strumentazione geotecnica di monitoraggio

5 maggio 2005 - Corso di Laboratorio Monitoraggio Frane

STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO

ovveroStrumentazione geotecnica tradizionale utilizzata

per il monitoraggio dei movimenti franosi


FINALITA’ di un monitoraggio di frana

STRUMENTAZIONEe APPLICAZIONI

CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE SU ALCUNI ASPETTI FUNZIONALI


FINALITA’

Un efficiente sistema di monitoraggio (non solo geotecnico) deve consentire nel tempo di definire:

a) superficie e profondità del fenomeno franoso (volumi in gioco)

b) i movimenti in atto e la loro variazione spazio-temporale

c) la dipendenza dei movimenti al mutare delle condizioni meteorologiche e

idrauliche

d) l’influenza di fattori esterni non direttamente riconducibili al movimento

franoso (es. sismi o microsismi)


FINALITA’

Inoltre:

e) stato tensionale dell’ammasso roccioso

f) efficienza di eventuali opere di stabilizzazione/consolidamento realizzate

g) controllo strumentale delle stesse nel tempo

Quindi Sulla base di un QUADRO DELLE CONOSCENZE

la FINALITÀ ULTIMA di un monitoraggio (geotecnico) è la GESTIONE DEL RISCHIO ai fini di Protezione Civile


STRUMENTAZIONE

1) Estensimetri di superficie - a barra - tridirezionale- bidirezionale- monodirezionale

- a filo

2) Estensimetri profondi o multibase

3) Distometri (a nastro invar)

4) Fessurimetri e Misuratori di giunto

5) Inclinometri

6) Piezometri


STRUMENTAZIONE

Attraverso questa strumentazione geotecnica è possibile acquisire informazioni puntuali direttamente sulla superficie e/o all’interno del corpo-frana .Queste informazioni riguardano:

• il controllo dell’apertura delle fratture (estensimetri, distometri,

fessurimetri sugli edifici)

• l’individuazione delle superfici di scivolamento e/o movimenti profondi

(inclinometri, estensimetri di profondità)

• misura del livello di falda (piezometri)


STRUMENTAZIONE

ESTENSIMETRI DI SUPERFICIE

Vengono utilizzati per misurare lo spostamento relativo tra due punti di misura posti ai due lati di una frattura. Le due estremità vengono rese solidali con il terreno di fondazione (o roccia)

In generale, quando la distanza tra i due punti è dell’ordine di 1-3 m si utilizzano gli estensimetri a barra. Con distanze significative (5-50 m) si utilizzano quelli a filo.

FUNZIONAMENTO: lo spostamento di uno dei due punti di misura modifica la lunghezza del filo (o l’estensione della barra). Tale spostamento è registrato dal sensore che lo trasmette alla centralina.

La risoluzione delle misure è dell’ordine dei centesimi-decimi di mm

La prima lettura è la Lettura di zero; le successive sono Letture di esercizio


STRUMENTAZIONE

ESTENSIMETRI A BARRA

Controllano l’apertura delle fratture.

- monodirezionale- bidirezionale- tridirezionale

(scelta può essere dettata anche da necessità logistiche)


STRUMENTAZIONE

ESTENSIMETRO A BARRA

MONODIREZIONALE


STRUMENTAZIONE


BIDIREZIONALE


STRUMENTAZIONE


TRIDIREZIONALE(vettore spostamento)


STRUMENTAZIONE

ESTENSIMETRO A FILO

Consentono la misura di spostamenti superficiali tra punti situati a distanze fino a 50 m peso tensionatore

sensore


STRUMENTAZIONE

ESTENSIMETRO A FILO


STRUMENTAZIONE


RESTITUZIONE DEI DATI (est. a filo)


STRUMENTAZIONE


RESTITUZIONE DEI DATI (est. a barra + distometro)


STRUMENTAZIONE

DISTOMETRI

Il distometro consente di misurare manualmente le variazioni di distanza tra due punti fissi rappresentati, ad es., dalle pareti di una grossa frattura.E’ utilizzato su ammassi rocciosi.

Si compone di un corpo cilindrico in lega leggera con una serie di elementi tra cui una bindella centimetrata, un comparatore centesimale, un sistema di tensionamento, ecc.

Consente di compiere misure con la precisione del centesimo di mm.

Vengono compiute tre misure; il valore da considerare è la media.


DISTOMETRO


STRUMENTAZIONE

FESSURIMETRI e MISURATORI DI GIUNTO

I fessurimetri (o misuratori di giunto) sono strumenti finalizzati al controllodelle fessure presenti su edifici o di piccole fratture di ammassi rocciosi, rispetto alle quali sono posizionati a cavallo.

Possono essere di vario tipo: fessurimetri lineari, elettrici, misuratori di giunto monoassiali, elettrici

La precisione degli strumenti varia dal mm (fessurimetro lineare) al centesimo di mm (fessurimetri e misuratori di giunto elettrici)

La restituzione dei dati è analoga a quella già vista con gli estensimetri e distometri (grafico spostamenti-tempo)


STRUMENTAZIONE

FESSURIMETRO LINEARE


STRUMENTAZIONE

FESSURIMETRO MECCANICO


FESSURIMETRO ELETTRICO


MISURATORE DI GIUNTO ELETTRICO


STRUMENTAZIONE

ESTENSIMETRI MULTIBASE (o di profondità)

Utilizzati sui corpi frana (ma non solo) per controllare i movimenti di un certo numero di punti di misura (multibase quando tali punti sono più di uno), sia in terreni che in rocce. I punti di misura sono installati in modo permanente a profondità definite entro una perforazione.

Il dispositivo si compone generalmente di uno o più cavi (possono anche essere aste in acciaio o vetroresina) inseriti in fori e fissati a diverse profondità. I cavi sono mantenuti in tensione mediante un peso e sono collegati in superficie a un potenziometro; le variazioni di valore corrispondono a allungamenti o accorciamenti del cavo.

Es. frana con piano di scorrimento a 25 m dalla superficie e cinque cavi posti a profondità di 10, 20, 30, 40, 50 m. I cavi interessati dallo spostamento saranno quelli a 30, 40 e 50 m.

La risoluzione è in mm. Sistema di acquisizione dati può essere automatico (es. ogni 30 min) oppure manuale


ESTENSIMETRO multibase


STRUMENTAZIONE

INCLINOMETRI

Costituiti da un tubo a sezione circolare con 4 scanalature (guide) entro cui far scorrere i 2 carrelli della sonda inclinometrica. In questo modo viene mantenuto costante l’orientamento.

Le misure vengono compiute con la sonda in punti fissi (es. ogni m o 0.5 m) sia in discesa che in risalita e ruotando la sonda di 90° per minimizzare gli errori sistematici.

Ove necessario il tubo inclinometrico può essere attrezzato con una sonda fissa (es. grosse frane con accessibilità difficoltosa) con un certo numero di sensori posti a distanza di 1 m.In questo caso la trasmissione dei dati è automatica.

La prima lettura è quella “di zero”, e tutte le letture successive vanno riferite a questa.


INCLINOMETRO


INCLINOMETRO FISSO


INCLINOMETRO

Restituzione dati:

• spostamento totale-profondità• azimuth-profondità


STRUMENTAZIONE

PIEZOMETRI

Trovano ampia applicazione in campo geotecnico.

Misurano il livello di falda e possono essere:

- a tubo aperto (“a circuito aperto”) falde libere

- tipo Casagrande (“a circuito chiuso”) misurano le pressioni interstiziali (x falde confinate)

I vari tipi di piezometri possono essere attrezzati per le misure in continuo utilizzando piezometri elettrici e centraline di misura.


PIEZOMETRO(nell’esempio attrezzato per

misure in continuo)


ESEMPI


CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE SU ALCUNI ASPETTI FUNZIONALI

- il monitoraggio ha un costo elevato (impianto, gestione e manutenzione): se non è garantita una certa continuità delle misure, non ha senso installarlo (tipico es.: inclinometri)

- PROBLEMA: fino a quando vanno tenuti in esercizio i controlli di un dissesto?

- PROBLEMA: soglie di allertamento. Es. soglia oltre la quale fare un’evacuazione ha senso fissare una soglia deterministica per un problema probabilistico?

- in sostanza, in assenza di una serie storica di dati di monitoraggio e di modelli di deformazione e/o rottura specifici per quel dissesto specifico, l’individuazione di soglie automatiche non ha senso.Il rischio di falsi allarmi (ripetuti) è un calo di attenzione e di fiducia.- resta fondamentale quindi la rapida valutazione e la capacità del gestore di evitare falsi allarmi.

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