I sondaggi a carotaggio continuo permettono di ottenere un’indentificazione corretta della stratigrafia del suolo investigato.

La perforazione avviene con l’utilizzo di una sonda che spinge nel terreno una batteria di aste, alla cui estremità è fissato il carotiere (singolo, doppio o triplo a seconda del tipo di terreno e del grado di disturbo accettabile del provino).

Durante la perforazione, il sostegno delle pareti del foro è assicurato mediante l’impiego di rivestimenti metallici provvisori che vengono recuperati a perforo ultimato. Si utilizza acqua pulita come fluido lubrificante e di raffreddamento della testa di perforazione e come fluido di pulitura del foro dal prodotto di scavo per condurre i detriti in superficie.

Il materiale carotato viene raccolto nella fustella del carotiere e collocato nelle apposite cassette catalogatrici in PVC: al termine della perforazione si fotografano le cassette portacampioni e si redige la stratigrafia.

Il sistema Wire-Line (carotiere a fune), prevede che l’avanzamento avvenga per mezzo della rotazione di una colonna di aste e il recupero del carotiere attraverso un cavo.

Alla base della colonna di aste di perforazione è presente un carotiere doppio, costituito da un tubo esterno dello stesso diametro delle aste di perforazione e da un tubo più interno. Il carotiere esterno ruota in modo solidale con tutta la colonna di aste di perforazione; alla sua estremità esso porta una corona che serve come utensile di taglio del terreno e che, a seconda del tipo e durezza della roccia, può essere costituito da materiali e matrici diverse. Il carotiere interno (non rotante) è posto in posizione leggermente arretrata rispetto alla corona di taglio, ed ha la funzione di raccogliere e inglobare le carote di terreno. Al termine di ogni manovra il carotiere interno viene estratto dalla colonna di aste tubolari attraverso un dispositivo di aggancio che viene calato nel foro attraverso un cavo di acciaio posizionato su un argano.

Questo sistema di perforazione permette di evitare le lunghe manovre del metodo tradizionale necessarie per togliere tutta la batteria di aste dal foro e per recuperare il carotiere; inoltre, utilizzando aste aventi lo stesso diametro del carotiere tutto il foro risulta sempre rivestito e stabilizzato.

Nei sondaggi da eseguirsi a distruzione di nucleo un tricono da roccia sostituisce il carotiere interno: esso è collocato immediatamente al di sotto della corona del carotiere esterno e avanza congiuntamente alla batteria HQ.

All’interno delle aste di perforazione è immesso un fluido di perforazione che raggiunge la corona tagliente e/o tricono a inserti e che ha funzione di:

• raffreddamento dell’utensile di perforazione
• smaltimento del detrito prodotto
• stabilizzazione delle pareti del foro
• lubrificazione tra il foro e le aste di perforazione

Come fluido di perforazione sarà utilizzata acqua pulita ed eventualmente una miscela formata da acqua pulita e fanghi polimerici biodegradabili certificati.

L’estrusione dei campioni di roccia, posti all’interno del tubo interno wire-line, avverrà tramite tampone spinto con acqua in pressione del circuito collegato alla macchina perforatrice; successivamente verranno deposte all’interno di apposite cassette catalogatrici in PVC, in modo da ridurre al minimo rimaneggiamenti e rotture.

I sondaggi ambientali sono richiesti per valutare il materiale investigato in condizioni indisturbate, al fine di verificare un eventuale livello di contaminazione del terreno o dell’acqua in esso presente.

La perforazione è realizzata a carotaggio continuo in assenza di fluidi di raffreddamento ed il disturbo cui il campione è soggetto deve essere mimizzato: per tale motivo è necessaria una velocità di avanzamento ridotta, in modo tale che il surriscaldamento sia contenuto, così come la volatilizzazione di sostanze leggere.

Si effettua una prima analisi delle carote in sito, successivamente tali campioni vengono inviati in laboratori in cui saranno soggetti ad analisi più approfondite. L’utilizzo di fustelle campionatrici, signillate in seguito all’estrazione dal foro, preserva alcune proprietà della carota rilevabili in laboratorio, quali il contenuto d’acqua.

Il rivestimento viene inserito al fine di evitare contaminazioni tra strati superiori e profondi: qualora sia necessario l’intervento di fluidi, si utilizzerà acqua pulita ed incontaminata già analizzata.

In presenza di venute d’acqua, viene segnalata la profondità a cui inizia il processo e la quota di stabilizzazione del fenomeno; nel caso in cui siano presenti più acquiferi, la perforazione avverrà con i dovuti accorgimenti, così da mantenere separate le due falde.

In ciascuno dei casi precedenti è possibile effettuare la registrazione dei parametri di avanzamento. Questo processo che consiste nel misurare e registrare, durante le fasi d’approfondimento del foro, i principali parametri rilevabili direttamente dall’attrezzatura di perforazione, in funzione della profondità, generando una Diagrafia Automatica Continua (da qui l’acronimo DAC).

Tali grandezze sono rilevate mediante appositi sensori installati sull’attrezzatura di perforazione, acquisiti e memorizzati da un’unità automatica dotata di memoria statica removibile. I dati sono visualizzati su un display grafico a cristalli liquidi in cantiere in tempo reale e, al termine delle operazioni, vengono trasferiti su personal computer, per l’elaborazione e la restituzione grafica. Si ottiene così una diagrafia della perforazione, cioè l’andamento dei parametri in funzione della profondità.

I parametri registrabili sono:

• pressione del circuito di rotazione
• pressione del circuito di spinta
• velocità istantanea di avanzamento
• pressione del fluido di lubrificazione del foro

Correlando le diagrafie con le colonne stratigrafiche si ha la rappresentazione dettagliata della perforabilità dell’area indagata, ricavando così un’informazione indiretta sulle caratteristiche meccaniche dei diversi strati attraversati, (ad es. in rocce lapidee a tratti argillificate la registrazione dei parametri permette di riconoscere frazioni fini eventualmente dilavate o perse durante le manovre di carotaggio con acqua).

Sul display dell’attrezzatura, inoltre, è possibile leggere il valore d’energia specifica, impiegata come parametro di confronto tra diverse diagrafie.

L’interpretazione delle diagrafie consente di risolvere svariate problematiche in campo geotecnico tra cui:

• identificazione di terreni di riporto, di vuoti e di zone deconsolidate
• identificazione di zone adatte all’ancoraggio di tiranti
• controllo di qualità delle strutture
• progettazione e controllo di campagne di iniezione
• previsione di tempi di avanzamento in gallerie
• ricerche di cavità alle spalle di rivestimenti di gallerie

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