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

Attrezzatura

Piezometri idraulici a tubo aperto misura della quota piezometrica hCelle piezometriche misura della pressione interstiziale 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)

Tecniche di misura piezometrica in sitoMisure piezometricheProve permeabilità

2

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

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

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

Piezometri idraulici per misure localizzate

Piezometri a circuito chiusoPiezometro Casagrandeidraulico (Bishop) pneumatico

Misure piezometricheProve permeabilità

6

Misure piezometricheProve permeabilità

8

TAPP

OFI

LTR

O

1,00

RIE

MPI

MEN

TO

0,50

Miscela secca di sabbia cemento e bentonite

1,30

m

529,00 m

0,30

0,50

TAPP

O

1,00

1,30

m0,

500,

300,

501,

00

RIE

MPI

MEN

TO

Bentonite in pelletsdmax = 1,5 cm

Bentonite in pelletsdmax = 1,5 cm e fluida (sandwich)

Sabbia silicea

Sabbia silicea

FILT

RO

TAPP

O

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

Misure piezometricheProve permeabilità

9

1. nastro di teflon

3. silicone

4. nastro adesivo2. giunto

Piezometro Casagrande: preparazione tubi

Misure piezometricheProve permeabilità

10

Fase da effettuare con tubi già collegati alla presa filtrante!

Piezometro Casagrande: saturazione filtro

Misure piezometricheProve permeabilità

11

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

Misure piezometriche12

Celle piezometriche

piastra porosa

piastraporosa

trasduttoredi pressioneIl 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

trasduttore a ‘corda vibrante’

Misure piezometricheProve permeabilità

13Celle 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

Misure piezometricheProve permeabilità

14Celle piezometriche: messa in opera

1. Fase di saturazione 2. Installazione in foro

Prontezza della misura piezometrica

I tempi di riequilibrio idraulico sono:‐ proporzionali al volume d’acqua in ingresso ‐ inversamente proporzionali alla permeabilità

tempo, t

prof

ondi

tà, z

/z0 1

t95

0.05

arctan(-Fk/A)

‘Prontezza’  (t95)‐1

F kdzdt

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 0 0

Rapporto  di  equalizzazione    1 1       F k

tAz zh z

ez z z

Equazione di continuità:

0

F kt

Aze

z

953

0.95 Tempo  di  risposta    ln 0.05AA

tF k F k

q dt A dh A dz

0

lnF kz

tz A

q F k zdz

A F k zdt

0 0

z t

z

F kdzdt

z A

Misure piezometricheProve permeabilità

15

Presa piezometrica con coefficiente di ingresso F

Tipologia di filtri e coefficienti di ingressoMisure piezometricheProve permeabilità

16

Misure piezometricheProve permeabilità

17Scelta 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

Misure piezometricheProve permeabilità

18

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

pozzo

piezometri

La misura della permeabilità in laboratorioMisure piezometricheProve permeabilità

19

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 h

v k i kA l

In laboratorio il coefficiente di permeabilità è misurabile mediante:‐ Permeametri‐ Celle triassiali e edometriche (cfr. prove compressibilità)

lA

Q

h

Misure piezometricheProve permeabilità

20

Procedura adatta per terreni a grana grossa

Prove di permeabilità a carico costante

Carico idraulico hmisurato in sottili tubi

piezometriciPortata effluente

regolata dal dislivelloH tra i serbatoi di carico e scarico

Volumi Vmisurati

con burettagraduataa intervalli t regolari

Provino cilindricodi altezza l ed area A

(> 20cm2)

Q L

kA h

Relazione V : t

V

Qt

Portata media(misurata)

Elaborazione

Permeabilità

1 Immissione acqua deaerata2 Rubinetto3 Serbatoio di carico4 Serbatoio di scarico 5 Elemento filtrante6 Piastra forata7 Provino8 Tubi piezometrici 9 Scala graduata

10 Buretta graduata11 Cella

Misure piezometricheProve permeabilità

21

Abbassamento progressivo del livello idrico h nel 

tubo (di sezione a)

gradiente idraulico 

h variabile

hmisurata a intervalli di 

tempo t regolari

Elaborazione

Permeabilità

1 2ln h ha l

kA t

Diagramma ln(h) : t

Prove di permeabilità a carico variabile

Procedura adatta per terreni a grana fine

Provino cilindrico di sezione A eventualmente sottoposto a sovraccarico 

verticale

1 Immissione acqua deaerata2 Tubo piezometrico asportabile3 Raccordo a tre vie4 Guarnizioni di gomma 5 Elemento filtrante6 Supporto provino7 Provino8 Piastra di carico 9 Sistema di applicazione carichi verticali

10 Contenitore con sfioro

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

22Le misure di permeabilità in sito

Misure piezometricheProve permeabilità

23Tecniche 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)

pozzo

piezometri

Misure piezometricheProve permeabilità

24

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 k F h

Prove in foro a carico costante

q

kF h

(F = coefficiente d’ingresso)

Misure piezometricheProve permeabilità

25

Esecuzione (in immissione/emungimento):

si registra nel tempo l’abbassamento/risalita zdel livello idrico nel foro, prodotto da un sovralzo/depressione iniziale

0

0

ln( ) ln( )F k

tA F kz

e z z tz A

per cui k si può ottenere:

• dalla pendenza locale:

• dal coefficiente angolare  della retta di regressione Ak

F ln( )z t

Prove in foro a carico variabile

Interpretazione

1 2

2 1

ln( ) ln( )z zAk

F t t

i ek k kCompensazione errori 

Misure piezometricheProve permeabilità

26Esecuzione di una prova di permeabilità in foro

Esecuzione delle letture con freatimetro

Misure piezometricheProve permeabilità

27

0,00001

0,0001

0,001

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100tempo, 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

ln( )h A

kt F

2

3

ln 1.5 1 1.5

LF

L LD D

L = altezza del tratto filtrante D = diametro del tubo

Misure piezometricheProve permeabilità

28Esecuzione di una prova di permeabilità in pozzetto

Esecuzione delle letture con asta graduata

Misure piezometricheProve permeabilità

29

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.