analisi dei dati di sondaggi relativi al caso di studio ...in alcuni casi si parla anche di...

FACOLTA’ DI INGEGNERIA CIVILE

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile per la

Protezione dai Rischi Naturali (D.M.270)

RELAZIONE DI FINE TIROCINIO

A.A. 2016/2017

Analisi dei dati di sondaggi relativi al

caso di studio della rupe di San Leo

Docente Studente

Prof. Ing. Albino Lembo Fazio Gabriele Quercia

Matricola: 439007

Sommario 1 Premessa ......................................................................................................................................................... 3

2 Inquadramento del problema .......................................................................................................................... 4

3 Proiezioni stereografiche in meccanica delle rocce ........................................................................................ 6

3.1 Individuazione di linee e piani nello spazio ............................................................................................ 6

3.2 Proiezioni Stereografiche ........................................................................................................................ 7

3.2.1 Principi generali ................................................................................................................................ 7

3.2.2 Rappresentazione di una retta e di un versore ................................................................................ 11

3.2.3 Rappresentazione di un piano ......................................................................................................... 11

3.2.4 Intersezione tra due piani ................................................................................................................ 12

4 Rilievi Geomeccanici ................................................................................................................................... 13

4.1 Ispezioni dirette in parete ...................................................................................................................... 14

4.2 Sondaggi a carotaggio continuo ............................................................................................................ 14

4.3 Ispezioni in foro con telecamera ottica .................................................................................................. 15

4.4 Dips ....................................................................................................................................................... 16

5 Sondaggi sub-orizzontali .............................................................................................................................. 16

5.1 Sondaggio S09 ....................................................................................................................................... 17

5.2 Sondaggio S09B .................................................................................................................................... 31

5.3 Sondaggio S10 ....................................................................................................................................... 35

5.4 Sondaggio S11 ....................................................................................................................................... 39

5.5 Sondaggio S12 ....................................................................................................................................... 44

5.6 Sondaggio S13 ....................................................................................................................................... 49

5.7 Sondaggio S14 ....................................................................................................................................... 56

5.8 Sondaggio S15 ....................................................................................................................................... 62

6 Sondaggio sub-verticale ............................................................................................................................... 70

7 Calate in corda .............................................................................................................................................. 72

7.1 Calata SL1 ............................................................................................................................................. 72

7.2 Calata SL2 ............................................................................................................................................. 73

7.3 Calata SL3 ............................................................................................................................................. 75

7.4 Calata SL4 ............................................................................................................................................. 76

7.5 Calata SL5 ............................................................................................................................................. 78

7.6 Dati Pregressi delle Calate ..................................................................................................................... 79

8 Analisi Globale ............................................................................................................................................. 81

9 Bibliografia ................................................................................................................................................... 95

1 Premessa

La seguente relazione descrive le attività effettuate ai fini dello svolgimento della tesi di laurea, con particolare riferimento all’acquisizione di ulteriore conoscenze. Tali attività sono previste dall’art. 10, co. 5 let. d/e e considerate equivalenti al tirocinio per un numero di ore non inferiore a 150, come previsto dal piano di studi.

Le attività si sono volte nei mesi di settembre e ottobre 2017 presso il Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università degli Studi Roma Tre.

Si è concentrata l’attenzione sull’interpretazione dei dati ottenuti da diversi sondaggi effettuati sulla Rupe di San Leo, i quali hanno riguardato in particolare la parete Est.

Le finalità degli studi condotti sono state quelle di effettuare dei confronti tra le diverse modalità di prova eseguite, al fine di metterne in luce aspetti in comune e divergenze, e attraverso le proiezioni stereografiche, individuare le principali famiglie di giunti che caratterizzano l’ammasso roccioso e loro proprietà.

I risultati potrebbero essere utilizzati successivamente per lo studio della stabilità dell’ammasso roccioso e per una comprensione del fenomeno.

2 Inquadramento del problema

La rupe di San Leo, oggetto del presente studio, è situata all’estremità meridionale della Regione Emilia-Romagna ed è ubicata nel territorio comunale di San Leo, in provincia di Rimini. La placca rocciosa si eleva ad una quota di 590 m s.l.m. ed assume una forma rettangolare; le pareti rocciose ai suoi margini si presentano subverticali e in alcuni casi aggettanti, con altezze che raggiungono anche i 100 metri.

Lo studio in questione riguarda in particolare la parete rocciosa esposta ad Est, sulla cui sommità è presente la fortezza di San Leo.

Figura 1. Localizzazione dell’area di studio all’interno del territorio provinciale di Rimini. Vista aerea della rupe di San Leo con in evidenza la parete est.

Figura 2.Parete est della rupe

Il borgo di San Leo è interessato da secoli da numerose frane, spesso di notevoli entità, che caratterizzano le diverse pareti presenti, come testimoniato anche da documenti storici e rappresentazioni pittoriche. Anche recentemente si sono verificati dissesti importanti che hanno interessato i bordi della rupe; l’ultimo crollo in ordine di tempo è avvenuto il 27 febbraio del 2014 e ciò testimonia la continua presenza di eventi franosi che interessano l’ammasso roccioso e il rischio idrogeologico.

Figura 3. Foto panoramica da elicottero (vista nord-est) che mostra la parete del recente crollo (febbraio 2014) e l’accumulo detritico sottostante in tutto il suo sviluppo in corrispondenza del versante nord della rupe. Il volume coinvolto nel crollo è pari a

circa 330.000 mc.

Il crollo in questione ha interessato un’ampia porzione della rupe di San Leo sul versante nord invadendo l’intera sezione della valle sottostante. Tale episodio di proporzioni notevoli segue ad un precedente episodio accaduto nel 2006, sempre lungo il versante nord.

In passato si sono verificati crolli anche lungo la parete sud, dove si sviluppa gran parte dell’abitato e l’unica via di accesso all’abitato stesso, rimasta interrotta più volte. Nel recente passato la stessa fortezza ha subito importanti danni per via di crolli in corrispondenza dello spigolo sud-est della rupe, a seguito di eventi tra il 1930 e 1962, e lungo la parete est della rupe sotto la fortezza, come testimoniato dal grosso accumulo detritico che attualmente è presente ai piedi della parete.

La continua presenza di eventi franosi ha portato a dichiarare San Leo “abitato da consolidare” ai sensi della L. 445/1908 con D.P.R. 217 del 18 gennaio 1951. Dal 2004, con adozione del Piano Stralcio per l’Assetto Idrogeologico (PAI) Marecchia-Conca, tutta la fascia di territorio attorno alla rupe di San Leo è perimetrata, ai sensi della L. 267/1998, come area a rischio idrogeologico molto elevato.

Gli eventi accaduti nel passato e le conoscenze acquisite negli anni sulle condizioni dell’ammasso roccioso in corrispondenza della parete est sotto la fortezza e il riscontro della pericolosità della strada di accesso alla fortezza, che passa a pochi metri dal ciglio della parete, hanno indotto a ritenere prioritario un intervento per la mitigazione del rischio.

Nonostante i lavori eseguiti in passato, a partire dalla fine degli anni ’60 dello scorso secolo, la riduzione del rischio è stata limitata, e il grado di rischio residuo è ancora elevato.

È quindi fondamentale ottenere informazioni per caratterizzare al meglio l’ammasso roccioso e le discontinuità presenti, e per tale motivo sono stati analizzati i dati derivanti da diverse indagini geotecniche.

Per la comprensione di tali dati è necessario prima descrivere le proiezioni stereografiche, che costituiscono il principale elemento per la rappresentazione delle discontinuità.

3 Proiezioni stereografiche in meccanica delle rocce

3.1 Individuazione di linee e piani nello spazio Un piano nello spazio può essere individuato mediante la sua immersione e la sua inclinazione (Fig. 4). L'immersione (dip direction) di un piano è l'angolo, misurato in senso orario, tra il Nord geografico e il piano verticale che contiene la direzione (o linea) di massima pendenza di un piano. Tale angolo è indicato con α e varia da 0° a 360°.

L'inclinazione (dip) di un piano è l'angolo che la linea di massima pendenza del piano forma con il piano orizzontale e varia tra 0° e 90°

Solitamente la giacitura o orientazione di un piano si indica con una coppia di valori angolari, di cui il primo è la direzione di immersione e il secondo l’inclinazione (es. 78/25, 125/34).

In alcuni casi si parla anche di direzione (strike) di un piano: essa è l'angolo di una linea di livello del piano rispetto al Nord geografico. Tuttavia, se si assegna un piano solo mediante direzione ed inclinazione, sussiste ambiguità in quanto sono due i piani aventi stessa inclinazione e stessa direzione, i quali immergono da parti opposte rispetto al piano verticale. In Meccanica delle Rocce risulta perciò più conveniente l'individuazione di un piano mediante immersione ed inclinazione.

Figura 4.Orientazione di un piano nello spazio.

Figura 5. (a) direzione di immersione (α) e inclinazione (β) di un piano. (b) Direzione di immersione (α), inclinazione (β) e pitch (γ) di una linea.

È importante ricordare che “direzione è diverso da “direzione di immersione”; queste due direzioni formano tra loro un angolo di 90°.

Una retta orientata (o una semiretta o un versore) può essere individuata tramite la sua direzione (trend) e la sua inclinazione (plunge). L'inclinazione di una retta è l'angolo che essa forma con un piano orizzontale e varia tra 0° e 90°; essa è considerata positiva quando la retta è orientata verso il basso. La sua direzione coincide con il suo azimut, sempre misurato in senso orario rispetto al Nord geografico e varia da 0° a 360°.

Analogamente ai piani la misura di una linea si indica con una coppia di valori angolari, di cui il primo è la direzione e il secondo l’inclinazione (es. 40/20, 120/64).

Nel caso di una lineazione in affioramento con inclinazione elevata (>70°) risulta più difficile individuare il piano verticale che la contiene e la direzione. Può essere conveniente usare un modo alternativo per indicarne la giacitura, mediante la misura del piano che la contiene e del pitch. In pratica si misura la superfice su cui è presente la lineazione come un qualsiasi piano e sempre su questa superficie si misura l’angolo, detto pitch, che la linea fa con l’orizzontale (angolo γ nella Fig.5).

Due semirette opposte hanno inclinazione uguale in valore angolare e di segno contrario, e direzioni che differiscono tra loro di 180°. È evidente che l'immersione e l'inclinazione di un piano coincidono con la direzione e l'inclinazione della sua retta di massima pendenza.

L'orientazione di rette e piani nello spazio può essere rappresentata mediante la loro intersezione con una sfera ideale nel cui centro vengono fatti passare la retta e il piano (Fig. 6). Si ottiene così per una retta una coppia di punti, per una retta orientata (versore) un punto (polo sferico) e per il piano un cerchio massimo.

Figura 6. Cerchio massimo e poli di un piano sulla sfera.

Un piano può essere individuato anche tramite la sua normale che quindi intersecherà la sfera su due poli sferici diametralmente opposti. Per alcuni problemi è rilevante assegnare un verso positivo ad una delle facce di un piano che quindi risulta individuato da un solo polo sferico. Se non interessano il verso della retta o della faccia del piano si può prendere in considerazione un solo emisfero, in Meccanica delle Rocce usualmente l’emisfero inferiore.

Per individuare un punto sulla superficie della sfera si ricorre a vari tipi di reticolo, i più comuni dei quali sono i reticoli polari ed equatoriali (o meridiani). I primi riportano le direzioni e le inclinazioni dei poli e corrispondono a meridiani e paralleli riferiti all’asse zenitale della sfera; essi consentono l’immediata individuazione della posizione di un polo. I secondi sono costituiti da meridiani e paralleli riferiti ad un asse Nord-Sud giacente sul piano orizzontale e sono indicati dai vari autori come reticolo meridiano od equatoriale.

3.2 Proiezioni Stereografiche 3.2.1 Principi generali Una proiezione stereografica permette di rappresentare la superficie di una sfera su un piano; tranne i casi in cui assume importanza anche il verso delle rette o dei vettori, è sufficiente prendere in considerazione solo l'emisfero inferiore.

Nella proiezione di Wulff i punti della superficie dell'emisfero inferiore vengono proiettati sul piano orizzontale passante per il centro della sfera, utilizzando come polo di proiezione il polo superiore (zenit) della sfera stessa

(Fig. 7). Caratteristica fondamentale di questa proiezione è di conservare le relazioni angolari; inoltre ogni arco di cerchio sulla sfera rimane un arco di cerchio in proiezione.

Figura 7. Proiezione stereografica di una retta secondo Wulff.

La proiezione stereografica di Wulff introduce una sensibile distorsione areale; aree eguali, situate l'una presso il centro del reticolo, l'altra presso la circonferenza fondamentale, corrispondono ad aree rispettivamente più grandi e più piccole nella sfera di riferimento.

Per tale motivo quando si riportano sullo stereogramma i poli di giunti rilevati in campagna si può ottenere una idea in parte falsata delle condizioni di addensamento; la distorsione areale può inoltre impedire di effettuare sulla rappresentazione stessa la elaborazione statistica dei dati rilevati.

Per evitare tale inconveniente si usa la proiezione di Schmidt equiareale, nella quale le distanze dei punti dal centro vengono modificate rispetto al reticolo di Wulff in modo tale da rendere la rappresentazione stessa equiareale su tutto il piano di proiezione. La procedura è illustrata nella Fig. 8.

Figura 8. Proiezione stereografica di una retta secondo Schmidt.

In modo analogo si può ottenere una proiezione stereografica del semicerchio massimo nella sfera di riferimento che definisce l'orientazione di un piano, ottenendo un arco di circonferenza (Fig. 9) definito ciclografia del piano.

Figura 9. Proiezione di un piano inclinato, passante per il centro O della sfera di proiezione. Il piano interseca l’emisfero inferiore della sfera di proiezione lungo una traccia semicircolare. Questa è poi proiettata sul piano equatoriale, utilizzando lo zenith della

sfera T. Il risultato è un arco di cerchio che rappresenta la proiezione stereografica di Wulff del piano inclinato.

La proiezione elimina quindi una dimensione: la semisfera inferiore viene ridotta ad un cerchio, un piano viene proiettato con una linea ed una linea con un punto. Con la normale anche un piano può essere rappresentato nella stereografia con un punto.

Anche la ciclografia di un piano può essere rappresentata nella proiezione equiareale di Schmidt, però le ciclografie non sono più archi di circonferenza.

Per facilitare la costruzione delle proiezioni stereografiche e la loro elaborazione vengono normalmente impiegati reticoli stereografici prestampati, di tipo polare e meridiano, corrispondenti alle proiezioni degli analoghi reticoli tracciati sulla semisfera inferiore. Il reticolo polare, costituito da diametri e circonferenze concentriche, consente di individuare direttamente un polo.

Il reticolo meridiano consente di costruire oltre i poli, le ciclografie ed è più adatto per elaborare costruzioni geometriche. Esso comprende due famiglie di curve: la famiglia passante per i poli del reticolo rappresenta la proiezione dei meridiani (cerchi massimi), corrispondenti a piani diretti N-S passanti per il centro e caratterizzati da inclinazioni variabili da 0° a 90°, sia verso Est sia verso Ovest. L'altra famiglia di curve rappresenta la proiezione dei paralleli (piccoli cerchi), che rappresentano la proiezione di una famiglia comprendente tutti i piani verticali con direzione E-O, regolarmente spaziati rispetto al diametro N-S.

Figura 10.

Nella Fig. 11 sono riportati i quattro tipi di reticolo sopra descritti.

Figura 11. Tipi di reticoli stereografici.

Nelle precedenti considerazioni si è ipotizzato che il piano del reticolo corrispondesse al piano orizzontale di riferimento, sul quale pertanto devono essere individuate le coordinate geografiche N, S, E ed W.

Nel seguito si farà riferimento alla proiezione stereografica di Wulff; tuttavia tutte le operazioni possono essere effettuate anche sul reticolo di Schmidt.

Per determinare le proiezioni di piani e vettori con il solo reticolo meridiano, si distende sul reticolo un foglio di carta trasparente, fissato al centro con un perno in modo tale che esso possa ruotare liberamente; il reticolo viene invece mantenuto fisso su un supporto rigido (Fig. 12). Le proiezioni vengono tracciate sul foglio trasparente. Prima di effettuare qualunque operazione si traccia sul foglio di carta lucida il contorno della sfera di riferimento (cerchio fondamentale) e si individua su di esso il Nord del reticolo in modo da ottenere sul foglio di lavoro un punto di riferimento.

Figura 12. Procedura per l’utilizzo del reticolo stereografico meridionale.

3.2.2 Rappresentazione di una retta e di un versore Per rappresentare in proiezione stereografica con reticolo meridiano una retta non orientata con direzione α e inclinazione ψ (Fig. 13) si seguono i passi seguenti:

• dalla posizione iniziale, nella quale il Nord segnato sul foglio lucido coincide con il Nord del reticolo sottostante, si individua sul cerchio fondamentale un angolo α in senso orario a partire dal Nord e si segna il punto A che rappresenta la direzione della retta (Fig. 13a);

• si ruota il foglio lucido fino a portare il punto A in corrispondenza del diametro E-O o N-S del reticolo; a partire dal cerchio fondamentale si contano, lungo il diametro, i gradi corrispondenti all'inclinazione ψ della retta sul piano orizzontale e si segna il punto P che rappresenta appunto la proiezione stereografica della retta assegnata (Fig. 13b);

• si ruota infine il foglio lucido per riportarlo nella posizione di partenza (Fig. 13c).

Viceversa, dato un punto P, per definire la direzione e l'inclinazione della retta che esso rappresenta, si traccia il diametro passante per P e per il centro O del reticolo, determinando così la sua intersezione A con il cerchio fondamentale. Il punto A rappresenta il polo della proiezione orizzontale della retta; pertanto il suo azimut, misurato a partire dal nord in senso orario, è la direzione della retta stessa. Si ruota il foglio per portare A su un diametro del reticolo (ad esempio quello N-S) e su di esso si legge la distanza angolare tra A e P la quale fornisce l'inclinazione della retta stessa sull'orizzontale.

Rette verticali (inclinazione pari a 90°) hanno come polo il centro del reticolo; tutte le rette orizzontali (inclinazione pari a 0°) hanno poli ricadenti sul cerchio fondamentale del reticolo; i diametri del reticolo sono il luogo dei poli delle rette aventi la medesima direzione.

Se si vuole rappresentare l’orientazione di un vettore continuando ad utilizzare solo la proiezione dell’emisfero inferiore, occorre distinguere graficamente il senso positivo (verso il basso) da quello negativo (verso l’alto). La convenzione adottata nel seguito (Martinetti e Ribacchi, 1977) utilizza una croce in corrispondenza del polo quando il vettore è orientato dal centro della sfera verso l’emisfero di riferimento (inclinazione positiva), un punto nel caso contrario (l’osservatore nel centro della sfera vede rispettivamente la coda e la punta della freccia che rappresenta il versore).

Figura 13. Costruzione del polo di una retta mediante reticolo meridiano.

3.2.3 Rappresentazione di un piano Per costruire la proiezione della ciclografia e del polo di un piano con immersione αg e inclinazione ψg si procede come segue (Fig. 14):

• si misura un angolo αg a partire dal Nord in senso orario e si segna tale posizione A sul cerchio fondamentale del foglio (Fig. 14a);

• si ruota il foglio fino a portare il punto A, che rappresenta il polo della proiezione orizzontale della retta di massima pendenza del piano, in corrispondenza dell'Est del reticolo. Sul diametro si misura un angolo ψg a

partire dal punto A giungendo al punto C (polo della retta di massima pendenza). Si traccia il meridiano passante per C, che corrisponde alla ciclografia del piano assegnato (Fig. 14b);

• infine si ruota il foglio lucido per riportarlo nella posizione di partenza (Fig. 14c). La direzione del piano è determinata dal diametro congiungente gli estremi della ciclografia. La normale al piano ha una inclinazione di (90- ψ g). Nella Fig. 14c la posizione del suo polo P si determina misurando un angolo pari a ψg sul diametro E-W a partire dal centro del reticolo, muovendosi verso il lato opposto a quello in cui è situata la ciclografia.

Viceversa, data la ciclografia di un piano, per determinare il piano da cui deriva, si traccia il diametro congiungente le sue estremità; che indica la direzione del piano. Si ruota poi il foglio fino a portare tale diametro a coincidere con il diametro N-S del reticolo e sul diametro E-W si legge l'inclinazione del piano come distanza angolare tra la ciclografia e il cerchio fondamentale.

Dato il polo P di un piano, per trovare il piano che esso rappresenta e la ciclografia corrispondente, si traccia il diametro passante per P e per il centro del reticolo; la sua intersezione A con il cerchio fondamentale dal lato opposto a P rappresenta l'immersione del piano. Si porta tale diametro a coincidere con il diametro E-W del reticolo e si trova il punto C che dista angolarmente 90° da P. La distanza angolare di C dal cerchio fondamentale è pari all'inclinazione del piano. Tracciando infine il meridiano passante per C si ottiene la ciclografia del piano stesso.

È da osservare che: piani verticali hanno come ciclografia i diametri del reticolo e come poli punti del cerchio fondamentale; il piano orizzontale ha ciclografia coincidente con il cerchio fondamentale e polo coincidente con il centro del reticolo.

Figura 14. Costruzione della ciclografia e del polo di un piano mediante reticolo meridiano.

3.2.4 Intersezione tra due piani Due piani 1 e 2 con giacitura assegnata si intersecano secondo una retta 1-2 della quale si vuole trovare direzione e inclinazione. Si procede come segue (Fig. 15):

• utilizzando il metodo già descritto nel paragrafo 3.2.3 si tracciano le ciclografie dei due piani assegnati; il punto di intersezione delle due ciclografie rappresenta il polo 12 della retta di intersezione dei due piani;

• con il metodo esposto nel paragrafo 3.2.2 si determinano direzione e inclinazione di tale retta.

Figura 15. Costruzione della linea di intersezione tra due piani

4 Rilievi Geomeccanici

Il comportamento meccanico di un ammasso roccioso è condizionato in maniera rilevante dalle discontinuità presenti in esso, le quali incidono significativamente anche nella creazione di modelli geotecnici.

Con il termine discontinuità si intende una qualsiasi interruzione di continuità (fratture, piani di stratificazione, faglie, ecc.) che può determinare una modificazione della resistenza di un ammasso roccioso.

Per una corretta valutazione delle condizioni di stabilità è quindi necessaria una descrizione della struttura della massa di roccia e delle discontinuità sia in termini quantitativi che qualitativi. Il rilevamento geomeccanico, cioè l’analisi strutturale di un ammasso roccioso, ha lo scopo di raccogliere, in questo caso, le informazioni sulla giacitura delle discontinuità presenti e sulle loro caratteristiche.

Le principali caratteristiche delle discontinuità riportate dai rilievi sono:

• Orientazione/giacitura: è la posizione della discontinuità nello spazio. Assimilando le discontinuità a superfici piane questa può essere descritta dalla sua immersione e dalla sua inclinazione.

• Spaziatura: rappresenta la distanza tra le discontinuità, riferita ad una singola famiglia di discontinuità oppure a tutte le fratture, comunque orientate, che si incontrano lungo allineamenti su pareti o sondaggi.

• Estensione/persistenza: è la lunghezza della traccia della discontinuità osservata in affioramento. Per quanto riguarda il tipo di terminazione di una discontinuità si distinguono sostanzialmente 3 tipi: Tipo “d”: il giunto termina contro altre discontinuità; Tipo “r”: il giunto termina in roccia; Tipo “x”: il giunto ha una persistenza superiore a quella dell’affioramento

• Scabrezza: si riferisce alle irregolarità a piccola scala (dal millimetro al decimetro); questo parametro condiziona la resistenza a taglio delle discontinuità.

• Apertura: è la distanza media che separa le due pareti di roccia sana. • Riempimento: qualunque materiale contenuto nella discontinuità, le cui proprietà differiscono da

quelle della roccia. È importante descrivere anche la natura e gli spessori dei riempimenti. • Condizioni idrauliche: si riferiscono alle quantità e alle ubicazioni di fuoriuscite d’acqua; sono

importanti per avere informazioni sulla permeabilità delle discontinuità e sulla quota della falda.

• Stato di alterazione delle pareti: indica il grado di alterazione delle discontinuità

Per lo studio conoscitivo della parete Est sono stati effettuati diversi rilievi geostrutturali di dettaglio:

• Ispezioni dirette in parete • Sondaggi a carotaggio continuo sub-orizzontali • Sondaggi a carotaggio continuo verticale • Ispezioni in foro con telecamera ottica

4.1 Ispezioni dirette in parete Queste sono realizzate con tecnica alpinistica (calate in corda di rocciatori) in parete. Attraverso questo metodo è possibile rilevare solamente le discontinuità presenti in parete, senza avere informazioni riguardo la distribuzione all’interno dell’ammasso roccioso. In particolare si dispone di 5 calate e di alcuni dati pregressi.

Figura 16. Esempio di ispezione in parete

4.2 Sondaggi a carotaggio continuo I sondaggi sono volti alla ricostruzione del profilo stratigrafico del terreno indagato e alla descrizione delle caratteristiche delle discontinuità rilevate, mediante l’esame del materiale estratto. Questi sondaggi consistono nel prelevare dal terreno, attraverso particolari trivelle, dei tubi chiamati “carotieri”, in modo da ottenere delle “carote” di terreno.

Figura 17.

Le carote di terreno sono poi sistemate in apposite cassette catalogatrici atte alla loro conservazione, in genere formate da 5 scansioni interne che ospitano ciascuna carote di terreno di 1m di lunghezza.

Nel dettaglio sono stati effettuati 8 sondaggi sub-orizzontali, spinti a diverse profondità, e un sondaggio verticale, fino ad una profondità superiore ai 100 metri.

4.3 Ispezioni in foro con telecamera ottica Nel campo geotecnico l’uso di sonde ottiche in fori di sondaggi rappresenta un potente strumento per l’analisi geomeccanica in quanto consente di rilevare giunti e fratture all’interno di ammassi rocciosi.

In particolare si fa riferimento alla telecamera ottica OPTV.

Nella pratica è richiesto che lo strumento sia centrato nel foro durante l’esecuzione della prova; nel caso in cui il diametro del foro ecceda il diametro nominale dello strumento, questo potrebbe non essere posizionato correttamente e non registrate correttamente i dati.

Questo tipo di telecamera genera un’immagine a 360°, continua ed orientata, delle pareti del foro di sondaggio usando un sistema ottico di immagini. L’immagine ottenuta dalla scansione laterale delle pareti del foro viene poi sviluppata sul piano ed orientata secondo il nord magnetico. Sull’immagine riportata sul piano, le strutture attraversate, quali fratture e giunti, corrispondono a tracce sinusoidali.

Figura 18

Le immagini ottenute dall’ispezione integrano i dati ottenuti da sondaggi a carotaggi continui e superano i problemi connessi al recupero e all’orientamento delle carote.

4.4 Dips Per analizzare le giaciture dei numerosi dati delle discontinuità rilevate, si è utilizzato il software Dips, adatto per l’analisi di dati geologici di orientazioni. Il programma è dotato di numeroso funzioni e permette di operare facilmente con le proiezioni stereografiche. Dips consente all’utente di analizzare e visualizzare i dati strutturali seguendo le stesse tecniche utilizzate nell’analisi manuale con i reticoli stereografici. Inoltre ha molte caratteristiche computazionali, come la visualizzazione delle curve di livello dei raggruppamenti di dati, la definizione dei gruppi di dati, l’analisi cinematica e l’analisi degli attributi delle caratteristiche qualitative e quantitative.

Dips è progettato per l’analisi delle caratteristiche delle strutture rocciose, anche se il formato dei file, che contengono i dati, permette l’analisi di tutti i dati di orientazioni.

Nel seguito si riporta l’analisi dei diversi tipi di rilievo considerati. Si analizzano inizialmente in sequenza i sondaggi sub-orizzontali.

5 Sondaggi sub-orizzontali Per ognuno di essi sono disponibili delle schede che sintetizzano le informazioni raccolte, al variare della profondità, dal carotaggio e riportano una schematizzazione grafica della stratigrafia e un’immagine dei campioni estratti dai carotieri.

Sono evidenziate anche le discontinuità rilevate, il tipo e l’inclinazione. Ogni sondaggio sub-orizzontale ha una direzione di 90° ed un’inclinazione variabile.

Per ogni sondaggio sub-orizzontale si hanno a disposizione anche i dati rilevati con telecamera ottica.

Nelle tabelle a disposizione, contenenti i dati della telecamera, sono riportate diverse informazioni utili, in particolare le direzioni di immersione e l’inclinazione delle singole discontinuità rilevate.

Nel seguito si porrà l’attenzione sul confronto dei dati ottenuti dalla sonda ottica e dal carotaggio.

5.1 Sondaggio S09 Questo sondaggio presenta un’inclinazione di 30° circa.

Di seguito i dati rilevati con telecamera ottica.

N. Profondità

m Immersione

° Inclinazione

° Apertura

mm

Apertura cumulata

mm Tipo discontinuità Grado di alterazione

SONDAGGIO S09

44 4.35 234 43 0.00 0.00 stratificazione/Laminazione Elevata

43 4.42 260 33 0.00 0.00 stratificazione/Laminazione debole







36 5.04 40 77 0.00 0.00 joint chiuso debole




































Le misure di orientazione delle discontinuità rilevate con carotaggio si riferiscono alla loro orientazione rispetto alla direzione di avanzamento del carotaggio stesso. Queste sono state poi convertite opportunamente dagli operatori tenendo conto dell’orientazione stessa del carotaggio, nelle misure di inclinazione e immersione, le quali possono essere utilizzate in Dips.

Un primo confronto che è possibile effettuare tra i dati del carotaggio e del sondaggio con telecamera ottica riguarda le rilevazioni delle discontinuità, in numero molto maggiore e ravvicinate tra loro in questo secondo metodo, rispetto a quanto osservato nelle schede. In queste infatti sono rilevate un numero minore di discontinuità, da attribuire alla presenza di una diffusa e forte cementazione, la quale ha comportato, ad esempio, nella stima dell’indice RQD effettuata direttamente sulle carote, la considerazione di tratti intatti più lunghi.

La sonda invece tende a rilevare tutte le fratture presenti, offrendo una descrizione più precisa delle pareti del foro. Sono quindi inevitabili differenze tra i due sistemi, sia legate alla cementazione, sia alla modalità stessa del carotaggio.

Si nota poi che nelle schede sono disponibili informazioni sulle discontinuità fino ad una profondità di circa 12.5 m, mentre nelle misure con sonda, le misurazioni terminano circa a 10 m.

Per quanto riguarda il grado di alterazione, solo nel tratto compreso tra i 4 m e i 5.5 m c’è una differenza, in quanto il carotaggio riporta un’alterazione elevata-intensa mentre per la sonda questo grado è presente solamente nella prima rilevazione, divenendo poi debole.

Si nota quindi da 5.5 m una corrispondenza tra le due fonti di dati, le quali mettono in luce la prevalenza di un grado di alterazione debole fino circa 10 m. Dopo questa profondità non è possibile un confronto in quanto i dati della sonda non sono presenti.

Anche il tipo di discontinuità rilevata presenta un riscontro tra le due misurazioni, con prevalenza di piani di strato o stratificazioni e un piccolo numero di giunti.

Dalla sonda risulta che le varie discontinuità rilevate sono chiuse, in quanto l’apertura è sempre pari a 0 mm, e nella descrizione del tipo di discontinuità risultano infatti presenti dei joint chiusi.

Dal carotaggio si hanno informazioni anche riguardo la presenza di riempimenti nelle fessure e del loro spessore. Questi risultano però presenti solo nel tratto terminale del foro, con materiale di riempimento costituito essenzialmente da sabbia, con spessore di qualche mm.

Il passo seguente è stato riportare i dati di orientazione su Dips e rappresentare tramite la proiezione stereografica tutti i piani e i poli corrispondenti. Ciò è stato fatto attraverso un grafico “Pole Plot”, il quale è la rappresentazione base per i dati di orientazione su uno strereogramma. Ogni punto rappresenta il polo di un piano, corrispondente ad una coppia di valori di orientazione. I vettori dei poli sono più comunemente utilizzati e sono richiesti ad esempio per determinare le orientazioni dei gruppi di giunti. Si osserva in questo caso che i poli sono principalmente concentrati in una zona e che rappresentano piani con immersione verso Ovest.

Figura 19

I piani possono anche essere rappresentati dai vettori della direzione di massima pendenza, attraverso il “Dip Vector Plot”. Anche tramite questa rappresentazione si osserva come la direzione di immersione sia tipicamente verso Ovest.

Figura 20

Dips consente anche di visualizzare i piani corrispondenti a tutti i dati inseriti, che verranno quindi rappresentati con le corrispettive ciclografie nel reticolo stereografico.

Figura 21

Mentre un “Pole Plot” consente di visualizzare i dati di orientazione, i singoli poli potrebbero rappresentare diverse misurazioni di orientazioni simili. Uno “Scatter Plot” consente una migliore vista della distribuzione numerica delle misurazioni, in quanto poli coincidenti e poli vicini sono raggruppati insieme e rappresentati simbolicamente. La legenda in questo caso indica il numero di poli rappresentati da ogni simbolo; la dimensione e il colore del simbolo forniscono una stima della densità dei poli. Il grafico seguente mostra infatti dei pallini più concentrati e con dimensione maggiore nella zona individuata già dal “Pole Plot”, con un massimo di 6 poli praticamente coincidenti.

Figura 22

Un grafico molto importante è il “Contour Plot” che consente di visualizzare le concentrazioni dei dati. Si possono così individuare le orientazioni preferenziali e la dispersione intorno a tali orientazioni, calcolando per ogni punto del reticolo, rappresentante una data orientazione, la densità dei poli. Tale densità è pari al rapporto tra il numero dei poli che ricadono in una aureola intorno al punto in esame e il numero dei poli totale, diviso ancora per il rapporto tra la superficie della aureola e quella della proiezione (usualmente assunto pari a 0.01). Dips permette quindi di vedere le isolinee di densità dei poli, utili per individuare le concentrazioni dei dati, come riportato nella figura seguente.

Figura 23

Sono riportati anche i poli dei piani insieme alle isolinee di densità. La concentrazione maggiore di dati ricade nella zona già individuata in precedenza.

Il passo successivo è stato quello di creare dei Gruppi che rappresentino le concentrazioni principali di dati; questi Gruppi hanno lo scopo di fornire le orientazioni dei piani medi e statistiche dei dati che ricadono nel gruppo. Per la loro individuazione si è seguita una regola che prevede che ogni raggruppamento di dati con una concentrazione massima maggiore del 6% è molto significativo. Una concentrazione tra il 4-6% rappresenta un raggruppamento marginalmente significativo, mentre se inferiore a 4% dovrebbe essere considerato con sospetto, a meno che la quantità di dati che vi ricade non sia molto elevata.

Figura 24

Nella figura sopra riportata si può notare il Gruppo 1 appena creato (denominato Set in Dips), il piano medio e il polo medio corrispondente; inoltre si legge come dei 44 dati complessivi del sondaggio S09, ricadano nel gruppo 41 dati. Il piano medio in questo caso immerge verso Ovest, con un’inclinazione di 28° e una direzione di immersione di 268°.

Figura 25

Un’analisi importante per studiare la qualità della roccia è basata sull’indice RQD (Rock Quality Designation), il quale è uno dei più noti e datati sistemi di classifica delle rocce. L’indice RQD è definito come la somma delle lunghezze di tutte le carote intatte di lunghezza almeno pari a 0.1 m, scalata rispetto alla lunghezza totale. Per ottenere risultati significativi l’indice va stimato solo da sondaggi effettuati con cura, in cui sia stato utilizzato un carotiere doppio. È usuale calcolare anche i valori parziali dell’RQD per tratti di sondaggio, in modo da mettere in evidenza variazioni delle condizioni della roccia da zona a zona. La qualità della roccia in funzione del valore dell’RQD è indicata nella figura seguente.

Figura 26

Dips permette il calcolo di questo indice per un determinato sondaggio, tramite l’opzione RQD Analysis; il calcolo viene effettuato considerando degli intervalli discreti di lunghezza pari ad 1m, ed è riferito al Traverse di interesse.

Un Traverse è una linea o superficie di orientazione conosciuta sulla quale sono raccolti i dati di giunti/discontinuità; in questo caso si hanno i dati di una sola sonda e quindi un solo Traverse. Il risultato è mostrato nella seguente figura:

Figura 27

Si osserva un valor medio di circa 68%, corrispondente ad una roccia di qualità discreta. Tramite Autocad possiamo sovrapporre i due andamenti dell’RQD, ottenuti con Dips e dalle schede rispettivamente. Viene riportato solamente il tratto in cui sono presenti entrambe le misure.

Figura 28

In magenta è rappresentato l’indice RQD ottenuto da Dips, mentre in arancione quello calcato sulla base delle carote.

Si nota un andamento inizialmente crescente che rimarca quanto osservato dal carotaggio e poi un valore costante pari al 100% nel tratto dove la roccia ha caratteristiche migliori. Si ha poi un andamento decrescente che si arresta intorno al valore di circa 50%; questo andamento risulta diverso da quello riportato nelle schede e la causa può essere attribuita alla presenza di tratti cementati, i quali nella misurazione manuale non vengono tenuti in conto, mentre sono rilevati con la sonda. La cementazione comporta la presenza di molti dati ravvicinati, come si può vedere nelle tabelle della telecamera ottica. Ciò si riflette nella valutazione dell’RQD, che risulterà inferiore a quello calcolato sul carotaggio, a seguito della definizione stessa dell’indice.

L’opzione “Joint Frequency” consente di visualizzare la frequenza di giunti lungo la lunghezza di ogni Traverse; la frequenza media delle discontinuità è definita come il numero medio delle discontinuità per metro. Il risultato è mostrato nella seguente figura.

Figura 29

Il valor medio è di circa 7.3 fratture/metro. Si nota come le zone caratterizzate da valori con frequenza più elevate corrispondano a quelle identificate nelle schede che presentano un alto grado di fratturazione e presenza di tratti cementati.

Dopo aver identificato i vari Gruppi di dati sulla base dei dati di orientazione disponibili, si possono analizzare le caratteristiche dei poli che ricadono in ciascun gruppo. Nel seguito sono presentati diversi istogrammi che consentono una rappresentazione delle diverse caratteristiche individuate tramite la sonda ottica.

Figura 30

Figura 31

Figura 32

Si nota come i dati che compongono il Gruppo 1 abbiano un grado di alterazione debole, in quanto questa era la tipologia prevalente per i dati a disposizione, abbiano un’apertura pari a 0 mm e siano tutti giunti di stratificazione. Un’analisi importante effettuata con Dips è poi l’opzione “Joint Spacing” che converte le misurazioni delle distanze rilevate tra le discontinuità, in vere spaziature (perpendicolari) tra giunti adiacenti appartenenti ad uno stesso gruppo di giunti. La seguente figura illustra la geometria in 2D.

Figura 33

Figura 34

Il grafico mostra la distribuzione della spaziatura vera tra i giunti del Gruppo 1 individuato in precedenza. Si osserva un valore medio di circa 0.12 m.

È importante notare che nelle analisi dei giunti sopra effettuate con Dips, non vengono tenute in conto le perdite o i danneggiamenti o i dati di carote non registrate. Si assume che le letture delle distanze derivino da misurazioni effettuare su carote intatte. Questo implica per quanto riguarda la spaziatura dei giunti, che se è presente un salto nelle misurazioni delle distanze, è possibile che un valore di spaziatura artificiale molto elevato sia registrato.

Per il calcolo dell’RQD un salto nelle misurazioni delle distanze verrà registrato come un RQD=100, in quanto nessun giunto sarà registrato, e che corrisponderà quindi ad una carota intatta.

Per la frequenza dei giunti, essa risulterà pari a 0 in presenza di un salto nelle misure.

In questo caso, i dati a disposizione non presentano salti e ciò può essere confermato anche dal fatto che nel grafico della frequenza non si registrano valori pari a 0 e nel grafico della spaziatura non sono presenti valori corrispondenti a distanze troppo elevate. Il valore superiore a 0.60 m si riferisce a due discontinuità rilevate nel passaggio dai 6 ai 7 m, che trova corrispondenza con la descrizione riportata nelle schede del carotaggio, dove si nota la presenza di tratti spessi 10-50 cm.

Per le altre sezioni si è seguita la stessa procedura.

5.2 Sondaggio S09B Questo sondaggio presenta un’inclinazione di 30° circa.

Dal confronto tra le due modalità di prova si registra un numero maggiore di discontinuità rilevate con la sonda ottica rispetto al carotaggio, attribuibile anche qui alla modalità stessa e alla presenza di cementazione, la quale caratterizza la roccia per profondità superiori ai 10 m. Da questa profondità fino alla fine del foro, si registra infatti un numero maggiore di giunti rilevati rispetto ai primi 10 m.

Come per il sondaggio precedente, i dati a disposizione dalla sonda sono disponibili per un intervallo di profondità minore, da circa 5.5 m fino a circa 19 m, rispetto alle profondità riportate nella scheda.

Per quanto riguarda il grado di alterazione, trai i 5 e i 6 m le schede riportano un grado elevato che trova riscontro anche dai dati della sonda per quanto riguarda la prima misurazione. Successivamente la sonda riporta fino a circa 12 m un grado di alterazione debole mentre il carotaggio evidenzia un passaggio graduale da condizioni medie a deboli. Oltre i 10 m la scheda riporta un grado debole mentre la sonda da 12 m circa fino ai 13.5 m circa evidenzia un’alterazione media, poi fino a circa 17.2 m un’alterazione debole, interrotta da un’alterazione elevata a circa 15 m.

Nella parte finale la sonda riporta un grado di alterazione elevato, in disaccordo con la scheda; questo perché la sonda riesce a rilevare in maniera più efficace le condizioni della parete del foro.

Per quanto riguarda il tipo di discontinuità rilevate si osserva una prevalenza di piani di strato in entrambi i rilievi.

Analizzando i dati della sonda si notano giunti sia chiusi che aperti, i quali si concentrano maggiormente a fine foro proprio perché questo esce in parete. L’apertura di questi giunti è elevata, spesso superiore ai 10 mm.

Il riempimento rilevato da circa 5 m fino a 10 m è formato da sabbia, con valori che possono raggiungere anche i 10 mm di spessore, mentre più in profondità si registra un riempimento costituito da argilla a circa 17.5 m.

Attraverso Dips è possibile visualizzare i dati raccolti con la sonda ottica e ottenere utili informazioni.

Figura 35

Dal grafico precedente si può osservare una concentrazione principale di dati, che corrispondono a piani che immergono verso N-O.

Il passo successivo è stato quello di creare un Gruppo che potesse rappresentare adeguatamente quella concentrazione.

Figura 36

Nella figura riportata si può notare il Gruppo 1 appena creato, il piano medio e il polo medio corrispondente; inoltre si legge come dei 83 dati complessivi del sondaggio S09B, ricadano nel gruppo 65 dati. Il piano medio in questo caso immerge con un’inclinazione di 29° e una direzione di immersione di 291°.

5.3 Sondaggio S10 Questo sondaggio presenta un’inclinazione di 17.5° circa.

Dal confronto tra le due modalità di prova si registra un numero maggiore di discontinuità rilevate con la sonda ottica rispetto al carotaggio, attribuibile anche qui alla presenza di cementazione, la quale caratterizza la roccia fin dalla profondità di circa 5 m.

Come per il sondaggio precedente i dati a disposizione dalla sonda sono disponibili per un intervallo di profondità minore, da circa 6 m fino a circa 17 m, rispetto alle profondità riportate nella scheda.

Per quanto riguarda il grado di alterazione, tra i 5 e i 6.5 m le schede riportano un grado elevato che trova riscontro anche nei dati della sonda. Successivamente la sonda riporta fino a circa 12 m un grado di alterazione debole mentre il carotaggio evidenzia anche un tratto tra i 6.5 m e i 7 m con media alterazione.

Tra i 12 e i 14 metri la sonda evidenzia un’elevata alterazione, dove il sondaggio riporta un’alterazione media-debole. Oltre questa profondità viene evidenziato un tratto sostanzialmente debole in entrambe le misurazioni.

La sonda infine nell’ultimo tratto da circa 16.5 m fino a 17 m riporta, in accordo con la scheda, un grado medio.

In conclusione si ha una buona corrispondenza dei dati tra le due prove, tranne che verso la profondità di circa 7 m e per il tratto 12-14 m..

Per quanto riguarda il tipo di discontinuità rilevate, si osserva anche qui una prevalenza dei piani di stratificazione e alcuni giunti rilevati oltre i 10 m.

Esaminando i dati della sonda si notano dei giunti aperti, collocati verso i 13 m e i 17 m, aventi un’apertura importante.

Il riempimento è rilevato da circa 9 m fino agli 11 m ed è formato da sabbia con valori di spessore variabili.


Figura 37

Anche in questo caso si osserva una concentrazione principale di poli che rappresenta piani che immergono verso Ovest.

Il passo successivo è stato quello di creare un Gruppo che potesse rappresentare adeguatamente quella concentrazione.

Figura 38

Nella figura sopra riportata si può notare il Gruppo 1 appena creato, il piano medio e il polo medio corrispondente; inoltre si legge come dei 51 dati complessivi del sondaggio S10, ricadano nel gruppo 46 dati. Il piano medio in questo caso immerge con un’inclinazione di 32° e una direzione di immersione di 278°.

Dal confronto tra le due modalità di prova si registra un numero maggiore di discontinuità rilevate con la sonda ottica rispetto al carotaggio, attribuibile anche qui alla presenza di cementazione, la quale caratterizza la roccia fin da una modesta profondità.

Come per il sondaggio precedente, i dati a disposizione dalla sonda sono disponibili per un intervallo di profondità minore, da circa 5.5 m fino a circa 21 m, rispetto alle profondità riportate nella scheda.

Per quanto riguarda il grado di alterazione, i dati del carotaggio sono gli unici disponibili per i primi 5 m; successivamente fino a 6 m questo risulta debole, in accordo con i primi dati della sonda.

Tra i 6 m e i 7.5 m le schede riportano un grado di alterazione medio-debole, in parte confermato dai dati della sonda, dove si osservano però dati riferiti ad un’elevata alterazione. Da 7.5 m fino a 10 m le schede riportano un grado debole assente, che è solo in parte confermato dai dati ottici, in quanto è poi presente in questi un salto, da circa 8.5 m a 14 m circa.

La sonda evidenzia un grado di alterazione elevato tra i 14 m e i 14.5 m, mentre dalle schede risulta in questa fascia una debole-assente alterazione.

Dai 14.5 m fino ai 16.5 m circa la sonda riporta un grado di alterazione debole in accordo ai dati che carotaggio, i quali differiscono solo verso i 15 m dove è presente una media alterazione.

Dai 16.7 m a 18.2 m circa la sonda riporta un grado di alterazione elevato, che però non è confermato nelle schede.

Dai 18 m in poi le schede riportano un’alterazione debole assente. La sonda segue questi dati da circa 18.3 m fino circa a 19.4 riportando un’alterazione debole; da 19.9 m circa il grado è elevato per poi divenire debole circa a 21 m.

In conclusione si ha una corrispondenza dei dati tra le due prove solo in alcuni tratti, in quanto dalla sonda risultano anche tratti di alterazione elevata non rilevati dal carotaggio. La sonda infatti consente di rilevare con maggior dettaglio le pareti del foro.

Per quanto riguarda il tipo di discontinuità rilevate si osserva anche qui una prevalenza dei piani di stratificazione in entrambi i rilievi, e diversi giunti rilevati, le cui posizioni presentano similitudini nelle due analisi.

Sono presenti due giunti aperti, uno in corrispondenza di 6.5 m di profondità e l’altro a 17.4 m di profondità, entrambi caratterizzati da un’elevata apertura.

Il riempimento è rilevato in modo diffuso ed è formato da sabbia, limo e boiacca cementizia, con valori di qualche mm di spessore.


Figura 39

In questo caso si osservano due concentrazioni rilevanti di poli, abbastanza ravvicinate tra loro, che rappresentano piani con diversa immersione.

Il passo successivo è stato quello di creare due Gruppi che potessero rappresentare adeguatamente le due zone.

Figura 40

Nella figura sopra riportata si possono notare il Gruppo 1 e il Gruppo 2 appena creati, i rispettivi piani medi e i poli medi; inoltre si riporta come dei 58 dati complessivi del sondaggio S11, 39 ricadano nel Gruppo 1 mentre 12 nel Gruppo 2. I piani medi in questo caso sono orientati con un’inclinazione di 35° e una direzione di immersione di 282° per il Gruppo 1 e con un’inclinazione di 40° e una direzione di immersione di 238° per il Gruppo 2.

Dal confronto tra le due modalità di prova si registra un numero maggiore di discontinuità rilevate con la sonda ottica rispetto al carotaggio, attribuibile anche qui alla presenza di cementazione. La roccia risulta compatta con spessi strati da circa 7 m di profondità mentre per i primi 6 m la roccia è disgregata.

Come per il sondaggio precedente i dati a disposizione dalla sonda, sono disponibili per un intervallo di profondità minore, da circa 8.5 m fino a circa 20 m, rispetto alle profondità riportate nella scheda.

Per quanto riguarda il grado di alterazione, la sonda conferma il grado di alterazione medio da circa 8.5 m fino a 8.7 m, mentre dopo riporta un grado debole fino a 10 m.

Tra i 10 e i 17 m le indicazioni riportate dalla telecamera ottica risultano diverse, in quanto evidenziano un grado di alterazione debole in contrasto con quello ottenuto dal carotaggio; solo a circa 16.8 m anche la sonda riporta un’alterazione media.

Oltre i 19 m possiamo notare una somiglianza tra i dati ottenuti.

In conclusione si ha una corrispondenza dei dati tra le due prove intorno alle profondità di 8 m, 16 m e oltre i 19 m. Negli altri tratti si registra una differenza tra le due osservazioni o la mancanza di una tipologia di dati.

Per quanto riguarda il tipo di discontinuità rilevate si osserva anche qui una prevalenza dei piani di stratificazione in entrambi i rilievi.

Dalla sonda si rilevano principalmente giunti chiusi; è presente un solo giunto aperto caratterizzato però da un’apertura molto elevata, di circa 65 mm.

Il riempimento è stato osservato da circa 6.5 m fino a 8 m di profondità ed è formato da sabbia limosa con spessori tra i 10 e i 20 mm. Più in profondità si registra solo la presenza di sabbia vero i 13.5 m, in quanto altri rilievi non sono stati possibili a causa della tendenza delle carote alla rottura.


Figura 41

Dal grafico precedente è possibile notare una concentrazione principale di poli, i quali rappresentano anche questa volta piani con un’immersione verso N-O.

È stato quindi necessario creare un Gruppo che potesse rappresentare tale raggruppamento di poli.

Figura 42

Si osserva come nel Gruppo 1 ricadono 24 dati sui 31 totali rilevati con la sonda. Il piano medio di questo gruppo ha un’immersione di 292° e un’inclinazione di 36°.

Dal confronto tra le due modalità di prova si registra un numero maggiore di discontinuità rilevate con la sonda ottica rispetto al carotaggio, attribuibile anche qui alla presenza di cementazione, la quale caratterizza la roccia da una profondità di circa 9.5 m. La roccia risulta comunque compatta da circa 6.5 m.

In particolare per la sonda sono disponibili misurazioni da 12.3 m fino a 43.1 m circa, mentre le schede presentano un intervallo di profondità analizzate più lungo.

Per quanto riguarda il grado di alterazione tra 10 e 20 m, i dati riportati dalle schede trovano corrispondenza con quelli della sonda, i quali però evidenziano tratti con media alterazione, verso i 14.4 m e da 17.7 a 18.5 m.

Tra i 20 e i 30 m di profondità le schede riportano un grado di alterazione costante debole-assente, in accordo con quanto rilevato dalla sonda; questa registra condizioni di alterazione media solo in corrispondenza di giunti intorno a 21 e 23 m.

Da 29 a 38 m circa, i dati ottici non sono disponibili. Da questa profondità fino ai 40 m la sonda riporta un’alterazione sostanzialmente debole, confermando i dati delle schede.

Tra i 40 e i 41 m il carotaggio riporta un grado di alterazioni debole che però questa volta non viene confermato dalla telecamera, che riporta un’alterazione elevata.

Da 41.3 fino a 42.3 la sonda, come le schede, riporta un’alterazione media, mentre le due analisi si discostano dalla profondità 42.4 fino a circa 43 m, dove la sonda riporta un’alterazione elevata mentre la scheda medio-debole.

In conclusione si può notare come i dati ottenuti dalla telecamera ottica confermino in buona parte quanto rilevato dal carotaggio, mentre solo per piccoli tratti si registrano delle differenze.

Per quanto riguarda il tipo di discontinuità rilevate si osserva anche qui una prevalenza dei piani di stratificazione in entrambi i rilievi, diversi giunti rilevati e una buona corrispondenza tra le posizioni osservate nelle due analisi.

Si rilevano giunti aperti aventi un’apertura elevata, superiore a 10 mm.

Il riempimento è presente e formato da limo rilevato alle profondità di 10 e 13 m, con spessore da qualche mm a qualche decina di mm, mentre più in profondità da circa 21.5 m è costituito da sabbia, con spessori di qualche mm.


Figura 43

In questo caso si osservano principalmente due concentrazioni dai dati che rappresentano piani con diversa immersione. Si nota sempre un raggruppamento che individua dei piani che immergono verso N-O; in questo caso però è necessario anche creare un gruppo per rappresentare dei piani con immersione S-O.

Figura 44

Nella figura sopra riportata si notano i due Gruppi appena creati, aventi 35° di inclinazione e 239° di immersione per il Gruppo 1, e 23° di inclinazione e 309° di immersione per il Gruppo 2. Il gruppo 1 contiene 66 dati su 128 totali, mentre il gruppo 2 contiene 32 dati.

Dal confronto tra le due modalità di prova si registra un numero maggiore di discontinuità rilevate con la sonda ottica rispetto al carotaggio, attribuibile anche qui alla presenza di cementazione, la quale caratterizza la roccia fin dalla profondità di circa 6 m.

Come per il sondaggio precedente i dati a disposizione dalla sonda sono disponibili per un intervallo di profondità minore, da circa 4.4 m fino a circa 31 m, rispetto alle profondità riportate nella scheda.

Per quanto riguarda il grado di alterazione, i dati della sonda evidenziano un’alterazione elevata da circa 4.4 m fino a 7.2 m, differentemente da quanto riportato nelle schede.

Oltre i 7.5 m fino a 10 m i dati della telecamera ottica confermano quanto riportato dal carotaggio.

Tra i 10 e 20 metri di profondità le schede riportano un grado di alterazione debole, che trova riscontro solo in parte con i dati della sonda. Questi rilevano, tra gli 11 e i 12 m, e, tra i 13.4 e 17.4 m, un’alterazione elevata; le schede riportano passaggi fratturati in corrispondenza di 12 e 13.5 m.

Poi tra i 20 e 21 m la scheda riporta un’alterazione debole, in disaccordo con quanto rilevato dalla telecamera, dove tra i 20.3 e i 21.1 m si ha un’alterazione elevata.

Successivamente la sonda riporta, come il carotaggio, un’alterazione debole, fino a 32 m circa.

Per quanto riguarda il tipo di discontinuità rilevate si osserva anche qui una prevalenza dei piani di stratificazione in entrambi i rilievi, e una corrispondenza tra alcune delle posizioni dei giunti osservate.

Osservando i dati della sonda si notano dei giunti aperti, aventi un’apertura importante, in quanto anche superiore ai 10 mm.

Il riempimento è formato da limo e da sabbia con valori di qualche mm di spessore.


Figura 45

Dai grafici riportati si può notare una concentrazione di poli significativa, che rappresenta anche in questo caso piani con immersione orientata verso Ovest. Si procede con l’identificazione del gruppo, per ottenere il polo e il piano medio.

Figura 46

Si osserva come nel Gruppo 1 ricadono 100 dati sui 136 totali rilevati con la sonda. Il piano medio di questo gruppo ha un’immersione di 264° e un’inclinazione di 23°.

Dal confronto tra le due modalità di prova si registra un numero maggiore di discontinuità rilevate con la sonda ottica rispetto al carotaggio, attribuibile anche qui alla presenza di cementazione, la quale caratterizza la roccia da circa 13 m.

Come per il sondaggio precedente, i dati a disposizione dalla sonda sono disponibili per un intervallo di profondità minore, da circa 7 m fino a circa 41 m, rispetto alle profondità riportate nella scheda.

Per quanto riguarda il grado di alterazione, i dati della sonda circa da 8 m a 10 m riportano un grado elevato, discostandosi da quelli del carotaggio, anche se questi ultimi rilevano passaggi molto fratturati.

Tra i 10 e i 20 m di profondità si registra una coincidenza delle osservazioni, anche se è da precisare che nei dati forniti dalla telecamera ottica è presente un salto tra i 10 e i 13 m.

Tra i 20 e i 30 m i dati della sonda confermano quelli delle schede solo fino a 23 m circa, perché successivamente riportano un’alterazione elevata.

Trai i 30 e i 40 m di profondità le due osservazioni tendono a coincidere nei tratti 30-31m e 34.7-40 m circa, perché dalla sonda si rileva invece un grado di alterazione medio tra i 31 e 34.5 m, non evidenziato dal carotaggio.

Nell’ultimo tratto in cui si dispone delle misure ottiche, le due osservazioni sono abbastanza simili.

In conclusione si ha una corrispondenza dei dati tra le due prove su molti tratti, anche se, in alcun fasce, dalla sonda risultano porzioni con alterazione media ed elevata non rilevate dal carotaggio.

Per quanto riguarda il tipo di discontinuità rilevate si osserva anche qui una prevalenza dei piani di stratificazione in entrambi i rilievi.

Sono presenti diversi giunti, sia chiusi sia aperti, caratterizzati da un’elevata apertura, per la maggior parte superiore ai 10 mm

Il riempimento è formato da limo e principalmente da sabbia, con valori di qualche mm di spessore.


Figura 47

Dal grafico precedente è possibile notare una concentrazione principale di poli, i quali rappresentano anche questa volta piani che immergono verso O.

È stato quindi necessario creare un Gruppo che potesse rappresentare tale raggruppamento di poli.

Figura 48

Nella figura sopra riportata si può notare il Gruppo 1 appena creato, il piano medio e il polo medio corrispondente; inoltre si legge come dei 152 dati complessivi del sondaggio S15, ricadano nel gruppo 114 dati. Il piano medio in questo caso immerge con un’inclinazione di 19° e una direzione di immersione di 273°.

6 Sondaggio sub-verticale Passiamo ora ad analizzare i dati ottenuti dal sondaggio verticale. In questo caso le informazioni disponibili sono minori di quelle per i sondaggi sub-orizzontali, in quanto si hanno informazioni solo sull’orientazione, sull’apertura e non si dispone dei dati di carotaggio. Tuttavia i dati a disposizione arrivano oltre i 100 m di profondità. Per questo sondaggio sono state considerate una direzione di 90° e un’inclinazione di 90° per il Traverse di riferimento.

Si nota come le discontinuità rilevate presentino anche aperture significative, superiori ai 10 mm.

I dati sono stati successivamente implementati in Dips. Analizzando il “Contour Plot” si osservano in questo caso tre concentrazioni principali di poli, che devono essere opportunamente schematizzate con dei Gruppi.

Figura 49

Figura 50

Nella figura sopra riportata si vedono i 3 Gruppi creati, caratterizzati da un’inclinazione di 29°,64° e 52°e una direzione di immersione di 273°, 245° e 207° rispettivamente. Nel Gruppo 1 ricadono 74 dati, nel Gruppo 2 64 dati e nel Gruppo 3 60 dati, mentre complessivamente si hanno 224 dati. I piani medi così individuati sono comunque rappresentativi di piani che immergono verso O e S-O.

Figura 51

7 Calate in corda Si passa ora ad analizzare i dati rilevati dalle cinque calate effettuate sulla parete Est; queste forniscono molte informazioni utili.

Per implementare questi dati in Dips si è considerato per tutte le calate un Traverse, avente inclinazione pari a 75° e direzione 90°.

7.1 Calata SL1 Attraverso Dips è possibile visualizzare i dati raccolti e ottenere utili informazioni.

Figura 52

Dal “Contour Plot” si nota come siano presenti diverse zone con densità elevata, e che nel caso delle calate ci siano anche poli che rappresentano piani con immersione S-E e poli posti in prossimità del bordo dello stereogramma, che rappresentano piani circa verticali. Questi piani non erano stati rilevati con i sondaggi sub-orizzontali e verticali, ma in questo caso si nota come essi abbiano una grande importanza.

È necessario quindi creare dei Gruppi per rappresentarli.

Figura 53

I gruppi creati in questo caso sono 3. Il Gruppo 1 contiene 10 poli, il Gruppo 2 3 poli, il Gruppo 3 6 poli, mentre i loro piani medi hanno un’inclinazione di 29°, 58° e 87° e un’immersione di 281°, 118° e 42° rispettivamente. Si nota come il Gruppo 1 rappresenta piani con immersione N-O, il Gruppo 2 rappresenta piani con immersione S-E e il Gruppo 3 piani circa verticali.

Figura 54


Figura 55

Attraverso il “Contour Plot” possiamo individuare concentrazioni di poli che rappresentano piani circa verticali e piani che immergono verso N-E; risultano comunque presenti anche piani che immergono verso O.

Figura 56

Sono stati individuati 3 Gruppi principali, che contengono rispettivamente 9, 8 e 9 poli, rispetto ai 29 totali. Il Gruppo 1 rappresenta piani con orientazione S-O, simili a quelli individuati con i sondaggi orizzontali, mentre i Gruppi 2 e 3 schematizzano i piani medi per giunti circa verticali e piani con immersione N-E.

Figura 57


Figura 58

Dal “Contour Plot” si vedono diverse concentrazioni di densità di poli significative, che devono essere opportunamente considerate e schematizzate.

Figura 59

In questo caso sono stati individuati 5 gruppi. Si nota anche qui che le densità maggiori corrispondono a piani circa verticali e a piani che immergono verso N-E.

Figura 60


Figura 61

Dal “Contour Plot” si notano 4 principali concentrazioni di poli, che devono essere opportunamente schematizzate.

Figura 62

Nella figura sopra riportata si notano i Gruppi appena creati. Nel Gruppo 1 sono inclusi 9 dati e questo rappresenta piani che immergono verso O; il Gruppo 2 comprende 10 dati e vuole indicare piani che immergono verso N-E, mentre nel Gruppo 3 ci sono 4 dati e questo indica piani circa verticali.

Figura 63


Figura 64

Figura 65

Sono stati individuati in questo caso 3 Gruppi; il Gruppo 1 contiene 8 dati e rappresenta piani con immersione verso O, il Gruppo 2 contiene 13 dati e rappresenta piani con immersione N-E, e il Gruppo 3 contiene 7 dati e rappresenta piani quasi verticali. Anche in questo caso si vede come, con i rilievi in parete, queste ultime due tipologie di piani assumano un ruolo importante.

Figura 66

7.6 Dati Pregressi delle Calate Si hanno a disposizione anche dati pregressi rilevati sulla parete Est, in base a calate effettuate precedentemente.

In questo caso le informazioni disponibili riguardano solo l’orientazione dei piani individuati.

Attraverso Dips è possibile visualizzare i dati raccolti e ottenere utili informazioni.

Figura 67

Figura 68

In questo caso sono evidenti alcune concentrazioni di poli, che sono state schematizzate con 4 Gruppi, rappresentativi di piani circa verticali e piani che immergono verso N-E.

Figura 69

8 Analisi Globale Dopo aver analizzato i singoli sondaggi e le calate a disposizione, si è passati ad analizzare complessivamente tutti i dati raccolti, riunendoli in un unico file Dips. Da questo tipo di approccio si ottiene il seguente “Contour Plot”:

Figura 70

In questo caso i dati riportati sono 1086 e si nota come questi si distribuiscano nello stereogramma in maniera differente rispetto ai precedenti “Countor Plot”. Appare subito evidente la concentrazione principale di poli che raggiunge la densità più elevata; questa sarà rappresentativa di piani con immersione verso O, a conferma di quanto rilevato con i sondaggi verticali e sub-orizzontali. Si è visto, infatti, come per la maggior parte dei dati rilevati da tali tipologie di prove, siano prevalenti piani orientati verso O, N-O e S-O. Tali piani però sono discontinuità a reggipoggio, ossia discontinuità con immersione opposta a quella del versante, in quanto la parete di nostro interesse è quella Est. Questa caratteristica può risultare più evidente se si considera un “Dip Vector Plot”, che rappresenta i vettori di massima pendenza, come quello riportato di seguito.

Figura 71

I dati che presentano tale caratteristica sono in numero più elevato e si potrebbe pensare in un primo momento di considerare solo questi; tuttavia sono stati presi in considerazione anche i dati ottenuti dalle calate, le quali forniscono utili informazioni sulle discontinuità rilevate in parete e mettono in luce aspetti diversi.

Osservando i “Contour Plot” ricavati dalle calate si nota sempre la presenza di poli che rappresentano piani con immersione verso O, a conferma di quanto rilevato con i sondaggi, ma che non sono più gli unici elementi importanti.

Si rilevano infatti densità di poli significative anche verso il contorno dello stereogramma e verso S-O. Il primo tipo rappresenta piani con inclinazione elevata, circa verticali, mentre il secondo tipo indica la presenza di piani a franapoggio, ossia discontinuità con immersione nello stesso verso del versante. Ciò risulta facilmente visibile dal grafico dei vettori di massima pendenza, che mostra anche una grande variabilità nelle direzioni.

Nel “Contour Plot” rappresentante i poli, questi dati presentano una densità non molto elevata tuttavia considerare anche questi raggruppamenti risulta fondamentale per poter definire la geometria del problema. Tali concentrazioni permettono di individuare, quindi, sia possibili giunti aperti circa verticali che fungono da fratture di trazione e i piani di discontinuità importanti per le analisi successive, in quanto immergono verso E.

A seguito di tali considerazioni si è cercato di individuare 3 Gruppi di poli, che schematizzassero le zone descritte; i gruppi creati sono illustrati nella seguente figura.

Figura 72

Il Gruppo 1 racchiude 661 dati e rappresenta piani con immersione verso O, il Gruppo 2 è formato da 64 dati e rappresenta piani con immersione verso E, mentre il Gruppo 3 è formato dai raggruppamenti posti vicino al perimetro dello stereogramma, è formato da 95 dati e rappresenta piani circa verticali. Le orientazioni dei piani medi sono:

Figura 73

Si passa ora ad analizzare le caratteristiche dei giunti che ricadono nei diversi Gruppi; bisogna tener presente però che i dati a disposizione derivano da analisi diverse, che possono rilevare aspetti differenti e usare classificazioni differenti.

Figura 74

Figura 75

Figura 76

Figura 77

Figura 78

Figura 79

Figura 80

Il Gruppo 1 presenta giunti appartenenti prevalentemente a stratificazioni, con una lunghezza media pari a 7.3 m, un’apertura media di 0.3 mm e riempimento assente. Il grado di alterazione risulta debole, le pareti asciutte e le terminazioni più frequenti sono del tipo d-d. È importante notare che per queste ultime due voci e per il riempimento, la maggior parte dei dati non fornisce indicazioni.

Figura 81

Figura 82

Figura 83

Figura 84

Figura 85

Figura 86

Figura 87

Il Gruppo 2 presenta giunti appartenenti prevalentemente a joint aperti, con una lunghezza media pari a 8.5 m, un’apertura media di 6 mm e riempimento assente. Il grado di alterazione risulta fortemente alterata, le pareti asciutte e le terminazioni più frequenti sono del tipo d-d.

È importante notare che per quanto riguarda il tipo di discontinuità la maggior parte dei dati non fornisce indicazioni.

Figura 88

Figura 89

Figura 90

Figura 91

Figura 92

Figura 93

Figura 94

Il Gruppo 3 presenta giunti appartenenti prevalentemente a joint chiusi, con una lunghezza media pari a 5.3 m, un’apertura media di 4.5 mm e riempimento assente. Il grado di alterazione risulta fortemente alterata, le pareti asciutte e le terminazioni più frequenti sono del tipo d-d.

È importante notare che per le voci tipo di discontinuità, riempimento, grado di alterazione, filtrazione e terminazione, la maggior parte dei dati non forniscono indicazioni.

9 Bibliografia

• Dispense del Docente

• Sito Internet Rocscience

analisi dei dati di sondaggi relativi al caso di studio ...in alcuni casi si parla anche di...

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