. In questo modo viene mantenuto costante l orientamento. Le misure vengono compiute con la sonda in punti fissi (es. ogni m o 0.5 m) sia in discesa che in risalita e ruotando la sonda di 90 per minimizzare gli errori sistematici. Ove necessario il tubo inclinometrico può essere attrezzato con una sonda fissa (es. grosse frane con accessibilità difficoltosa) con un certo numero di sensori posti a distanza di 1 m. In questo caso la trasmissione dei dati è automatica. La prima lettura è quella di zero, e tutte le letture successive vanno riferite a questa.

29 INCLINOMETRO

30 INCLINOMETRO FISSO

31 INCLINOMETRO Restituzione dati: spostamento totale-profondità azimuth-profondità

32 STRUMENTAZIONE PIEZOMETRI Trovano ampia applicazione in campo geotecnico. Misurano il livello di falda e possono essere: - a tubo aperto ( a circuito aperto ) falde libere - tipo Casagrande ( a circuito chiuso ) misurano le pressioni interstiziali (x falde confinate) I vari tipi di piezometri possono essere attrezzati per le misure in continuo utilizzando piezometri elettrici e centraline di misura.

33 PIEZOMETRO (nell esempio attrezzato per misure in continuo)

34 ESEMPI

35 ESEMPI

36 ESEMPI

38 ESEMPI

39 CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE SU ALCUNI ASPETTI FUNZIONALI - il monitoraggio ha un costo elevato (impianto, gestione e manutenzione): se non è garantita una certa continuità delle misure, non ha senso installarlo (tipico es.: inclinometri) -PROBLEMA: fino a quando vanno tenuti in esercizio i controlli di un dissesto? - PROBLEMA: soglie di allertamento. Es. soglia oltre la quale fare un evacuazione ha senso fissare una soglia deterministica per un problema probabilistico? - in sostanza, in assenza di una serie storica di dati di monitoraggio e di modelli di deformazione e/o rottura specifici per quel dissesto specifico, l individuazione di soglie automatiche non ha senso. Il rischio di falsi allarmi (ripetuti) è un calo di attenzione e di fiducia. - resta fondamentale quindi la rapida valutazione e la capacità del gestore di evitare falsi allarmi.

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