Geognostica e innovazione

In campo Ingegneristico e in particolare Geotecnico l’attenzione dei Consulenti e Progettisti è rivolta quasi totalmente agli aspetti “nobili” della Progettazione, trascurando o mettendo in secondo piano l’aspetto puramente geognostico-pratico ovvero della conoscenza in situ del terreno mediante prove o carotaggi per quanto importanti questi siano. Gli “operatori geognostici” si trovano a “riconnettere” la geognostica con la geotecnica con budget sempre più limitati, una perdurante confusione normativa e concorrenza sempre più ampia. Pertanto dovendo operare in settori sempre più di nicchia e dovendo fronteggiare sempre più spesso alcune problematiche molto particolari e “non convenzionali”, le soluzioni che si impongono sono necessariamente innovative. Di seguito verranno quindi illustrate attrezzature e metodologie innovative recentemente sviluppate.

Introduzione
L’innovazione nel campo geotecnico “teorico” è proseguita nel corso degli anni di pari passo con l’evoluzione dei vari software applicativi e alla ricerca di modelli matematici del terreno sempre più sofisticati ed evoluti, uniti alla disponibilità sempre più diffusa di “case histories” nel Web, Convegni, Pubblicazioni, libri specializzati. Ciò che sembra essere rimasta pressochè costante (o con sviluppo relativamente lento se confrontato con quello della geotecnica “teorica”) nel corso degli anni è l’evoluzione delle tecniche puramente “geognostiche” in situ. Con “geognostiche” qui s’intendono le tecniche che permettono la conoscenza del sottosuolo mediante carotaggi e prove in situ. Le vere innovazioni concettuali del settore risalgono a decenni orsono, basti pensare all’esecuzione di sondaggi a rotazione con prelievo di campioni indisturbati e prove SPT, alle prove penetrometriche statiche, al piezocono, dilatometro, pressiometro, ecc, in pratica tutte tecniche e strumenti introdotti decenni fa e ancora immutati nel principio sia per ricavare direttamente alcuni dati geotecnici (prove in situ) sia per prelevare campioni da sottoporre a prove di laboratorio. Per contro le esigenze dei Geotecnici (o Consulenti/Progettisti in genere) sono salite di livello: infatti sono richiesti prove e sondaggi che diano parametri più evoluti per impostare modelli del sottosuolo molto sofisticati e sempre più spesso nell’ambito di Progetti non convenzionali. Le recenti innovazioni nel settore della geognostica sono da considerare non “di principio” nella maggior parte dei casi, bensì come innovazioni di nicchia mirate a migliorare le prestazioni delle metodologie ora già esistenti, per esempio mezzi operativi che possano operare in siti poco accessibili , metodi di prova o carotaggio che possano raggiungere profondità più elevate e più velocemente, strumenti più efficienti e che nel contempo migliorino la qualità dell’indagine geognostica in genere. In tale ottica si inseriscono alcune soluzioni da noi recentemente sviluppate, che andremo ad illustrare in seguito distinguendo fra innovazioni basate sulla integrazione fra più tecniche (CPTWD, WL-PERM-SAMPLER, PUNTAMBIENTE) e quelle che migliorano l’operatività (NEMO JACKUP, FWM, ecc).

CPTWD e strumenti wireline integrati
CPTWD è l’acronimo di “Cone Penetration Test While Drilling”, è un’attrezzatura brevettata e funzionante. Sostanzialmente è una integrazione fra un sistema di perforazione a carotaggio wireline, un piezocono (con capacità di memorizzazione dei dati), e MWD (Monitoring While Drilling), diagrafia dei parametri di perforazione; nella sua versione “standard” permette di eseguire una prova penetrometrica CPTU a profondità molto elevate (chiaramente solo in terreni penetrabili) in contemporanea alla perforazione wireline e al rilievo dei dati dei parametri di perforazione (spinta, pressione, velocità di avanzamento, ecc); in ogni momento si può decidere se eseguire tratti di prova CPTU, tratti di carotaggio, campionamento, esecuzione di altre prove in foro, e il foro può essere strumentato. Il sistema wireline è un sistema di recupero dell’utensile di perforazione o di prova mediante una fune; l’utensile è contenuto all’interno delle aste di perforazione e ne è solidale. Molteplici sono le applicazioni del wireline (specie per indagini profonde), dato che questo sistema permette di raggiungere profondità elevate in poco tempo, senza l’uso di aste per le manovre dell’utensile di perforazione, ottenendo sondaggi di ottima qualità. Quindi il sistema CPTWD altro non è che un sistema alternativo (rispetto alla spinta del penetrometro statico) d’infissione di un piezocono dotato di memoria, alloggiato in un “carotiere” conformato in modo tale da permettere l’infissione del piezocono in contemporanea alla rotazione e flusso di fango (da qua il nome “while drilling”) (fig.1 e 2).
Con la stessa filosofia del CPTWD sono state già realizzate altre applicazioni wireline, fra cui campionatori e carotieri speciali, e strumenti per esecuzione di prove in situ quali il permeametro-campionatore wireline (WL-PERM-SAMPLER, fig.3) che è uno strumento che viene “avvitato” a fondo foro penetrando nella parte indisturbata per circa 1 m; all’interno contiene una fiala in cui viene preventivamente creato il vuoto. Alla profondità prestabilita la fiala viene messa in contatto con il terreno attraverso un filtro azionato meccanicamente e si riempie per differenza di pressione ottenendo un campione indisturbato di fluido. Contemporaneamente un pressostato collegato a un datalogger posto in cima alla fialetta determina con buona precisione il valore del coefficiente di permeabilità orizzontale misurando la variazione di pressione in funzione del tempo. Sono allo studio altre applicazioni integrate al wireline simili come concetto al CPTWD, fra cui il dilatometro wireline WL-MEDUSA (in collaborazione con Studio Marchetti) e uno scissometro wireline.

Fig.1. CPTWD e schema di funzionamento    Fig.2. WL-PERM-SAMPLER e schema di funzionamento

Scarica l'articolo completo in pdf

Memoria tratta dagli Atti del 2° IAGIG (2012).

Per maggiori informazioni consulta www.iagig.unisa.it