Prova di permeabilità a carico variabile: quale informazione utile fornisce e quando richiederla

Le prove di permeabilità in cella hanno lo scopo di determinare il coefficiente di permeabilità (o di conducibilità idraulica) K del terreno, ovvero ottenere una stima quantitativa della velocità con cui il terreno viene attraversato da un fluido sotto l’azione di un carico idraulico noto.

Dal momento che esiste un esteso campo di variabilità dei valori di permeabilità dei terreni, connesso alla tessitura dei terreni, sono state elaborate diverse tipologie di prove di permeabilità. Tra queste si ricordano:

– la prova di permabilità diretta a carico costante utilizzata per litologie granulari con coefficiente di permeabilità K > di 10^-3 cm/s;

– la prova di permeabilità diretta a carico variabile che trova applicazione per terreni coesivi e pseudocoerenti con valori di K compresi tra 10^-3 e 10^-6 cm/s;

– la prova di permeabilità indiretta, ovvero determinata con la prova edometrica o di consolidazione, valida per terreni coesivi e pseudocoerenti, per valori di K < 10^-6 cm/s.

Esiste, infine, una metodologia più speditiva e approssimata, nota come relazione di Hazen, che fornisce un valore indicativo di K sulla base della curva granulometrica: tale relazione si basa su una correlazione tra il valore di K e il diametro D10, essendo quest’ultimo il diametro efficace in cm (che si ricava dala curva granulometrica) al di sotto del quale passa il 10% del materiale.

K = 100 ⋅ D10² [cm/s]

 

 

Esaminiamo di seguito la prova di permeabilità diretta a carico variabile.

Tipologia della prova

Il permeametro a carico variabile viene utilizzato normalmente per prove su materiali a medio e bassa permeabilità, poiché le caratteristiche dell’apparecchiatura consentono di eseguire facilmente le misure del carico idraulico e del tempo per un largo campo di valori del coefficiente di permeabilità k.

Di seguito si riporta un’immagine schematica e semplificata dell’apparecchiatura di prova.

 

Il valore di k in cm/s è dato dalla seguente relazione:

essendo: a è la sezione del tubo (cm), L è l’altezza del campione (cm), A è la sezione del campione (cm²), t è il tempo (s), h₀ e h₁ il carico idraulico iniziale e finale (cm), rispettivamente.

Modalità di esecuzione della prova:

1. Il provino viene confezionato da un campione indisturbato prelevato in sito ed ha un’area di 20 cm² e un’altezza di 2 cm.
2. Si impone un prefissato carico idraulico (cm).
3. Il provino è alloggiato tra due pietre porose, all’interno della cella, in un anello d’acciaio inox che consente il passaggio dell’acqua solo verticalmente attraverso il provino stesso.
4. Si minura la temperatura media del laboratorio per una eventuale correzione connessa alla viscosità cinematica dell’acqua.
5. Dopo 24 ore viene fatta la lettura (in cm) del carico idraulico finale e viene eseguito il calcolo del coefficiente di permeabilità K. Nella formula vengono inseriti anche i valori dell’altezza del provino e dell’area della buretta millimetrata. Il valore così ottenuto è sempre quello massimo di permeabilità.

Queste prove sono indispensabili nel campo della progettazione e del collaudo di vasche di fondo o di coperture di discariche (barriere minerali di impermeabilizzazione), di rilevati arginali o nella progettazione di sistemi di smaltimento di acque per subirrigazione.

Ad esempio, nel caso della progettazione di vasche di fondo, l’utilità delle prove sta nel certificare l’idoneità dei materiali che verranno utilizzati, ovvero l’idoneità dei materiali argillosi impiegati per l’impermeabilizzazione di una vasca con lo scopo di evitare l’infilrazione di percolato nel sottosuolo.

 

 

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