"PERMEATION GROUTING - Development and innovation of 1D and 3D experimental tests for the analysis of the injection processes and the influence on the mechanical resistance of the grouted soil "

This thesis deals with the study of permeation grouting technique and the effect of injections on the mechanical characteristics of the ground treated. This technique is used either to improve the resistance and stiffness characteristics of the soil, or to reduce its permeability, and it consists in the injection of consolidating mixtures inside the ground, which permeate the voids present between the particles of the solid skeleton. Permeation grouting injections are carried out through a valved tube, also named tube a manchéttes (TAM), each valve of injection pipes is isolated and injected using a double packer; different consolidating mixtures can be used according to the granulometry, porosity and permeability of the soil. The goals of this thesis are: • to studying in the laboratory permeation of consolidating mixtures into the soil, with controlled characteristics of soil sample, and the mechanical characteristic developed after the treatment, • to create a machine that allows you to carry out 3D injections in the laboratory, and confine the soil to be injected making it as similar to the soil present in situ For getting this results two macro types of experimental tests were carried out: • column injections (1D injections), • injections in newly developed machineries (3D injections) Column injection is standard test that allows to evaluate the groutability of a particular mixture within a particular granular medium; after the maturation of the injected soil in the column, it is possible to obtain specimens to be subjected to mechanical tests. Injections carried out with newly machineries allow to overcome the limit of the injections in the column, represented by the 1D advancement of the consolidating mixture in the ground. These injections are carried out in a three-dimensional sample, using manchette tubing, turbomixer and injector, as used in situ. The bentonite sheath is cast around the tube. These measures allow to carry out controlled injections, in the laboratory, replicating many real characteristics of the phenomenon.

Questa tesi si occupa dello studio della tecnica del permeation grouting e dell'effetto delle iniezioni sulle caratteristiche meccaniche del terreno trattato. Questa tecnica viene utilizzata sia per migliorare le caratteristiche di resistenza e rigidità del terreno, sia per ridurne la permeabilità, e consiste nell'iniezione di miscele consolidanti all'interno del terreno, che permeano i vuoti presenti tra le particelle dello scheletro solido. Le iniezioni di permeazione stuccatura vengono effettuate tramite un tubo valvolato, detto anche tubo a manchéttes (TAM), ogni valvola dei tubi di iniezione viene isolata e iniettata mediante un doppio packer; possono essere utilizzate miscele consolidanti differenti a seconda della granulometria, porosità e permeabilità del terreno. Gli obiettivi di questa tesi sono: • lo studio in laboratorio della permeazione di miscele consolidanti nel terreno, con caratteristiche controllate del campione di terreno, e le caratteristiche meccaniche sviluppate dopo il trattamento, • la realizzazione una macchina che permetta di effettuare iniezioni 3D in laboratorio, e confinare il terreno da iniettare rendendolo simile al terreno presente in situ Per ottenere questi risultati sono state effettuate due macro tipologie di prove sperimentali: • iniezioni in colonna (iniezioni 1D), • iniezioni in macchinari di nuova concezione (iniezioni 3D) L'iniezione in colonna è un test standard che permette di valutare l’iniettabilità di una particolare miscela all'interno di un particolare mezzo granulare; dopo la maturazione del terreno iniettato in colonna, è possibile ottenere provini da sottoporre a prove meccaniche. Le iniezioni effettuate con macchinari di nuova concezione consentono di superare il limite delle iniezioni in colonna, rappresentato dall'avanzamento 1D della miscela consolidante nel terreno. Queste iniezioni sono svolte in un campione tridimensionale, utilizzando tubi a manchette, turbomescolatore e iniettore, come utilizzati in situ. Nell’intorno del tubo è gettata la guaina bentonitica. Questi accorgimenti consentono di svolgere iniezioni controllate, in laboratorio, andando a replicare molte caratteristiche reali del fenomeno.