Applicazione alla scala di laboratorio del monitoraggio geoelettrico di una struttura arginale e valutazione dell'effetto della geometria sull'acquisizione

The work described in this theses provide a contribution in the development of an adequate tool for the analysis of the the saturation conditions of earthen levees, thanks to geoelectrical time-lapse measurements on a laboratory scale embankment. After a first part of research on scale levee models presented in literature, and having carefully assessed the analytical and software models best suited to describe the seepage phenomena that naturally occur within a levee, the embankment located at Giacomo delle Segnate (MN), where a geoelectrical monitoring system is working until 2015, has been reproduced at the laboratory scale. The model, undergone to different seepage conditions, was monitored with geoelectrical measurements, in order to test the ability of the method to evaluate the variation of water content in the structure, subjected to boundary conditions present in the test site. The apparent resistivity data acquired through geoelectrical measurements in Wenner configuration, using cables connected to miniature electrodes, were analysed to understand the influence of three-dimensional geometry and the presence of buried electrodes, through analytical and software modelling in two and three dimensions. After the identification of the disturbing effects on the monitoring data, the apparent resistivity measurements were corrected and inverted, to delineate the variation of the properties of the structure with different seepage conditions. The work lays the foundations for a more accurate degree’s saturation analysis of earthen levees using geoelectrical monitoring, providing important tools for a correct data processing of a coherent interpretation of the phenomena that occur in the field.

Il lavoro descritto in questi tesi ha l’obiettivo di fornire un contributo nello sviluppo di uno strumento di monitoraggio delle condizioni di saturazione di una struttura arginale in terra, attraverso l’applicazione di misure geoelettriche time-lapse su un modello a dimensioni ridotte riprodotto in laboratorio. Dopo aver condotto una ricerca bibliografica sui modelli arginali in scala presenti in letteratura e a seguito di un’attenta valutazione dei modelli analitici e software più adatti a descrivere i fenomeni di filtrazione che si instaurano naturalmente all’interno dei rilevati, è stato riprodotto in scala il rilevato arginale oggetto di studio, situato a San Giacomo delle Segnate (MN). Il modello, sottoposto a condizioni di filtrazione differenti, è stato monitorato tramite l’esecuzione di misure geoelettriche, allo scopo di testare le capacità del metodo di valutare la variazione del contenuto d’acqua nella struttura, sottoposta alle condizioni al contorno presenti nel sito d’indagine. I dati di resistività apparente acquisiti attraverso misure geoelettriche in configurazione Wenner, utilizzando cavi collegati ad elettrodi in miniatura, sono stati analizzati per comprendere le influenze della geometria tridimensionale e della presenza di elettrodi sepolti, tramite modellazioni analitiche e software in due e tre dimensioni. In seguito all’identificazione degli effetti di disturbo sui dati del monitoraggio, le misure di resistività apparente sono state corrette e invertite, per delineare la variazione delle proprietà della struttura in presenza di condizioni differenti di filtrazione. Il lavoro svolto pone le basi per un’analisi accurata del grado di saturazione del corpo arginale attraverso il monitoraggio geoelettrico, fornendo gli strumenti necessari alla corretta elaborazione dei dati misurati e a un’interpretazione coerente dei fenomeni che si verificano nella realtà.