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Raccomandazioni AGI (1977):
Finalità Mezzi di indagine
Profilo stratigraficoDiretti Scavi accessibili (pozzi, trincee, cunicoli)
Fori di sondaggio
Indiretti Prove geofisiche Prove penetrometriche statiche
Proprietà fisico‐meccaniche
Grandezze misurateTipo prova σh0 σ:ε :σ
Scissometriche FPenetrometriche statiche ☂ ☀Penetrometriche dinamiche ☂ GPressiometriche ☀ ☀ ☁Dilatometriche ☀ ☂ ☁Geofisiche ☀
Misura pressione neutra Piezometri idraulici Celle piezometriche
Legendaσh0 = tensioni orizzontaliσ:ε = legame tensio‐deformativo:σ = resistenza al taglio☀ = impiego ottimale☁ = limitazioni esecutive☂ = interpretazione empiricaF = solo terreni a grana fineG = solo terreni a grana grossa
Permeabilità Prove di emungimento Prove di immissione
Verifica impiego analisi e tecnologie
Prove di carico su piastre e pali Misure di pressioni neutre e permeabilità
(efficacia di drenaggi e impermeabilizzazioni) Misure di proprietà meccaniche
(efficacia di trattamento di miglioramento e rinforzo)
Le misure piezometriche in sitoMisure piezometricheProve permeabilità
1
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Tecniche di misura piezometrica in sito
Attrezzatura
Piezometri idraulici a tubo aperto misura della quota piezometrica hCelle piezometriche misura della pressione neutra u
Installazione: in foro di sondaggio o infissi da superficie
Tubo piezometrico a tutta altezza
(per misure di umedie,in sottosuolo omogeneo)
Presa localizzata
(per misure locali di u,in sottosuolo stratificato)
Misure piezometricheProve permeabilità
2
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Installazione di un piezometro a tubo aperto - I
1. Messa in opera del filtro di sabbia mediante riempimento dell’intercapedine tra tubo e foro
Misure piezometricheProve permeabilità
3
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2. Messa in opera del tampone impermeabile di malta e del chiusino di protezione
Installazione di un piezometro a tubo aperto - IIMisure piezometricheProve permeabilità
4
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Misure piezometricheProve permeabilità
5Esecuzione di una lettura piezometrica
3. Esecuzione delle letture in tubo piezometrico
Freatimetro(sondina elettrica
con sensore acustico)
... o in foro di sondaggio
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Misure piezometricheProve permeabilità
6Piezometri idraulici per misure localizzate
Piezometro Bishop(a circuito chiuso)
Piezometro a infissione(GeoNor)
Piezometro Casagrande
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Misure piezometricheProve permeabilità
7
TAP
PO
FILT
RO
1,00
RIE
MP
IMEN
TO
0,50
Miscela secca di sabbia cemento e bentonite
1,30
m
529,00 m
0,30
0,50
TAP
PO
1,00
1,30
m0,
500,
300,
501,
00
RIE
MP
IME
NTO
Bentonite in pelletsdmax = 1,5 cm
Bentonite in pelletsdmax = 1,5 cm e fluida (sandwich)
Sabbia silicea
Sabbia silicea
FILT
RO
TAP
PO
Miscela secca di sabbia cemento e bentonite
Bentonite in pelletsdmax = 1,5 cm e fluida (sandwich)
Presa con filtro poroso
Batteria di tubi ( 1.25 cm)
giunti esterni
Installazione di piezometro Casagrande
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Misure piezometricheProve permeabilità
8
1. nastro di teflon
3. silicone
4. nastro adesivo2. giunto
Piezometro Casagrande: preparazione tubi
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Misure piezometricheProve permeabilità
9
Fase da effettuare con tubi già collegati alla presa filtrante!
Piezometro Casagrande: saturazione filtro
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Misure piezometricheProve permeabilità
10
1. Getto di sabbia a fondo foro
2. Posa in opera filtro e tubi
3. Bentonite in pelletsper tappo impermeabile
Piezometro Casagrande: installazione in foro
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Misure piezometricheProve permeabilità
11Celle piezometriche
piastra porosa
piastraporosa
trasduttoredi pressione
Il trasduttore consente una lettura diretta della pressione interstiziale nel terreno a contatto
La piastra porosa evital’intasamento o l’occlusioneper effetto dell’infiltrazione
di particelle solide
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Misure piezometricheProve permeabilità
12Celle piezometriche: messa in opera
1. Fase di saturazione 2. Installazione in foro
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Misure piezometricheProve permeabilità
13Esecuzione della misura piezometrica
I tempi di riequilibrio idraulico sono:‐ proporzionali al volume d’acqua in ingresso ‐ inversamente proporzionali alla permeabilità
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Misure piezometricheProve permeabilità
14
tempo, t
prof
ondi
tà, z
/z0 1
t95
0.05
arctan(-Fk/A)
Prontezza della misura piezometrica
Modello di interpretazione: equilibrio idrodinamico
‘Prontezza’ (t95)‐1
0 00
lnz t
z
d z F k d z F k z F kq F kz d t d t tz A z A z A
diminuisce con la sezione del tubo A
aumenta con il coefficiente d’ingresso F
aumenta con la permeabilità del terreno k
0 0
95
1 1
30.95 ln 0.05
Fk tAh z e
z zA At
Fk Fk
Rapporto di equalizzazione
Tempo di risposta
0
Fk tAz e
z
Equazione di continuità: q dt A dh A dz
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Misure piezometricheProve permeabilità
15Tipologia di filtri e coefficienti di ingresso
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Misure piezometricheProve permeabilità
16Scelta del tipo di strumento
Tipo D(cm) Funzionamento Installazione Permeabilità terreni
k (cm/s)
Tubo aperto 5 filtro a tutta altezza in foro sondaggio elevata(> 10–4)
Casagrande 1÷1.5presa localizzata, volumi ridotti
in foro sondaggio* media(10–6 ÷ 10–4)Infisso (GeoNor) 2.5 infisso da superficie
A circuito chiuso (Bishop) 1÷1.5 chiusura idraulica con manometro
livelli idrici più elevati del p.c. in foro sondaggio medio‐bassa(10–8 ÷ 10–6)
Celle piezometriche n.d. tubo sostituito da trasduttore in foro sondaggio* bassa(10–10 ÷ 10–8)
* anche infisso in terreni fini poco consistenti
Il tipo di strumento va selezionato
in relazione alle condizioni di sottosuolo
ed alla velocità del fenomeno da monitorare
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Misure piezometricheProve permeabilità
17
In definitiva, k è influenzato da numerosi fattori, tutti molto variabili, per cui:
• è il parametro geotecnico con maggiore variabilità in natura (k = 10‐10 ÷ 10 cm/s)
• va determinato sperimentalmente con apposite prove
In laboratorio
Misura del coefficiente di permeabilità
In sito
permeametro
edometro
pozzi
piezometri
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La misura della permeabilità in laboratorioMisure piezometricheProve permeabilità
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Procedura generale di prova in permeametro di Darcy:1. Applicare un gradiente idraulico (i=h/l) ad un provino cilindrico di lunghezza l2. Misurare la velocità di flusso v (portata filtrante Q / area A)3. Applicare legge di Darcy per ottenere il coefficiente di permeabilità k
Q hv ki kA l
In laboratorio il coefficiente di permeabilità è misurabile mediante:‐ Permeametri‐ Celle triassiali e edometriche (cfr. prove compressibilità)
Q lAQ
h
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Misure piezometricheProve permeabilità
19
Procedura adatta per terreni a grana grossa
Prove di permeabilità a carico costante
Carico idraulico hSui punti di misura (a, b) misurato in sottili tubi
piezometrici
Portata effluenteregolata dal dislivellohtot tra i serbatoi di
carico e scarico
Volumi V misurati con burettagraduata a intervalli
t regolariQ LkA h
Relazione V:t
VQt
Portata (media)
Elaborazione
Permeabilità
Provino cilindricodi altezza H ed area A
(>20cm2)
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Misure piezometricheProve permeabilità
20
Abbassamento progressivo del livello
idrico h nel tubo (di sezione a)
gradiente idraulico h
variabile
hmisurata a intervalli di tempo
t regolari
Provino cilindrico di sezione A eventualmente sottoposto a sovraccarico
verticale
Elaborazione
Permeabilità
1 2ln h halkA t
Diagramma ln(h):t
Prove di permeabilità a carico variabile
Procedura adatta per terreni a grana fine
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Raccomandazioni AGI (1977):
Finalità Mezzi di indagine
Profilo stratigraficoDiretti Scavi accessibili (pozzi, trincee, cunicoli)
Fori di sondaggio
Indiretti Prove geofisiche Prove penetrometriche statiche
Proprietà fisico‐meccaniche
Grandezze misurateTipo prova σh0 σ:ε :σ
Scissometriche FPenetrometriche statiche ☂ ☀Penetrometriche dinamiche ☂ GPressiometriche ☀ ☀ ☁Dilatometriche ☀ ☂ ☁Geofisiche ☀
Misura pressione neutra Piezometri idraulici Celle piezometriche
Legendaσh0 = tensioni orizzontaliσ:ε = legame tensio‐deformativo:σ = resistenza al taglio☀ = impiego ottimale☁ = limitazioni esecutive☂ = interpretazione empiricaF = solo terreni a grana fineG = solo terreni a grana grossa
Permeabilità Prove di emungimento Prove di immissione
Verifica impiego analisi e tecnologie
Prove di carico su piastre e pali Misure di pressioni neutre e permeabilità
(efficacia di drenaggi e impermeabilizzazioni) Misure di proprietà meccaniche
(efficacia di trattamento di miglioramento e rinforzo)
Misure piezometricheProve permeabilità
21Le misure di permeabilità in sito
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Misure piezometricheProve permeabilità
22Tecniche di misura di permeabilità in sito
Esecuzione: ‐ in fori di sondaggio condizionati come piezometri idraulici ‐ in pozzetti superficiali‐ in pozzi con piezometri di controllo
Principio: ottenere il coefficiente di permeabilità (k) dal confronto tra portate (emunte o immesse) e gradienti idraulici
Pro e contro
(contromisura: eseguire entrambi e mediare i risultati)
Emungimento solo sotto falda, rischio di erosione del terreno ( sovrastima di k)Immissione anche fuori falda, graduale intasamento del filtro ( sottostima di k)
pozzi
piezometri
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Misure piezometricheProve permeabilità
23
Esecuzione (in immissione/emungimento):
si misura (p. es. con un contatore) la portata qnecessaria per mantenere costante il dislivello idraulico himposto da una pompa tra foro e terreno
Interpretazione
q kFh
Prove in foro a carico costante
qkFh
(F = coefficiente d’ingresso)
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Misure piezometricheProve permeabilità
24
Esecuzione (in immissione/emungimento):
si registra nel tempo l’abbassamento/risalita zdel livello idrico nel foro, prodotto da un sovralzo/depressione iniziale
tA
Fkzzezz t
AFk
00
lnln
per cui k si può ottenere:
• dalla pendenza locale:
• dal coefficiente angolare della retta di regressione AkF
ln z t
Prove in foro a carico variabile
Interpretazione
12
21 )ln()ln(tt
zzFAk
ei kkk Compensazione errori
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Misure piezometricheProve permeabilità
25Esecuzione di una prova di permeabilità in foro
Esecuzione delle letture con freatimetro
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Misure piezometricheProve permeabilità
26
0,00001
0,0001
0,001
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tempo, t (min)
coef
ficie
nte
di p
erm
eabi
lità,
k (c
m/s
)
PS1 - ho = 0.55 mPS2 - ho = 9 m
0,1
1
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100tempo, t (min)
alte
zze,
h (m
)
PS1 - ho = 0.55 mPS2 - ho = 9 m
Letture altezza acqua nel foro
(per diversi livelli iniziali)
Interpretazione mediante pendenza locale
Interpretazione di prova di permeabilità in foro
FA
thk
ln
2
5.115.1ln
3
DL
DL
LF
L = altezza del tratto filtrante D = diametro del tubo
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Misure piezometricheProve permeabilità
27Esecuzione di una prova di permeabilità in pozzetto
Esecuzione delle letture con asta graduata
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Misure piezometricheProve permeabilità
28
Interpretazione mediante pendenza locale
Interpretazione di prova di permeabilità in pozzetto
0,00001
0,0001
0,001
0 60 120 180tempi (min)
coef
ficie
nte
di p
erm
eabi
lità,
k (c
m/s
)
PP1 - ho = 80cmPP2 - ho = 115cmPP3 - ho = 134cm
50
100
150
0 60 120 180tempo, t (min)
alte
zza,
h (c
m)
PP1 - ho = 80cmPP2 - ho = 115cmPP3 - ho = 134cm
Letture livello acqua nel pozzetto (B 130 cm) per diversi livelli h0 iniziali
1 2
3 1 9
hh Bk
htB
zw
H
B > 10-15 dmax
H < zw/7
B
h0
p.l.f.