Le fibre ottiche, inizialmente da noi introdotte per il
controllo del comportamento di opere strutturali, si sta estendendo anche al
monitoraggio di strutture geotecniche. Nell’ambito del monitoraggio delle
frane, poiché le fibre possono essere installate lungo sezioni predefinite
anche molto estese, la possibilità di misurare in continuo le deformazioni
lungo tutto il loro sviluppo consente di tenere sotto controllo l’intero
pendio, e non specifici punti, come accade tramite gli strumenti convenzionali. Gli sviluppi ottenuti sulla fibra ottica hanno portato all’utilizzo in sito delle fibre ottiche e la messa a punto di nuovi strumenti di misura basati sul principio del tubo inclinometrico con individuazione della più opportuna tecnica di installazione. Il principio di base è quello di rendere solidali i sensori in fibra ottica a tubazioni in gomma o a manichette in PVC di elevata deformabilità calate all’interno di fori di sondaggio riempiti, successivamente, con malte cementizie o con fanghi bentonitici.
Nelle installazioni in sito, per una migliore valutazione
dello stato di deformazione del tubo inclinometrico è opportuno porre in opera almeno quattro tratti di fibre,
disposte a 90°, in modo tale da avere quattro profili di deformazioni sui
quattro lati della tubazione. Integrando queste deformazioni (trazione e
compressione) lungo la tubazione si risale alle rotazioni lungo la tubazione in
due direzioni ortogonali. Combinando vettorialmente le misure è possibile
risalire all’azimuth degli spostamenti. Eventualmente si può integrare la
strumentazione con una fibra ottica singolo modo di tipo “loose tube” per la
misura di temperatura (opzionale). L’istallazione può essere effettuata su
tubazioni in gomma o manichette in pvc con diametri fino a 80-100mm e con un
modulo elastico E<10 MPa.
L’istallazione in foro viene effettuata attraverso
il riempimento della tubazione e del foro con boiacca di cemento o,
preferibilmente, con fango bentonitico.
Rispetto alle tecniche di misura tradizionali, l’utilizzo di
un sistema in fibra ottica presenta il vantaggio di:
- effettuare una misura continua dello stato
deformativo;ottenere la misura locale delle deformazioni
con una risoluzione pari a 20 metri;
- avere la sensibilità della strumentazione, la
possibilità di individuare la posizione della superficie di scorrimento e lo
spessore della zona di taglio;
- riutilizzare tubazioni inclinometriche esistenti,
con tubazioni in gomma di piccolo diametro;
- eseguire misure in intervalli di tempo molto
ridotti;
- avere tempi di restituzione della misura
rapidi (controllo in real-time).
Mediante l’installazione di una
singola fibra ottica è possibile ottenere:
- profilo di deformazione lungo l’intera fibra
con risoluzione spaziale minima pari a 20 cm e sensibilità pari a ±10 µe (± 10 µm/m) ;
- evoluzione della deformazione nel tempo su
una singola sezione della tubazione oppure lungo l’intera lunghezza del tubo,
con frequenza di acquisizione dell’ordine di un profilo al minuto;
- individuazione di localizzazioni della
deformazione entro la risoluzione spaziale della misura;
- rotazioni lungo la tubazione in due direzioni
ortogonali.
