PROVE DI PERMEABILITÀ BOUTWELL Dott. Geol. Raffaele Isolani.

PROVE DI PERMEABILITÀ BOUTWELLDott. Geol. Raffaele Isolani

SOMMARIO DELLA PRESENTAZIONE

INTRODUZIONE

PROVE DI PERMEABILITÀ IN SITU

INFILTROMETRO TIPO BOUTWELL (ASTM D 6391)

• Strumentazione

• Montaggio della prova

• Esecuzione delle fasi di prova

• Elaborazione della prova

• Principali vantaggi e svantaggi

INTRODUZIONELA DETERMINAZIONE DELLA PERMEABILITÀ PER TERRENI NATURALI O BARRIERE MINERALI RICOSTRUITE PUÒ ESSERE ESEGUITA MEDIANTE:

PROVE DI LABORATORIO PROVE IN SITU

• Condizioni al contorno definite e controllabili

• Precisa identificazione dei materiali testati

• Volume del campione non rappresentativo

• Valore di permeabilità puntuale• Disturbo dovuto al

campionamento• Durata e costi mediamente elevati

• Condizioni al contorno di complessa determinazione

• Ricorso a correlazioni empiriche e/o modelli semplificati

• Volume indagato generalmente rappresentativo

• Valore di permeabilità esteso• Minimo disturbo dovuto al

campionamento• Durata e costi mediamente contenuti

LE PROVE IN LABORATORIO ED IN SITU SONO QUINDI COMPLEMENTARI E NON ALTERNATIVE

VAN

TAG

GI

SVAN

TAG

GI

INTRODUZIONE

PER QUESTO NELL’ APPLICAZIONE DI PROCEDURE DI CONTROLLO QUALITÀ SU BARRIERE MINERALI È PREFERIBILE RICORRERE A PROVE IN SITU, CHE CONSENTONO DI VERIFICARE ANCHE LA CORRETTEZZA DELLE PROCEDURE COSTRUTTIVE

I PRINCIPALI TEST PER LA VERIFICA DELLA PERMEABILITÀ IN SITU SONO:

IL COEFFICIENTE DI PERMEABILITÀ OTTENUTO CON PROVE DI LABORATORIO RISULTA ANCHE DI 2 ORDINI DI GRANDEZZA PIÙ BASSO RISPETTO A QUELLO OTTENUTO CON PROVE IN SITU

• Infiltrometro ad anello singolo e/o doppio aperto

LE PRINCIPALI PROBLEMATICHE PER LE PROVE AD ANELLO:1. Sensibili a condizioni ambientali al contorno quali

temperatura, irraggiamento e pressione atmosferica.2. Incertezza nella determinazione del fronte umido.3. Misura di permeabilità nella sola componente verticale.4. Problematiche di tenuta della prova sul lungo periodo.

• Infiltrometro ad anello singolo e/o doppio sigillato• Infiltrometro tipo Boutwell (ASTM D 6391)• Infiltrometro in pozzetto circolare (USBR 7305)


E’ una prova a carico variabile condotta all’interno di un pozzetto. Il principio su cui si basa consiste nel variare la geometria della superficie di filtrazione sulla stessa verticale di indagine in modo da ottenere una MISURA DELLA CONDUCIBILITÀ IDRAULICA NELLE SUE COMPONENTI VERTICALE ED ORIZZONTALE.

INFILTROMETRO TIPO BOUTWELL - ASTM D 6391

La prova viene realizzata in due fasi distinte:

FASE 1Geometria tale da massimizzare l’effetto di kv, si determina una permeabilità apparente k1

FASE 2Geometria tale da massimizzare l’effetto di kh, si determina una permeabilità apparente k2

I valori di permeabilità apparente k1 e k2 opportunamente combinati mediante le equazioni di Hvroslev, forniscono i valori di kv e kh


STRUMENTAZIONE

• Trivella per realizzazione foro di prova

Il TEG è un apparato di geometria e materiali identici al permeametro ma avente la parte inferiore chiusa. Viene utilizzato per correggere l’errore sui dati registrati nella buretta di misura dovuto alle variazioni termiche.


• Casing in PVC ø 13 cm

• Apparato superiore di chiusura

• Materiale sigillante

• Sistema di alimentazione

• Utensili per approfondimento foro

• Termometro di misura

• TEG – Sistema di controllo termico


• Esecuzione del foro di prova• Alesaggio del fondo foro• Posa e del casing

Attesa di almeno 24h prima dell’avvio della FASE 1 al fine di permettere la presa del sistema di sigillatura del casing

• Sigillatura del casing:o Strato di bentonite in polvere

attivatao Strato di bentonite granulare o

compattonite

• Misurazione della geometria di prova


MONTAGGIO DELLA PROVA

o Malta cementizia a completamento del foro


• Posizionamento apparato superiore

• Posizionamento buretta

• Collegamento al sistema di

alimentazione

• Avvio fase di saturazione

• Cicli di lettura del livello nella

buretta e nel TEG

La FASE 1 deve proseguire fino al raggiungimento di condizioni stazionarie di flusso


FASE 1


• Approfondimento del foro con trivella manuale (1,5 ÷ 2,0 volte il diametro)

Anche la FASE 2 va protratta fino al raggiungimento di condizioni stazionarie di flusso


FASE 2

• Alesaggio del foro con utensili appropriati

• Misurazione della geometria di prova

• Inserimento del filtro in sabbia per sostegno delle pareti

• Posizionamento apparato superiore• Posizionamento buretta• Collegamento al sistema di

alimentazione• Avvio fase di saturazione• Cicli di lettura del livello nella

buretta e nel TEG

PROVE DI PERMEABILITÀ IN SITUINFILTROMETRO TIPO BOUTWELL - ASTM D 6391

MODULO DI REGISTRAZIONE DEI DATI


Determinazione di k1 su ogni ciclo di lettura 12

'2

1

11

ln

tt

HH

GRk T

1

1

1

2

1 41

11 b

Da

D

dG

12

'2

1

22

ln

tt

HH

GRk T

3

2

2 16G

FL

dG

Determinazione di k2 su ogni ciclo di lettura

Si determinano successivamente singoli valori di k1’ e k2’ come media aritmetica pesata sul tempo dei corrispettivi valori di k1 e k2 ottenuti sui vari cicli di lettura

ii

iii

t

ktk

,1'1

ii

iii

t

ktk

,2'2

543 lnln2 GaGG

2/12

4 1

D

L

D

LG

2/12

22

2/12

22

5

414

414

DL

Db

DL

Db

DL

Db

DL

Db

G

D

LExpF 566,15623,01


ELABORAZIONE DELLA PROVA


Mediante l’elaborazione proposta dalla norma ASTM D 6391 si ottengono così i valori di k1’ e k2’ che corrispondono a kv e kh solo nel caso di terreno omogeneo ed isotropo.

La soluzione completa proposta inizialmente da Boutwell tiene conto del fatto che tutti i test in situ sono affetti da anisotropia, a meno di bloccare artificialmente i moti di flusso in direzione orizzontale. L’effetto che si ottiene è un incremento della permeabilità complessiva della prova di un fattore da 2 a 5 volte superiore rispetto al valore effettivo (kv).

La prova Boutwell combina due procedure USRB (7300 e 7310) per la determinazione della permeabilità in situ assieme alle equazioni di Hvorslev per differenti condizioni al contorno. L’idea risiede nel realizzare le due diverse prove in situ all’interno dello stesso foro, ottenendo così due equazioni che possono essere risolte nelle due variabili kv ed m (dove m è il fattore di anisotropia dato dal rapporto

v

h

k

km 2


ELABORAZIONE DELLA PROVA


• Basso costo dei materiali di prova

• Ridotto volume dei terreni indagati

• Relativamente facile installazione

• Determinazione del coefficiente di permeabilità in direzione orizzontale (kh) e verticale (kv)

• Possibilità di misurare bassi valori del coefficiente di permeabilità fino a valori inferiori a 1x10-11 [m/s]

• Può essere realizzata sia su superfici piane che in scarpata

• Durata del test prolungata per diversi giorni per ogni fase della prova


VANTAGGI SVANTAGGI

PROVE DI PERMEABILITÀ BOUTWELLDott. Geol. Raffaele Isolani

PROVE DI PERMEABILITÀ BOUTWELL Dott. Geol. Raffaele Isolani.

Documents

Transcript of PROVE DI PERMEABILITÀ BOUTWELL Dott. Geol. Raffaele Isolani.