ITTO20090438A1 - Dispositivo di scavo ed analisi del profilo dello scavo stesso e metodo associato. - Google Patents

Description

Dispositivo di scavo ed analisi del profilo dello scavo stesso e metodo associato.

La presente innovazione riguarda il campo dei sistemi di acquisizione di dati, ed in dettaglio riguarda un dispositivo di scavo ed analisi del profilo dello scavo stesso e metodo associato.

Nel campo dell’edilizia industriale à ̈ noto l’utilizzo di macchine per lo scavo di diaframmi; tali macchine utilizzano un utensile dotato di due o più tamburi ruotanti – tipicamente in direzione opposta l’uno rispetto all’altro – muniti di denti per lo scavo nel terreno e nella roccia.

Sulle macchine di tipo noto sono disposti sensori (quali ad esempio accelerometri, giroscopi, inclinometri e profondimetri) che permettono di rilevare la posizione dell’utensile di scavo durante la prosecuzione del lavoro.

Sono poi inoltre note delle macchine rotanti per lo scavo di fori nel terreno che integrano nell’utensile o nella testa di scavo o uno o più sensori per la misurazione delle dimensioni dello scavo.

Ad esempio, dal documento WO 02068796 à ̈ noto un dispositivo di scavo a sezione circolare comprendente una pluralità di sensori per la determinazione dei parametri di un foro. Il dispositivo à ̈ atto a ruotare durante la penetrazione nel terreno e i sensori su di esso montati permettono di rilevare la rotazione dell’utensile e la ellitticità del foro scavato.

Per la misurazione dei parametri di cui sopra, il dispositivo illustrato in figura necessita di una pluralità di sensori disposti su diverse quote dell’utensile di scavo; la presenza di sensori su diverse quote rappresenta uno svantaggio, in quanto pone dei vincoli strutturali per il posizionamento dei sensori nell’utensile di scavo ed incrementa il numero di cablaggi necessari e la potenza di alimentazione richiesta.

Il dispositivo illustrato in WO 02068796, non à ̈ efficiente nel caso di scavo di diaframmi a sezione prismatica, ove l’utensile non ruota. In particolare esso non consente di misurare la sezione trasversale dello scavo tramite un sensore che ruota insieme alla testa. Occorrerebbe provvedere ad effettuare una contro rotazione del sensore, impiegando dispositivi particolarmente complessi dal punto di vista meccanico, sicuramente soggetti a possibili rotture e pertanto inefficienti ad operare in ambiente critico come quello delle perforazioni del sottosuolo.

Un primo scopo della presente invenzione à ̈ descrivere un dispositivo di scavo ed analisi del profilo dello scavo stesso e metodo associato il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un metodo di analisi del profilo di uno scavo nel suolo, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo di scavo ed analisi del profilo dello scavo stesso e metodo associato come rivendicato nella prima rivendicazione.

Secondo la presente invenzione viene inoltre fornito un metodo di analisi del profilo di uno scavo nel suolo come rivendicato nella rivendicazione numero tredici.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra una vista frontale di una prima forma di realizzazione di un dispositivo di scavo per la creazione di scavi a forma prismatica con analisi del profilo dello scavo stesso secondo la presente invenzione.

- la figura 2 illustra una sezione di parte del dispositivo di figura 1;

- la figura 3 illustra una sezione di parte del dispositivo di figura 1 in una particolare configurazione operativa;

- la figura 4 illustra schematicamente un primo diagramma temporale di evoluzione di sezioni di scavi;

- la figura 5 illustra un secondo diagramma temporale in prospettiva, di evoluzione di sezioni di scavi;

- la figura 6 illustra una sezione di due scavi adiacenti; e

- le figure 7a, 7b – 9 illustrano rispettivamente una seconda, una terza ed una quarta forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, con 1 Ã ̈ indicata nel suo complesso una prima forma di realizzazione di un dispositivo di scavo per la creazione di scavi a forma prismatica con analisi del profilo dello scavo stesso.

Il dispositivo 1 à ̈ atto a penetrare nel terreno eseguendo, idealmente, uno scavo senza rotazione rispetto ad un suo asse X, lungo il quale il foro stesso à ̈ realizzato.

Il dispositivo 1 comprende almeno una coppia di tamburi 2 rotanti orizzontali attorno ad un asse inclinato rispetto all’asse X (nella figura, in dettaglio, tale asse à ̈ ortogonale all’asse X) e dotati di denti per l’erosione del terreno o della roccia da scavare. Tali tamburi 2 sono disposti in una sezione inferiore 3a di un telaio 3 del dispositivo 1 e permettono di fare penetrare il dispositivo 1 nel terreno in una direzione parallela all’asse X, e cioà ̈ lungo una direzione di massima estensione del telaio 3.

I tamburi 2 sono tutti disposti in modo tale da poter ruotare su di un piano sul quale giace l’asse X e sono disposti in modo simmetrico rispetto a tale asse. Su di uno stesso piano di rotazione, i tamburi 2 ruotano uno in senso orario e l’altro in senso antiorario.

I tamburi 2 sono sovrastati da una sezione intermedia di telaio 3b ospitante una pluralità di sensori 4. Al di sopra della sezione intermedia di telaio 3b, il telaio 3 prosegue fino ad una sezione terminale superiore 3c, nella quale à ̈ posizionata almeno un bozzello 5 sul quale si avvolge un cavo che permette la trazione del dispositivo 1 entro e fuori dal foro. Delle guide laterali 6, tecnicamente note con il nome inglese “flaps†e disposte lungo le quattro superfici laterali del telaio del dispositivo 1, permettono di mantenere sostanzialmente il telaio in posizione centrata rispetto allo scavo effettuato dai tamburi 2 e a correggere un’eventuale rotazione non voluta del dispositivo 1, ed individuano una sezione lungo un piano ortogonale all’asse X sostanzialmente pari alla sezione prismatica dello scavo effettuato dai tamburi 2.

Infatti, come accennato nella parte introduttiva della presente descrizione, una rotazione del dispositivo 1 à ̈ un fenomeno non voluto e che deve essere corretto. Idealmente, infatti, la sezione dello scavo prismatico dovrebbe mantenersi priva di rotazione sull’asse X al variare della quota di profondità dello scavo.

La sezione intermedia di telaio 3b possiede una sezione rettangolare, di area inferiore rispetto alla sezione di terreno scavata dai tamburi 2 ed avente quattro pareti laterali 7a-7d; in questo modo, tutto attorno alla sezione intermedia di telaio 3b sono presenti degli spazi 100 vuoti, che separano delle pareti 110 dello scavo dalle pareti laterali 7a-7d.

Come à ̈ possibile osservare dalla figura 2, i sensori 4 sono disposti in modo fisso su di un unico piano della sezione intermedia di telaio 3b, in posizione periferica ed in modo tale da essere equidistanziati l’uno rispetto all’altro.

Al fine di rilevare correttamente il profilo dello scavo, i sensori 4 debbono essere montati sul dispositivo 1 in modo tale da essere rivolti su due pareti 110 opposte dello scavo e, preferibilmente, rivolti verso le pareti laterali di maggiore estensione.

I sensori 4 sono inoltre tutti rivolti verso l’esterno del telaio 3, e sono orientati in modo tale da effettuare una misurazione sostanzialmente in direzione ortogonale all’asse X ed alla direzione di massima estensione del telaio 3. Chiaramente, la direzione di misurazione dei sensori 4 non può essere puramente ortogonale, giacché à ̈ noto che ogni sensore 4 ha una propria ampiezza di fascio di misura, e cioà ̈ non misura lungo una direzione puntiforme ma entro un cono di modesta apertura.

I sensori 4 operano su frequenze ultrasoniche e permettono di verificare immediatamente, nel corso della prosecuzione dello scavo, la presenza di profili fuori sagoma e, conseguentemente, il pericolo di franamenti senza necessitare l’estrazione del dispositivo 1 dallo scavo.

Ognuno dei sensori 4 misura la distanza tra la parete 7a-7d sulla quale à ̈ montato e la corrispondente parete dello scavo che ha di fronte, tramite una misurazione di tempo di viaggio (noto con il termine di round trip time). Ogni sensore 4, infatti, invia ripetuti impulsi ultrasonici contro la rispettiva parete dello scavo e misura il tempo impiegato affinché tale impulso ritorni indietro. La misurazione della distanza tra la parete 7a-7d e la parete dello scavo si ricava semplicemente da una moltiplicazione tra il tempo impiegato e la velocità di propagazione del segnale diviso due.

I sensori 4 scambiano dati con un’unità di elaborazione dati 8, la quale permette di ricavare in tempo reale la forma dello scavo al variare della profondità di penetrazione del dispositivo 1 e, assieme ad altri sensori 9 noti installati sul telaio 3 del dispositivo 1 (giroscopi, accelerometri, inclinometri) permette di rilevare inoltre lo spostamento dell’asse X del dispositivo 1 rispetto all’asse teorico di scavo o la rotazione relativa del dispositivo 1 rispetto ad un riferimento esterno.

In dettaglio i sensori 4 possono scambiare dati con l’unità di elaborazione dati 8 o attraverso una tecnica cablata o via radio. Utilizzando una trasmissione di dati via cavo, occorrerà dotarsi di conduttori sufficientemente lunghi da poter permettere di giungere in superficie (generalmente già presenti in queste tipologie di utensili); nel secondo caso, qualora cioà ̈ la trasmissione di dati tra sensori 4 e unità di elaborazione dati 8 avvenga via radio, occorrerà dotare il dispositivo 1 di una o più antenne per la trasmissione dati, così come anche l’unità di elaborazione di dati 8 dovrà possedere una rispettiva antenna per la ricezione. L’unità di elaborazione di dati 8 à ̈ convenientemente posta nel telaio del dispositivo 1 e trasmette i dati in superficie per la visualizzazione in tempo reale e per una loro successiva memorizzazione. L’unità di elaborazione dati 8, preferibilmente viene inserita all’interno di una scatola stagna appositamente progettata per le condizioni di utilizzo che si hanno durante la creazione di scavi nel sottosuolo ed invia segnali con tecnologia CAN verso la superficie dello scavo stesso utilizzando due soli cavi di trasmissione dati opportunamente rivestiti e schermati dagli agenti esterni.

Alternativamente, si può potenziare l’unità di elaborazione 8 già posta sul telaio nella sezione superiore 3c, e necessaria alla ricezione di informazioni provenienti dai sensori presenti sull’utensile di scavo. Ancora alternativamente, l’unità di elaborazione dati 8 à ̈ posta al di fuori dello scavo. In questo caso tutti i sensori installati sul dispositivo 1 debbono poter singolarmente trasmettere i dati verso la superficie dello scavo stesso. Per tale ragione il numero di conduttori elettrici verso superficie viene incrementato sia in numero che in termini di dimensioni totali richieste. Secondo una prima modalità di funzionamento, l’unità di elaborazione dati 8 esegue un procedura di misurazione di dati sulla base delle misure di distanza rilevate dalle coppie di sensori 4 opposte l’uno rispetto all’altro. Secondo la prima modalità di funzionamento, la forma e/o sezione dello scavo può essere identificata giacché le misure della sezione intermedia di telaio 3b à ̈ nota e le distanze tra le pareti 7a-7d e le pareti dello scavo vengono rilevate dalle coppie di sensori 4 opposte.

La misura effettuata dal dispositivo 1 à ̈ importante nel caso in cui si operi in condizioni litologiche non stabili, dove può essere reale il pericolo di franamenti locali delle pareti di scavo (sbulbature). In questo caso, in corrispondenza della sbulbatura, i sensori interessati rilevano una anomalia dello spazio vuoto 100.

Come illustrato con maggiore chiarezza nella figura 3, in un primo istante di tempo t0 alla unità di elaborazione dati 8 pervengono le misure di una prima coppia 4a di sensori 4, di una seconda coppia 4b e così via fino alla ricezione delle informazioni dell’ultima coppia 4c di sensori 4 posizionati sulla sezione intermedia di telaio 3b.

Essendo nota una lunghezza l e una profondità p della sezione intermedia di telaio 3b, sommando le misure delle coppie 4a, 4b, 4c dei sensori alla misura di lunghezza l o di profondità p, sono ricavate le dimensioni della sezione dello scavo. In dettaglio, giacché la prima coppia 4a di sensori 4 à ̈ orientata nel senso della lunghezza della sezione intermedia di telaio 3b, le misure da essa fornite concorreranno alla misurazione della lunghezza della sezione di scavo; viceversa la seconda coppia 4b di sensori 4 à ̈ orientata nel senso della profondità; pertanto le misure da essa fornite concorreranno alla misurazione della profondità della sezione di scavo. La lunghezze e la profondità della sezione di scavo sono calcolate direttamente dall’unità di elaborazione dati 8.

Come illustrato nella figura 4, la precedente procedura di misurazione di dati, viene ripetuta ad intervalli di tempo prestabiliti dall’unità di elaborazione dati 8; in questo modo, ripetendo tale procedura in tempi t1, t2, t3,… successivi a t0 à ̈ possibile ottenere più misure di sezione s1, s2, …,sn di scavo, determinando quindi il profilo dello scavo stesso.

In dettaglio, il profilo dato dalle misure s1, s2, …,sn della sezione di scavo à ̈ memorizzato nell’unità di elaborazione dati 8; attraverso tale memorizzazione à ̈ possibile tracciare un profilo 20 dello scavo stesso discretizzato nel tempo, come illustrato in figura 5 e, attraverso un processo di integrazione, à ̈ possibile ottenere anche il volume di materiale scavato, il quale poi può essere confrontato con un volume teorico – calcolato sulla base delle dimensioni della sezione individuata dai tamburi 2.

Chiaramente il profilo 20 dello scavo sarà tanto più preciso nel tempo ed in quota di profondità quanto più gli istanti di tempo t1, t2, …,tn saranno tra loro ravvicinati e – parimenti – tanto più preciso nella misura della sezione quanto più i sensori 4 saranno montati in numero maggiore. Un limite superiore alla precisione ottenibile nelle misurazioni à ̈ inoltre dato dalla accuratezza intrinseca dei sensori 4, e dal rapporto tra le dimensioni della sezione intermedia del telaio 3a ed il numero di sensori 4 ivi montati.

Durante l’acquisizione delle misure di sezione dello scavo l’unità di elaborazione dati 8 memorizza, per ogni sezione s1, s2, …, sn dello scavo effettuato, anche la profondità alla quale essa à ̈ stata ottenuta.

Durante la discesa per lo scavo, l’acquisizione delle misure di sezione s1, s2, …, sn può essere impostata in funzione della profondità di scavo o del tempo intercorso dall’acquisizione precedente. Se infatti il terreno collassa, il dispositivo 1 asporta materiale senza avanzare ed in questo caso à ̈ importante correlare le misure al tempo di scavo. Quando il dispositivo 1 avanza rapidamente nel terreno - al contrario - à ̈ importante effettuare le misure in funzione della profondità (ad esempio ogni 50cm). L’acquisizione può essere effettuata anche durante la risalita del dispositivo 1 con le modalità già illustrate, oppure rilevando le stesse sezioni misurate in avanzamento.

In questo modo, procedendo con l’elevazione del dispositivo 1 dalla base del foro, vengono analizzati eventuali scostamenti tra le sezioni sn, …, s2, s1 acquisite durante la perforazione con le seconde misurazioni di sezione.

Se, a pari quota di profondità, le due misurazioni di sezione dello scavo variano significativamente (ad esempio: fino a 10-25cm per una piccola sbulbatura o normali assestamenti, 25-50cm per significativi allarmi e necessità di monitorare lo scavo, oltre 50cm per potenziali pericoli di crolli), e se il numero di sensori 4 interessati dal fenomeno della variazione sono indicativi di uno stato di pericolosità (ad esempio: se un solo sensore 4 evidenzia l’anomalia, il problema à ̈ localizzato e probabilmente si riferisce ad un vuoto o ad una cavità, nel caso l’anomalia sia invece rivelata da tutti i sensori posti su un lato del dispositivo 1, il pericolo potenziale di crollo à ̈ ovviamente maggiore), allora l’unità di elaborazione dati 8 provvede all’invio di un segnale di allarme ad un utente che comanda la perforazione. In questo modo à ̈ possibile attuare tempestivamente operazioni per la messa in sicurezza dello scavo, con incremento della densità del fango di scavo per aumentare il carico idraulico. In casi estremi si può invece interrompere la perforazione e riempire lo scavo.

Secondo una seconda modalità di funzionamento, l’unità di elaborazione dati 8, invece, elabora i dati provenienti da ognuno dei sensori 4 in modo distinto e combinandoli con i dati dei sensori tradizionali 9, per permettere non solo di rilevare la sezione dello scavo ma anche il suo posizionamento nello spazio; in questo modo à ̈ possibile determinare inoltre lo scostamento dell’asse dello scavo rispetto all’asse X, cioà ̈ quindi determinare se il dispositivo 1 stia ruotando su sé stesso o, peggio, stia procedendo non verticalmente ma trasversalmente. In dettaglio tale rilevazione à ̈ effettuata tramite un sistema dotato di un sensore giroscopico che rileva la rotazione del dispositivo 1 attorno all’asse X e che generalmente à ̈ abbinato ad inclinometri che determinano gli angoli lungo gli assi giacenti sulla sezione trasversale. Impostando una variazione di profondità ∆p percorsa con un certo angolo di inclinazione, il sistema determina lo spostamento laterale lungo l’altro asse e questa misura determina gli spostamenti sul piano trasversale dell’asse X di avanzamento del dispositivo 1 stesso.

In questi casi possono essere effettuate correzioni, azionando le guide laterali 6 dopo aver effettuato delle misure con degli accelerometri che vengono utilizzati per determinare gli spostamenti dell’asse X dovuti a traslazioni laterali senza inclinazioni del dispositivo 1.

Il dispositivo 1 permette inoltre di verificare anche la effettiva sovrapposizione di due scavi a diaframma adiacenti l’uno rispetto all’altro. Come mostrato in figura 6, infatti, se due scavi 30, 31 sono adiacenti, allora essi sono delimitati, ognuno, solamente da tre pareti laterali 110. In questo caso, per verificare l’effettiva sovrapposizione di due scavi 30, 31, occorre che i sensori 4 di una delle pareti laterali 7a-7d (in figura 6, i sensori che si affacciano sulla parete 7d) individuino una distanza molto maggiore rispetto alle altre o, alternativamente mostrino una cavità che si estende al di fuori della loro portata. Viceversa, se i due scavi 30, 31 iniziassero a divergere l’uno rispetto all’altro, tra loro si riformerebbe una parete di terreno che verrebbe rilevata dai sensori 4 della parete 7d.

Una seconda forma di realizzazione del dispositivo 1 à ̈ illustrata nelle figure 7a, 7b. In questo caso i sensori 4 sono fissati su di una guida 4d scorrevolmente vincolata al telaio 3 del dispositivo 1, in grado di scorrere tra una prima ed una seconda posizione operativa su una pluralità di guide 10 parallele tra loro ed all’asse X. Pertanto i sensori 4, che sono fissati sulla guida 4d in modo tale da individuare - nel loro complesso – una direzione ortogonale all’asse X, scorrono verticalmente ed autonomamente sul telaio 3 ed essendo vincolati alle guide 10, le quali offrono un riferimento solidale al telaio stesso, non possono ruotare o spostarsi assialmente rispetto ad esso.

In caso contrario infatti, si perderebbe il riferimento della posizione delle malformazioni nel foro sulla parete esaminata dai sensori 4.

Nella seconda forma di realizzazione descritta nelle figure 7a, 7b, la movimentazione della guida 4d viene effettuata attraverso un martinetto 11 estensibile, il quale à ̈ dotato di una strumentazione per la misura della posizione della guida 4d rispetto al telaio 3 del dispositivo 1; tale strumentazione à ̈ elettricamente connessa con la unità di elaborazione dati 8 e permette di identificare correttamente la quota alla quale si trova la guida 4d anche se essa scorre rispetto al telaio. L’importanza di tale strumentazione à ̈ elevata: senza di essa, con l’azionamento del martinetto 11, sarebbe infatti impossibile rilevare la corretta profondità alla quale si stanno effettuando le misurazioni di geometria e/o sezione dello scavo.

In dettaglio il martinetto 11 à ̈ in grado di muovere la guida 4d dall’estremità inferiore della sezione terminale superiore 3c del telaio 3, a ridosso della sezione intermedia di telaio 3b (figura 7a), lungo tutto il percorso verticale (figura 7b) fino al raggiungimento di un fondo corsa superiore in sostanziale corrispondenza di un’area superiore della sezione terminale superiore 3c del telaio 3.

La presenza di una struttura rigida per la movimentazione dei sensori 4 à ̈ importante giacché permette di evitare di estrarre il dispositivo 1 stesso dal fondo dello scavo, qualora si voglia analizzare l’eventuale presenza di franamenti durante la prosecuzione dello scavo stesso; il dispositivo 1 rimane pertanto con le ruote di scavo 2 in contatto sul fondo dello scavo stesso, anche senza l’arresto delle ruote di scavo 2, mentre la struttura rigida viene movimentata verso l’alto e poi di nuovo verso il basso. Durante questa movimentazione viene nuovamente acquisita la sezione e/o geometria dello scavo come precedentemente descritto.

Una terza forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione à ̈ illustrata in figura 8a ed in figura 8b. La terza forma di realizzazione del dispositivo 1 si differenzia dalla seconda – precedentemente descritta – per il mezzo di attuazione della movimentazione della guida 4d di sensori; in questo caso in fatti il mezzo di attuazione comprende un sistema ad argano.

Come illustrato nelle figure 8a, 8b il detto sistema comprende una puleggia superiore 12 ed un argano inferiore 13 sui quali scorre un cavo di trazione 14, vincolato alla guida 4d.

Come visibile nelle figure, al fine di permettere lo scorrimento lungo la sezione terminale superiore 3c del telaio 3, la puleggia superiore 12 si trova nell’estremità superiore dei tale sezione, mentre l’argano 13 si trova sostanzialmente nella sezione intermedia 3b del telaio 3. Questa forma realizzativa consente di sfruttare l’intera altezza del dispositivo 1 come corsa utile per la guida 4d che porta i sensori, quindi garantisce una miglior copertura di monitoraggio del profilo dello scavo.

La posizione della guida 4d rispetto al telaio 3 può essere determinata o con un sensore di rotazione (encoder) posto in prossimità o della puleggia 12 o sull’asse di rotazione dell’argano 13, oppure potrebbe essere determinata con un profondimetro che legga direttamente la corsa della guida 4d rispetto ad un punto di riferimento collocato sul telaio 3.

Una quarta forma di realizzazione della presente invenzione à ̈ illustrata in figura 9; in questo caso i sensori 4 sono montati su una guida 4d scorrevole verticalmente e parallelamente all’asse X in modo tale da poter rilevare il profilo dello scavo lateralmente.

Anche nella quarta forma di realizzazione, la movimentazione delle guida 4d à ̈ effettuata tramite un sistema ad argano 7a come quello descritto per la terza forma di realizzazione della presente invenzione.

Anche se non individuabili in figura, sono sempre presenti le guide 10 per il riferimento solidale della guida 4d al telaio 3 del dispositivo 1 per evitare rotazioni e spostamenti dei sensori 4 rispetto al telaio 3.

In questo caso, tuttavia, la rilevazione del profilo di scavo – effettuata dai sensori 4 – non può essere continua, in quanto i sensori 4 sono montati in posizione arretrata rispetto alle guide laterali (flaps) 6. Se la rilevazione fosse continua, la misura effettuata durante la movimentazione dei sensori 4 tra la prima e la seconda posizione d’uso sarebbe falsata dalla rilevazione del profilo posteriore delle guide laterali 6.

Le guide laterali 6 non si estendono ininterrottamente su tutto lo sviluppo laterale lungo l’asse X del dispositivo 1; al contrario esse hanno una lunghezza ridotta e sono montate in numero superiore ad uno per ogni fianco del telaio 3 (nella figura 9 ne sono illustrate tre per parte). Un intervallo di telaio libero 21 à ̈ lasciato tra una e l’altra guida laterale 6.

In questo caso, la rilevazione del profilo di scavo à ̈ effettuata con una modalità a spot, in corrispondenza solamente degli intervalli di telaio libero 21. Questa modalità di rilevazione non influenza in modo significativamente negativo il funzionamento del dispositivo 1, giacché per loro natura i franamenti di uno scavo si estendono verticalmente su lunghezze molto rilevanti rispetto a quelle disponibili per la lettura a spot. Pertanto, installando delle guide laterali 6 di lunghezza comparabile, à ̈ possibile effettuare comunque una buona scansione o rilevazione del profilo dello scavo effettuato.

E’ importante sottolineare che in figura 9 à ̈ stato illustrato il blocco sensori 4 solo su un lato del dispositivo solamente per semplicità di rappresentazione: al fine di poter rilevare la geometria e la sezione dello scavo occorre comunque che una seconda guida 4a di sensori 4 sia posizionata sul lato opposto, mobile indipendentemente o solidalmente con la precedente.

In ultimo à ̈ da evidenziare che, nel caso i sensori 4 siano montati essendo rivolti verso una sola coppia di pareti opposte dello scavo, le misure di sezione possono comunque essere calcolate considerando come costanti le misure di distanza dalle pareti sui due lati dello scavo non misurati; in particolare, infatti, à ̈ opportuno tenere conto di eventuali problemi di franamento principalmente sui lati dello scavo di maggiore estensione; un eventuale franamento su uno o su entrambi i lati di minore estensione risulta in questi casi meno rilevante (in particolare quando il rapporto tra le misure delle coppie di lati opposti à ̈ fortemente sbilanciato su una delle due coppie di lati, in alcuni casi questo rapporto raggiunge valori 1:3 o 1:4) e comunque verrebbe in parte rilevato da almeno uno dei sensori 4 più vicini all’angolo tra le pareti del dispositivo.

I vantaggi del dispositivo 1 fin qui descritto sono chiari alla luce della descrizione che precede. In particolare esso permette il monitoraggio del profilo dello scavo a forma prismatica sia durante la prosecuzione dello scavo, sia a seguito dello stesso, valutando pertanto eventuali discrepanze nelle misurazioni effettuate che possono essere dovute ad esempio a franamenti.

L’analisi post-escavazione della sezione prismatica e del profilo di scavo à ̈ particolarmente utile per i diaframmi, giacché essi, a differenza dei fori circolari, non possono contare sull’effetto stabilizzante e di scaricamento delle forze tipico delle pareti ad arco o circolari. In tale modo, per il monitoraggio della stabilità delle pareti 11 dello scavo, non à ̈ più necessario estrarre il dispositivo di perforazione e successivamente introdurre un elemento di misurazione diverso; il monitoraggio della stabilità delle pareti 110 viene a tutti gli effetti garantito senza l’estrazione completa del dispositivo 1 che, tuttavia, può riprendere comunque il monitoraggio delle pareti anche su tempi diversi di perforazione.

Equivalentemente, il dispositivo 1 secondo la presente invenzione permette di monitorare anche l’effettiva sovrapposizione di diversi scavi a diaframma, sempre attraverso la misurazione della sezione dello scavo.

L’integrazione del controllo del profilo di scavo in un unico dispositivo che effettui anche la perforazione porta ad una duplice vantaggiosa riduzione di costi:

- da un lato una prima riduzione di costi deriva dalla presenza di un unico dispositivo; e

- dall’altro tale riduzione di costi à ̈ portata dal minore tempo sprecato nell’analisi delle dimensioni dello scavo, che rispetto all’utilizzo di due dispositivi diversi à ̈ notevolmente ridotto. E’ infine chiaro che al dispositivo fin qui descritto possono essere applicate alcune varianti, modifiche o adattamenti senza uscire dall’ambito di tutela delle rivendicazioni della presente invenzione.

Ad esempio, il bozzello 5 per il sollevamento e l’abbassamento del dispositivo 1 può essere sostituito con un diverso mezzo di sollevamento, in grado comunque di permettere le stesse operazioni.

Inoltre, sistemi di movimentazione lineare alternativi a quelli descritti per la seconda, terza e quarta forma di realizzazione (dispositivi del tipo a cremagliera, a motoriduttore, a ruote di frizione, …) possono essere vantaggiosamente applicati perché equivalenti.

E’ altresì possibile realizzare aperture sulle guide laterali in modo da permettere che il sensore possa misurare la distanza dalla parete passando attraverso l’apertura realizzata sulla guida laterale. In questo caso à ̈ possibile infittire le forature per avere passi più piccoli di lettura nella misurazione.

E’ infine chiaro che à ̈ possibile associare al dispositivo fin qui descritto ulteriori ruote di scavo o miscelazione, poste ad esempio su di un’estremità del telaio opposta rispetto a quella ove sono presenti le ruote di scavo inferiori.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo (1) di scavo ed analisi del profilo dello scavo stesso, il dispositivo (1) realizzando scavi di forma prismatica e comprendendo un telaio (3) ed una pluralità di ruote di scavo (2); il detto telaio (3) comprendendo una prima sezione (3c) superiore, una seconda sezione (3b) intermedia ed una terza sezione (3a) inferiore; dette ruote di scavo (2) essendo posizionate almeno in detta terza sezione (3a); il dispositivo (1) à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di sensori (4) per la misura della sezione e/o della forma del detto scavo; i detti sensori di misura (4), sono rivolti verso le pareti (110) del detto scavo e misurano il profilo del detto scavo su almeno una coppia di pareti opposte.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui i detti sensori (4) sono disposti su di un singolo piano sul detto telaio (3), ed in cui il detto singolo piano à ̈ ortogonale ad un asse X di massima estensione del detto telaio (3).
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui i detti sensori (4) sono disposti al di sopra delle dette ruote di scavo(2).
4. 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la detta seconda sezione (3b) del detto telaio presenta forma rettangolare avente delle pareti laterali (7a-7d) ed in cui i detti sensori (4) sono disposti in detta seconda sezione (3b) in posizione perimetrale lungo le dette pareti laterali (7a-7d).
5. 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la detta pluralità di sensori (4) à ̈ di tipo ultrasonico e scambia dati con un’unità di elaborazione dati (8).
6. 6) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la detta unità di elaborazione dati (8) à ̈ collocata sul telaio del detto dispositivo (1), ed in cui dei dati generati dalla detta pluralità di sensori (4) sono trasmessi con tecnologia CAN.
7. 7) Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui la detta unità di elaborazione dati (8) à ̈ posizionata in superficie, al di fuori del detto scavo.
8. 8) Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui la detta seconda sezione (3b) presenta un’area inferiore rispetto alla area dello scavo; le dette pareti laterali (7a-7d) della detta seconda sezione (3b) essendo separate da delle pareti laterali (110) del detto scavo da uno spazio vuoto (100).
9. 9) Dispositivo secondo le rivendicazioni 5 e 8, in cui i detti sensori (4) sono disposti a coppie opposte (4a-4c), in cui ogni coppia (4a-4c) comprende due sensori (4) disposti su pareti laterali (7a-7d) opposte della detta seconda sezione (3b) del telaio (3); ognuna delle coppie (4a-4c) di sensori (4) misurando una distanza tra la rispettiva parete laterale (7a-7d) ed una porzione di rispettiva parete (110) dello scavo posta di fronte.
10. 10) Dispositivo secondo le rivendicazioni 5 e 8, comprendente inoltre sensori di inclinazione e rotazione (9) del detto dispositivo (1) nel detto scavo ed in cui i detti sensori (4) misurano ognuno la distanza tra la parete laterale (7a-7d) e la porzione di rispettiva parete (11) dello scavo posta di fronte; detti sensori di inclinazione e rotazione (9) essendo inoltre connessi con la detta unità di elaborazione dati (8) per la segnalazione di: variazioni nell’inclinazione dello scavo e rotazione del detto dispositivo (1) nel detto scavo.
11. 11) Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui i detti sensori (4) sono scorrevolmente vincolati sul detto telaio (3) del detto dispositivo (1), e scorrono su almeno una guida (4d) mobile parallelamente ad un asse (X) del detto dispositivo (1); la detta guida (4a) possedendo una prima ed una seconda posizione d’uso rispettivamente superiore ed inferiore ed essendo mobile tra la detta prima e la detta seconda posizione d’uso.
12. 12) Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui la detta unità di elaborazione dati (8) permette la realizzazione di una ricostruzione tridimensionale della forma del detto scavo.
13. 13) Metodo di analisi di una forma e/o sezione di uno scavo a forma prismatica nel suolo, il detto metodo comprendendo una fase di scavo del detto suolo tramite un dispositivo (1) comprendente un telaio (3) ed una pluralità di ruote di scavo (2); il detto metodo inoltre essendo caratterizzato una fase di misura della sezione e/o forma del detto scavo, durante o al termine della detta fase di scavo, per mezzo di sensori (4) posizionati sul detto telaio (3) del detto dispositivo (1) e rivolti verso delle pareti (110) del detto scavo, misurando la detta sezione del detto scavo su almeno una coppia di pareti opposte.
14. 14) Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui i detti sensori (4) producono dati elettronici che sono elaborati da una unità di elaborazione dati (8), ed in cui un calcolo della detta sezione del detto scavo viene effettuato tramite un’addizione di una misura di lunghezza e profondità del detto telaio (3) del detto dispositivo (1) e di un valore di reciproca distanza tra i detti sensori (4) e le pareti (110) del detto scavo.
15. 15) Metodo secondo la rivendicazione 14, comprendente inoltre: - un passo di confronto di dati di sezione e/o forma del detto scavo acquisiti ad intervalli di quota di profondità prestabiliti durante una fase di prosecuzione dello scavo verso il basso con dati di sezione e/o forma acquisiti dai sensori (4) durante una fase di innalzamento del detto dispositivo (1) dal detto scavo; e - un passo di segnalazione di differenze nelle misurazioni, per una pari quota di profondità, tra i detti dati acquisiti durante la detta fase di prosecuzione ed i dati acquisiti durante la detta fase di innalzamento.
16. 16) Metodo secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre un passo di movimentazione dei detti sensori (4) lungo un asse (X) del detto dispositivo (1) per la rilevazione della detta geometria dello scavo, in cui il detto passo di movimentazione à ̈ effettuato da mezzi attuatori lineari; i detti mezzi attuatori lineari agendo su di una guida (4d) mobile, sulla quale sono fissati i detti sensori (4).