Una nuova apparecchiatura per una più accurata conoscenza del sottosuolo

Tre docenti del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali dell’Università di Bologna - Irene Rocchi (ora alla Technical University of Denmark), Laura Tonni e Guido Gottardi - hanno sviluppato una nuova invenzione costituta sia da un componente da montare su uno strumento di indagine del sottosuolo, chiamato piezocono, allo scopo di perfezionarne il funzionamento, sia da un metodo di verifica dell’accuratezza delle misure effettuate in sito.

Il piezocono rappresenta un’evoluzione della punta del penetrometro statico di origine olandese: un’attrezzatura di largo impiego nell’ingegneria geotecnica per identificare i terreni che costituiscono il sottosuolo e determinarne le proprietà meccaniche. A partire dagli anni Ottanta, si è affermato come strumento di riferimento per l’analisi di un’ampia varietà di terreni, dalle sabbie alle argille, con l’esclusione delle ghiaie e delle rocce. Le informazioni ricavate grazie al piezocono sono fondamentali per il progettista che si occupa della verifica della stabilità e funzionalità delle strutture costruite sul terreno, o che utilizzano il terreno come materiale da costruzione.

La prova penetrometrica consiste nell’infiggere nel terreno una punta conica a velocità di avanzamento costante, fino a profondità dell’ordine di 40 metri, misurando lo sforzo necessario per la penetrazione della punta, l’attrito che si sviluppa sul manicotto posto al di sopra della punta e, se quest’ultima è dotata di piezocono, viene misurata anche la pressione dell’acqua contenuta nei pori del terreno.

Per quest’ultimo tipo di prove, diventa essenziale garantire la saturazione del gruppo sensore dello strumento, che comprende il trasduttore di pressione, il suo alloggiamento nella punta e la pietra porosa: tutte queste componenti devono essere riempite con acqua o altro fluido adatto ed essere completamente prive di aria prima di ogni prova. In tal modo si otterrà una corretta misura della pressione dell’acqua presente nel terreno, durante l’avanzamento del piezocono. L’invenzione consiste in un'attrezzatura tascabile che verifica istantaneamente la saturazione del gruppo sensore, attraverso un metodo validato, garantendo quindi l’affidabilità delle misure ottenute.

Il controllo della perfetta saturazione può essere effettuato sia prima della prova, per verificare la corretta preparazione della strumentazione, sia al termine della prova stessa, per individuare l’insorgere di eventuali fenomeni di desaturazione dovuti, ad esempio, all’attraversamento di strati di terreno non saturi d’acqua o di sacche di gas presenti nel sottosuolo.

“Riteniamo - osserva Laura Tonni - che questa invenzione sia molto importante per il miglioramento della qualità ed affidabilità delle prove effettuate con il piezocono, con un aggravio di costi e tempi di prova minimo. Contribuendo all’affinamento delle procedure di prova, questa invenzione offre spunti per l’aggiornamento delle linee guida e delle raccomandazioni nazionali e internazionali che definiscono gli standard per questo tipo di indagine geotecnica”.

Le applicazioni possibili sono sia nel campo della ricerca, per confrontare i diversi metodi di saturazione, sia in quello della geotecnica pratica, con la possibilità, per chi effettua professionalmente prove penetrometriche con piezocono, di garantire sempre un’elevata qualità dei dati sperimentali.

Irene Rocchi, Laura Tonni e Guido Gottardi sono appena tornati da Delft, in Olanda, dove, nell’ambito dell’evento più importante del settore - il CPT’18 - International Symposium on Cone Penetration Testing - hanno avuto la possibilità di presentare la tecnologia brevettata e di stabilire contatti con interlocutori interessati all’innovazione made in Unibo.