Geologia applicata - idrogeologia

PERFORAZIONE A SECCO, AD ARIA COMPRESSA CON MARTELLO FONDO-FORO

(mix tra percussione e rotazione ad aria compressa)

Ci sono dei cilindri meccanici fatti ruotare da aste di manovra che inoltre contengono una mazza

battente azionata da aria compressa, la quale giunge all’attrezzo attraverso aste cave di manovra

e una volta averlo spinto risale lungo il foro prendendo in carico i detriti.

I detriti verranno poi presi in esame per una ricostruzione del profilo stratigrafico.

PERFORAZIONE CON TRIVELLE AD ASTE ELICOIDALI

Possono essere con e senza anima cava.

Fluido di perforazione

Ha diverse funzioni:

• Sostenere le pareti del foro

• Impedire ingresso d’acqua dal terreno perforato

• Rimuovere e sollevare i detriti

• Lubrificare e raffreddare l’utensile

Deve avere un buon grado di biodegradabilità

Si usano acqua e bentonite

Si sfrutta la tissotropia.

Il completamento del pozzo

Dopo la perforazione iniziano le operazioni che hanno lo scopo di rendere stabile nel tempo il

pozzo e consentire un adeguato emungimento di acqua.

Principali operazioni:

• Tubaggio consiste nella posa nel pozzo di tubi ciechi con lo scopo di rendere il pozzo

duraturo nel tempo e permettere l’ingresso di acqua per poterla

emungere. Utilizzo di centratori che mantengono costante la distanza tra tubo e

parete foro.

NB: colonna telescopica pozzo con doppia colonna

Filtri sono l’elemento di maggiore importanza: sono costituiti da un tubo con

apposite aperture che permettono il passaggio dell’acqua dal terreno

all’interno del pozzo. Contribuiscono ad impedire il passaggio di particelle di terreno.

Vanno posizionati solo in corrispondenza della falda.

Si differenziano per il tipo di fenestrature:

-aperture circolari

-aperture quadrate

-aperture rettangolari o oblunghe

-aperture a ponte

-aperture a deflettore

-a graniglia

-apertura continua a spirale

Di un filtro ci interessa conoscere anche la portata

• Posa del dreno per la scelta del dreno è indispensabile conoscere la curva

granulometrica del terreno naturale.

Esistono diversi metodi per la posa del dreno:

-Per gravità

-per circolazione inversa

-impiego attrezzi speciali

Senza l’utilizzo dei tubi di immissione possono esserci inconvenienti

• Cementazione si tratta di riempire lo spazio esistente tra i tubi ciechi e le pareti

del foro con una malta cementizia.

Può essere eseguita:

-per impedire l’infiltrazione di acqua superficiale nel pozzo

-per impedire l’infiltrazione di acqua da falde inquinate

-per impedire l’infiltrazione nelle falde in pressione un flusso d’acqua

dal pozzo in acquiferi più superficiali.

La cementazione può avvenire con:

-tubi getto all’esterno del tubo metallico

- scarpa all’interno del tubo (impiegata in pozzi profondi con

colonna Telescopica, si utilizzano raschiatori, hanno la funzione di

rimuovere per raschiatura dalle pareti del foro il pannello di bentonite che

potrebbe impedire una ottimale adesione della malta)

• Sviluppo del pozzo si intendono quelle operazioni che portano ad un

miglioramento delle caratteristiche idrauliche del terreno intorno al pozzo e del

pozzo stesso (periodo di rodaggio).

Sfruttamento del pozzo

Realizzazione:

• Testa

• Organi di controllo

È ora possibile passare alla fase di sfruttamento dell’acqua mediante una pompa, ciò provoca un

deflusso verso il pozzo stesso ed una conseguente depressione della superficie fratica secondo

una forma di cono avente centro in corrispondenza dell’asse del pozzo, “cono di depressione” le

cui dimensioni sono in funzione dell’abbassamento (Δ) dato dalla differenza di livello statico e

dinamico.

Se la portata di emungimento è costante, Δ e R dopo iniziali grandi variazioni tendono a

stabilizzarsi

Le loro dimensioni sono innanzi tutto funzione della permeabilità dell’acquifero.

Dunque con Q costante anche Δ diverrà costante, avremo un regime di deflusso

permanente.

In falda freatica Dupuit dimostrò che: Q= CΔ

Dove C è una costante che dipende da R e minimamente da r

Dunque in conclusione sia per le falde libere che in pressione:

• Il valore dell’abbassamento Δ è funzione della portata di emungimento Q

• Per un dato abbassamento Δ, la portata è funzione diretta della permeabilità K

• Un pozzo può dare portate tanto maggiori quanto maggiore è l’abbassamento che si

può imporre e quindi tanto maggiore è lo spessore della falda (> spessore falda >Q)

• Il raggio del pozzo non influenza grandemente la portata

Curva caratteristica del pozzo.

Definisce le portate in funzione degli abbassamenti in regime di equilibrio secondo la teoria di

Depuit.

La portata varia in funzione delle depressioni secondo una funzione parabolica.

Il tratto OA è assimilabile ad una retta e si riferisce a piccoli valori di abbassamenti; la retta si

ha perché piccoli abbassamenti risultano trascurabili rispetto allo spessore dell’acquifero,

dunque essendo per Dupuit in un acquifero freatico, Q= -CΔ² +2HCΔ il termine moltiplicato per

un quadrato perde importanza e possiamo scrivere la portata come: Q= 2HCΔ.

Il tratto AB è invece tipicamente parabolico, la portata tende a stabilizzarsi e si notano invece

grandi abbassamenti (vale eq. Generale)

Il punto B indica come la portata ha dei limiti oggettivi

Il punto A è il punto critico poiché a piccole variazione di Q corrispondono grandi variazioni di Δ

Se viene interrotto l’emungimento:

il livello dinamico risale fino ad azzerarsi in un tempo che è in funzione

• dell’abbassamento iniziale

• della permeabilità

• dell’entità della ricarica Il primo tratto: molto ripido, testimonia il

riempimento del pozzo

Il secondo tratto, asintotico, fornisce

indicazioni sulla falda, se è molto lungo indica

bassa permeabilità o scarsa capacità di

ricarica

CAPITOLO 9

RAPPORTI TRA IDROGEOLOGIA E INGEGNERIA

Aggressione dell’acqua sul cls

La conoscenza della tipologia e della quantità di ioni in soluzione è fondamentale quando deve

venir realizzata una struttura a contatto con l’acqua presente nel terreno. In quanto il cemento è

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soggetto ad aggressione chimica ad parte di alcuni ioni, in particolare lo ione solfato SO (deriva

dall’alterazione di chimica di gessi).

Venute d’acqua in galleria

Per la previsione delle venute d’acqua in galleria, sia in termini di portata che di ubicazione, è

ampiamente utilizzato il cosiddetto “criterio geologico” che si basa sulla ricostruzione geologica del

sito lungo l’asse del tunnel da realizzare e sulla morfologia della superficie topografica.

In sintesi è possibile affermare che le venute d’acqua in galleria sono determinate da alcuni fattori

quali:

• la presenza di faglie

• la presenza di strutture sinclinali che favoriscono i depositi alluvionali

• la pressione esercitata dall’eventuale presenza di depositi alluvionali

• fatturazioni della roccia

• permeabilità delle rocce sovrastanti la galleria che voglio costruire

l’acqua negli scavi a cielo aperto

quando è prevista la realizzazione di uno scavo a cielo aperto in un terreno saturo, occorre innanzi

tutto progettare un sistema che consenta lo sviluppo dei lavori nelle condizioni migliori.

Vi sono diverse soluzioni:

• well-point abbassamento della superficie freatica tramite la realizzazione di pozzetti

di piccolo diametro posti a distanza ravvicinata in modo di avere

l’intersezione dei raggi di influenza e sfruttare il principio di sovrapposizione degli effetti.

Al termine della realizzazione della struttura,che sarà stata

impermeabilizzata, la

batteria di pozzetti sarà smantellata e la superficie freatica tornerà a

occupare la posizione originale.

• jet-grouting costruzione di diaframmi perimetrali in cls e costruzione di un tampone di

fondo in colonne di jet-grouting.

Qual è lo scopo?

-Approfondire notevolmente lo scavo in terreni anche saturi.

Fasi realizzative:

-posa cordoli in cls

-scavo con benna o fresa

-sostengo le pareti con bentonite

-inserisco la gabbia di armatura

-getto il cls a fondo scavo (la bentonite fuori esce progressivamente dallo

scavo, viene poi raccolta e successivamente

riutilizzata) -scavo del terreno con eventuale tirantatura dei diaframmi

-creazione del tampone con colonne di jet-grouting secanti

-pompaggio delle acque da fondo scavo.

La realizzazione avviene per pannelli di circa 2,5m di larghezza.

Se la struttura in progetto andrà ad interagire con le acque della falda, occorre considerare la

possibilità che siano necessarie opere per mitigare l’impatto.

Per capire se è necessaria o meno la realizzazione di un’opera si considerano 2 fattori:

• Posizione struttura rispetto al flusso della falda

• Interferenze con la profondità della falda

3 POSSIBILI CASI:

• La struttura è in asse con il deflusso delle

acque, le acque aggireranno l’opera.

• Struttura posta ortogonalmente alla direzione del

deflusso e poco interferente in profondità.

materasso drenante (in assenza si

avrebbe un innalzamento della sup freatica)

• Struttura allungata ortogonalmente alla direzione

del deflusso e molto interferente in profondità

Pozzi drenanti-disperdenti. (in assenza

si avrebbe un innalzamento della sup

freatica)

Drenaggi su pendii

Sui versanti possono essere realizzati:

• Drenaggi superficiali (canale di gronda che intercetta le acque)

• Drenaggi sub-superficiali

-con trincee drenanti (trincee in ciottoli che terminano in pozzetti di

smaltimento acque)

-con tubi drenanti (tubo in PVC ricoperto da una manica di tessuto

non tessuto)

• Drenaggi Profondi si può intervenire mediante dreni sub orizzontali. (si impiegano tubi in

PVC, microfessurati incamiciati in tessuto non tessuto e inseriti in fori realizzati a

distruzione dreni vengono disposti sfalzati con inclinazione compresa fra 5 e

15°)

Gli obiettivi possono essere:

• Diminuzione della quantità d’acqua nel terreno

• Impedire la formazione di falde temporanee

CAPITOLO 10

FENOMENO DELLA CADUTA MASSI e DIFESE DALLA CADUTA MASSI

Il Fenomeno della caduta massi

CADUTA MASSI = tipologia particolare di frana, dove con il termine “frana” si intende

qualunque movimento di una porzione di roccia o di terra che avviene lungo un

versante sotto l’azione determinante d