CRITERI DI PROGETTAZIONE DI TRINCEE DRENANTI CON PANNELLI DRENANTI

Lo strato filtro: criteri di dimensionamento

           Cosa è il tessuto non tessuto?

 

Il tessuto non tessuto è un materiale sintetico polimerico le cui caratteristiche fondamentali sono la leggerezza, il ridotto spessore, le buone prestazioni meccaniche, un elevato indice dei vuoti ed una conseguente ottima permeabilità all’acqua.

 

Grazie a queste caratteristiche il tessuto non tessuto viene utilizzato come filtro tra il terreno ed il dreno in materiale sciolto, in modo da lasciar fluire l’acqua e trattenere le particelle di terreno.

 

 

Tessuto non tessuto in polipropilene da utilizzarsi come strato filtro intorno ai sistemi di drenaggio in trincea:

 

Caratteristiche fisiche

Peso :  125 g/m²

Spessore (a 2 kPa): tra 0,9  mm

Diametro effettivo pori:  105 mm

 

Caratteristiche idrauliche

Permeabilità all’acqua (a 2 kPa): 115 l/m²/s con Dh=50 mm

 

Caratteristiche meccaniche

Resistenza a trazione:tra 9.5  kN/m

Allungamento (long/trasv): 90 / 75 %

Resistenza al punzonamento: 1.500 N

 

Fig. 1                                                Fig.2

 

 

 

Fig.3                                              Fig.4

 

 

 

Serie di tests su campioni di geotessile non tessuto (prove di permeabilità-fig.1, test di trazione, fig.2, cone drop test, fig.3-4)

 

 

 

 

 

 

 

Criteri progettuali e requisiti idraulici del filtro

 

 

 

 

 

Per dimensionare lo strato filtro di un sistema di drenaggio si deve trovare il giusto compromesso tra la permeabilità, che non deve essere così accentuata da determinare la migrazione di particelle fini all’interno del dreno, e l’apertura caratteristica del filtro.

Infatti utilizzare uno strato filtro con pori di dimensioni inferiori a quelle delle particelle di terreno, comporterebbe una parziale occlusione del filtro stesso, che può evolvere, nel tempo, fino alla completa ostruzione dell’interfaccia, a causa dell’addensarsi di particelle fini nelle immediate prossimità dell’interfaccia terreno-dreno.

 

In definitiva, l’apertura ottimale dei pori nei filtri drenanti è funzione della granulometria del terreno e dello stato di addensamento di quest’ultimo. Un filtro ben dimensionato induce, inizialmente, dei fenomeni di trasporto nel terreno, ma grazie alla reciproca interazione tra le particelle, si favorisce la formazione di una struttura, idraulicamente stabile, nelle immediate prossimità del dreno stesso (filtro inverso).

 

  

 

 

REQUISITI IDRAULICI DEL FILTRO

(Carrubba -2008- Criteri di progettazione dei filtri drenanti in geosintetico)

 

I processi di interazione che si stabiliscono tra la corrente fluida e le particelle di terreno, in presenza di un filtro, sono stati inizialmente affrontati da Hazen (1911) e da Terzaghi (1922), per i filtri in materiale sciolto.

 

L’introduzione dei geosintetici, con funzione di filtro, ha favorito nuovi studi da parte di eminenti autori (Giroud 1982; Heerten 1986), nonché da parte di svariati organismi ed enti di ricerca quali: l’U.S. Army Corps of Engineers (1977), il Comité Français des Géotextiles et Géomembranes (CFGG, 1986), e la German Association for Water Resources and Land Improvement (DVWK, 1993).

 

Con riferimento ai filtri in geosintetico, si definisce O_x (apertura caratteristica) quel diametro dei pori per il quale l’X % dei pori presenta apertura minore o uguale ad O_x.

Con riferimento al terreno da drenare, si definisce D_x quel diametro delle particelle del terreno tale che l’X % del terreno, in peso, ha diametro inferiore o uguale a D_x.

 

 

Sia che il dreno interessi terreni di natura incoerente, che a grana fine, sotto condizioni di flusso sia unidirezionale che ciclico, occorre verificare il soddisfacimento dei seguenti requisiti:

 

· Requisito di permeabilità;

 

· Requisito di ritenzione;

 

· Requisito di funzionamento a lungo termine (occlusione superficiale e intasamento).

 

Con riferimento al solo flusso unidirezionale, si riporta una breve rassegna dei principali requisiti che deve possedere un filtro in geosintetico al fine di garantire la propria efficienza in terreni di diversa natura.

 

 

Requisito di permeabilità

 

Il Federal Institute for Waterways, West Germany, ha proposto le seguenti espressioni (John 1987):

 

K_G ≥ 10 K_S                              (terreni prevalentemente incoerenti)

K_G ≥ 100 K_S                            (terreni prevalentemente a grana fine)

 

essendo K_G la permeabilità del geotessile, in direzione normale al proprio piano, e K_S la permeabilità del terreno da drenare.

 

 

 

 

 

Requisito di ritenzione

 

L’U.S. Army Corps of Engineers (1977) ha proposto le seguenti espressioni:

 

0.149 mm ≤ O₉₅ ≤ 0.211 mm              (terreni prevalentemente incoerenti)

D₈₅ ≤ O₉₅ ≤ 0.149 mm                         (terreni prevalentemente a grana fine)

 

che sostanzialmente pongono dei limiti alle massime aperture del filtro geosintetico.

Nel caso di terreno prevalentemente incoerente, la ritenzione delle sabbie fini, il cui settore granulometrico spazia tra i diametri di 74 mm e 200 mm , richiede che non si superino aperture massime dell’ordine di 200 mm. Nel caso dei terreni a grana fine, il cui settore granulometrico si colloca al disotto del diametro di 74 mm, è necessario che la massima apertura del dreno non superi il doppio di tale diametro (150 mm).

 

 

 Requisito di funzionamento a lungo termine

 

Il problema dell’intasamento dipende, oltreché dalla granulometria del terreno e dal suo stato di addensamento, anche dalla porometria del filtro e dal suo spessore: all’aumentare dello spessore del filtro, aumenta l’effetto di occlusione, con conseguente perdita della capacità di filtrazione nel tempo.

 

Per gli usuali spessori commerciali dei filtri in geosintetico, e atteso che sia soddisfatto il requisito di permeabilità, il filtro risulta sempre verificato nei riguardi del rischio di intasamento a lungo termine (John 1987).

 

La corretta funzione drenante dei filtri posti a contatto con il terreno, è garantita se la permeabilità ortogonale al piano del filtro risulta di qualche ordine di grandezza superiore a quella del terreno.

 

Dal momento che le permeabilità dei terreni, che necessitano di sistemi drenanti, possono variare nell’ambito di K = 10^-8 ÷ 10^-11 (m/s), per i terreni limoso-argillosi, e di K = 10^-5 ÷ 10^-8 (m/s), per le sabbie da medie a fini, si può sicuramente affermare che valori di permeabilità superiori o eguali a 10^-4 m/s, soddisfano, in tutti i tipi di terreno, il requisito di permeabilità.

 

Il requisito di ritenzione impone un’apertura massima del filtro dell’ordine di 150÷200 mm, nei terreni incoerenti. Diversamente, nei terreni a grana fine, essendo il diametro di transizione, tra le sabbie fini ed i limi, pari a 74 mm, occorre che l’apertura massima il filtro non superi il doppio di della massima dimensione delle particelle solide (150 mm).

 

 

Pertanto un filtro in grado di funzionare correttamente è caratterizzato dai seguenti parametri:

K = 10^-4 m/s, O₉₅ = 150÷200 mm        (sabbie medio-fini)

K = 10^-6 m/s, O₉₅ = 74÷150 mm          (terreni limo-argillosi)

 

Esempio di verifica su geotessile non tessuto da 100 mm

 

 

Prendiamo ad esempio  un geotessile con apertura O₉₀ =100 mm e portata di deflusso unitaria, ortogonale al piano del filtro, Q =180 l/s´m². Da quest’ultimo parametro si evince il coefficiente di permeabilità:

   

Kg=Q x s/Dh=18 x 0,13/10=2,3x10-1 (cm/s)

 

essendo:

 

s = spessore del geotessile

Dh = carico idraulico di prova

 

Facendo quindi riferimento ai criteri di funzionamento precedentemente esposti, si può concludere che lo strato filtro preso in esame  risulta efficiente nei riguardi sia del criterio di permeabilità che di quello di ritenzione, sia in presenza di terreni incoerenti (sabbie medio-fini) che nel caso di terreni a grana fine (limi argillosi).

 

Esempio di verifica su geotessile tessuto da 300 mm

 

Tale filtro non rispetta il requisito di ritenzione sia per le sabbie fini sia per i limi argillosi, pertanto può essere impiegato solo in presenza di granulometrie minime corrispondenti a quelle delle sabbie medie. In definitiva tale tipo di filtro deve essere ritenuto non idoneo in presenza di sabbie fini (con diametro minore o uguale a 200 mm) e di limi argillosi (con diametro minore o eguale a 74 mm).

Fine documento

La distanza di progetto tra le trincee: criteri di dimensionamento

 

LA TEORIA DI HOOGHOUDT

Equazione di Hooghoudt

L² = 8 k₂dh/q+4k₁h²/q   

L

 

L= interasse dei dreni

K₂=permeabilità terreni sotto i dreni

d=spessore strato equivalente

h=altezza falda tra i dreni, nella mezzeria

K₁=permeabilità dei terreni sopra i dreni

q=portata dei dreni/precipitazione media

 

 

 Parametri coinvolti nella equazione di Hooghoudt (da Fipps and Skaggs, 1989)

                                                                                                                 

 

 

 

 

 

La tipologia di pannello drenante: criteri di scelta

Grazie ala struttura in rete elettrosaldata le prestazioni idrauliche dei nostri pannelli drenanti DRENOTER non variano in funzione delle condizioni di utilizzo in opera, se si rimane all'interno dei limiti tecnici suggeriti nella scheda tecnica di prodotto.Tutti i pannelli drenanti indicati in tabella possono essere utilizzati sia come dreno laterale sia come collettore principale nelle trincee drenanti in frana. Di seguito la tabella portata Q (m3/s)-gradiente idraulico (i) per i vari prodotti.

	DRENOTER 1.000	DRENOTER PIPE 1.000	DRENOTER CHANNEL 1.000
Qmin-m3/s (i=0,009)	6 x 10-3	6 x 10-3	34 x 10-3
Qmax m3/s (i=0,141)	40 x 10-3	40 x 10-3	138 x 10-3

Sistemi di drenaggio "A lisca di pesce"

	DRENOTER 1.000	DRENOTER PIPE 1.000	DRENOTER CHANNEL 1.000
LATERALI	X	X	X
COLLETTORE	X	X	X

 

 

Sistemi di drenaggio "A trincee parallele"

	DRENOTER 1.000	DRENOTER PIPE 1.000	DRENOTER CHANNEL 1.000
COLLETTORE	X	X	X

 

 

 

Disposizione moduli "a camini drenanti"

La disposizione dei moduli "a camini drenanti" consente di realizzare la captazione di venute d'acqua presenti negli strati di terreno più superficiali rispetto al piano di posa del collettore principale.

 

 

Il nostro staff di geologi esterni e' a disposizione del cliente per inquadrare il problema sotto il profilo geotecnico ed idrogeologico; l' Ufficio Tecnico interno e' in grado di dimensionare  sistemi di drenaggio complessi utilizzando i nostri moduli brevettati DRENOTER e IDROSAC ed il software DRAINFILE PRO; richiedi assistenza in base alle tue esigenze, clicca su uno dei pulsanti ed invia la tua richiesta.

 

DRENAGGIO STRADALE