Pressiometro da foro (Menard)

Dimensioni sonda:

diametro d = 58 mmlunghezza L = 350 mm

Attrezzatura

1. Sonda cilindrica espandibile da fondo foro per immissione di gas o liquido2. Sistema di aste3. Dispositivi di pompaggio e misura pressioni + volumi di fluido immesso

Provvisto di utensile disgregatore che rimuove un volume di terreno

pari a quello della sonda

Pressiometro autoperforante (SBPT)

Prova pressiometrica (PMT): esecuzione

Limitazioni esecutive

Instabilit foro e difficolt di ottenimento resistenza in terreni a grana grossa

1. Immissione di liquido in pressione 2. Misura di variazioni di volume

fase di contatto con le pareti del foro

u

uk

v

r

v

h

=

=

0

0

0

00 '

'

r

r

d

dG

=

2

1

vuLr cp ln+=

Prova pressiometrica: interpretazione

1. tensione orizzontale r0=p0 coefficiente di spinta a riposo k0

2. curva tensione-deformazione (r : r) rigidezza tangente G

3. curva r : r pressione limite pL e resistenza non drenata cu

Modello: equilibrio della cavit cilindrica indefinita (p = r ; v = 2 r)

Prova dilatometrica (DMT)

Attrezzatura

piastra laminare con membrana espandibile, infissa da superficie

Dimensioni lama ("pala"):

larghezza = 95 mm spessore = 14 mm diametro membrana = 60 mm

Prova dilatometrica: esecuzione

Ogni 20 cm di penetrazione, si immette gas in pressione misurando pressioni e spostamenti

Limitazioni esecutive:

- difficolt di penetrazione in terreni addensati- interpretazione empirica

Sistemi di infissione:

p0 inizio espansione membranap1 corrispondente ad unespansione di 1.1 mmp2 ritorno alla condizione iniziale

( )012 7.3421 ppE

Ed =

=

u

upK

vd

=0

0

Prova dilatometrica: interpretazione

1. Coefficiente dilatometrico Kd

coefficiente di spinta a riposo k0

s=1.1 mm p1

2. Modulo dilatometrico Ed

up

ppId

=0

01

3. Indice di materiale Id

Modello

( )2

112

=

R

r

E

PRrS

(per r=0; 2R= 60 mm)

piastra circolare su semispazio elastico

Legame costitutivoelastico lineare

(relazioni di Navier)

xyxy

zxzx

yzyz

zvz

yvy

xvx

G =

G =

G =

2G + =

2G + =

2G + =

{ }zx yz,xy, = ij G = t

ij2

2

ij2

Propagazione di due perturbazioni:

z

+y

+x

= )G2+( = t

v2

2

v2

onda di deformazione volumetrica

(o onda P) con velocited

PE

=V

onda di deformazione distorsionale

(o onda S) con velocit G

=VS

)+2(1

E=G

)2-)(1+(1

E=

E = )2-)(1+(1

)-(1E = 2G+ ed

Costanti

elastiche:

+

Equilibrio dinamico del mezzo elastico

+

+

=

+

+

=

+

+

=

zyxt

w

zyxt

v

zyxt

u

zzyzx2

2

yzyxy2

2

xzxyx2

2

Equazioni indefinitedi equilibrio dinamico

( = /g)

2Ped VE =

2SVG =

Propagazione delle onde di volume (P e S)

s)-tVh( + s)+tVg( = PPv s)-tVh( + s)+tVg( = SSxy

Se la perturbazione unarmonica di frequenza f,si propagher nello spazio

con periodo (lunghezza d'onda)

fV = PP f

V = SS

Onda di superficie o di Rayleigh (R)

Le onde R si generano:

alla superficie di un semispazio allinterfaccia tra due strati

ed hanno VR VS

Meccanismi di propagazione delle onde

Metodi di indagine sismica in sito

Principio: - generare onde di volume o di superficie con una sorgente polarizzata- registrare gli effetti con uno o pi ricevitori (geofoni)- ottenere le velocit di propagazione delle onde P, S, R nel terreno

Esempi di sorgenti impulsive Registrazioni tempi di arrivo delle ondeper distanze variabili dromcrone

Prospezioni sismiche di superficie

Metodo a rifrazione

Metodo a riflessione

onda diretta:

onda riflessa:

onda rifratta:

spessore e velocit strato superficiale

spessore e velocit strato superficiale

+ velocit substrato

Esecuzione di prove di rifrazione con onde S

Attrezzatura:

1. sorgente polarizzata trasversale2. batteria di geofoni orientati3. registratore multicanale

Interpretazione:

dromocrone

velocit e spessori di strati successivi

Metodi di indagine sismica da foro

Metodo Down-Hole (DH)

Metodo Cross-Hole (CH)

Scopo: registrare gli arrivi di onde Sa profondit variabili.

La sorgente superficiale, i ricevitori (in numero di uno o pi) sono posizionati allinterno di un foro.

Scopo: registrare gli arrivi di onde Sa profondit variabili.

La sorgente in foro,i ricevitori (in numero di uno o pi) sono posizionati in altrettanti fori.

Prove sismiche in foro: Down-Hole

Down-Hole (DH)

sorgente orizzontale ad impatto

necessario un solo foro

ampiezza onde attenuata con z

Esempio di acquisizione:

Inversione polarit sorgente:

Esempio di allestimento prova Down-Hole

geofono con 2 + 2 velocimetri hz + 1 verticaleforo 100 mm con tubazione PVC 80 mm

martello

trigger

piastra verticale infissa

sorgente onde S

distanza 2m

sistemaacquisizione

cavo geofono + tubo aria compressa

Intepretazione di prova DH a 1 ricevitore

Tempi diretti VS media tra 0 e z tx + z = V

22

S

tx + z

z = t

d

z = t

22*

**S

t

z = V

1.04

5E

-02

1.1

04E

-02

1.6

60E

-02

2.05

1E-0

2

2.36

3E-0

2

2.96

9E-0

2

3.18

4E-0

2

3.6

72E

-02

3.8

48E

-02

4.1

60E

-02

4.49

2E-0

24.

648

E-0

2

4.8

44E

-02

5.11

7E-0

25

.215

E-0

2

5.44

9E-0

2

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

Tempo, t (sec)

0.50

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

14.80

CARDITELLO

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

0 100 200 300 400 500 600

Velocit dell onde di taglio, Vs (m/s)

prof

ondi

t, z

(m

)inversione (7 st - bis)

interpolazione t*

CARDITELLO

y = 167.61x + 0.10

R2 = 1.00

y = 480.03x - 11.04

R2 = 0.99

y = 248.22x - 1.42

R2 = 0.98

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06tempi di viaggio corretti, t* (sec)

prof

ondi

t, z

(m)

strato 1

strato 2strato 3

Tempi equivalenti VS ad ogni profondit z

Inversione: identifica, per successive iterazioni,

il profilo di VS che fornisce la spezzata t*:z

che meglio approssima le misure sperimentali

Il dilatometro sismico (SDMT)

Dilatometro Marchetti 'classico' (DMT) + 2 geofoni = dilatometro sismico

interpretazione mediante velocit d'intervallo(sfasamento del segnale tra i due ricevitori)

Risultati di una prova con il SDMT

Parametri misurati tradizionalmente

Profilo di VS in buon accordo con prove Cross-Hole

Il piezocono sismico (SCPT)

Schema di esecuzione

Automezzo per trasporto e contrasto

Punta con trasduttori

Risultati di una prova con il SCPT

Parametri misurati tradizionalmente

Prove sismiche in foro: Cross-Hole

Prove a espansione e geofisiche

21

Cross-Hole (CH)

sorgente verticale ad impatto

necessari almeno due fori

ampiezza onde indipendente da z

Tempi di arrivo sorgente 1 e 2 ricevitore:

Variante con 2 ricevitori (e 3 fori):

permette di leggere i tempi di intervallo

e di applicare lanalisi di Fourier

Profili di velocit da prove sismiche in foro

In presenza di strati deformabili intrappolati tra terreni pi rigidi,

la prova DH pu addirittura risultare pi affidabile della prova CH

Prove DH e CH nei terreni piroclastici di Poggioreale (zona E di Napoli)

Indagini geoelettriche

Prove a espansione e geofisiche

23

Principio:

- generare un campo elettrico nel sottosuolo con coppie di generatori (dipoli)- registrare gli effetti con uno o pi misuratori di corrente (galvanometri)- ottenere le resistivit elettriche a distanze ( spessori) variabili

La resistivit cresce:

- con laumento di dimensione dei grani- con laumento della cementazione

quindi argilla < sabbia < roccia

Indagini geoelettriche in mezzi eterogenei

Le deviazioni delle linee di flusso (e quindi la resistenza misurata)sono condizionate da fenomeni di rifrazione alle interfacce

sottosuolo omogeneo sottosuolo stratificato

Tomografia di resistivit elettrica (ERT)

Schieramento dipolo-dipolo

(1) Pseudo-sezione (numerica)

(2) Pseudo-sezione (grafica)

(3) Sezione vera

Prove a espansione e geofisiche

26

Esecuzione di una tomografia geoelettrica (ERT)

Laboratorio mobile Georesistivimetro

Allestimento Esecuzione

Prove a espansionee geofisiche

Pseudo-sezione

Sezione interpretata

Tomografia geoelettrica (ERT) lungo una frana

C.T.I. 1:25000 (1885)Carta Geologica (1979)

Un caso di indagini geofisiche

Dfl = depositi fluvio-lacustri limo-argillosiDr = terreni di riporto

1

4

Piano di indagini elettriche

3

5

Piano di indagini sismiche

S

Tomografia elettrica 1

Linea sismica 3

9 m

Sezioni SW-NE

Tomografia elettrica 4

Linea sismica 5

6-7 m

Sezioni NW-SE

E' evidente la presenza di una superficie 'riflettente' corrispondente a tempi di propagazione complessiva (a/r) di 250 ms, cio ad una variazione litologica a circa 16m.

Sismica a riflessione onde S (NW-SE)

Modello di sottosuolo 3D