Risposte alle Domande esame orale Fondazioni e opere di sostegno - Indagini

4) STABILITÀ DEL FORO DI SONDAGGIO (EFFETTO ACQUA NEL FORO BT/LT, FANGHI BENTONITICI)

Analizziamo il foro di sondaggio: viene rives to con tubature metalliche e rimane della sabbia sul fondo.

La perforazione produce una variazione dello stato tensionale orizzontale sulle pare del foro. La riduzione

dello stato tensionale può portare alla plas cizzazione del terreno ovvero al raggiungimento della R del

terreno. La stabilità delle pare e del fondo del foro di sondaggio è necessaria per:

- Prevenire il collasso delle pare o del fondo del foro;

- Prevenire il sifonamento al fondo del foro;

- Ridurre il rigonfiamento indo o a fondo foro dal rilascio tensionale;

- Ridurre il disturbo del terreno da campionare.

Può essere o enuta con tubi metallici di rives mento o con acqua o fanghi bentoni ci all’interno del foro.

Il rives mento può essere evitato per modeste profondità di perforazione e se il fondo foro si trova al di sopra

della superficie libera della falda.

STABILIZZAZIONE:

CON TUBI DI RIVESTIMENTO: tubi di rives mento in acciaio infissi per ba0tura o sta camente. È il

 metodo di stabilizzazione più sicuro ma non è in grado di impedire rigonfiamento e sifonamento a

fondo foro (il foro deve essere sempre pieno d’acqua)

CON ACQUA: usata in terreni coesivi ma è efficace a breve termine (Non Drenate); l’acqua del foro

 contrasta la pressione dello scheletro solido e dell’acqua di porosità;

CON FANGHI BENTONITICI: miscela di acqua e bentonite con proprietà xotropiche (cresce la viscosità

 al diminuire della velocitò di filtrazione; cara eris ca di alcuni pi di argille, consiste nella capacità di

idratazione fino al doppio del volume originario). È usata sopra u o nei sondaggi a carotaggio

con nuo. La stabilizzazione è o enuta per la formazione di una pellicola impermeabile (Mudcake)

sulle pare e al fondo del foro che isola idraulicamente il fango contenuto entro il foro dall’acqua di

porosità: γfango > γw

Analizziamo i SONDAGGI in TERRENI A GRANA FINE:

Hp (ipotesi iniziale): condizioni non drenate (la perforazione avviene in tempo brevi per questo siamo in

condizioni NON DRENATE).

Vale il CRITERIO di TRESCA: τf=cu

Nella condizione iniziale si hanno le condizioni litosta che. Quando si effe ua lo scavo se questo non è

sostenuto ho σh=o. Superata una certa profondità (una certa tensione ver cale σv) il foro è instabile. Se si

inserisce del liquido, che a breve termine non innesca condizioni drenate considero la u come una tensione

totale, di conseguenza si riduce il cerchio di Mohr e si torna a condizioni stabili.

Se si inserisce l’acqua, questa esercita una pressione totale stabilizzante sulle pare e sul fondo del foro. Il

conta o prolungato con l’acqua provoca il rigonfiamento del terreno (cioè Δu=Δp < 0) e il progressivo

raggiungimento delle condizioni drenate. La perforazione deve procedere rapidamente. Se si usano fanghi

bentoni ci, invece, si crea l’impermeabilizzazione che porta le u ad essere ancora σtot.

Andiamo a vedere i SONDAGGI IN TERRENI A GRANA GROSSA:

Hp (ipotesi iniziale): condizioni drenate (sin da subito)

Esprimo le resistenze in termini di Tensioni Efficaci, tramite il CRITERIO DI MOHR-COULOMB

L’acqua all’interno del foro non ha nessun effe o stabilizzante in quanto: σ’h=σh – u=u – u=0

Vanno necessariamente usa fanghi bentoni ci per cui: σ’h=σh – u=γfango * zfango – u

γfango è maggiore di γw e l’effe o non si trasme e per Mudcake, perciò è stabilizzante.

La pellicola impermeabile rende la pressione inters ziale nel terreno indipendente dalla pressione del fango

che esecita una pressione totale uf.

Per l’equilibrio alla generica profondità z si ha:

γf*z ≥ σh

Per calcolare σh va considerato che il foro tende a chiudersi:

condizioni di equilibrio limite a0vo:

γf*z ≥ -2c’√ka + kaσ’v + u

dove σ’v = ka(σv – u) = kaσv – kau

γf*z ≥ -2c’√ka + kaσv + u(1-ka)

Si usano valori di ka approssima in funzione del po di terreno che mi aspe o di trovare dalle indagini

geologiche. La bentonite funziona fino alle sabbie.

5) CAMPIONATORI (SHELBY, OSTERBERG, MAZIER)

La valutazione delle caratteristiche meccaniche dei terreni avviene mediante prove di laboratorio che devono

essere eseguite su CAMPIONI INDISTURBATI altrimenti si possono sottostimare le caratteristiche del

terreno(costi più elevati). Le operazioni di prelievo possono disturbare il campione alterandone le

caratteristiche meccaniche.

Il GRADO di DISTURBO, e quindi la Qualità del campione dipendono dal tipo di terreno e dalle tecniche di

prelievo. I terreni più facilmente campionabili sono quelli a grana fina in cui c’è maggiore adesione tra il

terreno e la parete interna dal campionatore. Il prelievo di campioni indisturbati di terreni a grana grossa è

possibile con tecniche avanzate (come il Congelamento).

L’infleunza del disturbo di campionamento dipende dal tipo di caratteristiche meccaniche che devono essere

misurate.

I campioni di terreno possono essere classificati in base al grado di disturbo. L’AGI (Associazione Geotecnica

Italiana) emanata dalle linee guida in cui è definita la qualità del campione in funzione del livello di disturbo

e il tipo di misure da effettuare:

Cara eris che Geotecniche Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

Determinabili

Profilo stra grafico x x x x x

Composizione granulometrica x x x x

Contenuto d’acqua x x x

Peso per unità di volume x x

Cara eris che meccaniche x

Q1 – Q2 – Q3 CAMPIONI DISTURBATI O RIMANEGGIATI

Q4 CAMPIONI DISTURBATI LIMITATAMENTE

Q5 CAMPIONI INDISTURBATI

Le modalità di prelievo sono:

- Prelievo da Scavi esplora vi: blocchi o tubi campionatori a parete so0le;

- Prelievo da Sondaggi: Campionatore a parete so0le o Campionatore a doppia parete.

I campioni Q1, Q2 e Q3 possono essere preleva da scavi accessibili e conserva in contenitori quali bara oli

e sacche0 di plas ca. I campioni Q4 e Q5 devono essere preleva sempre da scavi accessibili, con cilindri

campionatori o fustelle, e conserva negli stessi cilindri con tappi a tenuta.

Il prelievo da scavi esplora vi è il metodo più affidabile per il prelievo di campioni indisturba .

I vantaggi sono:

- Perme e un’ispezione dire a del terreno in sito;

- Campioni di elevata qualità;

- Par colarmente conveniente per il prelievo di campioni indisturba di terreni torbosi o di argille

molto tenere sensibili;

Gli svantaggi, invece, sono:

- Molto caro;

- U lizzabile per modeste profondità di prelievo.

Il prelievo da fori di sondaggio avviene così: esecuzione del foro e installazione del campionatore; infissione

del campionatore; estrazione del campionatore; approfondimento del tubo di rives mento.

Il campionatore può essere: a parete grossa, a parete so0le, a parete doppia.

CAMPIONATORE A PARETE GROSSA: CAMPIONATORE RAYMOND

È un tubo d’acciaio con una scarpa tagliente alla base con le seguen dimensioni:

Lunghezza L= 350-500 mm

 Spessore s=6,35-7,9 mm BRITISH STANDARD; s=7,5 mm per prove SPT

 d = 35-50,8 mm BRITISH STANDARD; d = 35 mm SPT

 D = 50,8 – 63,5 mm BRITISH STANDARD; D = 50 mm SPT



Il campionatore viene infisso a pressione; durante l’infissione la valvola a sfera consente

la fuoriuscita dell’acqua. C’è una forte alterazione del terreno circostante che viene

spostato. Nella fase di recupero la valvola si chiude e contribuisce a tenere il campione

nel tubo campionatore, evitando lo sfilamento e la perdita. Al più si possono fare prove di classificazione

granulometrica (prove di setacciatura) in modo da avere una duplice informazione: resistenza+granulometria.

Con questo campionatore si o engono campioni di classe Q2 e Q3 in terreni limo sabbiosi o sabbio-limosi.

CAMPIONATORI A PARETE SOTTILE:

A TUBO APERTO: SHELBY

È uguale al campionatore Raymond ma cambiano le dimensioni:

Lunghezza L =400-838 mm;

 Spessore s = 2 mm;

 d = 48-121 mm;

 D = 52 – 125 mm.



È infisso sta camente. È usato in terreni a media consistenza e si o engono campioni di classe Q4-Q5. In

terreni consisten si danneggiano facilmente per ovalizzazione della scarpa.

Qui non c’è torsione, come si aveva nel caro ere. Non si elimina però il conta o della parte superiore con

l’acqua che modifica lo stato tensionale. In laboratorio, in genere, si elimina la parte superiore.

A PISTONE: OSTERBERG

All’interno del tubo campionatore, alla base, è installato un pistone a tenuta. Ha le stesse dimensioni del

campionatore Shelby.

Il pistone:

- Impedisce l’ingresso dei detri di scavo all’interno del campionatore prima che sia raggiunta la

profondità di prelievo;

- Riduce le perdite di terreno campionato durante l’estrazione perché provvisto di una valvola di tenuta

efficiente in testa;

- Riduce l’ingresso di terreno in eccesso nel campionatore nelle prime fasi di campionamento;

- Perme e di u lizzare valori maggiori del rapporto L/D.

Il campionatore viene infisso inserend acqua in pressione dalla ba eria di aste sul pistone mobile a tenuta

posizionamento in testa (campionatore a pistone idraulico). Durante la fase di discesa nel foro il pistone ene

chiusa l’estremità inferiore del tubo campionatore, evitando l’ingresso di acqua a detri presen sul fondo.

Viene poi mantenuto fermo mentre si infigge il campionatore, restando sempre a conta o con la parte

superiore del campione.

Si usa per terreni coesivi teneri che risentono maggiormente dei disturbi e si hanno campioni di classe Q5.

Le procedure di campionamento sono:

1) Il campionatore viene installato a fondo foro;

2) Infissione del campionatore;

3) Estrazione del campionatore (il campionatore viene messo in rotazione prima di essere sfilato, per

provocare la ro ura del terreno in corrispondenza della base).

CAMPIONATORE A PARETE DOPPIA: DENISON E MAZIER

Ques sono analoghi al caro ere doppio, dove, però, è inver to l’ordine delle scarpe taglian . Sono usa

quando non si riesce ad infiggere la fustella, ossina in terreni molto consisten .

Il tubo esterno ruota e il campionatore avanza nel terreno so o l’azione di una forza assiale e di un momento.

Il tubo interno non ruota ed è connesso a quello esterno mediante un perno. La Corona dentata del tubo

esterno disgrega il terreno e riduce la resistenza all’avanzamento del tubo interno.

Un fluido di lavaggio è pompato in basso a raverso la ba eria d’aste tra i 2 tubi e fluisce all’esterno a raverso<