strumentazione geotecnica di monitoraggio

5 maggio 2005 - Corso di Laboratorio Monitoraggio Frane
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
ovvero
Strumentazione geotecnica tradizionale utilizzata
per il monitoraggio dei movimenti franosi
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
FINALITA’ di un monitoraggio di frana
STRUMENTAZIONE
e APPLICAZIONI
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE SU
ALCUNI ASPETTI FUNZIONALI
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
FINALITA’
Un efficiente sistema di monitoraggio (non solo geotecnico) deve consentire nel
tempo di definire:
a) superficie e profondità del fenomeno franoso (volumi in gioco)
b) i movimenti in atto e la loro variazione spazio-temporale
c) la dipendenza dei movimenti al mutare delle condizioni meteorologiche e
idrauliche
d) l’influenza di fattori esterni non direttamente riconducibili al movimento
franoso (es. sismi o microsismi)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
FINALITA’
Inoltre:
e) stato tensionale dell’ammasso roccioso
f) efficienza di eventuali opere di stabilizzazione/consolidamento realizzate
g) controllo strumentale delle stesse nel tempo
Quindi
Sulla base di un QUADRO DELLE CONOSCENZE
la FINALITÀ ULTIMA di un monitoraggio (geotecnico) è la
GESTIONE DEL RISCHIO ai fini di Protezione Civile
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
1) Estensimetri di superficie
- a barra
- a filo
2) Estensimetri profondi o multibase
3) Distometri (a nastro invar)
4) Fessurimetri e Misuratori di giunto
5) Inclinometri
6) Piezometri
- tridirezionale
- bidirezionale
- monodirezionale
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
Attraverso questa strumentazione geotecnica è possibile acquisire informazioni
puntuali direttamente sulla superficie e/o all’interno del corpo-frana .
Queste informazioni riguardano:
• il controllo dell’apertura delle fratture (estensimetri, distometri,
fessurimetri sugli edifici)
• l’individuazione delle superfici di scivolamento e/o movimenti profondi
(inclinometri, estensimetri di profondità)
• misura del livello di falda (piezometri)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRI DI SUPERFICIE
Vengono utilizzati per misurare lo spostamento relativo tra due punti di misura
posti ai due lati di una frattura. Le due estremità vengono rese solidali con il
terreno di fondazione (o roccia)
In generale, quando la distanza tra i due punti è dell’ordine di 1-3 m si utilizzano
gli estensimetri a barra. Con distanze significative (5-50 m) si utilizzano quelli a
filo.
FUNZIONAMENTO: lo spostamento di uno dei due punti di misura modifica la
lunghezza del filo (o l’estensione della barra). Tale spostamento è registrato dal
sensore che lo trasmette alla centralina.
La risoluzione delle misure è dell’ordine dei centesimi-decimi di mm
La prima lettura è la Lettura di zero; le successive sono Letture di esercizio
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRI A
BARRA
Controllano l’apertura
delle fratture.
- monodirezionale
- bidirezionale
- tridirezionale
(scelta può essere
dettata anche da
necessità logistiche)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRO A
BARRA
MONODIREZIONALE
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRO A
BARRA
BIDIREZIONALE
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRO A
BARRA
TRIDIREZIONALE
(vettore spostamento)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRO A
FILO
Consentono la misura
di spostamenti
superficiali tra punti
situati a distanze
fino a 50 m
sensore
peso tensionatore
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRO A
FILO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRI DI SUPERFICIE
RESTITUZIONE DEI DATI (est. a filo)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRI DI SUPERFICIE
RESTITUZIONE DEI DATI (est. a barra + distometro)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
DISTOMETRI
Il distometro consente di misurare manualmente le variazioni di distanza tra
due punti fissi rappresentati, ad es., dalle pareti di una grossa frattura.
E’ utilizzato su ammassi rocciosi.
Si compone di un corpo cilindrico in lega leggera con una serie di elementi tra
cui una bindella centimetrata, un comparatore centesimale, un sistema di
tensionamento, ecc.
Consente di compiere misure con la precisione del centesimo di mm.
Vengono compiute tre misure; il valore da considerare è la media.
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
DISTOMETRO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
DISTOMETRO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
DISTOMETRO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
FESSURIMETRI e MISURATORI DI GIUNTO
I fessurimetri (o misuratori di giunto) sono strumenti finalizzati al controllo
delle fessure presenti su edifici o di piccole fratture di ammassi rocciosi,
rispetto alle quali sono posizionati a cavallo.
Possono essere di vario tipo: fessurimetri lineari, elettrici, misuratori di giunto
monoassiali, elettrici
La precisione degli strumenti varia dal mm (fessurimetro lineare) al centesimo
di mm (fessurimetri e misuratori di giunto elettrici)
La restituzione dei dati è analoga a quella già vista con gli estensimetri e
distometri (grafico spostamenti-tempo)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
FESSURIMETRO
LINEARE
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
FESSURIMETRO
MECCANICO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
FESSURIMETRO
ELETTRICO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
MISURATORE
DI GIUNTO
ELETTRICO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
ESTENSIMETRI MULTIBASE (o di profondità)
Utilizzati sui corpi frana (ma non solo) per controllare i movimenti di un certo
numero di punti di misura (multibase quando tali punti sono più di uno), sia in
terreni che in rocce. I punti di misura sono installati in modo permanente a
profondità definite entro una perforazione.
Il dispositivo si compone generalmente di uno o più cavi (possono anche essere
aste in acciaio o vetroresina) inseriti in fori e fissati a diverse profondità. I
cavi sono mantenuti in tensione mediante un peso e sono collegati in superficie a
un potenziometro; le variazioni di valore corrispondono a allungamenti o
accorciamenti del cavo.
Es. frana con piano di scorrimento a 25 m dalla superficie e cinque cavi posti a
profondità di 10, 20, 30, 40, 50 m. I cavi interessati dallo spostamento saranno
quelli a 30, 40 e 50 m.
La risoluzione è in mm. Sistema di acquisizione dati può essere automatico (es.
ogni 30 min) oppure manuale
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
ESTENSIMETRO multibase
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
ESTENSIMETRO multibase
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
INCLINOMETRI
Costituiti da un tubo a sezione circolare con 4 scanalature (guide) entro cui far
scorrere i 2 carrelli della sonda inclinometrica. In questo modo viene mantenuto
costante l’orientamento.
Le misure vengono compiute con la sonda in punti fissi (es. ogni m o 0.5 m) sia in
discesa che in risalita e ruotando la sonda di 90° per minimizzare gli errori
sistematici.
Ove necessario il tubo inclinometrico può essere attrezzato con una sonda fissa
(es. grosse frane con accessibilità difficoltosa) con un certo numero di sensori
posti a distanza di 1 m.
In questo caso la trasmissione dei dati è automatica.
La prima lettura è quella “di zero”, e tutte le letture successive vanno riferite a
questa.
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
INCLINOMETRO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
INCLINOMETRO FISSO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
INCLINOMETRO
Restituzione dati:
• spostamento totale-profondità
• azimuth-profondità
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE
PIEZOMETRI
Trovano ampia applicazione in campo geotecnico.
Misurano il livello di falda e possono essere:
- a tubo aperto (“a circuito aperto”) Æ falde libere
- tipo Casagrande (“a circuito chiuso”) Æ misurano le pressioni interstiziali (x
falde confinate)
I vari tipi di piezometri possono essere attrezzati per le misure in continuo
utilizzando piezometri elettrici e centraline di misura.
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
PIEZOMETRO
(nell’esempio attrezzato per
misure in continuo)
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
ESEMPI
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
ESEMPI
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
ESEMPI
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
ESEMPI
STRUMENTAZIONE GEOTECNICA DI MONITORAGGIO
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE SU ALCUNI ASPETTI FUNZIONALI
- il monitoraggio ha un costo elevato (impianto, gestione e manutenzione): se
non è garantita una certa continuità delle misure, non ha senso installarlo
(tipico es.: inclinometri)
- PROBLEMA: fino a quando vanno tenuti in esercizio i controlli di un
dissesto?
- PROBLEMA: soglie di allertamento. Es. soglia oltre la quale fare
un’evacuazione Æ ha senso fissare una soglia deterministica per un
problema probabilistico?
- in sostanza, in assenza di una serie storica di dati di monitoraggio e di
modelli di deformazione e/o rottura specifici per quel dissesto specifico,
l’individuazione di soglie automatiche non ha senso.
Il rischio di falsi allarmi (ripetuti) è un calo di attenzione e di fiducia.
- resta fondamentale quindi la rapida valutazione e la capacità del
gestore di evitare falsi allarmi.