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METODI DI INDAGINE. INDAGINI GEOGNOSTICHE Il sottosuolo può essere caratterizzato dal punto di vista geologico, geotecnico e geomeccanico attraverso indagini:

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Presentazione sul tema: "METODI DI INDAGINE. INDAGINI GEOGNOSTICHE Il sottosuolo può essere caratterizzato dal punto di vista geologico, geotecnico e geomeccanico attraverso indagini:"— Transcript della presentazione:

1 METODI DI INDAGINE

2 INDAGINI GEOGNOSTICHE Il sottosuolo può essere caratterizzato dal punto di vista geologico, geotecnico e geomeccanico attraverso indagini: indirette (misurano la variazione di determinate caratteristiche e permettono di risalire successivamente alla definizione del terreno che costituisce il sottosuolo); dirette (consentono un rilievo diretto e dettagliato del terreno).

3 Indagini indirette METODI GEOFISICI Utilizzano le variazioni, rilevabili in superficie, di alcuni parametri geofisici per la definizione della geometria e delle caratteristiche di corpi geologici sepolti. Possono essere distinti in metodi che impiegano: campi naturali misurano un campo di forze sulla superficie terrestre e cercano di individuare le anomalie dovute a disomogeneità del terreno: Prospezione gravimetrica, Prospezione magnetica. campi artificiali studiano il comportamento di un campo artificiale che può venire influenzato da corpi o strutture sepolte: Prospezione elettrica, prospezione sismica.

4 METODI GEOFISICI (indagini indirette) Una prospezione consiste nel distribuire un certo numero di punti di rilevamento secondo una maglia più o meno fitta di stazioni, in funzione delle dimensioni, profondità e contrasti di proprietà della struttura da rilevare e del rapporto costi/benefici.

5 METODI GEOFISICI (indagini indirette) Metodi geofisici: Geoelettrico Geoelettrico: segnale elettrico in corrente continua funzione della resistività delle rocce attraversate. Geosismico Geosismico: onde sismiche di compressione (P), di taglio (S) e di superficie (R). Interpretazione di onde di riflessione e di rifrazione Ricostruire il profilo stratigrafico. In particolare, la posizione di un eventuale basamento roccioso o substrato resistente Stabilire la posizione della superficie della falda freatica o la presenza di corpi idrici sotterranei Necessità di abbinare prove geofisiche con carotaggi geognostici! OBIETTIVI

6 Geo-elettrica Profili di resistività

7 RESISTIVITÀ ELETTRICA DELLE ROCCE Allo stato naturale le rocce sono permeate da una certa quantità di acqua. La resistività ρ r dipende dalle caratteristiche elettriche della soluzione acquosa che le permea ρ w, secondo lespressione: fattore di formazione della roccia F = fattore di formazione della roccia ρ r = F · ρ w F = (an -m S -k )ARCHIE (1942) n = porosità; S = grado di saturazione (V w /V v ); a = parametro funzione della tortuosità delle vie di interconnessione dei pori; m = parametro funzione del grado di cementazione; k = parametro generalmente pari a 2.

8 acqua = m acqua di mare = 2-3 m

9 Profilo di resistività Configurazione minima di 4 elettrodi, ma il numero può essere più elevato. Si immette una corrente continua tra due elettrodi (A e B) e si misura la differenza di potenziale che si genera in altri due (M e N) che dipende dalla resistività del terreno attraversato dalla corrente. Ogni formazione ha resistività diversa e si sfrutta lesistenza di salti di resistività per individuare le interfacce tra formazioni. Tecnica particolarmente utile per individuare il substrato roccioso ( >1500 m) o la falda (per terreno saturo <1500 m a seconda della granulometria)

10 DISPOSITIVI ELETTRODICI WENNER: la distanza tra i quattro elettrodi è costante (r i = a). SCHLUMBERGER: la distanza AB tra gli elettrodi di invio è molto maggiore di quella tra gli elettrodi di misura MN.

11 Profilo di resistività da geoelettrica

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13 Profilo stratigrafico da geoelettriche

14 PROFILI DI RESISTIVITA

15 Geo-sismica Sismica a rifrazione Sismica a riflessione

16 PROVE GEOSISMICHE Basate sui principi di propagazione, rifrazione e riflessione di onde elastiche generate mediante: - esplosioni; - masse battenti. Il tipo di fonte energizzante dipende dalla profondità di indagine. I principi della prospezione sismica sono gli stessi su cui si basa lo studio dei terremoti!

17 Prove geosismiche Limpulso generato da una vibrazione (sorgente) viaggia come onde di compressione (onde P) o come onde di taglio (onde S) La velocità di propagazione è funzione della densità del mezzo e delle sue caratteristiche elastiche Sorgente Ricevitori

18 Prove geosismiche Allinterfaccia tra due formazioni diverse il segnale è in parte rifratto e in parte riflesso Più il mezzo è compatto Più il mezzo è compatto (roccia intatta o di elevato peso di volume) più la velocità è elevata

19 Nella prospezione sismica normale vengono generalmente utilizzate le onde P Fattori che riducono la v P nelle rocce: porosità, lumidità, tenore in silice, alterazione Fattori che aumentano la v P nelle rocce: anisotropia (v p maggiore parallelamente alla stratificazione o alla scistosità), tenore in carbonato umida asciutta

20 A RIFRAZIONE Indagano strutture a profondità < 100 m. Strumenti di registrazione dei segnali sismici Geofoni: Geofoni: dispositivi che convertono le vibrazioni in segnali elettrici inviati allapparecchiatura di registrazione. Idrofoni: Idrofoni: ricevitori di segnali sismici in acqua, in cui lelemento sensore è un cristallo piezoelettrico. METODI SISMICI A RIFLESSIONE Strutture tettoniche profonde (fino a qualche migliaio di metri). Usati soprattutto nel campo della ricerca petrolifera.

21 Diagramma avente in ordinata i tempi di arrivo degli impulsi ai geofoni e in ascissa le distanze di questi ultimi dal punto di scoppio DROMOCRONA

22 Sezione sismostratigrafica

23 METODI SISMICI IN FORO Utilizzano gli stessi principi dei metodi sismici tradizionali ma si servono di fori di sondaggio. Metodo up-hole: sorgente di energia in foro e apparecchi di registrazione in superficie. Metodo bottom-hole: sorgente di energia e apparecchio di registrazione nello stesso sondaggio ed alla stessa profondità. Metodo down-hole: sorgente di energia in superficie e apparecchi di registrazione in foro. Metodo cross-hole: sorgente di energia in un foro e apparecchio di misura in un altro sondaggio alla stessa profondità. necessità di due fori.

24 Esempio di ricostruzione di profilo stratigrafico da prova up-hole

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26 ALTRI METODI DI INDAGINE (indiretti) METODO RADAR

27 intervallo di tempo necessario ad unonda elettromagnetica (impulso a radiofrequenza), emessa da un'antenna trasmittente, per arrivare all'oggetto di cui deve essere determinata la posizione e ritornare al ricevitore Grandezza misurata: intervallo di tempo necessario ad unonda elettromagnetica (impulso a radiofrequenza), emessa da un'antenna trasmittente, per arrivare all'oggetto di cui deve essere determinata la posizione e ritornare al ricevitore. la profondità Nota la velocità di propagazione del segnale e il tempo misurato si determina la profondità dell'oggetto riflettente. Strumento utilizzato: georadar costituito da un sistema complesso antenna-trasmettitore-ricevitore.

28 Il sistema antenna-trasmettitore-ricevitore viene spostato lungo la superficie da indagare e per ogni punto di questa viene ricavato un valore del tempo di andata e ritorno dellonda elettromagnetica. Loggetto sepolto risulta visibile se si trova nel fascio di irradiazione dell'antenna

29 GEORADAR Svantaggi: non utilizzabile in terreni argillosi dove l'alta conduttività trasforma l'energia dell'impulso elettromagnetico in calore, con forte limitazione della profondità di penetrazione dello stesso (in terreni argillosi difficilmente si arriva ad una profondità di 1 metro!). Impieghi: - Ricostruzione di sezioni stratigrafiche in terreni "resistivi" ed aridi (rocce compatte, alluvioni ghiaiose asciutte, ecc.); - localizzazioni di cavità e di strutture al di sotto di pavimentazioni di centri urbani (spesso unico sistema d'indagine proponibile!); - localizzazione di servizi (tubi, cavi, condotte); - localizzazione di armature nel calcestruzzo; - test di integrità su calcestruzzo e materiali da costruzione; - analisi di fondazioni in edifici da ristrutturare ecc.

30 SONDAGGI (indagini dirette)

31 Possono raggiungere notevoli profondità e attraversare terreni sotto falda; Permettono di determinare la stratigrafia del terreno; Permettono il prelievo di campioni rappresentativi; Possono essere utilizzati per lesecuzione di prove in sito e per linstallazione di strumentazione geotecnica (piezometri, inclinometri, ecc.). SONDAGGI

32 a carotaggio continuo: a carotaggio continuo: consentono di eseguire un carotaggio continuo della verticale investigata e di risalire allassetto stratigrafico. a distruzione di nucleo: a distruzione di nucleo: il terreno attraversato viene completamente distrutto e la stratigrafia dedotta dallanalisi del detrito (cutting). SONDAGGI A scopo archeologico analizzano generalmente i primi strati del terreno (possono anche essere eseguiti con trivella). A scopo geognostico raggiungono profondità elevate e caratterizzano la successione anche da un punto di vista geotecnico (prove in situ) Perforazioni di diametro compreso tra alcuni cm e pochi decimetri eseguite per conoscere natura e qualità dei terreni ubicati in profondità

33 PROCEDIMENTI IMPIEGATI Metodi a percussione Metodi a rotazione Metodo di perforazione Diametro usuale (mm) Profondità usuale (m) Percussione Rotazione

34 PROCEDIMENTI IMPIEGATI Metodi a percussione Utilizzano utensili (scalpelli) molto robusti fatti avanzare nel terreno per battitura con maglio o per caduta.

35 Metodi a percussione Gli utensili (scalpelli) vengono fatti avanzare nel terreno per battitura con maglio o per caduta.

36 SVANTAGGI Impossibilità di ottenere campioni indisturbati; Difficoltà di ricostruire landamento stratigrafico in terreni con fitte alternanze; Rifluimento del terreno nel foro dopo lestrazione, che rende impossibile lesecuzione di prove in sito. PROCEDIMENTI IMPIEGATI Metodi a percussione

37 Lutensile di perforazione è costituito da un tubo carotiere (semplice o doppio) che presenta unestremità munita di corona dentata (tagliente). PROCEDIMENTI IMPIEGATI Metodi a rotazione

38 Lavanzamento dellutensile è realizzato applicando contemporaneamente, ad una batteria di aste che lo collegano alla superficie, spinta e rotazione. Carotiere: tubo di ferro, lungo 1,5 m, dotato in sommità di una testa che permette lavvitamento alle aste e alla base di una corona dentata che serve per lo scavo del materiale.

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40 SONDAGGI CASSETTA CATALOGATRICE

41 SONDAGGI I campioni prelevati nel corso dei sondaggi possono essere: Disturbati, utilizzati soprattutto per la descrizione e la classificazione. Indisturbati, prelevati in campionatori infissi nel fondo del foro di sondaggio. I campioni indisturbati possono essere prelevati adoperando tecniche a rotazione in cui una testa rotante taglia una corona circolare attorno al campione da prelevare.

42 CAMPIONATORI CAMPIONATORI: tubi dacciaio di lunghezza variabile da cm e diametro di 10 cm, dotati di scarpa tagliente, per favorire linfissione, e di camicia interna, per conservare il materiale campionato.

43 MISURE SULLE CAROTE Per le rocce

44 Descrizione dettagliata dei terreni attraversati. Deve contenere: denominazione del sondaggio; ubicazione del sondaggio; data di esecuzione; quota boccaforo; quote superiori e inferiori degli strati attraversati e relative profondità dal p.c.; dettagliata descrizione degli strati attraversati, con indicazioni sul colore, odore e consistenza; informazioni sulleventuale presenza di gas; informazioni sulleventuale presenza di acqua; esito di eventuali prove eseguite allinterno del foro di sondaggio; profondità di eventuali prelievi di campioni, modalità di estrazione e esito di eventuali prove eseguite sugli stessi. STRATIGRAFIA SONDAGGIO

45 Esempio di STRATIGRAFIA


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