1,721,037 research outputs found
Effetto dei fluidi bioetanolo/acqua e bioetanolo/benzina su alcune proprietà geologico-tecniche delle terre argillose
No full textNegli ultimi quarant’anni molti studi in letteratura si sono occupati dell’effetto dei contaminanti sui parametri fisico-meccanici delle terre (Olson e Mesri, 1970; Rao e Sridharan, 1985; Fernandez e Quigley, 1985; Chen et alii, 2000; Di Maio et alii, 2004; Singh et alii, 2008; Di Matteo et alii, 2011; Spagnoli et alii, 2011). La maggior parte degli studi ha focalizzato l’attenzione sull’effetto dei principali componenti dei carburanti tradizionali (benzene, esano, eptano, ecc.) o, più in generale, delle sostanze organiche derivate dagli idrocarburi. L’infiltrazione accidentale dei contaminanti nel sottosuolo può compromettere la stabilità generale delle opere costruite su di esso a causa delle modifiche indotte nei limiti di Atterberg, nella compressibilità e nella resistenza al taglio delle terre. Negli ultimi dieci anni, in accordo con il progetto BEST (2006) ed alcune direttive Europee in campo ambientale (vedi Direttiva 2009/28/CE), si sta puntando molto all’aggiunta, nelle benzine tradizionali, di frazioni più o meno elevate di bioetanolo di origine organica (dal 10% all’85%, rispettivamente denominati E10 ed E85); questo per ridurre le emissioni di inquinanti in atmosfera e per ridurre l’utilizzo dei carburanti derivanti dagli idrocarburi. A livello nazionale, il Decreto 25 gennaio 2010 del Ministero dell'ambiente e della Tutela del Territorio, sulla base dei consumi annui dei carburanti convenzionali, ha fissato al 4,5% le quote minime di energia da biocarburanti da immettere sul mercato per il 2012. Tutto questo indica che è da attendersi in futuro un incremento dei casi di inquinamento da etanolo, o da carburanti ad alto contenuto di etanolo, a seguito di versamenti accidentali da serbatoi interrati o da impianti di produzione industriale. Questi possono perdurare anche per diversi anni modificando progressivamente le caratteristiche fisico-meccaniche dei terreni con cui i fluidi vengono a contatto. Il presente studio riporta i risultati di una serie di prove geotecniche di laboratorio (limiti di Atterberg e prove edometriche) condotte su caolinite e Na-montmorillonite contaminate da fluidi a base di bioetanolo. Queste due tipologie di argille sono state scelte in quanto rappresentano “gli estremi”, in termini di Attività, di quelle che si possono ritrovare nelle terre naturali. L’etanolo è stato miscelato, in differenti frazioni percentuali, sia con acqua che con benzina tradizionale. Per quanto riguarda gli effetti sulla compressibilità delle argille caolinitiche, lo studio ha dimostrato come, utilizzando, al posto dell’acqua distillata, della benzina contenente diverse frazioni di etanolo, la compressibilità dell’argilla tende ad aumentare. Nel complesso la compressibilità della caolinite miscelata con acqua risulta di circa la metà di quella ottenuta usando come fluido interstiziale l’E10 (fluido contenente il 90% di etanolo): 0.34 contro circa 0.60. Le modifiche osservate rispecchiano l’andamento delle forze attrattive interparticellari, la cui entità è strettamente legate alla costante dielettrica dei fluidi (epsilon); questa cambia da 78.0 a 2.8 (a 20 °C) passando dall’acqua all’E10 (fluido con maggior contenuto di benzina). Il lavoro ha inoltre investigato gli effetti sul limite liquido (LL) di diverse miscele bioetanolo/acqua, prendendo in esame non solo argille monomineraliche, come finora fatto in letteratura, ma anche miscele argillose formate da caolinite/Na-montmorillonite in differenti proporzioni. All’aumentare della costante dielettrica dei fluidi, le argille monomineraliche considerate mostrano tendenze opposte: all’aumentare della costante dielettrica del fluido interstiziale il LL della caolinite diminuisce mentre quello della Na-montmorillonite aumenta. Questi risultati concordano con quelli ottenuti anche da altri autori in letteratura quali Sridharan e Rao (1973), Kaya e Fang (2000) e Spagnoli et alii (2011). Come per la compressibilità, le variazioni del LL dipendono principalmente dalla tipologia di argilla e dalle interazioni interparticellari, legate alle proprietà fisico-chimiche ed elettriche dei fluidi. Per le argille caolinitiche, come noto dalla letteratura (Sridharan e Jayadeva, 1982), il LL tende a diminuire linearmente all’aumentare della costante dielettrica dei fluidi a causa dell’incremento delle forze di attrazione interparticellare. Al contrario nella Na-montmorillonite il LL aumenta all’aumentare della costante dielettrica del fluido a causa dell’incremento delle forze repulsive e quindi dello spessore del doppio strato diffuso (DDL). Miscelando le due argille in diverse proporzioni si osserva che, all’aumento della costante dielettrica, LL cresce purché la percentuale di Na-montmorillonite nella miscela superi il 5%. Tale crescita è tanto più marcata tanto maggiore è la percentuale di Na-montmorillonite nella miscela. Per percentuali di Na-montmorillonite pari al 5%, il valore del LL sembra essere pressoché indipendente dalle caratteristiche elettriche del fluido, attestandosi intorno ad un valore del 70%. Sono attualmente in corso altre prove su miscele caolinite/Ca-montmorillonite volte ad estendere l’analisi ad argille con valori di Attività intermedi tra quelli dei materiali finora investigati. I risultati ottenuti possono essere di qualche utilità anche nella caratterizzazione delle argille utilizzate nelle barriere reattive.
Bibliografia
BEST, 2006. Project Bioethanol for Sustainable Transport. www.best-europe.org.
Chen J., Anandarajah A., Inyang H., 2000. Pore fluid properties and compressibility of kaolinite”. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 126(9), 798-807.
Di Maio C., Santoli L., Schiavone P., 2004. Volume change behaviour of clays: the influence of mineral composition, pore fluid composition and stress state. Mechanics of materials 36, 435-451.
Di Matteo L., Bigotti F., Ricco R., 2011. Effect of ethanol-gasoline blends contamination on compressibility of kaolinitic clay. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 137(9), 846-849.
Fernandez F., Quigley R.M., 1985. Hydraulic conductivity of natural clays permeated with simple liquid hydrocarbons. Canadian Geotechnical Journal 22, 205-214.
Kaya A., Fang H.Y., 2000. The effects of organic fluids on physicochemical parameters of fine-grained soils”. Canadian Geotechnical Journal 37, 943-950.
Olson R.E., Mesri G., 1970. Mechanisms controlling the compressibility of clays. J Am Soc Civ Engrs 96, 1853-1878.
Singh S.K., Srivastava R.K., John S., 2008. Settlement characteristics of clayey soils contaminated with petroleum hydrocarbons. Soil & Sediment Contamination 17, 290–300.
Spagnoli G., Stanjek H, Sridharan, A. 2011. Influence of ethanol/water mixture on the undrained shear strength of pure clays. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, DOI: 10.1007/s10064-011-0393-4.
Sridharan A., Jayadeva M.S., 1982. Double layer theory and compressibility of clays. Geotechnique 32, 133-144.
Sridharan A., Rao G., (1975). Mechanisms controlling the liquid limit of clays. Proc. Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Istanbul. 1, 65-75
The impact of landslide dam on a Mediterranean small basin: the case of extinct Costantino lake (Calabria, Southern Italy)
No full textLarge landslides, triggered by earthquakes or heavy rainfall, often obstruct the river’s path to form landslide dams.
These phenomena can become very dangerous causing flooding both upstream, because of dam filling, and downstream,
due to dam failure. In Italy, landslide dams are rather widespread along Alps and Apennines: although the identification
of past events is a complex task, recently 300 landslide dams in a new open database were detected and collected (Tacconi
Stefanelli et al., 2015).
The present work is focused on the landslide occurred on the Bonamico River basin giving life to the Costantino Lake,
nowadays completely extinct. The basin is located in the Aspromonte mountain massif (Calabria, Southern Italy) covering
an area of 136 km2. The length of the main river channel is about 30 km with a mean gradient of 6% (Ergenzinger, 1992).
During the night of 3 to 4 January 1973 a large landslide occurred on the slopes of Mount Costantino, in the middle
of the Buonamico's mountain valley. The volume was estimated to be approximately 10-16 million m3. The mass
movement caused river damming and creation of Costantino Lake. The event occurred in response to heavy rainfalls
registered in 1972-1973 period, when several mass movements and widespread flooding in the regional area were counted.
According to some local reports (Petrucci et al., 1996), the heavy precipitation events occurred in 1972-1973 can be
considered as the exceptional weather phenomena within 1970-1980 decade, both for extreme values registered and for
damages caused.
The Costantino Lake, arisen immediately after landslide failure, has reached 2,400 m in length on the river bed, with
a perimeter of about 5,000 m and a maximum depth of 18 m. The total volume of the lake was estimated in 7,000,000 m3.
Since the river damming the water volume has steadily decreased, due to the load deposited by the river in the lake, which
has raised the bottom. Due to further heavy rainfalls during 2008-2009, the Costantine Lake became extinct, 36 years
after, on January 2009.
The purpose of the study is to increase the knowledge on the investigated site and update the data on the evolution of
the entire phenomenon taking into account information gathered both through field visits and remote sensing techniques
(aerial and satellite images).
Ergenzinger P. 1992. A conceptual geomorphological model for the development of a Mediterranean river basin under neotectonic stress (Buonamico
basin, Calabria, Italy). In: Walling D.E., Davies T.R. & Hasholt B., Eds., Erosion, debris flows and environment in mountain regions. IAHS 209,
51-60.
Petrucci O., Chiodo G. & Caloiero D. 1996. Eventi alluvionali in Calabria nel decennio 1971-1980. CNR- IRPI Cosenza.
Tacconi Stefanelli C., Catani F. & Casagli N. 2015. Geomorphological investigations on landslide dams. Geoenvironmental Disasters, 2, 21
Influence of the geological setting on the response to climatic change and to increasing prolonged drought periods of fractured limestones system.
No full textIt is widely known that, in Southern Europe and the Mediterranean area, in the last hundred years, the temperature has risen by about 1°C, and the average annual precipitation has increased. The analysis at different time scales of historical thermo-pluviometric series recorded in South/Central Italy shows a higher frequency and duration of droughts in the last few decades: the number of three years lasting dry periods recorded since 1990 are as many as those recorded in the interval 1921-1989. The hydrogeological processes regulating both ground and surface water availability are greatly influenced by climate change. If the present trend should continue, a reduction of total yield of 10-20% with respect to present should be expected in the next 50 years. This work shows that the response of a specific hydrogeological system to climate change closely depends on the geological and lithological characteristics of the system. The aquifers hosted in the karst/fractured limestones extensively outcropping in the mountain areas of Central Italy, which supply several mountain springs with high-quality water, are taken as examples. The recharge areas of the springs fed by these aquifers are unaffected by human activity: the analysis of spring discharges is therefore useful to understand the effect of climate change on groundwater regimes. Some of the springs of the Umbria-Marche Apennines, (e.g., Bagnara, Scirca, Pescara di Arquata del Tronto) have long, continuous discharge data sets which show statistically significant negative trends of mean annual and monthly discharges. The Bagnara spring, which is of great importance on the water supplying point of view, is an example of “local system” representing the “overflow” of a deeper regional groundwater circulation, connected with larger “base springs”, the quality of which is often poor due to interactions with evaporitic sediments of Triassic age. Springs of this kind are quite frequent in the Umbria-Marche region. A dynamic groundwater divide, the position of which depends on the amount of recharge, separates the recharge areas of the regional flow from those of local springs as Bagnara: low recharge periods correspond to a low level of the piezometric surface, with the piezometric divide shifted towards the systems located at higher elevations and a consequent reduction of their recharge areas. On the contrary, the other system taken as an example in this work, the Lupa spring, although similar to Bagnara for lithological, topographical and climate characteristics and for mean annual discharge (about 120 l/s), has a geologically defined recharge area the extension of which does not depend on the recharge. The analysis of the recession curves of these two springs showed that the response to prolonged drought periods is more severe for the Bagnara than for the Lupa spring; this result can be extrapolated to all the springs connected to a deep regional groundwater circulation, which are more vulnerable to climate change than those with invariable geologically defined recharge areas
Effect of pore medium chemistry ( e.g. bioethanol fluids) on permeability and on basic geotechnical properties of clay materials.
No full textThe permeability of clay materials hosted in aquifers, in natural barriers and in soils is affected by the amount and type of clay and its physical properties like liquid limit, plastic limit, shrinkage limit, the particle size distribution, soil structure, and the physico-chemical properties of pore fluids. Most previous researches have studied the effects produced by surfactants, electrolyte solutions and hydrocarbon-based contaminants such as gasoline, diesel, combusted oils, etc. In several places around the world, (e.g., Brazil, USA, China, European Community), increasing use is being made of high-ethanol-content fuel blends. In this framework, prolonged spillages from storage tanks containing conventional and biofuels may trigger changes of hydrogeological and geotechnical properties, facilitating the migration of pollutants into the aquifer and environment. The research examines the effect of bioethanol-based fluids on the coefficient of permeability of kaolinitic/montmorillonitic clays and on other selected geotechnical parameters (e.g., plasticity characteristics, activity, specific surface, void ratio, etc.). Test results indicate that the adding of high fractions of ethanol in the gasoline deeply increases the permeability of kaolinite up to two order of magnitude with respect to water: changes are produced by the formation of clusters (flocculation) and the developing of cracks and pores identifiable at both macro and micro scale by high-resolution Scanning Electron Microscope. It is very difficult to assess the relative importance of various factors affecting the permeability and other engineering properties like strength and compressibility, since many of them are interdependent. Replacement of exchangeable sodium by calcium ions resulted in almost significant increase in the coefficient of permeability, increase in strength and decrease in compressibility at a given void ratio. Earlier investigations have shown that the increase in the thickness of diffuse double layer associated with the particle surfaces is the cause of the decrease in the permeability of highly plastic clays by constricting the flow channels, thus reducing the amount of effective pore space of water flow by mobilising a dispersed clay fabric, which increases the tortuocity factor and bringing a decrease in the permeability. The undrained strength behavior as affected by pore medium strongly dependent on either the clay percent in the soil is primarily kaolinitic or montmorillonitic. As the dielectric constant decreases both strength and permeability increases and compressibility decreases
Il sistema carsico della “Montagna di Cesi”: laboratorio di meteorologia ipogea
No full textIl massiccio calcareo di Monte Torre Maggiore (Cesi, Terni), qui denominato “Montagna di Cesi”, proprio per le peculiarità che lo
caratterizzano, sia dal punto di vista storico, geologico e paesaggistico, ha sempre suscitato l'interesse degli esploratori del sottosuolo, gli
speleologi, che nel corso degli anni hanno cercato altre grotte, oltre a quelle già esplorate da tempo, con risultati non molto incoraggianti, se si
esclude la scoperta, del tutto casuale, di Grotta Gis, nel 2002. L’esplorazione speleologica moderna è sempre più spesso affiancata da misure in
continuo di varia natura le quali sono rese possibili anche grazie alla riduzione dei costi delle tecnologie applicate. Tra queste molto interessanti
sono gli strumenti che permettono di studiare la meteorologia ipogea: la comprensione dei fenomeni fisici che avvengono all'interno delle cavità,
incluse le relazioni con l’ambiente esterno, racchiudono informazioni che, se analizzate nel contesto geologico, idrogeologico e geologicostrutturale
del sistema carsico, permettono di individuare le zone su cui focalizzare l’esplorazione speleologica.
Il presente volume nasce dall’interesse reciproco degli scriventi, da diversi punti di vista, di approfondire le conoscenze del sistema carsico
della Montagna di Cesi mediante un approccio multidisciplinare. Già nel 2009 le prime misure di temperatura e di umidità dell’aria, in alcune delle
cavità, insieme ad una campagna esplorativa mirata, hanno portato all'apertura nel 2013 di una nuova sala in una delle grotte della zona, Grotta
degli Arnolfi. Dallo studio sono emerse ottime prospettive che l'ambiente sotterraneo fosse ancora più vasto o connesso ad ambienti sotterranei
più grandi, cambiando così la planimetria e l'estensione di una grotta che fino a quel momento era stata ritenuta senza possibilità di esplorazione.
Una lettura più attenta del territorio dal punto di vista geologico, l’intensificazione delle misure termo-igrometriche e le prime misure di velocità
del flusso d’aria in alcune grotte selezionate della zona, hanno permesso di focalizzare le energie, con l’obiettivo di capire meglio il sistema carsico
nel suo complesso e di fare delle ipotesi sulla interconnessione di alcune delle cavità finora conosciute con sistemi più ampi ed articolati del tutto
inesplorati. Attualmente sono in corso delle esplorazioni nella zona di Monte Torre Maggiore e nell’area del Fosso di S. Andrea, con alcuni siti
molto promettenti, individuati grazie alla convergenza dell'esperienza degli speleologi e delle indicazioni dei geologi
Geotechnical characterization of the soils along the alignment of Montedoglio-Lake Trasimeno water pipe (Central Italy).
No full textThe Lake Trasimeno is one of the major Italian lakes and its economic and environmental significance is quite great. In the last years, the anthropic pressure effects became, though
enhanced, only incidental to the consequences of a dry climatic phase that led to a drastic reduction in the lake water levels which are strictly influenced by rainfall rather than by groundwater flows. After the last water crisis (2002-2003 period) a water pipeline from Montedoglio dam to lake Trasimeno (Tuscany-Umbria border) was planned with the purpose to regulate the lake levels and to satisfy the agricultural water demand of Chiana valley. This note gives the results of the geotechnical and mineralogical characterization of some Pleistocene-Holocene fluvial-lacustrine soils found on the test trenches excavated along the 3th lot of the water pipeline (21 km long). About fourteen samples were analyzed along the alignment in order to verify the suitability of the soils as materials of covering and to correlate the geotechnical and mineralogical parameters with other clayely soils of central Italy (Umbria region). Ten samples belong to groups A4 and A6 of the CNR UNI 10006 (silts and not very compressible clays), two of them belong to A2-4 (gravels and silty sands), and only one (C4) belongs to group A7-5 (highly compressible clays of medium plasticity). According to the modified Skempton diagram, all the samples align with the kaolinite line and, unlike other soils of fluvial-lacustrine origin from the Chiana valley, they show a medium-low swelling potential. An analysis of the Proctor curves shows how the samples generally have a maximum dry density ranging between 2.07 and 1.95 g/cm3, while the optimum moisture content varies between 8.6 and 11.4%. The C4 sample differs from the rest, showing a much broader curve, with moisture content values from 12% to 20% and a maximum dry density value of 1.76 g/cm3. In conclusion, the soils found along the alignment can be considered suitable for covering the water pipe, except for those from the area where sample C4 was taken. Consequently, if the soils in question are used, since both the organic carbon content and the sulfates content are suitable, it is recommended their lime stabilization in order to reduce the problems connected with swelling
Estimating moisture content and hydraulic properties of unsaturated sandy soils of Tiber River (Central Italy): integrating data from calibrated PR2/6 probe and hydraulic property estimator
No full textLa corretta valutazione dell’umidità del suolo è essenziale nella gestione dell’acqua e nella
stima delle proprietà idrauliche dei suoli non saturi. L’uso delle sonde capacitive multi-sensore
(MCAP) è in crescente aumento; i dati acquisiti non sarebbero realistici, e quindi di nessuna
utilità pratica, senza un’accurata calibrazione. Il lavoro presenta curve di calibrazione della
sonda PR2/6 per sabbie di diversa natura (diversa mineralogia) utili ad ottenere dati affidabili di
umidità. All’aumentare del contenuto di ossidi di ferro nelle sabbie del bacino del Fiume Tevere,
la pendenza delle equazioni di calibrazione aumenta, permettendo la comprensione delle diverse
risposte elettromagnetiche dei materiali. In analogia con gli studi su terreni simili, le sabbie
ad alto contenuto di ossidi di ferro mostrano una superficie specifica relativa più alta rispetto a
quelle quarzose o calcaree; la formazione di acqua di adesione incrementa i valori di permittività
(pendenza della retta di calibrazione più elevata). I dati sul contenuto d’acqua, integrati con
quelli derivati da uno stimatore di proprietà idrologiche dei suoli, permettono la stima della
conduttività idraulica del non saturo. L’applicazione dell’equazione della ditta produttrice al
posto di quelle specifiche può sovrastimare i valori di conducibilità idraulica fino a due ordini di
grandezza, interpretando quindi in maniera non corretta i fenomeni che avvengono nella zona
insatura
STRENGHT PARAMETERS OF COMPACTED COHESIVE SOILS: ANALYSIS OF SANDY-CLAYELY SOILS OF THE “LISCIANI DI PANTALLA” (TODI – CENTRAL ITALY)
No full textAn experimental investigation was made on the mechanical
behavior of mixtures constituted by sand (SW) and clayey silt (CL),
in relation to dry density. The materials analyzed are from “Lisciani
di Pantalla,” a locality in Umbria situated between Perugia and Todi
(Central Italy). The results of the consolidated drained direct shear
tests showed that the mixtures analyzed have maximum cohesion for
a dry density values less than maximum dry density. The angle of
internal friction, at least for the dry side of the Proctor curve, has a
maximum at the maximum dry density. For mixtures with a high fine
fraction content (CL = 60%), a small reduction in dry density pro-
duces a more than 50% increase in cohesion and about a 40% reduc-
tion in the angle of internal friction. At the optimum condition of
compaction the angle of internal friction decreases with the increase
in the clayey silt content, going from 43° to 32°. Under the same con-
ditions, cohesion takes on values between 16 and 24 kPa, being lower
for a CL content of 60% than one of 35%, showing a maximum
between these two content percentages. The results obtained not only
increase knowledge of the physical-mechanical properties of clayey-
sandy soils in central Italy, but may also be someway useful in road
engineering applications
Laboratory shear strength parameters of cohesive soils: variability and potential effects on slope stability
No full textThe study quantified laboratory geotechnical variability by analyzing compacted alluvial fine-grained soils commonly used to backfill exhausted quarries in Central Italy. Repeating the test 4 times and combining the relevant results, 256 pairs of friction angle and cohesion values were obtained, with mean values of 27.0°±0.8° and 19.22±4.08 kPa, respectively in the shear stress range 100–250 kPa. The influence of the variability of laboratory drained shear strength parameters on the long-term stability of artificial saturated slopes was examined, taking into account both deterministic and probabilistic approaches. In many cases, when the deterministic approach indicates stability, the probabilistic one indicates a certain probability of instability, even for the lowest slope height (5 m) and a slope angle higher than 15°
Climatic characterization and response of water resources to climate change in limestone areas: some considerations on the importance of geological setting
No full textThis work analyses the response of springs fed by karst/fractured limestone aquifers, extensively outcropping in Central Italy, to climatic variations which in this area is represented by a general decrease in annual and winter precipitation. It is shown how groundwater regime, the discharge of springs and their response to climate change depend to a great extent on the geologic and structural setting of the system. Some mountain springs of Central Italy are “local systems” representing the “overflow” of a “deeper regional flow” feeding larger “base springs”, often of poor quality. A dynamic groundwater divide separates the recharge areas of base springs from those of local springs: if, due to low recharge, the piezometric surface lowers, the watershed moves towards systems located at higher altitudes, reducing their recharge areas. Therefore, local springs connected to a base flow are more vulnerable to climate change than those which are not. The Bagnara and Lupa springs, taken as examples, have similar mean discharges (about 120 l/s) and recharge areas with comparable lithological, topographical and climate characteristics. Nevertheless, only the discharge of Bagnara, which is connected to a regional flow, fell dramatically during recent prolonged drought periods (e.g., 2001-2003 and 2006-2007)
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