Studio degli effetti 3D nelle misure geoelettriche su strutture arginali tramite acquisizioni a scala di laboratorio

This work, developed as a part of the Tech Levee Watch project, aims to provide a contribution in the field of the geoelectric monitoring on earthen levees constructed at the laboratory scale, focusing on the main issues related with this kind of acquisition. First, was conducted a literature research about the topic of the distortions induced by three-dimensionality of the structure on acquisitions realised through 2D profiles. Then, after the construction at the laboratory scale, using material from the real site, of the levee located in San Giacomo delle Segnate (MN), different boundary conditions, suitable to reproduce the situations at which a real levee may be subjected, were simulated. The focus was on the simulation of an irrigation phase, of a rainfall phase in partially saturated conditions and of a situation of piping induced by excavations in the levee structure. The measurements, performed in Wenner configuration, have been realized using two miniaturised cables equipped with 48 electrodes. The measured data have been subjected to an elaboration phase characterised by the correction from the distortion effects caused by the presence of buried electrodes, by the geometry of the structure and by the high resistivity base. Finally, the inversion of the corrected apparent resistivity data was carried out to allow the evaluation of the variations in the internal state of the levee subjected to the different boundary conditions tested. In conclusion, the work proposes a complete overview of the most common issues related with geoelectric monitoring on earthen levees, particularly about the distortions caused by 3D effects. The thesis provides necessary tools for a correct elaboration of the apparent resistivity data and for a coherent interpretation about the internal levee conditions.

Questo lavoro, collocato all’interno del progetto Tech Levee Watch, si propone di fornire un contributo di ricerca inerente al tema del monitoraggio geoelettrico di strutture arginali in terra ricostruite a scala di laboratorio, approfondendo le problematiche principali connesse con questo tipo di acquisizioni. In primo luogo, è stata condotta una ricerca bibliografica incentrata sugli effetti distorsivi causati dalla tridimensionalità dell’opera, sulle acquisizioni eseguite tramite profili bidimensionali. Successivamente, dopo aver riprodotto a scala di laboratorio, utilizzando materiale reperito in sito, l’argine localizzato presso San Giacomo delle Segnate (MN), si sono simulate alcune forzanti esterne atte a riprodurre alcune delle condizioni a cui potrebbe essere sottoposto un argine reale. Ci si è concentrati pertanto sulla simulazione di una fase irrigua, di una fase di precipitazioni con condizioni di parziale saturazione e di situazioni di piping indotto dalla presenza di escavazioni nel corpo arginale. Le acquisizioni di resistività apparente, avvenute in configurazione Wenner, sono state eseguite grazie all’utilizzo di due cavi miniaturizzati equipaggiati con 48 elettrodi. I dati misurati sono stati quindi sottoposti ad una fase di elaborazione che ha visto la correzione dagli effetti distorsivi dovuti alla presenza di elettrodi sepolti, alla geometria della struttura e alla base resistiva. Si è proceduto poi all’inversione delle misure di resistività apparente corrette per permettere lo studio delle variazioni dello stato interno del rilevato sottoposto alle differenti condizioni al contorno testate. Il lavoro svolto propone quindi una panoramica completa di tutte le problematiche più comuni, connesse in particolare alle distorsioni provocate dagli effetti 3D, inerenti al monitoraggio geoelettrico di strutture arginali in terra e fornisce tutti gli strumenti necessari per una corretta elaborazione dei dati di resistività apparente e per un’ interpretazione coerente con la realtà dello stato interno del rilevato arginale.