Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Richiami è la misura della velocità con la quale un fluido attraversa un mezzo poroso; si fa l’ipotesi di moto laminare dell’acqua nel terreno, di solito verificata; dipende dalla dimensione dei “tubi” intergranulari, e quindi da dimensione dei grani e loro mutua disposizione si utilizza la legge di Darcy (1856):

k = f (granulometria, porosità e struttura del terreno) Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 Legge di d’Arcy (1856) V = kgrad(-h) k = f (granulometria, porosità e struttura del terreno) kh # kv (anisotropo)

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Si può operare in laboratorio o in sito Laboratorio si possono adoperare i permeametri, gli edometri o le celle triassiali Permeametro Edometro Cella triassiale nelle tre attrezzature diverse condizioni tensionali al contorno le prove possono essere eseguite a carico costante o a carico variabile

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Carico costante

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Carico variabile Carico variabile Nel filtro Nel tubicino Segno meno perché Dh diminuisce durante il moto Rapporto invertito cambiando segno

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Limiti della sperimentazione in laboratorio disturbo del campione da provare (specie per terreni a grana grossa); impossibilità di riprodurre in laboratorio l’anisotropia dei depositi naturali (kv  kh); le dimensioni del campione non permettono di portare in conto la macrostruttura del deposito naturale (stratificazioni, lenti più o meno permeabili, sostanza organica, fratture e/o vuoti, ecc); impossibilità di valutare k per terreni stratificati. Utili per prove su terreni compattati, per ricavare la relazione k-e (o k-Dr)

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Confronto dei risultati di prove in sito ed in laboratorio

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Confronto dei risultati di prove in sito ed in laboratorio

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Sito La tecnica più idonea va scelta in funzione del tipo di terreno L’approssimazione può essere migliorata curando: la conoscenza della distribuzione delle pressioni neutre preesistenti nel sottosuolo; la conoscenza del profilo stratigrafico; la realizzazione delle prove in regime laminare permanente con schemi vicini ai teorici; adozione di acqua limpida nelle prove di immissione. Possono adottarsi diversi schemi sperimentali Prove in pozzetti superficiali; Prove in fori di sondaggio o in piezometri; Prove di emungimento (con uno o due piezometri)

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prove in pozzetti superficiali Utili per determinare la permeabilità dei terreni a grana grossa al di sopra della falda Semplice esecuzione Occorre saturare preventivamente il terreno (grossi volumi d’acqua) Possono esser eseguite a carico costante o variabile

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prove in fori di sondaggio (k>10-6m/s) Utili per determinare la permeabilità dei terreni al fondo di fori di sondaggio sia al di sopra che al di sotto del pelo libero della falda Occorre rivestire il foro nel tratto in cui non si esegue la prova e pulire il fondo Possono eseguirsi più prove a profondità via via crescenti nel corso della perforazione Occorre saturare preventivamente il terreno al di sopra della falda Possono esser eseguite a carico costante o variabile. Nel primo caso si misurano le portate necessarie per mantenere costante il livello d’acqua nel foro in condizioni di regime; nel secondo si può operare in abbassamento o in risalita

F60/F10<2 (con F diametro particelle del filtro) Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 Si predispone nella parte terminale del foro una opportuna sezione filtrante e si instaura un dislivello piezometrico (h). F60/F10<2 (con F diametro particelle del filtro) 4D15<F15<4D85 (con D diametro particelle terreno) Prove a carico costante (si misura la Q necessaria a mantenere il dislivello imposto) – Regime laminare Prove a carico variabile (misurando la velocità di variazione del dislivello imposto)-Regime laminare

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Foro con tratto scoperto Foro senza tratto scoperto Foro in terreni che franano

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prove a carico costante [m/s] Cf = coefficiente di forma = 2.85 Prove a carico variabile F= L per L>>D F = 2P D + L per L~D A (sezione del foro) F( coefficiente di ingresso) D L

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ F dipende da forma e dimensione della sezione filtrante del foro (ha le dimensioni di una lunghezza) Schemi per i quali è noto F (Hvorslev, 1951) Per le prove su piezometri si seguono le stesse modalità delle prove in foro di sondaggio. Cambia l’espressione del coefficiente di forma (o di ingresso) Le prove in foro possono essere riguardate come prove puntiformi (le formule sono ricavate per mezzo omogeneo)

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Espressioni del coefficiente di ingresso F per i casi illustrati in precedenza

MISURA DELLA PERMEABILITA’- PROVE DI POMPAGGIO CON PIEZOMETRI Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’- PROVE DI POMPAGGIO CON PIEZOMETRI Quando la valutazione della permeabilità risulta fondamentale in un progetto, sono da preferire le prove di pompaggio da pozzo con piezometri di controllo che prevedono: l’esecuzione di un foro (pozzo) di grande diametro; la messa in opera di un certo numero di piezometri; l’installazione del gruppo pompe e sistemi di misura. H Ho Hs Y x Hw r Base impermeabile acquifero

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prove di emungimento Si eseguono in perforazioni di sondaggio (d = 0.2 ÷ 0.4 m) attrezzati con una pompa La perforazione va eseguita disturbando in maniera minima il terreno, evitando l’uso di fanghi Occorre rivestire il foro nel tratto in cui non si esegue la prova, pulire il fondo ed isolare il tratto del filtro Occorre saturare preventivamente il terreno al di sopra della falda Si misurano: la portata emunta (mantenuta costante) mediante opportuni contatori (es venturimetri o stramazzi); il livello dell’acqua nel foro a mezzo di scandagli elettrici, calati preferibilmente in un apposito tubo per evitare turbolenze; la quota piezometrica in vari punti (uno o più) nell’intorno del pozzo, secondo allineamenti paralleli alla direzione del moto della falda, mediante piezometri con presa alla stressa profondità del pozzo

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Schema del pozzo per una prova di emungimento

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prove di emungimento La distanza dei piezometri dal pozzo è fissata con legge esponenziale, con il primo a qualche metro dal foro e l’ultimo ad una distanza prossima a quella a cui non si risente dell’azione di emungimento Il tipo di piezometro sarà funzione della natura del terreno La prova è eseguita in condizioni di regime (si raggiungono in diverse ore anche per terreni molto permeabili. Di conseguenza la prova dura anche alcuni giorni) I risultati sono precisi ed attendibili se si rispettano gli schemi sperimentali di riferimento

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prova con un piezometro

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prova con un piezometro

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prova con due piezometri

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prova con due piezometri Nel corso della fase di pompaggio (24-36 ore) va rilevato in corrispondenza del pozzo e dei piezometri, l’abbassamento della superficie piezometrica h(r). zi e xi Prova in regime stazionario Falda confinata (Thiem, 1906) Prova in regime stazionario Falda freatica (Dupuit, 1863)

MISURA DELLA PERMEABILITA’ Indagini e Monitoraggio Geotecnico Lezione 8 MISURA DELLA PERMEABILITA’ Prova con due piezometri Falda freatica Falda confinata Esistono altre espressioni che forniscono un valore approssimato di K nel caso di prove in pozzo senza piezometri di controllo, in cui si misura solo il livello prima e durante l’emungimento (a regime)