Indagini dirette - materiale vecchio, ma utile PDF

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ESPLORAZIONE DEL SOTTOSUOLO • Problematiche finalizzate alla progettazione di opere di ingegneria civile • Metodi e tecniche

Indagini geognostiche INDAGINI ATTE A CONOSCERE E CARATTERIZZARE IL SOTTOSUOLO, RICOSTRUENDONE I PRINCIPALI LINEAMENTI TRAMITE L’INTEGRAZIONE CON GLI ELEMENTI RACCOLTI DURANTE IL RILIEVO GEOLOGICO ED IL RILIEVO GEOLOGICO-TECNICO SUPERFICIALE.

LA CARATTERIZZAZIONE CHE SI OTTIENE NON E’ PIU’ PURAMENTRE GEOLOGICA, MA ANCHE GEOTECNICA E GEOMECCANICA ⇒ PROPRIETA’ FISICHE E MECCANICHE.

Le indagini geognostiche possono essere: • DIRETTE: consentono una visione effettiva del materiale da cui si ricava la stratigrafia ⇒ scavi,trincee e sondaggi meccanici in sito, nonché altre prove realizzabili su rocce o terreni in sito o in laboratorio su campioni • INDIRETTE: consentono la determinazione di parametri dai quali è possibile risalire all’assetto stratigrafico del sito ⇒ metodi geofisici (elettrici o sismici)

Le indagini geognostiche dirette possono essere eseguite: • In sito ⇒ forniscono indicazioni dello stesso ordine di grandezza del problema affrontato, in quanto i risultati si riferiscono a materiali situati nella loro naturale collocazione e quindi sottoposti alle reali sollecitazioni litostatiche e tensionali • In laboratorio ⇒ vengono eseguite su piccoli campioni prelevati in sito, eventualmente disturbati e comunque estrapolati dal contesto geologico di appartenenza

Indagini in sito

MODALITÀ ESECUTIVE DELLE INDAGINI DIRETTE IN SITO – Scavo di trincee ⇒ solo per profondità di pochi metri (2-4m, max 8m), permettono l’osservazione diretta del sottosuolo con una certa continuità laterale – Scavo di cunicoli (gallerie): necessitano di adeguate opere di sostegno – Perforazione di sondaggi: è possibile attraversare qualsiasi materiale fino a grandi profondità, ma in alcuni materiali ci sono difficoltà di campionamento e problemi di stabilità del foro

Sondaggi meccanici Perforazioni di diametro compreso fra alcuni cm e pochi dm, condotte allo scopo di: – ricostruire il profilo stratigrafico, – prelevare campioni rappresentativi per eseguire prove di laboratorio, – consentire l’installazione di strumenti di misura, – eseguire prove in foro, – misurare la profondità della superficie piezometrica.

Numero, ubicazione e profondità dei sondaggi meccanici Il numero dipende dall’estensione dell’area da indagare, dalla caratteristiche geologiche e dal tipo di opera da realizzare. Comunque sempre almeno due, per poter correlare i dati (ma non troppi perché costano!) L’ubicazione dipende anche dal numero e deve essere scelta in funzione dei punti critici La profondità deve essere tale da attraversare l’intero volume di sottosuolo coinvolto dalla realizzazione del progetto

Scopo - 1 1. Descrizione dei terreni attraversati ⇒ stratigrafia. Essa deve contenere: denominazione, ubicazione, data di esecuzione e quota del sondaggio; quote superiori e inferiori degli strati attraversati; percentuale del materiale recuperato; descrizione litologica degli strati; informazioni sull’eventuale presenza di gas o acqua; l’esito di eventuali prove eseguite in foro; la profondità di prelievo dei campioni.

Scopo - 2 2. Prelievo di campioni su cui effettuare delle prove in laboratorio.

CAMPONE INTATTO (O A DISTURBO LIMITATO): conserva tutte le caratteristiche del terreno in sito, cioè densità, contento d’acqua e assetto strutturale.

Classi di qualità dei campioni Caratteristiche tecniche Profilo stratigrafico Composizione granulometrica

Gra do Q1 Q2

X

di Q3

qua lità Q4 Q5

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Contenuto d’acqua Peso specifico Caratteristiche meccaniche

X Indisturbati

A disturbo limitato

Disturbati o rimaneggiati

Indagini di laboratorio

Scopo - 3 3. Determinazione dell’ RQD (Rock Quality Designation - solo per sondaggi eseguiti in roccia).

Scopo - 4

. Posa di piezometri: cilindri rivestiti 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. – Piezometro di Casagrande o idraulico (a) – Piezometro pneumatico (c) – Piezometro continuo tipo piezoforo – Freatimetro

Metodo a percussione E’ utilizzato solo in terre sciolte. L’attrezzatura è costituita da un treppiedi (capra) con una carrucola e un argano che imprime il movimento verticale all’utensile di scavo. Le velocità di approfondimento sono di circa 10m/g e il diametro del foro può raggiungere anche 1.5 m.

Metodo a rotazione ’attrezzatura comprende un mezzo meccanico (camion) sul quale trov osto un telaio (torre o derrik) che può raggiungere un’altezza di 5-6 m, lla sommità del quale sono fissati un argano e una tesa motrice che ha compito di imprimere la rotazione alla batteria d’aste di perforazione ogni asta è costituita da un tubolare di acciaio lungo circa 3 m). ’utensile, diverso a seconda elle esigenze, viene montato ull’ultima asta, la quale è più pesante delle altre per favorire avanzamento perfettamente erticale. E’ idoneo per ualsiasi tipo di terreno (fatta alva l’adeguata scelta degli tensili di scavo). E’ il metodo più veloce (10-15 m/h) e permette di aggiungere profondità anche i 8000 m.

Stabilità del foro di sondaggio L’esecuzione di un sondaggio avviene di norma con circolazione di fango ⇒ raffreddare gli utensili, recuperare i detriti, sostenere le pareti del foro e impedire ai fluidi contenuti nei terreni di invadere il foro stesso. Nei metodi a rotazione 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. Quando si procede a distruzione di nucleo (sia rotazione che percussione), la circolazione di fango è di tipo inverso, cioè il fluido viene immesso nell’intercapedine tra parete del foro ed aste e fatto risalire lungo queste ultime.

Schemi di circolazione di fango

a) a rotazione con circolazione diretta, b) a rotazione con circolazione rovescia, c) a percussione con circolazione rovescia.

Utensili •

Scalpello o tricono: per perforazioni a distruzione di nucleo (senza recupero del materiale). Questi attrezzi hanno la funzione di frantumare le rocce.

a e b) scalpelli eccentrici per apparecchi a percussione, c) scalpello a coda di pesce, d) trapano a coni dentati o tricono, e e f) corone dentate, g e h) corone incastonate di diamanti.

CIRCOLAZIONE DIRETTA

CIRCOLAZIONE DIRETTA

CIRCOLAZIONE DIRETTA

CIRCOLAZIONE INVERSA

CIRCOLAZIONE INVERSA

CIRCOLAZIONE INVERSA

•

Carotiere: per prelevare campioni semidisturbati, contemporaneamente all’avanzamento. Il carotiere può essere: semplice

doppio

•

Campionatore: utilizzato essenzialmente in presenza di terre sciolte, è più sofisticato rispetto al carotiere e induce il minimo disturbo nei campioni. Si tratta di un tubo d’acciaio dotato di una scarpa tagliente e di una camicia interna per la raccolta del materiale campionato.

Caratteristiche campionatore 8 < L/D < 12 TRATTO CENTRALE DEL CAMPIONE PIU’ INDISTURBATO POSSIBILE

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