Prove in sito1 Indagini geotecnicheIndagini geotecniche

Materiale di riferimento: NTC2008, AGI1977, testi di GeotecnicaMateriale di riferimento: NTC2008, AGI1977, testi di Geotecnica

NTC2008, capitolo 6: PROGETTAZIONE GEOTECNICANTC2008, capitolo 6: PROGETTAZIONE GEOTECNICA6.1.1 OGGETTO DELLE NORME6.1.1 OGGETTO DELLE NORME

Il presente capitolo riguarda il progetto e la realizzazione:Il presente capitolo riguarda il progetto e la realizzazione:

-- delle opere di fondazione;delle opere di fondazione;

-- delle opere di sostegno;delle opere di sostegno;

-- delle opere in sotterraneo;delle opere in sotterraneo;

-- delle opere e manufatti di materiali sciolti naturali;delle opere e manufatti di materiali sciolti naturali;

-- dei fronti di scavo;dei fronti di scavo;-- dei fronti di scavo;dei fronti di scavo;

-- del miglioramento e rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi;del miglioramento e rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi;

-- del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonché la valutazione della sicurezza del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonché la valutazione della sicurezza dei pendii e la fattibilità di opere che hanno riflessi su grandi aree.dei pendii e la fattibilità di opere che hanno riflessi su grandi aree.

6.1.2 PRESCRIZIONI GENERALI6.1.2 PRESCRIZIONI GENERALI

Le scelte progettuali devono tener conto delle prestazioni attese delle opere, dei caratteri Le scelte progettuali devono tener conto delle prestazioni attese delle opere, dei caratteri geologici del sito e delle condizioni ambientali. I risultati dello studio rivolto alla caratterizzazione geologici del sito e delle condizioni ambientali. I risultati dello studio rivolto alla caratterizzazione e modellazione geologica, di cui al e modellazione geologica, di cui al §§ 6.2.1. devono essere esposti in una specifica relazione 6.2.1. devono essere esposti in una specifica relazione geologica.geologica.

Le analisi di progetto devono essere basate su modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e Le analisi di progetto devono essere basate su modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e prove che il progettista deve definire in base alle scelte tipologiche dell’opera o dell’intervento e prove che il progettista deve definire in base alle scelte tipologiche dell’opera o dell’intervento e alle previste modalità esecutive. Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la alle previste modalità esecutive. Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la caratterizzazione e la caratterizzazione e la modellazione geotecnicamodellazione geotecnica, di cui al , di cui al §§ 6.2.2, unitamente ai calcoli per il 6.2.2, unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere e alla descrizione delle fasi e modalità costruttive, dimensionamento geotecnico delle opere e alla descrizione delle fasi e modalità costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica.devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica.

Prove in sito2 Indagini geotecnicheIndagini geotecniche

NTC2008, capitolo 6: PROGETTAZIONE GEOTECNICANTC2008, capitolo 6: PROGETTAZIONE GEOTECNICA

6.2 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO6.2 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO

Il progetto delle opere e dei sistemi geotecnici deve articolarsi nelle seguenti fasi:Il progetto delle opere e dei sistemi geotecnici deve articolarsi nelle seguenti fasi:

1 caratterizzazione e modellazione geologica del sito;1 caratterizzazione e modellazione geologica del sito;

2 scelta del tipo di opera o d’intervento e programmazione delle indagini geotecniche;2 scelta del tipo di opera o d’intervento e programmazione delle indagini geotecniche;

3 caratterizzazione fisico3 caratterizzazione fisico--meccanica dei terreni e delle rocce e definizione dei modelli geotecnici di meccanica dei terreni e delle rocce e definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo;sottosuolo;

4 descrizione delle fasi e delle modalità costruttive;4 descrizione delle fasi e delle modalità costruttive;

5 verifiche della sicurezza e delle prestazioni;5 verifiche della sicurezza e delle prestazioni;

6 piani di controllo e monitoraggio.6 piani di controllo e monitoraggio.

6.2.1 CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL SITO6.2.1 CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL SITO

La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, più in generale, di pericolosità litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, più in generale, di pericolosità geologica del territorio.geologica del territorio.

In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto geologico, specifiche In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto geologico, specifiche indagini saranno finalizzate alla documentata ricostruzione del modello geologico.indagini saranno finalizzate alla documentata ricostruzione del modello geologico.

Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il progettista Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il progettista per inquadrare i problemi geotecnici e per definire il programma delle indagini geotecniche.per inquadrare i problemi geotecnici e per definire il programma delle indagini geotecniche.

Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una relazione geologica.relazione geologica.

Prove in sito3 Indagini geotecnicheIndagini geotecniche

NTC2008, capitolo 6: PROGETTAZIONE GEOTECNICANTC2008, capitolo 6: PROGETTAZIONE GEOTECNICA

6.2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA6.2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA

Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono riguardare riguardare il volume significativoil volume significativo11 di cui al di cui al §§ 3.2.2, e devono permettere la definizione dei modelli geotecnici 3.2.2, e devono permettere la definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo necessari alla progettazione.di sottosuolo necessari alla progettazione.

I valori caratteristici delle grandezze fisiche e meccaniche da attribuire ai terreni devono essere ottenuti I valori caratteristici delle grandezze fisiche e meccaniche da attribuire ai terreni devono essere ottenuti mediante specifiche prove di laboratorio su campioni indisturbati di terreno e attraverso l’interpretazione dei mediante specifiche prove di laboratorio su campioni indisturbati di terreno e attraverso l’interpretazione dei risultati di prove e misure in sito.risultati di prove e misure in sito.

Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima ragionata e cautelativa del Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato. Per modello geotecnico si intende uno schema valore del parametro nello stato limite considerato. Per modello geotecnico si intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisicofisico--meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all’analisi quantitativa di meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all’analisi quantitativa di uno specifico problema geotecnico.uno specifico problema geotecnico.

È responsabilità del progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione È responsabilità del progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica.geotecnica.

Le indagini e le prove devono essere eseguite e certificate dai laboratori di cui all’art.59 del DPR 6.6.2001, Le indagini e le prove devono essere eseguite e certificate dai laboratori di cui all’art.59 del DPR 6.6.2001, n.380. I laboratori su indicati fanno parte dell’elenco depositato presso il Servizio Tecnico Centrale del Ministero n.380. I laboratori su indicati fanno parte dell’elenco depositato presso il Servizio Tecnico Centrale del Ministero delle Infrastrutture.delle Infrastrutture.

Nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di Nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di vista geotecnico, la progettazione può essere basata sull’esperienza e sulle conoscenze disponibili, ferma vista geotecnico, la progettazione può essere basata sull’esperienza e sulle conoscenze disponibili, ferma restando la piena responsabilità del progettista su ipotesi e scelte progettuali.restando la piena responsabilità del progettista su ipotesi e scelte progettuali.11 Per Per volume significativovolume significativo di terreno si intende la parte di sottosuolo influenzata, direttamente o di terreno si intende la parte di sottosuolo influenzata, direttamente o indirettamente, dalla costruzione del manufatto e che influenza il manufatto stesso.indirettamente, dalla costruzione del manufatto e che influenza il manufatto stesso.

Prove in sito4 Volume significativoVolume significativo

Prove in sito5 Tipologia delle indagini geotecniche

Sintetizzando dalle Raccomandazioni AGI (1977):

Finalità Mezzi di indagine

Profilo stratigrafico

Diretti � Scavi accessibili (pozzi, trincee, cunicoli)� Fori di sondaggio

Indiretti � Prove geofisiche� Prove penetrometriche statiche

Grandezze misurateTipo prova

σh0 σ:ε τ:σ

Scissometriche F

Penetrometriche statiche ☂ ☀Proprietà fisico-meccaniche

Penetrometriche statiche ☂ ☀

Penetrometriche dinamiche ☂ G

Pressiometriche ☀ ☀ ☁

Dilatometriche ☀ ☂ ☁

Geofisiche ☀

Misura pressione interstiziale� Piezometri idraulici

� Celle piezometriche

Permeabilità� Prove di emungimento� Prove di immissione

Verifica impiego analisi e tecnologie

� Prove di carico su piastre e pali� Misure di pressioni interstiziali e permeabilità

(efficacia di drenaggi e impermeabilizzazioni)� Misure di proprietà meccaniche

(efficacia di trattamento di miglioramento e rinforzo)

Legenda:

σho= tensioni orizzontali

σ:ε = legame tensio-deformativo

τ:σ = resistenza al taglio

☀ = impiego ottimale

☁ = limitazioni esecutive

☂ = interpretazione empirica

F = solo terreni a grana fine

G = solo terreni a grana grossa

Prove in sito6 SondaggiSondaggi

Prove in sito7 Cassetta catalogatriceCassetta catalogatrice

Prove in sito8 Classi di qualità dei campioniClassi di qualità dei campioni

Prove in sito9 Campionatore a parete sottile (Shelby)Campionatore a parete sottile (Shelby)

Prove in sito10 Campionatori a pistone e campionatori doppiCampionatori a pistone e campionatori doppi

Prove in sito11 Rilevamento delle pressioni interstizialiRilevamento delle pressioni interstiziali

Piezometri a tubo apertoPiezometri a tubo aperto

Prove in sito12 Rilevamento delle pressioni interstizialiRilevamento delle pressioni interstiziali

Piezometri CasagrandePiezometri Casagrande

Prove in sito13 Rilevamento delle pressioni interstizialiRilevamento delle pressioni interstiziali

Altri Piezometri (trasduttori): elettrici, pneumatici …Altri Piezometri (trasduttori): elettrici, pneumatici …

Prove in sito14 Rilevamento delle pressioni interstizialiRilevamento delle pressioni interstiziali

Tempo di risposta dei piezometriTempo di risposta dei piezometri

Prove in sito15 Interpretazione delle prove in laboratorioInterpretazione delle prove in laboratorio

Provino di laboratorioProvino di laboratorio

Condizioni al contorno controllate dallo sperimentatoreCondizioni al contorno controllate dallo sperimentatore

⇓⇓

Tensioni e deformazioni ( Tensioni e deformazioni ( →→ parametri) parametri) imposteimposte o o misurabilimisurabili

σσσσσσσσaa

σσσσσσσσvv

εεεεεεεεrr=0=0

Prova edometricaProva edometrica

εεεεεεεεaa

εεεεεεεεvv//∆∆∆∆∆∆∆∆uu

εεεεεεεεvvσσσσσσσσrr

Prova triassialeProva triassiale

Prove in sito16 Problema dell’interpretazione delle prove in sitoProblema dell’interpretazione delle prove in sito

Prova meccanica in sitoProva meccanica in sito

Condizioni al contorno non controllate dallo sperimentatoreCondizioni al contorno non controllate dallo sperimentatore⇓⇓

Tensioni e deformazioni ( Tensioni e deformazioni ( →→ parametri) = ?parametri) = ?

Occorre quindi:Occorre quindi:· assumere · assumere la conoscenza dello stato la conoscenza dello stato tensionaletensionale in sito (tensioni in sito (tensioni geostatichegeostatiche))· · tenere conto (minimizzare) tenere conto (minimizzare) il disturbo prodotto dallo strumentoil disturbo prodotto dallo strumento· · se possibile, introdurre se possibile, introdurre un modello un modello per per l’analisi dei l’analisi dei risultatirisultati· · oppure, tenere conto delle correlazioni/confronti (prove di calibrazione in oppure, tenere conto delle correlazioni/confronti (prove di calibrazione in lablab))

Prove in sito17 Prova penetrometrica statica o Cone Penetration Test (CPT)Prova penetrometrica statica o Cone Penetration Test (CPT)

AttrezzaturaAttrezzatura

Punta conicaPunta conica ((tiptip) standardizzata) standardizzatacon eventuale con eventuale manicottomanicotto scorrevole (scorrevole (Friction JacketFriction Jacket))all’estremità di una all’estremità di una batteria d’astebatteria d’aste

Attrezzatura di spinta: Attrezzatura di spinta: martinettomartinetto meccanico o idraulicomeccanico o idraulico

Misura della resistenza all’avanzamento Misura della resistenza all’avanzamento mediante mediante cella di caricocella di carico

Limitazioni esecutive Limitazioni esecutive

Necessario riperforo quando la spinta è insufficienteNecessario riperforo quando la spinta è insufficiente(p,es, in terreni sabbio/ghiaiosi addensati/cementati)(p,es, in terreni sabbio/ghiaiosi addensati/cementati)

Prove in sito18

Infissione continua (autoperforante) dal piano campagna,Infissione continua (autoperforante) dal piano campagna,sfruttando ancoraggi a vite o il contrasto con il mezzo di trasporto sfruttando ancoraggi a vite o il contrasto con il mezzo di trasporto Spinta max 100 Spinta max 100 –– 200 kN (10 200 kN (10 --20 t)20 t)Velocità avanzamento = 2 cm/sVelocità avanzamento = 2 cm/s

Prova penetrometrica statica: installazioneProva penetrometrica statica: installazione

Prove in sito19 La punta del penetrometro meccanicoLa punta del penetrometro meccanico

Punta semplice Punta semplice

(olandese)(olandese)

Angolo apertura punta = 60Angolo apertura punta = 60°°Dimensioni punta: diametro d Dimensioni punta: diametro d ≈≈ 35 mm 35 mm �� sezione = 10 cmsezione = 10 cm22

Dimensioni manicotto: l=135 mm Dimensioni manicotto: l=135 mm �� area = 150 cmarea = 150 cm22

Punta con manicottoPunta con manicotto

(Begemann)(Begemann)

Prove in sito20 CPT meccanico: esecuzioneCPT meccanico: esecuzione

Con manicottoCon manicottoCon punta sempliceCon punta semplice

I. posizione inizialeI. posizione iniziale

II. penetrazione 10 cm di punta II. penetrazione 10 cm di punta →→ misura Rmisura Rpp ⇒⇒ qqcc =R=Rpp/A/Ap p = = resistenza alla puntaresistenza alla punta

III. avanzamento 10 cm aste III. avanzamento 10 cm aste →→ misura Rmisura RLL ⇒⇒ rrll =R=RLL/A/Al l = = resistenza laterale totaleresistenza laterale totale (inutilizzata)(inutilizzata)

(I)

(II)(IIbis) (III)

II bis. avanzamento 10 cm punta+manicotto II bis. avanzamento 10 cm punta+manicotto →→ misura Rmisura RLLLL ⇒⇒ ffss =R=RLLLL/A/Ass = = resistenza laterale localeresistenza laterale locale

Prove in sito21 CPT elettricoCPT elettrico

Avanzamento continuo di punta, manicotto, aste Avanzamento continuo di punta, manicotto, aste →→ misura contemporanea di misura contemporanea di qqcc e e ffs s ogni 1ogni 1÷÷5 cm5 cm

Trasduttori a Trasduttori a strainstrain--gagegage

Prove in sito22 Profili CPT nel sottosuolo della torre di PisaProfili CPT nel sottosuolo della torre di Pisa

Prove in sito23 Taratura sondaggio Taratura sondaggio –– prova CPT: profilo stratigraficoprova CPT: profilo stratigrafico

-15

-10

-5

0 s

lmRiporti

sabbia fine limosa

3.5

0 10 20 30Qc (MPa)

-35

-30

-25

-20

-15

quot

a (m

)

Argilla grigia

Limo sabbioso

Argilla grigia

Sabbia limosa

Prove in sito24 Piezocono CPTUPiezocono CPTU

E’ una variante con un trasduttoreE’ una variante con un trasduttoreper la misura della pressione neutra per la misura della pressione neutra tra punta e manicotto.tra punta e manicotto.Richiede saturazione prima dell’uso.Richiede saturazione prima dell’uso.

Prove in sito25

Sabbia

Argilla

Esempio di profili CPTUEsempio di profili CPTU

Profili di resistenza alla punta, laterale e pressione neutraProfili di resistenza alla punta, laterale e pressione neutraPenetrazione a 2 cm/sPenetrazione a 2 cm/s

Argilla

‘Crosta’ o lente sepolta

Argilla

Prove in sito26 Prova CPT come indicatore stratigraficoProva CPT come indicatore stratigrafico

Regola generaleRegola generale::

Terreni Valori qc, fs Andamenti Sovrapressioni

Grana grossa elevati irregolari ∆u ≅ 0

Grana fine ridotti regolari ∆u ≠ 0

Regola aureaRegola aurea: :

è sempre bene avere sondaggi di taraturaè sempre bene avere sondaggi di taratura

Prove in sito27

ModelloModello

equilibrio limite del volume di rottura circostante la puntaequilibrio limite del volume di rottura circostante la punta

Interpretazione per terreni Interpretazione per terreni a grana finea grana fine

(condizioni (condizioni non drenatenon drenate, tensioni , tensioni totalitotali))

Prova CPT come misura di resistenzaProva CPT come misura di resistenza

γ>>≅ϕ=

+≅γ++=

γγ

γ

2

Bq,NN),(fN,N,N

cNqN2

BNcNqNq

qcq

cqcqc

Carico limite su terreno con Carico limite su terreno con ϕϕ = 0 (N= 0 (Nqq=1), c = c=1), c = cuu

c

0vcuuc0vc N

qccNq

σ−=⇒+σ=

NNcc = = coefficiente compreso tra 10 e 30 coefficiente compreso tra 10 e 30 (N.B. teoria dei pali (N.B. teoria dei pali →→ NNcc = 9= 9) )

determinabile da confronto con prove TXdeterminabile da confronto con prove TX--UU o VTUU o VT

In genere:In genere:NNcc < 15 per terreni n.c.< 15 per terreni n.c.NNcc > 15 per terreni o.c.> 15 per terreni o.c.

σσv0v0 = = tensione tensione totaletotale verticale alla profondità della puntaverticale alla profondità della punta

σσv0v0

qqcc

Prove in sito28

Interpretazione per terreni Interpretazione per terreni a grana grossaa grana grossa

(condizioni (condizioni drenatedrenate, tensioni , tensioni efficaciefficaci))

Prova CPT come misura di resistenzaProva CPT come misura di resistenza

ModelloModello

equilibrio limite del volume di rottura circostante la puntaequilibrio limite del volume di rottura circostante la punta

γ>>≅ϕ=

+≅γ++=

γγ

γ

2

Bq,NN),(fN,N,N

cNqN2

BNcNqNq

qcq

cqcqc

( ) ''f'

qN'Nq

0v

cq0vqc ϕ⇒ϕ=

σ=⇒σ⋅=

σσ’’v0v0 = = tensione tensione efficaceefficace verticale alla profondità della puntaverticale alla profondità della punta

NNqq = = coefficiente funzione esponenziale di coefficiente funzione esponenziale di ϕϕ’ ’ (NB: teorie molto variabili)(NB: teorie molto variabili)

determinabile da confronto con prove di laboratoriodeterminabile da confronto con prove di laboratorio(se effettuabili!) (se effettuabili!)

In genere si sfruttano correlazioni empiricheIn genere si sfruttano correlazioni empiricheper terreni comparabiliper terreni comparabili

Carico limite su terreno con Carico limite su terreno con ϕϕ ≠≠ 0, c = 00, c = 0

σσ’’v0v0

qqcc

Prove in sito29 Resistenza terreni a grana grossa da prove CPTResistenza terreni a grana grossa da prove CPT

Correlazione di Durgunoglu & Mitchell (1975)Correlazione di Durgunoglu & Mitchell (1975)

qNlog38.0tan ⋅≅ϕ′

Correlazione di Robertson & Campanella (1983)Correlazione di Robertson & Campanella (1983)

qNlog38.01.0tan ⋅+≅ϕ′

Prove in sito30

Regola quantitativaRegola quantitativa::

rapporto FR = qrapporto FR = qcc/f/fss (friction ratio) (friction ratio) = indicatore stratigrafico= indicatore stratigrafico

Prova CPT come indicatore stratigrafico (2)Prova CPT come indicatore stratigrafico (2)

ccc

u

0v

u

uc0v

s

c NcostanteN

kz

zN

cc

cN

f

qFR >≅

α+γ=

α+

⋅ασ=

⋅α⋅+σ==

•• Per un terreno a grana fine omogeneo:Per un terreno a grana fine omogeneo:

((αα= coefficiente di adesione, in genere <1= coefficiente di adesione, in genere <1))

•• Per un terreno a grana grossa omogeneo:Per un terreno a grana grossa omogeneo:

Terreni FR

Torbe, Argille organiche ≤15

Limi, Argille 15÷30

Limi sabbiosi, Sabbie limose 30÷60

Sabbie, Sabbie con ghiaia ≥60

Valori tipici di FR:Valori tipici di FR:Rf ≅≅≅≅ 1/FR

costantetank

N

tan

N

f

qFR

0

q

0h

0vq

s

c ≅ϕ′⋅β

=ϕ′σ′⋅β

σ′==

•• Per un terreno a grana grossa omogeneo:Per un terreno a grana grossa omogeneo:

(funzione crescente di (funzione crescente di ϕϕ’’) )

Prove in sito31

100

1000

v0

7 8

96

5

1. argilla sensitiva2. torba e terreno organico3. argilla - argilla limosa4. argilla limosa - limo argilloso5. limo sabbioso - sabbia limosa6. sabbia limosa - sabbia7. sabbia - sabbia ghiaiosa8. sabbia argillosa* - sabbia densa9. terreno fine molto consistente*

(* molto sovraconsolidato e/o cementato)

Prova CPT come indicatore stratigrafico (3)Prova CPT come indicatore stratigrafico (3)

Diagramma di Robertson (1990)Diagramma di Robertson (1990)

1

10

0,1 1 10

Rf = fs/(qc-σσσσv0) %

QT

= (q

c-σσ σσ

v0)/

σσ σσ' v0 6

5

1

2

3

3

5

4

4OCR=1

N.C.

OCR >>>

SENS >>

Prove in sito32 Prova CPT: interpretazione indirettaProva CPT: interpretazione indiretta

qqcc →→ densità relativa densità relativa →→ angolo d’attrito angolo d’attrito (in terreni a grana grossa)(in terreni a grana grossa)

Può essere più attendibile perché tiene conto dell’influenzaPuò essere più attendibile perché tiene conto dell’influenzadi numerosi fattori sperimentali di numerosi fattori sperimentali

(in buona parte dipendenti dalla granulometria)(in buona parte dipendenti dalla granulometria)sulla resistenza a tagliosulla resistenza a taglio

1. Determinazione della densità relativa1. Determinazione della densità relativa

(q(qcc, , σσ’’vv →→ DDrr))

2. Determinazione dell’angolo d’attrito2. Determinazione dell’angolo d’attrito

((DDr r + granulometria + granulometria →→ ϕϕ’ )’ )

Prove in sito33

ModelloModello: non c’è (il CPT è una misura di resistenza!): non c’è (il CPT è una misura di resistenza!)

1. Modulo di Young, E’1. Modulo di Young, E’ 2. Modulo di compressione edometrica, E2. Modulo di compressione edometrica, Eeded

Interpretazione empiricaInterpretazione empirica:: basata sull’osservazione dei legami di proporzionalità basata sull’osservazione dei legami di proporzionalità (lineare) tra q(lineare) tra qcc e e σσ’ e (non lineare) tra un generico modulo (E’, E’ e (non lineare) tra un generico modulo (E’, Eeded) e ) e σσ’’

Prova CPT: interpretazione indirettaProva CPT: interpretazione indiretta

Parametri di rigidezzaParametri di rigidezza (in terreni a grana grossa)(in terreni a grana grossa)

cqE ⋅β=′ Ricordando che: 'E)'(f'E'2'1

'1E

2ed ⋅ν=ν−ν−

ν−=

Terreno ββββ

Sabbia limosa 1.5

Sabbia mediamente densa 2

Sabbia densa 3

Sabbia e ghiaia 5

α = 2.5 (sabbie fini) ÷ 5 (sabbie ghiaiose)

k = 1.2 ÷ 1.5

NB: si tratta comunque di correlazioni di validità “regionale”NB: si tratta comunque di correlazioni di validità “regionale”

c

ced qE ⋅α=

EkEed ′⋅=

'2'1 2edν−ν−

Prove in sito34 Prova penetrometrica dinamica o Standard Penetration Test (SPT)Prova penetrometrica dinamica o Standard Penetration Test (SPT)

AttrezzaturaAttrezzatura

Sonda standardizzata Sonda standardizzata (“(“campionatore Raymondcampionatore Raymond” o punta conica)” o punta conica)infissa a percussione infissa a percussione dal fondo di un foro di sondaggiodal fondo di un foro di sondaggiotra una ‘manovra’ e l’altra (ogni 2tra una ‘manovra’ e l’altra (ogni 2--5 m)5 m)

Energia di impatto standard Energia di impatto standard Energia di impatto standard Energia di impatto standard (massa m = 63.5 kg; altezza caduta h = 76 cm)(massa m = 63.5 kg; altezza caduta h = 76 cm)mediante caduta di mediante caduta di massa battentemassa battentesulla testa delle colonne delle astesulla testa delle colonne delle aste

Altre versioni (diffidare delle imitazioni non standard!):Altre versioni (diffidare delle imitazioni non standard!):DPSH DPSH ((Dynamic Penetration SuperDynamic Penetration Super--Heavy):Heavy): punta conica, avanzamento continuopunta conica, avanzamento continuo

SCPT (SCPT (Standard Cone Penetration TestStandard Cone Penetration Test): punta conica, avanzamento continuo): punta conica, avanzamento continuoDLPT (DLPT (Dynamic Lightweight Penetration TestDynamic Lightweight Penetration Test): punta conica, energia impatto ): punta conica, energia impatto ≃≃ 1/61/6

Prove in sito35 Tecnica di esecuzione della prova penetrometrica dinamica (S.P.T.)Tecnica di esecuzione della prova penetrometrica dinamica (S.P.T.)

W=63.5 kgW=63.5 kg

Infissione da fondo foro, con ritmo da 10 a 25 colpi/minInfissione da fondo foro, con ritmo da 10 a 25 colpi/min

1. Aggancio e sollevamento del maglio1. Aggancio e sollevamento del maglio

H=76 cmH=76 cm

2. Sgancio e caduta del maglio sulla cuffia2. Sgancio e caduta del maglio sulla cuffia

Prove in sito36 La sonda della prova penetrometrica dinamicaLa sonda della prova penetrometrica dinamica

Campionatore RaymondCampionatore Raymond Punta conicaPunta conica

(per ghiaie grosse)(per ghiaie grosse)

diametro interno d = 35 mmdiametro interno d = 35 mm

L = 355 mmL = 355 mm

diametro d = 51 mmdiametro d = 51 mm

angolo = 60angolo = 60°°

Prove in sito37 Prova penetrometrica dinamica: esecuzioneProva penetrometrica dinamica: esecuzione

i+1. penetrazione 15 cm i+1. penetrazione 15 cm (superamento disturbo fondo foro)(superamento disturbo fondo foro) →→ conteggio Nconteggio N11 (inutilizzato) (inutilizzato)

⇓⇓

numero di colpinumero di colpi

NNSPTSPT = N= N22 + N+ N33

(< 100, altrimenti “rifiuto”)(< 100, altrimenti “rifiuto”)

i+2. i+2. penetrazione 15 cm penetrazione 15 cm →→ conteggio Nconteggio N22

i+3. penetrazione 15 cm i+3. penetrazione 15 cm →→ conteggio Nconteggio N33

Limitazioni esecutiveLimitazioni esecutive

Poco attendibile per terreni ghiaiosiPoco attendibile per terreni ghiaiosiper interferenze tra campionatore Raymondper interferenze tra campionatore Raymonde particelle grossolane (e particelle grossolane (�� uso punta conica)uso punta conica)

Prove in sito38 Esempi di profili SPTEsempi di profili SPT

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50

Numero di colpi N SPT

.c. (

m)

Dt-alDtGn-al

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15P

rofo

ndità

dal

p.

terreno omogeneoterreno omogeneo sottosuolo eterogeneosottosuolo eterogeneo

Prove in sito39 Prova SPT come misura di resistenzaProva SPT come misura di resistenza

ModelloModello

equilibrio dinamico del sistemaequilibrio dinamico del sistemaaste + sonda + terrenoaste + sonda + terreno

Interpretazione per terreni a grana grossa (Interpretazione per terreni a grana grossa (de Mello, 1971de Mello, 1971))

Energia impatto = lavoro per vincere l’attrito + lavoro di deformazione elastica del sistemaEnergia impatto = lavoro per vincere l’attrito + lavoro di deformazione elastica del sistema

ττ = tensione tangenziale a rottura alla profondità di prova (= = tensione tangenziale a rottura alla profondità di prova (= σσ’’h0h0 tan tan ϕϕ’ ’ ∝∝ σσ’’v0v0 tan tan ϕϕ’ )’ )

i = infissione (30 cm)i = infissione (30 cm)

m, h, d, L = parametri geometrici (standard) dell’attrezzaturam, h, d, L = parametri geometrici (standard) dell’attrezzatura

e(z)= energia di deformazione di cuffia + aste + sonda = f(profondità)e(z)= energia di deformazione di cuffia + aste + sonda = f(profondità)

( )zeidL2mghN SPT +⋅τ⋅π=⋅ ( )0vSPT,Nf σ′=ϕ′⇒( )ϕ′σ′=⇒ ,fN 0vSPT

Prove in sito40 Resistenza terreni a grana grossa da prove SPTResistenza terreni a grana grossa da prove SPT

30

40

50

SP

T

ϕϕϕϕ '=50° ϕϕϕϕ '=45°

ϕϕϕϕ '=40°

Abaco di Abaco di de Mello (1971de Mello (1971)) Applicazione a sottosuolo eterogeneoApplicazione a sottosuolo eterogeneo

0

10

20

σσσσ'v (kPa)

NS

PT

ϕϕϕϕ '=35°

ϕϕϕϕ '=30°

ϕϕϕϕ '=25°

50 100 150 200 250 3000

Per un dato terreno, NSPT aumenta con σσσσ’v (cioè con la profondità)NB: non è detto che NSPT più alti corrispondano a ϕϕϕϕ’ maggiori !!!

Prove in sito41

Determinazione sommaria della densità relativa (NDeterminazione sommaria della densità relativa (NSPTSPT→→ DDrr))

Prova SPT: interpretazione indirettaProva SPT: interpretazione indiretta

NNSPTSPT →→ densità relativa densità relativa →→ angolo d’attrito angolo d’attrito (in terreni a grana grossa)(in terreni a grana grossa)

1. Determinazione della densità relativa1. Determinazione della densità relativa 2. Determinazione dell’angolo d’attrito2. Determinazione dell’angolo d’attrito

NSPT

Densità relativa

Terzaghi & Peck (1948) Gibbs & Holtz (1957)< 4 molto sciolta 0 - 15%

4 ÷ 10 sciolta 15 – 35%10 ÷ 30 media 35 – 65%30 ÷ 50 densa 65 – 85%> 50 molto densa 85 – 100%

1. Determinazione della densità relativa1. Determinazione della densità relativa

(N(NSPTSPT, , σσ’’vv →→ DDrr))

2. Determinazione dell’angolo d’attrito2. Determinazione dell’angolo d’attrito

((DDr r + granulometria + granulometria →→ ϕϕ’ )’ )

Prove in sito42 Prova penetrometrica dinamica vs. staticaProva penetrometrica dinamica vs. statica

Svantaggi SPT rispetto a CPTSvantaggi SPT rispetto a CPT

•• Profilo discontinuoProfilo discontinuo

•• Necessità fori sondaggioNecessità fori sondaggio

•• Sensibilità fattori sperimentaliSensibilità fattori sperimentali

•• Scarsa significatività in terreni finiScarsa significatività in terreni fini

Vantaggi SPTVantaggi SPT

•• Riconoscimento del terreno Riconoscimento del terreno

•• Notevole esperienza cumulataNotevole esperienza cumulata

•• Eseguibile in (quasi) tutti i terreniEseguibile in (quasi) tutti i terreni

•• Maggiori profondità raggiungibiliMaggiori profondità raggiungibili

Prove in sito43

1. Numero colpi 1. Numero colpi →→ resistenza alla punta equivalente (Nresistenza alla punta equivalente (NSPT,SPT, granulometria granulometria →→ qqcc))

Equivalenza tra prova penetrometrica dinamica e staticaEquivalenza tra prova penetrometrica dinamica e statica

2. Determinazione dell’angolo d’attrito (2. Determinazione dell’angolo d’attrito (qqcc, , σσσσσσσσ’’vv →→ ϕϕϕϕϕϕϕϕ’): come per CPT’): come per CPT

(D(D5050 = diametro della frazione passante al 50%)= diametro della frazione passante al 50%)

Prove in sito44 Prove pressiometricheProve pressiometriche

Prove in sito45 Prove pressiometricheProve pressiometriche

Riferimento: teoria dell’espansione di una cavità - Tensione orizzontale litostatica (poco affidabile);- Modulo di taglio (è utile fare eseguire cicli di scarico-ricarico)- Resistenza (cu in terreni a grana fine)

Prove in sito46 Prove scissometricheProve scissometriche

Esecuzione prova:1. Attesa 2 – 5 minuti dopo l’infissione2. Applicazione rotazione continua α a velocità costante (6 – 12 °/min)3. Misura della coppia torcente e registrazione della relazione Mt:α fino a rottura ( ⇒ Mp)4. Esecuzione di 10 giri completi (senza misura coppia)5. Attesa 5 minuti e ripetizione della prova su terreno rimaneggiato (⇒ Mr)

Prove in sito47 Prove scissometricheProve scissometriche

Modello: equilibrio limite alla rotazione del cilindro circoscritto alla paletta

)3(

62 HDD

Mc t

U +=

π

Altri parametri

)()( vanecoperativoc UU ⋅= λ

Altri parametri-Sensitività St= cU(peak)/cU(res)=Mt(peak)/Mt(res)

-Correzioni per anisotropia

Prove in sito48 Prove dilatometricheProve dilatometriche

Dimensioni lama ("pala"):larghezza = 95 mmspessore = 14 mmdiametro membrana = 60 mm

p0: inizio espansione membranap1:corrispondente ad un’espansione di 1.1 mmp2:ritorno alla condizione iniziale

Prove in sito49 Prove dilatometricheProve dilatometriche

u

upK

VD −

−=

0

0

σ

- Coefficiente dilatometrico KD

Correlazione con il coefficientedi spinta in quiete K0

- Modulo dilatometrico ED

)(7.34)21(

'012

ppE

ED −⋅=−

=ν

- Indice del terreno ID

up

ppI D −

−=

0

01

Correlazione con la natura del terreno

Prove in sito50 Prove geofisiche (sismiche) e geoelettricheProve geofisiche (sismiche) e geoelettriche

GEOFISICHEPrincipio:-generare onde di volume o di superficie con una sorgente polarizzata;-registrare gli effetti con uno o più ricevitori (geofoni)-ottenere le velocità di propagazione delle onde P, S, R nel terreno (mezzo elastico) e quindi la rigidezza

Tipologie- prospezioni sismiche di superficie: metodo a riflessione, a rifrazione, MASW, …;- indagine sismica in foro: prove down-hole, prove cross-hole, …;

GEOELETTRICHEPrincipio:- generare un campo elettrico nel sottosuolo con coppie di generatori (dipoli);- registrare gli effetti con uno o più misuratori di corrente (galvanometri); - ottenere le resistività elettriche ρ a distanze (⇒ spessori) variabili.

Prove in sito51 Prospezioni sismiche di superficie

Metodo a riflessione Metodo a riflessione

onda diretta:onda diretta:

onda riflessa:onda riflessa:

⇓⇓spessore e velocità strato superficialespessore e velocità strato superficiale

Metodo a rifrazioneMetodo a rifrazione

onda rifratta:onda rifratta:

⇓⇓spessore e velocità strato superficialespessore e velocità strato superficiale

+ velocità substrato+ velocità substrato

Prove in sito52 Sismica a rifrazione con onde S

Attrezzatura:

1. sorgente ‘polarizzata’ trasversale

2. batteria di geofoni orientati

3. registratore multicanale

Interpretazione:

dromocrone

⇓velocità e spessori di strati successivi

Prove in sito53

Metodo DownMetodo Down--Hole (DH)Hole (DH)

ScopoScopo: registrare gli arrivi di onde : registrare gli arrivi di onde SHSH

a profondità variabili.a profondità variabili.

La sorgente è La sorgente è superficialesuperficiale, ,

i ricevitori (in numero di uno o più) sono i ricevitori (in numero di uno o più) sono

posizionati all’interno di un foro.posizionati all’interno di un foro.

Metodi di indagine sismica da foro

Metodo CrossMetodo Cross--Hole (CH)Hole (CH)

ScopoScopo: registrare gli arrivi di onde : registrare gli arrivi di onde SVSV

a profondità variabili.a profondità variabili.

La sorgente è La sorgente è in foroin foro,,

i ricevitori (in numero di uno o più) sono i ricevitori (in numero di uno o più) sono

posizionati in altrettanti fori.posizionati in altrettanti fori.

Prove in sito54 Prova MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves)

SISTEMA DI ACQUISIZIONESISTEMA DI ACQUISIZIONE

SISTEMA SORGENTESISTEMA SORGENTE

Sorgente elettromeccanica con regolazione e ‘modulazione’ di frequenza

Utilizzo di più ricevitori (fino a 24) con acquisizione in sincrono

Possibilità di automazione della procedura, maggior dettaglio ad alte frequenze

Necessari al massimo due riposizionamenti della sorgente per ricavare la curva di dispersione

Interpretazione numerica complessa (analisi multimodale)

Shaker

Generatore di

funzione

Amplificatore

Distribuzione

spostamenti

verticali

Accelerometri

Condizionatore di

segnale

RICEVITORIRICEVITORI

Schede A\DAnalizzatore

di segnali

Computer

Prove in sito55 Confronto di sintesi CH-DH-SWM

Aspetto CH DH SASW/MASW

Onde indagate SV SH R

Numero di fori necessari ≥≥≥≥2 1 Nessuno

Ingombro Limitato Modesto Notevole

Misure inclinometriche SI NO NO

Disturbo terreno per installazione fori Medio Modesto Assente

Massima profondità investigabile Illimitata Limitata Variabile

Sensibilità a disturbi ambientali Medio-bassa Media Media Sensibilità a disturbi ambientali Medio-bassa Media Media

Necessità di orientazione dei ricevitori NO SI SI/semplice

Volume campionato con singolo impulso Costante Variabile con z Variabile con z

Attenuazione vibrazioni con la profondità NO SI SI

Rifrazione onde Possibile Inevitabile Inevitabile

Capacità di risoluzione Alta Media Media

Costo e tempi di esecuzione Alto Medio Basso

Difficoltà d'interpretazione Bassa Media Alta

☺☺☺☺ pro

���� ---

���� contro