Modelli e prove d'infiltrazione in laboratorio a scala grande
Autore
Paolo Palleschi - Università degli Studi di Roma La Sapienza - [2005-06]
Documenti
Abstract
Lo studio effettuato nel Laboratorio per la Caratterizzazione dei Materiali Particolati dell’Università “La Sapienza”, sito in Latina (Borgo Isonzo), ha avuto come obbiettivo principale quello di verificare l’esatta attendibilità dei modelli matematici elaborati nel corso degli anni riguardanti l’infiltrazione dell’acqua nel terreno.
Si è posta particolare attenzione al modello sviluppato nel 1911 dagli studiosi Green e Ampt (da cui lo stesso modello prende anche il nome) che si basava esclusivamente su leggi fisiche che studiavano la condizione di saturazione superficiale e lo spostamento del fronte saturo verso il basso.
La tesi è sviluppata in modo da confrontare i dati ottenuti dalle prove effettuate in laboratorio su un mezzo poroso, costituito esclusivamente da sabbia e ghiaia, con quelli calcolati per un terreno di eguali caratteristiche con l’utilizzo del modello di Green-Ampt.
Nella prima parte dell’elaborato, e più precisamente nel primo capitolo, si è andato a descrivere i vari modelli matematici riguardanti l’infiltrazione nel terreno formulati nei diversi anni e con una distinzione a seconda dei vari obbiettivi da raggiungere.
Prima di questo, però, è stato importante descrivere tutte quelle componenti inerenti lo studio delle caratteristiche intrinseche di un terreno; definendo in maniera precisa ed accurata alcuni tra i concetti più importanti quali: porosità, conducibilità idraulica, saturazione di un terreno, capacità di ritenzione, permeabilità e granulometria.
Particolare importanza ha assunto il porre in relazione i parametri sopra elencati al fine di caratterizzare al meglio il terreno oggetto di studio sotto determinate condizioni fisiche. Un caso esemplare di quanto appena detto può essere senza dubbio rappresentato dall’equazione cardine inerente ad uno studio di un mezzo poroso, la legge di Darcy.
La legge di Darcy è una importante legge fisica di geotecnica. Essa asserisce che in un acquifero teorico (poroso, continuo, isotropo e poggiante su un substrato impermeabile orizzontale) di una determinata sezione e nel quale la falda defluisca in moto laminare, la portata è inversamente proporzionale alla lunghezza dell'acquifero ed è direttamente proporzionale
alla perdita di carico piezometrico.
Dopo una prima parte puramente descrittiva dei modelli matematici e, come visto, dei parametri utilizzati per la buona riuscita degli stessi, si è dato il via alla parte propriamente sperimentale di questo lavoro.
Grazie all’utilizzo di un apparato idraulico sperimentale che si trovava nel laboratorio, si è potuto dare il via alle varie prove (drenaggio, ricrcolo, imbibizione) che hanno contraddistinto questa tesi e che hanno fornito le risposte del mezzo nelle condizioni analizzate tramite diverse misurazioni.
Importante è stato anche conoscere, in via preliminare, tutte le caratteristiche fisiche del terreno su cui si andavano ad effettuare le varie prove. Ai fini della classificazione, si è analizzata la composizione granulometrica del materiale e la rispettiva distribuzione modale trovando così i valori di porosità efficace e di permeabilità utilizzando i parametri stabiliti in via preventiva dall’AGI (Associazione Geotecnica Italiana).
Si è posta particolare attenzione al modello sviluppato nel 1911 dagli studiosi Green e Ampt (da cui lo stesso modello prende anche il nome) che si basava esclusivamente su leggi fisiche che studiavano la condizione di saturazione superficiale e lo spostamento del fronte saturo verso il basso.
La tesi è sviluppata in modo da confrontare i dati ottenuti dalle prove effettuate in laboratorio su un mezzo poroso, costituito esclusivamente da sabbia e ghiaia, con quelli calcolati per un terreno di eguali caratteristiche con l’utilizzo del modello di Green-Ampt.
Nella prima parte dell’elaborato, e più precisamente nel primo capitolo, si è andato a descrivere i vari modelli matematici riguardanti l’infiltrazione nel terreno formulati nei diversi anni e con una distinzione a seconda dei vari obbiettivi da raggiungere.
Prima di questo, però, è stato importante descrivere tutte quelle componenti inerenti lo studio delle caratteristiche intrinseche di un terreno; definendo in maniera precisa ed accurata alcuni tra i concetti più importanti quali: porosità, conducibilità idraulica, saturazione di un terreno, capacità di ritenzione, permeabilità e granulometria.
Particolare importanza ha assunto il porre in relazione i parametri sopra elencati al fine di caratterizzare al meglio il terreno oggetto di studio sotto determinate condizioni fisiche. Un caso esemplare di quanto appena detto può essere senza dubbio rappresentato dall’equazione cardine inerente ad uno studio di un mezzo poroso, la legge di Darcy.
La legge di Darcy è una importante legge fisica di geotecnica. Essa asserisce che in un acquifero teorico (poroso, continuo, isotropo e poggiante su un substrato impermeabile orizzontale) di una determinata sezione e nel quale la falda defluisca in moto laminare, la portata è inversamente proporzionale alla lunghezza dell'acquifero ed è direttamente proporzionale
alla perdita di carico piezometrico.
Dopo una prima parte puramente descrittiva dei modelli matematici e, come visto, dei parametri utilizzati per la buona riuscita degli stessi, si è dato il via alla parte propriamente sperimentale di questo lavoro.
Grazie all’utilizzo di un apparato idraulico sperimentale che si trovava nel laboratorio, si è potuto dare il via alle varie prove (drenaggio, ricrcolo, imbibizione) che hanno contraddistinto questa tesi e che hanno fornito le risposte del mezzo nelle condizioni analizzate tramite diverse misurazioni.
Importante è stato anche conoscere, in via preliminare, tutte le caratteristiche fisiche del terreno su cui si andavano ad effettuare le varie prove. Ai fini della classificazione, si è analizzata la composizione granulometrica del materiale e la rispettiva distribuzione modale trovando così i valori di porosità efficace e di permeabilità utilizzando i parametri stabiliti in via preventiva dall’AGI (Associazione Geotecnica Italiana).
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