Benedetti Paolo e C. S.n.c.

via Moretton, 20/A, 33056 Palazzolo dallo Stella (Ud) -Italy-

Monitoraggi geognostici


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4a.Individuazione e monitoraggio in foro a profondità massima -600m p.c., superfici scorrimento frane in terreni sciolti o in compagini litoidi con sensori TDR. (precisione localizzazioni 2.5 cm su 600 m, risoluzione 1 mm)

4b.Monitoraggio remoto aree e volumi instabili con trasmissione dati via modem

4c.Misure inclinometriche, estensimetriche e assestimetriche

4d.Individuazione superfici di scorrimento frane con indagini geofisiche di superficie e in pozzo (georadar, sismica riflessione - rifrazione, SEV, logs)

4e.Prove penetrometriche statiche e dinamiche

4f.Indagini televisive in foro


4a.Individuazione e monitoraggio in foro a profondità massima -600m p.c., superfici scorrimento frane in terreni sciolti o in compagini litoidi con sensori TDR. (precisione localizzazioni 2.5 cm su 600 m, risoluzione 1 mm)


L'utilizzo del TDR per l'individuazione e il monitoraggio di volumi rocciosi è una tecnica nuovissima.
Il suo funzionamento si basa sulla deformazione (schiacciamento) di cavi coassiali speciali cementati nel terreno dovuta al movimento della massa rocciosa.
Lo strumento di misura funziona con gli stessi principi dei radar (equazioni del telegrafo e del telefono) inviando un impulsi in radiofrequenza.
La deformazione generata dal movimento della massa rocciosa causa uno schiacciamento del cavo coassiale creando una variazione locale del dielettrico e quindi dell'impedenza.
Sul schermo dello strumento è possibile visualizzare tutta la lunghezza del cavo coassiale (max 600 m). La precisione d'individuazione di uno schiacciamento associato al movimento differenziale del terreno è di 2,5 cm su 600 m con una discriminazione (individuazione di 2 schiacciamenti vicini) di 1 mm.
Utilizzando un cursore elettronico è possibile "correre" lungo tutto il cavo individuando la distanza dello schiacciamento e la sua entità (con una precisione del decimo di ohm). Tramite un apposita tabella di conversione f(dz)=ds (dove dz e il valore differenziale d'impedenza in ohm e ds e il corrispondente valore differenziale di schiacciamento in mm) e possibile ottenere l'entità dello spostamento.
Grazie alle tecniche D.S.P. è possibile individuare tutti gli schiacciamenti lungo il cavo coassiale speciale determinando pertanto i fronti di schiacciamento della compagine instabile (schiacciamento su di un lungo tratto) o le superfici di schiacciamento della frana (schiacciamento puntuale).

Immagine-Image Immagine-Image
Immagine-Image

Di seguito sono riportati due esempi. Nel primo si nota la deformato delle caratteristiche fisiche del cavo nel tempo, mentre il secondo rappresenta la stratigrafia affiancata alla misura TDR :

Esempio 1

Esempio 2

Una caratteristica molto importante da tenere in considerazione nell'analisi dei risultati è : il valore ohmico e inversamente proporzionale allo schiacciamento, perciò un valore d'impedenza tendente allo zero comporta uno schiacciamento quasi totale (anime del cavo coassiale in corto circuito), mentre il troncamento del cavo (dovuto o alla fine reale del cavo o ad un taglio netto in seguito a frana) si manifesta con un valore ohmico tendente all'infinito (in modo rapido).
Tramite la strumentazione e possibile l'interfacciamento con un host computer e l'acquisizione in tempo reale della firma del cavo tdr con una elaborazione on-line della medesima o con un post peocessing off-line dei valori letti.
Di seguito sono riportate due tabelle che mettono in corrispondenza biunivoca la variazione ohmica con quella dello schiacciamento corrispondente (in mm) per due diversi tipi di cavi :

Cavo 1

Cavo 2

La tecnica di misura TDR risulta del tutto innovativa rispetto alle misure inclinometriche in quanto è possibile posizionare i cavi coassiali speciali in pozzo in tutte le direzioni anche in orizzontale e oltre.
Perciò è possibile posizionare in trincee orizzontali i cavi in prossimità di corpi stradali con il fine di monitorare nel tempo al stabilità superficiale della zona.

I cavi da noi utilizzati sono di tre tipi : 1/2 " (75 ohm), 7/8 " (50 ohm), 1"+5/8" (50 ohm). Al cresce il diametro del cavo, la sensibilità diminuisce, con un aumento della vita. Infatti il cavo è utilizzabile per tutta la sua lunghezza finché le due anime non si cortocircuitano. Inoltre un diametro maggiore comporta un rumore minore e una risoluzione superiore.

Le prove sopra riportate sono realizzate a variazione di carico per un cavo incapsulato nel cemento. Il seguente grafico rappresenta i valori degli schiacciamenti (mm) in funzione della forza applicata (newton) :

Esempio3

Di seguito sono riportate tre fotografie scattane in campagna :

Lavori vari

Foto 1

Foto 2

Foto 3

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4b.Monitoraggio remoto aree e volumi instabili con trasmissione dati via modem


L'utilizzo del TDR rende possibile il monitoraggio remoto di aree e volumi instabili trasmettendo i dati in tempo reale via modem.
Con questo sistema è possibile tenete sotto controllo ponti, muri, gallerie, ecc..., interfacciando via modem l'apparecchiatura TDR ad un personal computer posto nella sede operativa anche a centinaia di chilometri di distanza.
Di seguito e riportato uno schema esemplificativo di una realizzazione pratica :

Esempio Modem

Di seguito sono riportate due fotografie scattate in campagna raffiguranti la prima una perforazione e la seconda la messa in posa di cavi TDR :

Lavori vari

Foto perforazione1

Foto perforazione2


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4c.Misure inclinometriche, estensimetriche e assestimetriche


MISURE INCLINOMETRICHE :

1.SCOPO :

a) Un inclinometro a sonda (o sonda inclinometrica) consiste in una sonda munita di rotelline, contenente un sensore eccitato dalla forza di gravità, che generi un segnale elettrico inviato via cavo ad una centralina di acquisizione sulla quale si legga l'angolo a formato dall'asse della sonda con la verticale (figure 1 e 2) o lo spostamento incrementale.
Allo scopo, la sonda si inserisce in un tubo guida (tubo inclinometrico; n.d.t.) cementato in un foro di sondaggio, nel quale viene calata per passi progressivi leggendone ad ogni passo l'inclinazione. Come mostrato in Fig. 1, le misure dell'inclinazione della sonda e della profondità a cui si effettua la misura sono utilizzate per calcolare la deviazione del tubo inclinometrico dalla verticale. Le differenze tra serie di misure effettuate in tempi successivi indicano i movimenti orizzontali dell'intero tubo.
(b) Lo strumento misura solamente movimenti del terreno normali all'asse del sondaggio. La maggior parte degli strumenti in commercio sono concepiti per funzionare in sondaggi subverticali; in questo caso possono essere rilevati solo movimenti orizzontali.
(c) La sonda inclinometrica, a differenza degli inclinometri fissi descritti nella seconda parte, può rilevare l'andamento degli spostamenti lungo l'asse del sondaggio in modo completo e dettagliato e può essere usata per localizzare i movimenti del terreno, ovunque essi abbiamo luogo. Una serie di letture su di un certo arco di tempo fornisce l'entità , la direzione e la velocità del movimento da accettare. Lo stesso strumento può effettuare letture in un numero qualsiasi di fori.
(d) La sonda inclinometrica non è adatta per letture "in continuo" o per letture a distanza, in questi casi si deve usare un inclinometro fisso.


2.MISURE :

(a) La sonda dovrebbe essere controllata in situ all'inizio ed al termine di una sessione giornaliera di misure. Qualsiasi anomalia di funzionamento dovrebbe essere immediatamente analizzata e corretta; ugualmente sarebbe opportuno annotare su un apposito libretto le tarature e gli interventi di riparazione della sonda. Gli interventi non strettamente necessari dovrebbero essere evitati.
(b) Diverse letture di zero dovrebbero essere effettuate non appena il cemento abbia fatto presa. La media di queste letture costituirà un riferimento per ogni successiva misura. La cadenza delle letture va programmata dal progettista sulla base delle caratteristiche del sito. Ogni lettura dovrebbe comprendere almeno le operazioni ai punti 2(c) e 2(d) esposti di seguito.
(c) La sonda viene immessa nel tubo con le rotelline inserite in una coppia di guide opposte e calata fino a fondo foro.
Procedendo dal fondo foro, verso la superficie, si esegue una serie di misure ad intervalli di profondità regolari lungo tutto il tubo; durante la misura la sonda viene tenuta ferma e si trascrivono la profondità ed il valore visualizzato sulla centralina. Oltre ai valori misurati va presa nota della data, dell'ora, dell'ubicazione del tubo e della direzione delle guide. L'intervallo tra due misure dovrebbe corrispondere, generalmente, alla distanza tra le coppie di rotelline della sonda anche se, in molti casi, si possono eseguire misure ad intervalli pari a due volte tale distanza con una minima perdita di accuratezza.
(d) La sonda viene estratta, ruotata di 180°, immessa di nuovo nel tubo con le rotelline inserite nella stessa coppia di guide e calata fino a fondo foro. Viene eseguita una seconda serie di letture con la stessa procedura riportata al punto 2(c). Le profondità a cui si effettuano le letture devono essere le stesse della prima serie di misure; così facendo si può calcolare il fuori zero associato ad una coppia di letture effettuate alla stessa profondità (pari alla somma algebrica tra i valori delle letture a 0° e 180°; n.d.t.) che dovrebbe rimanere pressocchè costante al variare della profondità. Questo dato costituisce un importante controllo in situ sulla bontà delle misure.
(e) Se richiesto, possono essere realizzate due ulteriori serie di misure secondo le modalità esposte ai punti 2(c) e 2(d) inserendo la sonda nell'altra coppia di guide.


3.ELABORAZIONE DEI DATI :

(a) A meno che non sia specificato diversamente, i dati dovrebbero essere elaborati entro 24 ore dall'esecuzione delle misure.
(b) Si verificano i dati di campagna segnando sul modulo di lettura gli errori evidenti. Eventuali correzioni devono essere chiaramente indicate.
(c) Si calcola la media delle due letture eseguite sulla stessa coppia di guide con la sonda a 0° e 180°. Poiché la convenzione dei segni e la procedura di calcolo dettagliata variano da uno strumento all'altro, è opportuno consultare attentamente il manuale d'uso dello strumento (nella maggior parte degli strumenti si calcola il valore medio della differenza algebrica della coppia di letture; n.d.t.). Si deve controllare attentamente e registrare la direzione del movimento.
(d) Le letture così corrette vengono sottratte da quelle di zero alla medesima profondità per determinare la variazione locale dell'inclinazione o dello spostamento.
(e) Queste variazioni locali di inclinazione (rq in gradi) possono essere, se richiesto, trasformate in spostamenti locali ( D in mm) usando la seguente espressione:

D = L . sen ( rq )


(dove L è la distanza in mm tra due profondità di lettura consecutive).

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4d.Individuazione superfici di scorrimento frane con indagini geofisiche di superficie e in pozzo (georadar, sismica riflessione - rifrazione, SEV, logs)


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4e.Prove penetrometriche statiche e dinamiche


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4f.Indagini televisive in foro


Work

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