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The Seismic Dilatometer test (SDMT) in geotechnical inshore and offshore investigation Fino a qualche decennio fa le indagini geotecniche venivano eseguite.

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1 The Seismic Dilatometer test (SDMT) in geotechnical inshore and offshore investigation
Fino a qualche decennio fa le indagini geotecniche venivano eseguite ricorrendo generalmente a sondaggi e prelievo di campioni, successivamente analizzati in laboratorio. Negli ultimi decenni questa metodologia è stata sempre più frequentemente sostituita dalle prove in sito, sia perché in mare è arduo prelevare campioni “indisturbati”, sia perché le indagini tradizionali hanno costi e tempi molto maggiori. Ecco quindi che sempre maggiore è diventato l’impegno per la messa a punto di metodologie per l’esecuzione mediante prove in sito, anche per la caratterizzazione dei fondali marini. Ciò per la progettazione sia di opere portuali, come le banchine o le colmate, sia di opere in mare aperto, come le condotte di gas e petrolio, le fondazioni di piattaforme petrolifere (spesso costituite da pali a suzione) le fondazioni di moorings (punti di ormeggio in mare aperto), le fondazioni di torri fotovoltaiche in mare, ecc. Studio Prof Marchetti

2 Some examples of maritime construction
Mooring Trench for pipe Wind generators Fino a qualche decennio fa le indagini geotecniche venivano eseguite ricorrendo generalmente a sondaggi e prelievo di campioni, successivamente analizzati in laboratorio. Negli ultimi decenni questa metodologia è stata sempre più frequentemente sostituita dalle prove in sito, sia perché in mare è arduo prelevare campioni “indisturbati”, sia perché le indagini tradizionali hanno costi e tempi molto maggiori. Ecco quindi che sempre maggiore è diventato l’impegno per la messa a punto di metodologie per l’esecuzione mediante prove in sito, anche per la caratterizzazione dei fondali marini. Ciò per la progettazione sia di opere portuali, come le banchine o le colmate, sia di opere in mare aperto, come le condotte di gas e petrolio, le fondazioni di piattaforme petrolifere (spesso costituite da pali a suzione) le fondazioni di moorings (punti di ormeggio in mare aperto), le fondazioni di torri fotovoltaiche in mare, ecc. Sheet piles Oil and gas platform

3 Common tests in offshore investigation
Close water (harbours and bays) - inshore tests Open water (sea) - offshore tests Shallow water < 30 m Deep water > 30 m Short test (5 m) cables - pipes Short test (5 m) Deep test (30 m) - foundations Deep test (30 m)

4 Harbour: DMT test from pier
La Spezia (Italy) Shipyard Beconcini Guidepipe Pier Seabed Steps Make a hole in the deck; Set up the guidepipe; Fix the penetrometer and do the test; In casi più favorevoli è possibile ancora utilizzare il camion penetrometrico come se si trattasse di una prova onshore (a terra). Nell’esempio di La Spezia, l’esistenza di un pontile ha permesso di eseguire la prova dilatometrica, per la caratterizzazione del fondale, senza il nolo di un mezzo marittimo. Dapprima è stato eseguito un foro di circa 10 cm di diametro nella struttura di calpestio del pontile, successivamente è stato calato nel foro un tubo guida d’acciaio per le aste penetrometriche, che giungesse fino al fondale. Importante il ruolo del tubo guida che ha lo scopo di impedire la rottura delle aste per sbandamento provocato dal carico di punta (confinamento laterale). Successivamente il camion è stato collocato con la punta dilatometrica in corrispondanza del foro. Con questa tecnica, e considerando il peso del camion pari a 20 ton, è facile raggiungere una profondità di 30 m per la prova.

5 Harbour: DMT test from provisional pier
Salerno harbour (Italy) Trapezio Deck Anche in questo esempio la prova è stata eseguita col penetrometro in configurazione del tutto simile a quella della prova a terra, grazie all’utilizzo di un pontile mobile realizzato in loco. La struttura del pontile è interamente in acciaio. I pali sono stati installati mediante vibroinfisisone. Una stima della capacità portante dei pali è necessaria per garantire il sostegno al peso di 20 ton del camion. Una coppia di travi di controvento in acciaio impedisce al pontile di oscillare orizzontalmente in modo da evitare la presenza l’azione di carichi orizzontali sui due pali. Anche qui è stato dapprima messo in posizione il tubo guida, fino al fondale, che ha lo scopo di impedire la rottura delle aste per sbandamento provocato dal carico di punta (confinamento laterale). Beam braching

6 DMT test with Floating Wheels Module
Two ton static penetrometer mounted on a floating raft, with screws for anchoring. Only for very shallow water: 1-2 m; Short test: 5 m

7 DMT with SPT hammer for shallow water: Costa Rica

8 DMT test with Torpedo - layout
Rig Jackup SEA LEVEL SEABED

9 DMT test from Jack-up Vado Ligure, Italy New embankement area
Venice lagoon, Italy (MO.SE.) Vado Ligure, Italy New embankement area Diverso è il caso in cui si debbano eseguire prove in mare aperto. In questa diapositiva abbiamo due esempi: quello delle indagini per il progetto MOSE e quello per la nuova piastra multifunzionale di Vado Ligure (cos’è la p. multifunzionale?) In entrambi i casi il mezzo marittimo noleggiato per le indagini è un jack-up. Il jack-up naviga con motori propri. Si colloca sulla verticale, tira giù le zampe ed è pronto per le operazioni di prova. Pratico, ma con costi di noleggio elevati: 30.ooo – 50.ooo euro/giorno. Da cui importanza di essere rapidi nell’eseguire la verticale di prova. Con mare grosso spesso non lavoro solo perché è difficile e pericoloso l’imbarco o lo sbarco del personale che avviene mediante un piccolo battello (motoscafo) che accosta alla scaletta laterale. A Venezia il sistema di spinta del DMT era costituito da una sonda, a Vado Ligure si trattava di un camion penetrometrico.

10 SDMT tests from a floating barge
Di gran lunga più economico da noleggiare è il pontone. Vantaggi: costa poco. Svantaggi: richiede traino da rimorchiatore; deve essere ancorato per restare sulla verticale; soffre l’azione del moto ondoso. Nel porto di Genova è stato utilizzato con con successo

11 SDMT test from a floating barge: layout
Test execution Barge is free to float. The upper end of the telescopic pipe is fixed on the pontoon, the lower end is on the seabed. It is a guide for the dilatometer rods. The operator pushes the rods carefully during floatation. When the prefixed depth is reached, the operator stops the pushing system, disconnects rods and starts to take the DMT readings. All the reading are taken when the DMT is fixed, not during penetration. Il metodo prevede l’esecuzione di un foro nello scafo del pontone. Prima di iniziare la prova va posizionato il tubo guida telescopico. Il troncone superiore è flangiato superiormente e sospeso al pontone, e fluttua con esso. La parte inferiore poggia sul fondale, ed è svincolata dal moto ondoso. Per effettuare le misure sismiche è necessario posizionare il martello con l’incudine poggiata sul fondale.

12 SDMT from a floating barge: Genova (Italy)
New Terminal Container – Calata Bettolo (Genova Horbour) Il metodo usato con successo è quello del pontone. La sogente sismica è costituita dal martello con l’incudine poggiata sul fondo. Il martello viene sollevato mediante una fune dall’operatore a bordo del pontone.

13 DMT from a pontoon: pushing phase

14 DMT from a pontoon: reading phase

15 Jackup vs Floating Barge: cost comparison
10 days rental ≈ € 10 days rental ≈ € In 10 days you save €

16 DMT from floatinf barge and jackup: Barcelona (ES)
Enlargment Barcelona harbour – collapse of the pier

17 DMT test with torpedo in deep water: layout
Expensive heave compensated ship for offshore test DMT test for seabed < 100 m of depth; Test depth: m;

18 Seafloor DMT for shallow water
Pontoon Test depth: 5-7 m

19 Seafloor DMT in deep water
Ok using any vessel with at least 2 ton crane Test depth: 5-7 m Limitation: Max seabed depth: 100m (due to DMT cable)

20 What about DMT tests at depth > 100 m ?
No pneumatic cable between vessel and DMT MEDUSA PROJECT

21 Designed for seabed up to 2000m
Medusa Project Elettronic Board Pressure Transducer Pressure Generator Designed for seabed up to 2000m

22 Summary and Conclusions
Same blade for offshore and onshore sites No calibration necessary for the (high) pore pressure DMT test is independent from the method and speed of penetration (same high quality data using many different penetration methods) Test is rapid and economical if performed with a penetrometer on a floating barge Today SDMT tests are possible up to 100m (using expensive vessels)

23 In the near future.. The seafloor DMT will allow to perform shallow tests (5-7 m depth) with a seabed up to 100 m. The test will be very economical because it may be performed using a common vessel with a little crane (2 ton) The Medusa DMT will allow to perform DMT tests up to the depth of 2000 m


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