Date post: | 14-Oct-2018 |
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Misure piezometriche
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 u medie,in sottosuolo omogeneo)
Presa localizzata
(per misure locali di u,in sottosuolo stratificato)
Installazione di un piezometro a tubo aperto - I
1. Messa in opera del filtro di sabbia mediante riempimento dellintercapedine tra tubo e foro
2. Messa in opera del tampone impermeabile di malta e del chiusino di protezione
Installazione di un piezometro a tubo aperto - II
Esecuzione di una lettura piezometrica
3. Esecuzione delle letture in tubo piezometrico
Freatimetro(sondina elettrica
con sensore acustico)
... o in foro di sondaggio
Piezometri idraulici per misure localizzate
Piezometro Bishop
(a circuito chiuso)
Piezometro a infissione
(GeoNor)
Piezometro Casagrande
Installazione di piezometro Casagrande
TA
PP
OF
ILT
RO
1,00
RIE
MP
IME
NT
O
0,50
Miscela secca di sabbia cemento e bentonite
1,30
m
529,00 m
0,30
0,50
TA
PP
O
1,00
1,30
m
0,50
0,30
0,50
1,00
RIE
MP
IME
NT
O
Bentonite in pelletsdmax = 1,5 cm
Bentonite in pelletsdmax = 1,5 cm e fluida (sandwich)
Sabbia silicea
Sabbia silicea
FIL
TR
OT
AP
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
Misure piezometriche Prove permeabilit
7
Piezometro Casagrande: preparazione tubi
1. nastro di teflon
3. silicone
4. nastro adesivo
2. giunto
Piezometro Casagrande: saturazione filtro
Fase da effettuare con tubi gi collegati
alla presa filtrante!
Piezometro Casagrande: installazione in foro
1. Getto di sabbia a fondo foro
2. Posa in opera filtro e tubi
3. Bentonite in pelletsper tappo impermeabile
Misure piezometriche Prove permeabilit
10
Celle piezometriche
piastra porosa
piastraporosa
trasduttoredi pressione
Il trasduttore consente una lettura diretta della pressione interstiziale nel terreno a contatto
La piastra porosa evitalintasamento o locclusioneper effetto dellinfiltrazione
di particelle solide
Celle piezometriche: messa in opera
1. Fase di saturazione 2. Installazione in foro
Esecuzione della misura piezometrica
I tempi di riequilibrio idraulico sono:- proporzionali al volume dacqua in ingresso - inversamente proporzionali alla permeabilit
tempo, t
prof
ondi
t, z
/z0 1
t95
0.05
arctan(-Fk/A)
Prontezza della misura piezometrica
Modello di interpretazione: equilibrio idrodinamico
Prontezza (t95)-1
==== tAFk
z
zlndt
A
Fk
z
dzdt
A
Fk
z
dzFkzq
z
z 0
t
00
diminuisce con la sezione del tubo A
aumenta con il coefficiente dingresso F
aumenta con la permeabilit del terreno k
Fk
A305.0ln
Fk
At95.0
e1z
z1
z
h
95
tAFk
00
==
===
risposta di Tempo
ioneequalizzaz di Rapporto
tAFk
0e
z
z =
Equazione di continuit: dzAdhAdtq ==
Misure piezometriche Prove permeabilit
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Tipologia di filtri e coefficienti di ingresso
Misure piezometriche Prove permeabilit
15
Scelta del tipo di strumento
TipoD
(cm)Funzionamento Installazione
Permeabilit terrenik (cm/s)
Tubo aperto 5 filtro a tutta altezza in foro sondaggioelevata(> 104)
Casagrande 11.5presa localizzata, volumi ridotti
in foro sondaggio* media(106 105)Infisso (GeoNor) 2.5 infisso da superficie
A circuito chiuso (Bishop)
11.5chiusura idraulica con manometro livelli idrici pi elevati del p.c.
in foro sondaggiomedio-bassa(108 106)
Celle piezometriche
n.d. tubo sostituito da trasduttore in foro sondaggio*bassa
(1010 109)
* anche infisso in terreni fini poco consistenti
Il tipo di strumento va selezionato
in relazione alle condizioni di sottosuolo
ed alla velocit del fenomeno da monitorare
k
w
wkk=
Il coefficiente di permeabilit
Il coefficiente di permeabilit (o conducibilit idraulica k) non un parametro intrinseco del terreno
in quanto dipende anche dal fluido e dallo stato del terreno stesso.
In linea di principio k si potrebbe esprimere come:
= permeabilit assoluta, dipendente solo dal solido poroso
w, w= peso specifico e viscosit del fluido
I principali fattori che influenzano k sono quindi:
per il fluido la temperatura (da cui dipendono w e w) per il solido la granulometria (influenza dimensione e tortuosit degli interstizi)
L influenza della granulometria riflessa dalla relazione empirica per sabbie uniformi:
(Hazen, 1911)
(k in cm/s, c=0.4 1.2, D10 in mm)
che evidenzia la dipendenza di k soprattutto dalla dimensione dei granuli pi fini!
210Dck =
Hanno influenza su k anche: - la microstruttura (k decresce con lattivit mineralogica)
- la porosit (per un dato terreno)
Espressione di Kozeny - Carman
w
w
e
ek
+
=
1
3
2
( = funzione della microstruttura, = superficie specifica, e = indice dei vuoti)
Il coefficiente di permeabilit: valori tipici
Terreni sabbiosi
Terreni argillosi
In definitiva, k influenzato da numerosi fattori, tutti molto variabili, per cui:
il parametro geotecnico con maggiore variabilit in natura (k = 10-10 10 cm/s)
va determinato sperimentalmente con apposite prove
In laboratorio
Misura del coefficiente di permeabilit
In sito
permeametro
edometro
pozzi
piezometri
Prove di permeabilit 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 permeabilit (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
Esecuzione (in immissione/emungimento):
si misura (p. es. con un contatore) la portata q
necessaria per mantenere costante il dislivello idraulico h
imposto da una pompa tra foro e terreno
Interpretazione
= kFhq
Prove in foro a carico costante
Fh
qk =
(F = coefficiente dingresso)
Misure piezometriche Prove permeabilit
21
Esecuzione (in immissione/emungimento):
si registra nel tempo labbassamento/risalita z
del livello idrico nel foro,
prodotto da un sovralzo/depressione iniziale
tA
Fkzze
z
z tAFk
==
00
lnln
per cui k si pu ottenere:
dalla pendenza locale:
dal coefficiente angolare della retta di regressioneF
Ak == tzln
Prove in foro a carico variabile
Interpretazione
12
21 )ln()ln(
tt
zz
F
Ak
=
Esecuzione di una prova di permeabilit in foro
Esecuzione delle letture con sondina elettrica
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
eab
ilit
, k (c
m/s
)
PS1 - ho = 0.55 m
PS2 - ho = 9 m
0,1
1
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tempo, 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 permeabilit in foro
F
A
t
hk
= ln
2
5.115.1ln
3
++
=
D
L
D
L
LF
L = altezza del tratto filtrante D = diametro del tubo
Esecuzione di una prova di permeabilit in pozzetto
Esecuzione delle letture con asta graduata
Misure piezometriche Prove permeabilit
25
Letture livello acqua nel pozzetto (b130 cm)
per diversi livelli iniziali
Interpretazione mediante pendenza locale
Interpretazione di prova di permeabilit in pozzetto
0,00001
0,0001
0,001
0 60 120 180tempi (min)
coef
ficie
nte
di p
erm
eab
ilit
, k (
cm/s
)
PP1 - ho = 80cmPP2 - ho = 115cmPP3 - ho = 134cm
50
100
150
0 60 120 180tempo, t (min)
alte
zza,
h (c
m)
PP1 - ho = 80cm
PP2 - ho = 115cm
PP3 - ho = 134cm
+
+
=
b
hb
h
t
hk
913
21
Prove da pozzo con piezometri di controllo
Pozzo in falda freatica
(confinata inferiormente)
21
22
12
hh
)rlog()rlog(Qk
=
Pro e contro:
costi elevati; tempi esecutivi lunghi per prove in regime stazionario
rappresentative di ampi volumi di sottosuolo; eseguibili anche in falde artesiane
richiedono unattenta modellazione analitica del problema
12
12 )log()log(
2 hh
rr
b
Qk
=Pozzo in falda artesiana
Prove da pozzo con piezometri di controllo