ITSV20000048A1 - Dispositivo per il nomitoraggio di parametri geotecnici strutturali di terreni rocce e strutture in genere - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Dispositivo per il monitoraggio di parametri geotecnici-strutturali di terreni, rocce e strutture in genere."

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione ha per oggetto un dispositivo per il monitoraggio di parametri geotecnici-strutturali di terreni, rocce e strutture in genere, comprendente almeno una cassa d'alloggiamento di almeno un sensore di almeno un parametro.

Come è noto, dispositivi di questo tipo trovano applicazione nella diagnosi di stabilità, ad esempio, di pendìi naturali, artificiali e di scavi, nel monitoraggio di dighe e gallerie, nello studio dei terreni di fondazione di grandi opere, ed in altri ambiti ancora. Detti dispositivi vengono in genere inseriti nel terreno da monitorare all'interno di appositi fori che vengono realizzati mediante perforazione di sondaggio geognostico.

Attualmente i dispositivi sono realizzati in modo tale da comprendere un solo sensore per un solo parametro e per avere un quadro completo della situazione è necessario utilizzare diversi dispositivi dedicati al rilevamento ciascuno di un parametro. Si ha quindi un insieme di segnali di sensori diversi e comunque non strettamente correlati fra loro e la cui struttura di segnale dal punto di vista della formattazione può comportare problemi di compatibilità per la trasmissione mediante co munì mezzi di trasmissione. Pertanto è necessario prevedere interfacce dedicate fra singoli dispositivo ed unità di trasmissione e fra i singoli dispositivi ed unità di elaborazione.

Scopo della presente invenzione è quello di consentire la realizzazione, con mezzi semplici e poco costosi, di un dispositivo del tipo descritto all'inizio che consenta un miglioramento notevole delle funzionalità rispetto ai dispositivi attualmente in uso, che consenta un più agevole e preciso monitoraggio del terreno o della struttura sotto osservazione e consenta la raccolta contestuale di una pluralità di dati diversi, Ulteriore scopo è quello di rendere il dispositivo facilmente adattabile alle differenti situazioni di monitoraggio, con una maggiore accuratezza nei rilevamenti e nella raccolta dei dati. Scopo dell'invenzione è infine di consentire il rilevamento di tutti i parametri desiderati utilizzando un unico dispositivo e praticando un solo foro di sondaggio, a differenza di quanto avviene attualmente.

L'invenzione consegue gli scopi suesposti grazie ad un dispositivo del tipo descritto all'inizio il quale comprende una pluralità di casse d'alloggiamento rigide, ciascuna per almeno un tipo di sensore, le quali casse d'alloggiamento rigide sono collegate fra loro da elementi di connessione non rigidi e che consentono almeno un grado di libertà di movimento delle singole casse d'alloggiamento fra loro.

Le casse di alloggiamento possono essere disposte in successione una di seguito all'altra lungo una prestabilita linea od un prestabilito asse, essendo interposto fra due casse d'alloggiamento direttamente adiacenti almeno un elemento di connessione non rigido. Grazie a questo accorgimento, il dispositivo risulta adattabile anche a cavità di ispezione con estensione non rettilinea.

Le singole casse d'alloggiamento e gli elementi di connessione non rigidi possono essere del tipo chiuso, a tenuta almeno di liquido verso l'esterno, onde evitare infiltrazioni potenzialmente dannose per gli organi contenuti all'interno di ciascuna cassa.

Le casse di alloggiamento possono essere disposte alternate agli elementi di connessione.

Vantaggiosamente, gli elementi di connessione fra le singole casse d'alloggiamento possono essere di tipo elastico, e consentire il ripristino della condizione iniziale di posizionamento reciproco delle casse d'alloggiamento, con riferimento all’almeno unico grado di libertà di movimento od a tutti i gradi di movimento previsti per le casse d'alloggiamento fra loro.

Gli elementi di connessione possono consentire uno spostamento relativo in direzione di avvicinamento e/o di allontanamento assiale di due successive casse d'alloggiamento fra loro.

Detti elementi di connessione possono altresì consentire in alternativa od in combinazione uno spostamento angolare relativo fra due adiacenti casse di alloggiamento.

Inoltre, in alternativa od in combinazione detti elementi di connessione possono consentire un movimento di rotazione o torsione controllata relativa fra due adiacenti casse di alloggiamento.

Gli elementi non rigidi di connessione possono comprendere elementi elastici per il ripristino della condizione iniziale di riposo o non sollecitata del dispositivo.

Secondo una forma esecutiva preferita dell'invenzione, le casse di alloggiamento possono essere tubolari, preferibilmente cilindriche, e presentare tutte lo stesso diametro, con estensione assiale uguale o diversa fra loro.

Gli elementi di connessione possono essere anch'essi sostanzialmente tubolari od estendersi lungo superfici tubolari, preferibilmente cilindriche, in particolare con diametro sostanzialmente pari al diametro delle casse tubolari.

Gli elementi di connessione possono essere costituiti da molle elicoidali, disposte coassialmente rispetto alle casse tubolari d'alloggiamento.

Le molle elicoidali possono essere fissate alle loro due estremità opposte alle corrispondenti estremità di due adiacenti casse d'alloggiamento, ed essere coperte a tenuta verso l'esterno da manicotti o cuffie flessibili in modo tale da impedire infiltrazioni, ad esempio di fango o umidità.

Due adiacenti casse di alloggiamento possono essere collegate fra loro da un tirante, con una lunghezza tale da mantenere la molla elicoidale in condizione di caricamento intermedio a compressione. Grazie a questo accorgimento, è possibile evitare un'estensione eccessiva della molla, con il rischio di uno sfibramento della stessa, ed eventualmente di consentire l'adeguamento elastico automatico ntro certi limiti, della lunghezza del dispositivo all'aumentare dell’estensione del foro di sondaggio a causa dei movimenti del terreno o della struttura.

Almeno una delle estremità del tirante può essere collegata dinamicamente ad un sensore di posizione relativa delle due casse di alloggiamento, alloggiato all'interno di una delle due casse. L'estremità opposta è ancorata in maniera fìssa alla cassa adiacente.

Detto sensore può essere costituito da un magnete permanente scorrevole nei due sensi in direzione del cavetto di trazione, il quale magnete coopera con un sensore ad induzione per la determinazione dello spostamento del magnete mediante induzione magnetica. Detto sensore può essere provvisto di mezzi elastici di trazione dello stesso in direzione opposta alla direzione di compressione della molla di connessione immediatamente adiacente.

Il tirante può presentare una lunghezza tale da mantenere, in condizione di riposo o non sollecitata del dispositivo, il sensore di posizione assiale relativa delle casse d'alloggiamento in posizione di segnalazione intermedia, in modo tale da poter misurare sia un avvicinamento che un allontanamento reciproco delle due casse.

Secondo una forma esecutiva preferita della presente invenzione il tirante può essere costituito da un cavetto con guaina di protezione ed estendersi sostanzialmente in corrispondenza dell'asse centrale del dispositivo.

In definitiva, le casse d'alloggiamento, gli elementi di connessione ed i tiranti di collegamento delle casse di alloggiamento possono costituire un unico insieme di organ di traserimento delle sollecitazioni di spostamento del terreno su sensori o trasduttori di posizione, di pressione, di inclinazione, di accelerazione, o su ulteriori sensori di monitoraggio di parametri particolari.

Vantaggiosamente, le casse d'alloggiamento possono presentare alle loro estremità di testa elementi di chiusura inseribili e fissabili nelle stesse. Detti elementi costituiscono i terminali di fissaggio e/o di passaggio delle molle di connessione, dei manicotti di tenuta, dei cavetti e di uno o più sensori di posizione.

Una o più delie casse d'alloggiamento possono presentare al loro interno ed in una posizione intermedia della loro estensione assiale almeno un elemento di sopporto di uno o più ulteriori sensori.

In almeno alcune delle casse d'alloggiamento possono essere previsti sensori di inclinazione per misurazioni inclinometriche, e/o sensori sismici, e/o sensori di temperatura, e/o sensori di pressione o di livello piezometrico, e/o misuratori di potenziale elettrico, e/o qualsiasi altro sensore necessario per il monitoraggio di particolari parametri, ad esempio la radioattività del terreno.

In almeno alcune delle casse d'alloggiamento può essere prevista una scheda elettronica di raccolta e/o elaborazione locale dei dati forniti dal o dai sensori della corrispondente cassa di alloggiamento.

Può essere previsto un cavo multipolare di trasmissione dei dati raccolti dai sensori, che si estende dall'ultima cassa d'alloggiamento alla prima cassa d'alloggiamento della successione di casse d'alloggiamento, da cui è condotto all'esterno mediante passaggio stagno.

Vantaggiosamente, detto cavo multipolare di trasmissione può essere spiralato nella zona delle molle elicoidali di connessione con raggio minore rispetto alle stesse, in modo tale da adattarsi alle medesime senza pericolo di pinzatura.

Il cavo multipolare può essere discontinuo e collegare fra loro le schede di raccolta dei dati forniti dai sensori associate alle singole casse d'alloggiamento. A tale scopo, dette schede di raccolta possono essere provviste di entrate ed uscite per la linea di trasmissione, e di una sezione di ricezione e trasmissione secondo protocolli multi-canale o multitasking o bus di trasmissione. L'insieme di questi accorgimenti consente vantaggiosamente una modularità del sistema anche dal punto di vista elettronico, in quanto è possibile prevedere e collegare " in serie" fra loro un numero variabile di schede, in funzione del numero di casse di alloggiamento previste.

Il sensore di temperatura e/o quello di pressione e/o conducibilità, e/o potenziali spontanei, ed altri possono comunicare con l'esterno della corrispondente cassa di alloggiamento. A questo scopo la parte sensibile di detti sensori può essere alloggiata o comunicare a tenuta verso l'interno della cassa d'alloggiamento con una nicchia o rientranza esterna laterale della cassa d'alloggiamento.

In corrispondenza della nicchia di comunicazione di detti sensori con l'esterno, la parete periferica della cassa può presentare una parete esterna con microfessure. In particolare, la nicchia di comunicazione dei sensori di temperatura e/o pressione con l'esterno può essere riempita con un materiale poroso.

Può essere vantaggiosamente prevista una centralina locale di controllo della raccolta dati che è collegata al cavo di trasmissione ed invia comandi alle singole schede di acquisizione e/o ai singoli sensori, ad esempio per resettare un sensore, oppure per attivare/disattivare un sensore nel caso in cui i dati vengano rilevati ad intervalli di tempo.

La centralina, che può essere separata oppure integrata in una prima cassa d'alloggiamento, può presentare ulteriormente mezzi di trasmissione/ricezione via radio di comandi e di dati a/da una sede centrale di supervisione.

Infine, la centralina locale può essere programmabile relativamente alle funzioni da svolgere, come tempi di attivazione dei sensori e/o di lettura, soglie di allarme, o simili.

I vantaggi della presente invenzione risultano evidenti da quanto sopra esposto, e consistono nel fatto di consentire il monitoraggio multiparametrico contestuale all'interno di un unico foro di sondaggio. La particolare conformazione modulare del dispositivo consente l'esecuzione di misure di inclinazione (inclinometriche) e di estensione (estensimetriche) associate, rilevazioni piezometriche, di accelerazione (accelerometriche), sismiche, di temperatura e potenziale elettrico spontaneo in modo simultaneo e nell'ambito dello stesso foro di sondaggio. I dispositivi di monitoraggio attualmente noti non consentono la contestualità (nello stesso foro di sondaggio) di misure inclinometriche, estensimetriche, piezometriche. È possibile inoltre la rilevazione remota in automatico e continuo di tutte le grandezze sopracitate con una sola unità di controllo. Infatti la centralina di rilevamento local di acquisire tutti i parametri in continuo con un'unica unità di controllo installata preferibilmente in testa al foro di sondaggio. È così possibile attivare soglie di allarme, trasmettere le informazioni in tempo reale direttamente agli enti di controllo e garantire eventuali interventi di protezione civile. La colonna di monitoraggio formata dalla successione di casse di alloggiamento e di giunti elastici presenta un’alta adattabilità alle deformazioni indotte dai movimenti del terreno o della struttura. La particolare conformazione del complesso casse di alloggiamento-giunti elastici offre contemporaneamente una elevata adattabilità a qualsiasi deformazione del sottosuolo (movimenti franosi), unita ad un’alta protezione dei sensori e della componentistica elettronica installati all'interno, garantendo inoltre un ottimo accoppiamento terreno-sensore ed una lunga durata (ad esempio rispetto ai tubi inclinometrici attualmente in uso). Un ulteriore notevole vantaggio è costituito dalla possibilità di riabilitazione e riutilizzo di fori di sondaggio fortemente deviati e non più misurabili con le strumentazioni attualmente note. La conservazione della cosiddetta direzione azimutale e l'elevata flessibilità resa possibile dal particolare giunto di collegamento delle casse di alloggiamento dei sensori consentono di svincolare il dispositivo dai riferimenti meccanici attualmente utilizzati (guida e tubi inclinometrici). In questo modo è possibile il recupero e la misura di tubazioni inclinometriche tradizionali danneggiate e non più leggibili dagli apparati inclinometrici attualmente noti. Infine il dispositivo consente una elevatissima risoluzione spaziale delle misurazioni. Infatti, le casse di alloggiamento possono presentare dimensioni assiali molto ridotte, in particolare 20 centimetri, consentendo un notevole nella risoluzione spaziale per lo studio di discontinuità localizzate, rispetto agli soluzione spaziale per lo studio di discontinuità localizzate, rispetto agli apparati inclinometrici fissi attualmente noti (cosiddetti in place inclinometer). La realizzazione modulare delle casse di alloggiamento e dei giunti di connessione, la possibilità di operare il monitoraggio neN'ambito dello stesso foro di sondaggio e di prolungare le rilevazioni anche in presenza di deformazioni elevate della colonna di monitoraggio, consentono una sensibile riduzione dei costi di realizzazione, installazione e gestione del monitoraggio.

Le ulteriori caratteristiche ed i perfezionamenti dell'invenzione sono oggetto delle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche dell'invenzione ed i vantaggi da essa derivanti risulteranno con maggiore evidenza dalla seguente descrizione dettagliata dei disegni allegati in cui:

La fig. 1 illustra una vista schematica in sezione del dispositivo in condizione installata nel terreno.

La fig. 2 illustra il comportamento del dispositivo a seguito di traslazione franosa del terreno.

La fig. 3 illustra una vista in sezione di una forma esecutiva preferita di una cassa d’alloggiamento dei sensori e di un elemento di connessione.

La fig. 4 illustra una vista in sezione secondo la linea A - A’ della fig. 3.

Con riferimento alla fig. 1, il dispositivo oggetto dell'invenzione può essere introdotto in un foro 1 di sondaggio che, attraverso lo spessore del terreno 3 da monitorare, si estende sino ad un substrato 4 stabile, e per una limitata profondità all'interno di questo. Come è noto, i movimenti franosi avvengono in genere per scivolamento di una massa 3 su un substrato stabile 4. In casi particolari il dispositivo può presentare un'estensione assiale minore ed eventualmente non raggiungere un substrato stabile 4, ad esempio nel caso in cui si desideri monitorare un solo strato superficiale di terreno 3. Il dispositivo viene reso solidale al terreno mediante opportune iniezioni 2 di malte cementizie e/o resine, in modo tale da assecondarne perfettamente gli eventuali movimenti. All’estremità esterna, il dispositivo viene fissato sulla superficie esterna del terreno 3 mediante una piastra 5 di ancoraggio.

Il dispositivo è costituito da una serie di casse 6 d’alloggiamento o moduli contenitore tubolari, alternati a giunti di collegamento costituiti da molle 7. Detti giunti risultano pertanto flessibili, estensibili e comprimibili e consentono alle singole casse d’alloggiamento di compiere movimenti relativi, in particolare permettono il loro allontanamento ed avvicinamento reciproco e lo spostamento o sfalsamento angolare di una cassa 6 rispetto all'altra, in modo tale da adattarsi alle mutazioni dell'andamento del foro 1 in presenza di traslazioni del terreno, come indicato dalle frecce di fig. 2. L’entità delle traslazioni del terreno 3 può variare da strato a strato, ed il dispositivo è in grado di "deformarsi" assialmente in maniera differenziata in relazione al variare di tali entità. Come verrà spiegato in maggiore dettaglio più avanti, il sistema di collegamento fra le casse 6 rende il dispositivo modulare, ossia adattabile in lunghezza a differenti esigenze, semplicemente assemblando fra loro un opportuno numero di casse 6 e di molle 7.

Con riferimento alla fig. 3, le singole casse 6 tubolari possono presentare diametro e lunghezze variabili in funzione del/dei sensori da alloggiare, del diametro e della profondità del foro 1 e degli obiettivi dell’indagine geognostica. Esse possono essere realizzate sia in materiali metallici ( ad esempio acciaio inossidabile, alluminio, leghe leggere) che plastici e sintetici ( PVC, Nylon, ABS, vetroresina, policarbonati o simili). Ciascuna cassa 6 presenta, in corrispondenza di ogni estremità, un elemento 8, 8’ di chiusura a tenuta della cassa 6 e di connessione alla molla 7. Gli elementi 8, 8’ vengono introdotti all'interno della cassa 6 dalle opposte estremità, realizzando un accoppiamento maschio - femmina, e fissati mediante viti 9 perimetrali di bloccaggio. Può essere ulteriormente prevista la presenza di O - ring in gomma di tenuta. Ciascun elemento 8, 8’ di chiusura presenta una gola anulare 10 con una certa estensione assiale, per l’alloggiamento di un’estremità della molla 7, la quale si estende da un elemento 8 all’elemento 8’ immediatamente adiacente e realizza la connessione fra due casse 6 adiacenti. Le molle elicoidali 7 sono realizzate preferibilmente in acciaio, e presentano parametri di elasticità adatti alle caratteristiche delle singole casse 6 e del complesso del dispositivo modulare di monitoraggio. Ciascuna molla è protetta esternamente da una cuffia 11 a soffietto, preferibilmente in gomma, le cui estremità opposte vengono sovrapposte alla superficie esterna della cassa 6 grazie ad una svasatura periferica 30 di alloggiamento. In questo modo viene garantita la tenuta verso l’esterno da parte del dispositivo, con riferimento almeno a liquidi, che risulta stagno per la sua intera estensione, con l'eccezione di una o più zone di estensione molto limitata, come verrà descritto in maggiore dettaglio più avanti.

Ciascuna cassa 6 tubolare ospita al proprio interno un trasduttore 12 di posizione che può essere fissato in posizione assialmente centrale sull’elemento 8 di chiusura, mediante incollaggio o simili. Detto trasduttore 12 può essere costituito ad esempio da un magnete permanente scorrevole assialmente nei due sensi, che coopera con un sensore ad induzione per la determinazione dello spostamento del magnete mediante induzione magnetica. Il magnete è soggetto all’azione di un mezzo elastico che lo tiene stabilmente nella posizione di fine corsa iniziale e ripristina la stessa in caso di ritorno o cessazione della sollecitazione di spostamento. A titolo di esempio, può essere utilizzato il trasduttore rettilineo di posizione LVDT miniaturizzato della ditta RS. Scopo di detto trasduttore 12 è di misurare l’entità dell’allontanamento/awicinamento reciproco fra due adiacenti casse 6. Il collegamento meccanico di trascinamento del sensore del trasduttore 12 di posizione viene ottenuto mediante un cavetto 13 flessibile, che può essere realizzato ad esempio in acciaio invar o kevlar, e che è alloggiato all’interno di una guaina 14 elastica in silicone, gomma, o simili. La guaina 14 assicura ulteriormente la tenuta stagna del sistema anche nel caso di una lacerazione della cuffia 11. Il collegamento del cavetto 13 viene realizzato tra la forcella 112 del trasduttore 12 e la zona assialmente centrale dell’elemento 8’ di chiusura immediatamente adiacente grazie ad un blocchetto d’aggancio 108’ che è fissato nel foro 15 del detto elemento 8’ e che è trattenuto in posizione da risalti radiali interni 218 come anche nel caso del traduttore 12. L’elemento 8 di chiusura presenta un foro centrale assiale 15 per il passaggio del cavetto 13 che si estende assialmente all’interno della molla 7 elicoidale. Il fissaggio del trasduttore 12 mediante incollaggio garantisce comunque la tenuta in corrispondenza del foro 15.

In una zona intermedia della cassa 6 è previsto uno zoccolo 16 di sopporto di ulteriori sensori 17, 18 e di una scheda elettronica 19 di controllo. Lo zoccolo 16 (vedi fig. 4) presenta una sezione circolare con diametro sostanzialmente corrispondente al diametro interno della cassa 6 tubolare, può essere inserito nella cassa 6 dall’estremità che porta l’elemento 8’, facendo battuta contro un risalto 20 anulare previsto sulla superficie interna della cassa 6. Lo zoccolo 16 può essere fissato anch’esso mediante incollaggio. Esso presenta una sede 21 di fissaggio di un sensore 17 di inclinazione (inclinometrico) ed un foro assiale 31 per il passaggio di un cavo 22 elettrico multipolare che verrà descritto in maggiore dettaglio più avanti. Con riferimento al sensore inclinometrico 17, può essere utilizzato ad esempio il sensore elettrolico biassiale serie SP della ditta Spectron. Sullo zoccolo 16 è ulteriormente fissato un sensore 18 di accelerazione (accelerometrico) che misura le variazioni accelerometriche di spostamento, e che può essere costituito ad esempio dal sensore serie ADXL della ditta Analog Devices.

Lo zoccolo 16 porta ulteriormente una scheda 19 elettronica, alla quale sono collegati tutti i sensori 12, 17, 18, 21, e che svolge la funzione di raccolta ed eventuale elaborazione locale dei dati forniti dai sensori 12,17,18,21 alloggiati nella cassa 6. Ciascuna scheda elettronica 19 provvede ulteriormente alla raccolta dei dati provenienti dalle schede elettroniche 19 ospitate nelle casse tubolari 6 precedenti, ossia rivolte in direzione del substrato 4, ed al loro invio alla scheda 19 contenuta nella cassa 6 immediatamente adiacente, allo scopo di far giungere il complesso delle rilevazioni ad una centralina locale 25 di controllo generale dell'intero dispositivo. Ciascuna scheda elettronica 19 è anche in grado di ricevere dei segnali di controllo e/o comando dalla centralina locale 25 relativamente ad uno o più dei sensori 12,17,18,21. Il trasferimento delle informazioni fra le varie schede elettroniche 19 viene assicurato mediante un apposito cavo 22 elettrico multipolare che collega "in serie" fra loro tutte le schede 19 costituendo una linea di comunicazione passante. Detto cavo 22 elettrico fuoriesce alle due opposte estremità della cassa 6 grazie ad una coppia di fori assiali 31,31' previsti rispettivamente in ciascuno dei due elementi 8,8' d'estremità. All'estremità interna di ciascuno dei due fori 31, 31’ è prevista la presenza di un serracavo 24,24' al fine di garantire la tenuta anche in caso di rottura accidentale della cuffia 11 di protezione. Nella zona di connessione fra due adiacenti casse 6, ossia nella zona delle molle 7, il cavo 22 è avvolto a spirale e con un raggio minore rispetto alle stesse, in modo tale da assecondare i movimenti reciproci fra le due casse 6, ed in modo tale da adattarsi al movimento delle molle 7, evitando il pericolo di pinzatura. In questo modo le informazioni provenienti da tutte le schede elettroniche 19 giungono all’unità di controllo 25 o centralina locale che può essere ospitata nella prima cassa d'alloggiamento 6, ossia la cassa posta in prossimità della superficie esterna del terreno 3, oppure in posizione separata ed all'esterno del foro 1 di sondaggio. Le schede elettroniche locali hanno quindi la duplice funzione di controllo dei sensori di ciascuna cassa di alloggiamento e di unità di connessione della linea di trasmissione dati e/o comandi che corre lungo tutto il dispositivo attraversando tutte le unità costituite dalle singole casse di alloggiamento. Questa caratteristica in combinazione con le caratteristiche costruttive delle casse di alloggiamento e dei giunti conferisce una estrema modularità al dispositivo. Infatti l'aggiunta o l’eliminazione di una unità -costituita da una cassa di alloggiamento con gli associati sensori e con la scheda elettronica di controllo e di gestione della trasmissione dati- da un dispositivo COITI-prendente un certo numero di queste unità è estremamente agevole sia meccanicamente sia per quanto riguarda il prolungamento della linea di trasmissione e ricezione dati che corre lungo il dispositivo essendo necessaria solamente la connessione della scheda elettronica di controllo e di gestione di comunicazione della nuova unità con quella deN’unità d’estremità già presente sul dispositivo. La scheda stessa può anche semplicemente costituire l’alloggiamento fisico di un semplice connettore di prolungamento della linea di trasmissione dati senza essere provvista come sopra indicato di una sezione di controllo e gestione della comunicazione. Ciò dipende sostanzialmente dalla scelta della tipologia di protocollo di trasmissione fra quelli attualmente disponibili.

All'interno della cassa 6 sono ulteriormente previsti uno o più sensori 21 di pressione e/o temperatura e/o umidità e/o livello piezometrico. A questo scopo può essere vantaggiosamente utilizzato, ad esempio, il sensore di temperatura serie LM della ditta National Semiconductor o serie TMP della ditta Analog Devices e, sgpipre a titolo di di esempio, il sensore di pressione piezo-resistivo della ditta RS. I sensori per la misurazione di questo tipo di parametri necessitano di comunicare direttamente con l'esterno. A questo scopo, la parte sensibile di detti di uno o più sensori 21 comunica a tenuta verso l'interno della cassa 6 con una nicchia 26 esterna laterale della cassa d'alloggiamento 6. La nicchia 26 contiene un materiale poroso, ad esempio sabbia monogranulare, ed è dotata di un'apertura 126 microfessurata di comunicazione verso l'esterno.

La cassa 6 può ulteriormente ospitare altri tipi di sensore, per la rilevazione di ulteriori parametri. Ad esempio può essere previsto un sensore per la rilevazione del potenziale elettrico spontaneo, che può essere costituito da un voltmetro o simili, e/o un sensore sismico.

Tutti gli elementi fin qui descritti costituiscono un insieme di organi che formano il dispositivo oggetto dell'invenzione che consente la rilevazione differenziale delle principali grandezze fisico-meccaniche del terreno o delle strutture sotto osservazione.

La cassa tubolare 6' prevista all'estremità interna del dispositivo, in corrispondenza del substrato stabile 4, può essere dotata di un elemento 8' terminale di chiusura con funzioni di tappo di chiusura a tenuta.

Naturalmente l'invenzione non è limitata alla forma esecutiva testé descritta ed illustrata. Si è già fatto cenno al fatto che, grazie alla modularità del sistema, è possibile prevedere e collegare fra loro un numero variabile di casse 6 in funzione dell'estensione in profondità del foro 1 di sondaggio. Vi è da notare inoltre che è anche il tipo e/o il numero di sensori 12,17,18,21 contenuti all'interno ciasc cassa 6 può variare in funzione di specifiche esigenze di monitoraggio. A questo scopo possono essere previsti sensori non citati nella presente descrizione. Tutto ciò senza abbandonare il principio informatore suesposto ed a seguito rivendicato.

Claims (39)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il monitoraggio di parametri geotecnicistrutturali di terreni, rocce e strutture in genere, comprendente almeno una cassa d'alloggiamento per almeno un sensore di almeno un parametro, caratterizzato dal fatto che comprende una pluralità di casse (6) d'alloggiamento rigide, ciascuna per almeno un tipo di sensore (12,17,18,21), le quali casse (6) d'alloggiamento rigide sono collegate fra loro da elementi (7) di connessione non rigidi e che consentono almeno un grado di libertà di movimento delle singole casse (6) d'alloggiamento fra loro.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le casse (6) di alloggiamento sono disposte in successione una di seguito all'altra lungo una prestabilita linea od un prestabilito asse, essendo interposto fra due casse (6) d'alloggiamento direttamente adiacenti almeno un elemento (7) di connessione non rigido.
3. 3. Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che le singole casse (6) d'alloggiamento e gli elementi (7) di connessione non rigidi sono del tipo chiuso, a tenuta almeno di liquido verso l'esterno.
4. 4. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le casse (6) di alloggiamento sono disposte alternate agli elementi (7) di connessione.
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli elementi (7) di connessione fra le singole casse (6) d'alloggiamento sono di tipo elastico e consentono il ripristino della condizione iniziale di posizionamento reciproco delle casse (6) d'alloggiamento, con riferimento all'almeno unico grado di libertà di movimento od a tutti i gradi di movimento previsti per le casse (6) d'alloggiamento fra loro.
6. 6. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli elementi (7) di connessione consentono uno spostamento relativo in direzione di avvicinamento e/o di allontanamento assiale di due successive casse (6) d'alloggiamento fra loro.
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli elementi (7) di connessione consentono uno spostamento angolare relativo fra due adiacenti casse (6) di alloggiamento.
8. 8. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli elementi (7) di connessione consentono un movimento di rotazione o torsione relativa fra due adiacenti casse (6) di alloggiamento.
9. 9. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli elementi non rigidi di connessione comprendono elementi (7) elastici di ripristino della condizione iniziale di riposo o non sollecitata del dispositivo.
10. 10. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le casse (6) di alloggiamento sono tubolari, preferibilmente cilindriche, in particolare tutte con lo stesso diametro e la medesima estensione assiale.
11. 11. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli elementi (7) di connessione sono sostanzialmente tubolari o si estendono lungo superfici tubolari, preferibilmente cilindriche, in particolare con diametro sostanzialmente uguale a quello delle casse (6).
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicaz:one 11 , caratterizzato dal fatto che gli elementi di connessione sono costituiti da molle (7) elicoidali disposte coassialmente rispetto alle casse (6) tubolari d’alloggiamento.
13. 13. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le molle (7) elicoidali sono fissate alle loro due estremità opposte alle corrispondenti estremità di due adiacenti casse (6) d'alloggiamento, mentre sono coperte a tenuta verso l'esterno da manicotti (11) flessibili.
14. 14. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che due adiacenti casse (6) di alloggiamento sono collegate fra loro da un tirante (13) con una lunghezza tale da mantenere la molla (7) elicoidale in condizione di caricamento intermedio a compressione.
15. 15. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che almeno una delle estremità del tirante (13) è collegata dinamicamente ad un sensore (12) di posizione relativa delle due casse (6) di alloggiamento.
16. 16. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto sensore (12) è costituito da un magnete permanente scorrevole nei due sensi in direzione del cavetto (13) di trazione, il quale magnete coopera con un sensore ad induzione per la determinazione dello spostamento del magnete mediante induzione magnetica.
17. 17. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto sensore (12) è provvisto di mezzi elastici di trazione dello stesso in direzione opposta alla direzione di compressione della molla (7) di connessione immediatamente adiacente.
18. 18. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il tirante (13) presenta una lunghezza tale da mantenere, in condizione di riposo o non sollecitata del dispositivo, il sensore (12) di posizione assiale relativa delle casse d’alloggiamento in posizione di segnalazione intermedia.
19. 19. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto tirante è costituito da un cavetto (13) con guaina (14) di protezione, e si estende sostanzialmente in corrispondenza dell’asse centrale del dispositivo.
20. 20. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le casse (6) d'alloggiamento, gli elementi (7) di connessione ed i cavetti (13) di collegamento delle casse (6) di alloggiamento costituiscono un insieme di organi di trasferimento delle sollecitazioni di spostamento del terreno (3) su sensori (12,17,18,21) o trasduttori di posizione, di pressione, di inclinazione e/o di accelerazione.
21. 21. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che le casse (6) d'alloggiamento presentano alle loro estremità di testa elementi (8,8') di chiusura inseribili e fissabili nelle stesse, e che costituiscono i terminali di fissaggio e/o di passaggio delle molle (7) di connessione, dei manicotti (11) di tenuta, dei tiranti (13) e di uno o più sensori (12) di posizione.
22. 22. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che una o più delle casse (6) d'alloggiamento presentano al loro interno ed in una posizione intermedia della loro estensione assiale almeno un elemento (16) di sopporto di uno o più sensori (17,18).
23. 23. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in almeno alcune delle casse (6) d'alloggiamento sono previsti sensori (17) di inclinazione.
24. 24. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in almeno alcune delle casse (6) di alloggiamento sono previsti sensori sismici.
25. 25. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in almeno alcune delle casse (6) di alloggiamento sono previsti sensori (21) di temperatura.
26. 26. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in almeno alcune delle casse (6) di alloggiamento sono previsti sensori (21) di pressione o di livello piezometrico.
27. 27. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in almeno alcune delle casse (6) di alloggiamento sono previsti misuratori di potenziale elettrico.
28. 28. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in almeno alcune delle casse (6) d'alloggiamento è prevista una scheda (19) elettronica di raccolta e/o elaborazione locale dei dati forniti dal o dai sensori (12,17,18,21) della corrispondente cassa (6) di alloggiamento.
29. 29. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che comprende un cavo (22) multipolare di trasmissione dei dati raccolti dai sensori (12,17,18,21), che si estende dall'ultima cassa (6') d'alloggiamento alla prima cassa (6) di alloggiamento della successione di casse (6) d'alloggiamento da cui è condotto all'esterno mediante passaggio (31,31') stagno.
30. 30. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il cavo (22) multipolare di trasmissione è spiralato nella zona delle molle (7) elicoidali di connessione con raggio minore rispetto alle stesse, in modo tale da adattarsi alle medesime senza pericolo di pinzatura.
31. 31. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il cavo (22) multipolare di trasmissione è discontinuo e collega fra loro le schede (19) di raccolta dei dati forniti dai sensori (12,17,18,21) associate alle singole casse (6) d'alloggiamento, essendo dette schede (19) di raccolta provviste di entrate ed uscite per la linea di trasmissione, e di una sezione di ricezione e trasmissione secondo protocolli multicanale o multitasking o bus di trasmissione.
32. 32. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il sensore (21) di temperatura e/o quello di pressione comunicano con l'esterno della corrispondente cassa (6) di alloggiamento, essendo la parte sensibile di detti sensori (21) alloggiata o comunicante a tenuta verso l'interno della cassa (6) d'alloggiamento con una nicchia (26) o rientranza esterna laterale della cassa (6) d'alloggiamento.
33. 33. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in corrispondenza della nicchia (26) di comunicazione dei sensori (21) di temperatura e pressione con l'esterno la parete periferica presenta una parete (126) esterna con microfessure.
34. 34. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la nicchia (26) di comunicazione dei sensori (21) di temperatura e/o pressione con l'esterno è riempita con un materiale poroso.
35. 35. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che è prevista una centralina (25) locale di controllo della raccolta dati che è collegata al cavo (22) di trasmissione ed invia comandi alle singole schede (19) di acquisizione e/o ai singoli sensori (12,17,18,21).
36. 36. Dispositivo secondo la rivendicazione 35, caratterizzato dal fatto che la centralina locale (25) presenta mezzi di trasmissione/ricezione via radio di comandi e dì dati da una sede centrale di supervisione.
37. 37. Dispositivo secondo le rivendicazioni 35 o 36, caratterizzato dal fatto che la centralina locale (25) è programmabile relativamente alle funzioni da svolgere, come tempi di attivazione dei sensori (12,17,18,21) e/o di lettura, soglie di allarme, o simili.
38. 38. Dispositivo secondo le rivendicazioni 35 o 37, caratterizzato dal fatto che la centralina locale (25) di controllo può essere separata oppure integrata in una prima cassa (6) d'alloggiamento.
39. 39. Dispositivo per il monitoraggio di parametri geotecnicistrutturali di terreni, rocce e strutture in genere, in tutto od in parte, come descritto, illustrato, e per gli scopi suesposti.