Perforazioni e sondaggi

I sondaggi permettono di identificare le litologie presenti nel sottosuolo per effettuare correlazioni e ricostruire dal punto di vista lito-stratigrafico i terreni attraversati, effettuare prove in sito (prove penetrometriche SPT, CPT, NSTP) e campionare le varie litologie per prove di laboratorio (determinazione dei parametri geotecnici). Sono utili inoltre per la ricerca idrica (captazione di falde acquifere profonde, verifiche periodiche dei livelli di oscillazione, posa in opera di piezometri, portate e prove di assorbimento, ricerche per studi specialistici, ecc.), per il monitoraggio di frane (posa in opera di inclinometri) e la determinazione dell RQD che misura in percentuale la presenza di fratture presenti in litologie rocciose estratte. Le tipologie dei sistemi di indagine sono:

Sistemi DRILL-P

E’ utilizzato per litologie di terreni di tipo incoerente oppure in depositi alluvionali o rocce dure e non consente il prelievo indisturbato di campioni.

Caratteristiche del sistema di DRILL-P

Il sistema di perforazione consiste di:

  • scalpello (terreni di media consistenza) oppure sonda a valvola (ghiaia, sabbia e limo)
  • batteria di aste (sistema canadese) oppure un cavo (sistema pensilvano)
  • bilancieri a corda regolabile
  • argani di frizione
  • tubo a camicia
  • sistema idraulico a pressione per il recupero di frammenti e polveri
  • motore

Funzionamento

Il sistema garantisce una serie regolare di colpi, associando una lieve rotazione di circa 10°-20° alle aste, così da sottoporre ogni volta una nuova porzione di terreno o di roccia alla percussione.
Frammenti e polveri generati dalla percussione sono estratti dal foro mediante un sistema di estrazione.
Questo tipo di perforazione avviene a secco, mantenendo nel foro solo una quantità controllata di acqua per il raffreddamento e con circolazione idrica (acqua e fango)

Sistemi DRILL-R

Sono sistemi che si adattano bene alle diverse litologie e si utilizzano quindi per tutti i lavori di esplorazione del sottosuolo.

Caratteristiche del sistema DRILL-R

Il sistema di perforazione consiste di:

  • corona (attrezzo tagliente metallico) 
  • carotiere (si tratta di un tubo a camicia)
  • aste cave
  • tubo a camicia
  • “tavola rotary” (sistema pesante) oppure macchina perforatrice (sistema leggero)
  • motore

Funzionamento

Le tecniche dipendono dal tipo di dettaglio richiesto o dalla profondità richiesta. Le più utilizzate sono:

  • perforazione a distruzione di nucleo
  • perforazione mediante trivelle
  • perforazione con benna mordente

Perforazione DRILL-RDC

Con questo sistema si eseguono sondaggi ad alta velocità, con una determinazione molto approssimata delle litologie di terreni attraversati e recuperati in superficie.  Questo sistema viene utilizzato normalmente per la ricerca di falde idriche, nella realizzazione delle opere di sottofondazione e di consolidamento, nella ricerca petrolifera, ecc.

Caratteristiche del sistema DRILL-RDC

Il sistema di perforazione consiste di:

  • scalpello (utensile appuntito) 
  • carotiere (si tratta di un tubo a camicia)
  • aste cave
  • “tavola rotary” (sistema pesante) oppure macchina perforatrice (sistema leggero)
  • sistema idraulico a pressione per il recupero del materiale frantumato (aria, fango o acqua)
  • motore

Funzionamento

Lo scalpello frantuma la roccia  che viene asportata in superficie dal sistema idraulico. Il recupero del materiale avviene in due modi a circolazione diretta e a circolazione inversa

Circolazione diretta

Circolazione inversa

Perforazione DRILL-RT

Perforazione DRILL-RB

PROVE PENETROMETRICHE C.P.T. 

Vengono utilizzate nelle litologie di terreni coesivi.

Tecniche di misurazione

Con un martinetto idraulico viene affondata nel terreno un’asta a punta conica inserita in un manicotto. La punta ha dimensioni standardizzate: un area A=10 cm2 ed un angolo di 60° di conicità (racc. ISSMFE 1988)

Il sistema  registra, di solito ogni 100-200 mm la resistenza alla punta (Rp) e la resistenza laterale (RL). Sono state stabilite sperimentalmente delle correlazioni (metodo di Begemann 1963 e metodo di Schertmann – 1978, metodo di Robertson – 1990) del rapporto Rp/RL per la determinazione delle litologie dei terreni.

Anche una stima dei parametri geotecnici può essere effettuata attraverso questo metodo ma solo per sabbie normal-consolidate (NCS) ossia litologie sabbiose non cementate, semplicemente misurando RP e la tensione verticale efficace σ’h ed applicando il metodo di Durgunoglu-Mitchell:

φ = 14,4 + 4,80 · ln Rp – 4,50 · ln σ’h

questo metodo è attendibile per φ > 32° e  φ ≤ 45°

Questo metodo può essere utilizzato anche per le sabbie sovraconsolidate (SCS) ma necessita di un aumento di φ di 1-2°.

 

(pagina in costruzione)

 

 

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