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;

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

-- del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nodel consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonchnchéé la valutazione della sicurezza la valutazione della sicurezza dei pendii e la fattibilitdei pendii e la fattibilitàà di opere che hanno riflessi su grandi aree.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 attesLe scelte progettuali devono tener conto delle prestazioni attese delle opere, dei caratteri e delle opere, dei caratteri geologici del sito e delle condizioni ambientali. I risultati degeologici del sito e delle condizioni ambientali. I risultati dello studio rivolto alla caratterizzazione llo 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 geotecnicLe analisi di progetto devono essere basate su modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e i dedotti da specifiche indagini e prove che il progettista deve definire in base alle scelte tipolprove che il progettista deve definire in base alle scelte tipologiche dellogiche dell’’opera o dellopera o dell’’intervento e intervento e alle previste modalitalle previste modalitàà esecutive. Le scelte progettuali, il programma e i risultati deesecutive. Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la lle indagini, la caratterizzazione e la modellazionecaratterizzazione e la modellazione

geotecnica, di cui al geotecnica, di cui al §§ 6.2.2, unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico 6.2.2, unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere delle opere e alla descrizione delle fasi e modalite alla descrizione delle fasi e modalitàà costruttive, devono essere illustrati in una specifica costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica.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 articolarsIl progetto delle opere e dei sistemi geotecnici deve articolarsi nelle seguenti fasi:i nelle seguenti fasi:

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

2 scelta del tipo di opera o d2 scelta del tipo di opera o d’’intervento e programmazione delle indagini geotecniche;intervento e programmazione delle indagini geotecniche;

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

4 descrizione delle fasi e delle modalit4 descrizione delle fasi e delle modalitàà costruttive;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 consisLa caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri te nella ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfollitologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, piogici e, piùù in generale, di pericolositin generale, di pericolositààgeologica del territorio.geologica del territorio.

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

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

Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una 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 deLe indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono l 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 geotecnic3.2.2, e devono permettere la definizione dei modelli geotecnici i di sottosuolo necessari alla progettazione.di sottosuolo necessari alla progettazione.

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

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

ÈÈ responsabilitresponsabilitàà del progettista la definizione del piano delle indagini, la cardel progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione atterizzazione e la modellazione geotecnica.geotecnica.

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

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

Proprietà fisico-meccaniche

Grandezze misurateTipo prova

σh0 σ:ε τ:σ

Scissometriche F

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 qualitClassi di qualitàà dei campionidei campioni

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

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

εεεεεεεεrr=0=0

Prova Prova edometricaedometrica

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

εεεεεεεεaa

εεεεεεεεvv//∆∆∆∆∆∆∆∆uu

σσσσσσσσaa

εεεεεεεεvvσσσσσσσσrr

Prova Prova triassialetriassiale

σσσσσσσσvv

Prove in sito16 Problema dellProblema dell’’interpretazione delle prove in sitointerpretazione 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 la conoscenza dello stato Assumere la conoscenza dello stato tensionaletensionale in sito (tensioni in sito (tensioni geostatichegeostatiche))∙∙ Minimizzare il disturbo prodotto dallo strumentoMinimizzare il disturbo prodotto dallo strumento∙∙ Introdurre un modello meccanico per lIntrodurre un modello meccanico per l’’analisi dei risultatianalisi dei risultati

Prove in sito17 Prova Prova penetrometricapenetrometrica statica o statica o ConeCone PenetrationPenetration Test (CPT)Test (CPT)

AttrezzaturaAttrezzatura

Punta conicaPunta conica ((tiptip) standardizzata) standardizzatacon eventuale con eventuale manicottomanicotto scorrevole (scorrevole (FrictionFriction JacketJacket))allall’’estremitestremitàà di una di una batteria dbatteria d’’asteaste

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

Limitazioni esecutive Limitazioni esecutive

Necessario Necessario riperfororiperforo quando la spinta quando la spinta èè insufficienteinsufficiente(p,(p,eses, in terreni sabbio/ghiaiosi addensati/cementati), in terreni sabbio/ghiaiosi addensati/cementati)

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

Prove in sito18

Infissione continua (Infissione continua (autoperforanteautoperforante) dal piano campagna,) dal piano campagna,sfruttando ancoraggi a vite o il contrasto con il mezzo di traspsfruttando ancoraggi a vite o il contrasto con il mezzo di trasporto orto Spinta Spinta maxmax 100 100 –– 200 200 kNkN (10 (10 --20 t)20 t)VelocitVelocitàà avanzamento = 2 cm/savanzamento = 2 cm/s

Prova Prova penetrometricapenetrometrica statica: installazionestatica: installazione

Prove in sito19 La punta del La punta del penetrometropenetrometro meccanicomeccanico

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 semplice Punta semplice

(olandese)(olandese)

Punta con manicottoPunta con manicotto

((BegemannBegemann))

Prove in sito20 CPT meccanico: esecuzioneCPT meccanico: esecuzione

Con manicottoCon manicotto

I. posizione inizialeI. posizione iniziale

II. penetrazione 10 cm di punta II. penetrazione 10 cm di punta →→ misura misura RRpp ⇒⇒ qqcc =R=Rpp//AApp = = 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)

Con punta sempliceCon punta semplice

(I)

(II)(IIbis) (III)

II bis. avanzamento 10 cm II bis. avanzamento 10 cm punta+manicottopunta+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 ffss 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

0 10 20 30Qc (MPa)

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0qu

ota

(m)

slm

Riporti

sabbia fine limosa

Argilla grigia

Limo sabbioso

Argilla grigia

Sabbia limosa

3.5

Prove in sito24 PiezoconoPiezocono CPTUCPTU

EE’’ una variante con un trasduttoreuna 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 dellRichiede saturazione prima dell’’uso.uso.

Prove in sito25

Sabbia

Argilla

‘Crosta’ o lente sepolta

Argilla

Esempio di profili CPTUEsempio di profili CPTU

Profili di resistenza alla punta, laterale e pressione neutraProfili di resistenza alla punta, laterale e pressione neutraPenetrazionePenetrazione a 2 cm/sa 2 cm/s

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

Regola generaleRegola generale::

Regola aureaRegola aurea: :

èè sempre bene avere sondaggi di taraturasempre bene avere sondaggi di taratura

Terreni Valori qc, fs Andamenti Sovrapressioni

Grana grossa elevati irregolari ∆u ≅ 0

Grana fine ridotti regolari ∆u ≠ 0

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))

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 < 15 per terreni n.c.n.c.NNcc > 15 per terreni > 15 per terreni o.c.o.c.

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

σσv0v0 = = tensione tensione totaletotale verticale alla profonditverticale alla profonditàà della puntadella 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

( ) ''f'

qN'Nq

0v

cq0vqc ϕ⇒ϕ=

σ=⇒σ⋅=

σσ’’v0v0 = = tensione tensione efficaceefficace verticale alla profonditverticale alla profonditàà della puntadella 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

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

σσ’’v0v0

qqcc

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

Correlazione di Correlazione di DurgunogluDurgunoglu & & MitchellMitchell (1975)(1975)

qNlog38.0tan ⋅≅ϕ′

Correlazione di Correlazione di RobertsonRobertson & Campanella (1983)& Campanella (1983)

qNlog38.01.0tan ⋅+≅ϕ′

Prove in sito30

Regola quantitativaRegola quantitativa::

rapporto FR = rapporto FR = qqcc//ffss ((frictionfriction ratioratio) ) = indicatore stratigrafico= indicatore stratigrafico

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

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

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))

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

1

10

100

1000

0,1 1 10

Rf = fs/(qc-σσσσv0) %

QT

= (q

c-σσ σσ

v0)/

σσ σσ' v0 6

5

1

7

2

3

3

8

96

5

4

4OCR=1

N.C.

OCR >>>

SENS >>

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 Diagramma di RobertsonRobertson (1990)(1990)

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

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

Può essere piPuò essere piùù attendibile perchattendibile perchéé tiene conto delltiene conto dell’’influenzainfluenzadi 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 densit1. Determinazione della densitàà relativarelativa

((qqcc, , σσ’’vv →→ DDrr))

2. Determinazione dell2. Determinazione dell’’angolo dangolo d’’attritoattrito

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

Prove in sito33

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

1. Modulo di Young, E1. Modulo di Young, E’’ 2. Modulo di compressione 2. Modulo di compressione edometricaedometrica, , EEeded

Interpretazione empiricaInterpretazione empirica:: basata sullbasata sull’’osservazione dei legami di proporzionalitosservazione dei legami di proporzionalitàà(lineare) tra (lineare) tra qqcc e e σσ’’ e (non lineare) tra un generico modulo (Ee (non lineare) tra un generico modulo (E’’, , EEeded) e ) e σσ’’

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 validitNB: si tratta comunque di correlazioni di validitàà ““regionaleregionale””

Prova CPT: interpretazione indirettaProva CPT: interpretazione indiretta

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

cqE ⋅β=′

ced qE ⋅α=

EkEed ′⋅=

Ricordando che: 'E)'(f'E'2'1

'1E

2ed ⋅ν=ν−ν−

ν−=

Prove in sito34 Prova Prova penetrometricapenetrometrica dinamica o Standard dinamica o Standard PenetrationPenetration Test (SPT)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 tra una ‘‘manovramanovra’’ e le l’’altra (ogni 2altra (ogni 2--5 m)5 m)

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 ((DynamicDynamic PenetrationPenetration SuperSuper--HeavyHeavy):): punta conica, avanzamento continuopunta conica, avanzamento continuo

SCPT (SCPT (Standard Standard ConeCone PenetrationPenetration TestTest): punta conica, avanzamento continuo): punta conica, avanzamento continuoDLPT (DLPT (DynamicDynamic LightweightLightweight PenetrationPenetration TestTest): punta conica, energia impatto ): punta conica, energia impatto ≃≃ 1/61/6

Prove in sito35

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

Tecnica di esecuzione della prova Tecnica di esecuzione della prova penetrometricapenetrometrica dinamica (dinamica (S.P.T.S.P.T.))

H=76 cmH=76 cm

W=63.5 kgW=63.5 kg

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

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

Prove in sito36 La sonda della prova La sonda della prova penetrometricapenetrometrica dinamicadinamica

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 Prova penetrometricapenetrometrica dinamica: esecuzionedinamica: 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 (< 100, altrimenti ““rifiutorifiuto””))

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)

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

Prove in sito38 Esempi di profili SPTEsempi di profili SPT

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 10 20 30 40 50

Numero di colpi N SPT

Pro

fond

ità d

al p

.c. (

m)

Dt-alDtGn-al

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 de MelloMello, 1971, 1971))

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

ττ = tensione tangenziale a rottura alla profondit= tensione tangenziale a rottura alla profonditàà di prova (= di prova (= σσ’’h0h0 tantan ϕϕ’’ ∝∝ σσ’’v0v0 tantan ϕϕ’’ ))

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

m, h, d, L = parametri geometrici (standard) dellm, h, d, L = parametri geometrici (standard) dell’’attrezzaturaattrezzatura

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

( )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

0

10

20

30

40

50

σσσσ'v (kPa)

NS

PT

ϕϕϕϕ '=50° ϕϕϕϕ '=45°

ϕϕϕϕ '=40°

ϕϕϕϕ '=35°

ϕϕϕϕ '=30°

ϕϕϕϕ '=25°

50 100 150 200 250 3000

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

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 densitDeterminazione sommaria della densitàà relativa (Nrelativa (NSPTSPT→→→→→→→→ DDrr))

Prova SPT: interpretazione indirettaProva SPT: interpretazione indiretta

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

1. Determinazione della densit1. Determinazione della densitàà relativarelativa

(N(NSPTSPT, , σσ’’vv →→ DDrr))

2. Determinazione dell2. Determinazione dell’’angolo dangolo d’’attritoattrito

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

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%

Prove in sito42 Prova Prova penetrometricapenetrometrica dinamica vs. staticadinamica vs. statica

Svantaggi SPT rispetto a CPTSvantaggi SPT rispetto a CPT

•• Profilo discontinuoProfilo discontinuo

•• NecessitNecessitàà fori sondaggiofori sondaggio

•• SensibilitSensibilitàà fattori sperimentalifattori sperimentali

•• Scarsa significativitScarsa significativitàà in terreni finiin 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 profonditMaggiori profonditàà raggiungibiliraggiungibili

Prove in sito43

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

2. Determinazione dell2. Determinazione dell’’angolo dangolo d’’attrito (attrito (qqcc, , σσσσσσσσ’’vv →→→→→→→→ ϕϕϕϕϕϕϕϕ’’): come per CPT): come per CPT

Equivalenza tra prova Equivalenza tra prova penetrometricapenetrometrica dinamica e staticadinamica e statica

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

Prove in sito44 Prove Prove pressiometrichepressiometriche

Prove in sito45 Prove Prove pressiometrichepressiometriche

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 Prove scissometrichescissometriche

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 Prove scissometrichescissometriche

Modello: equilibrio limite alla rotazione del cilindro circoscritto alla paletta

)3(

62 HDD

Mc t

U +=

π

)()( vanecoperativoc UU ⋅= λ

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

-Correzioni per anisotropia

Prove in sito48 Prove Prove dilatometrichedilatometriche

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 Prove dilatometrichedilatometriche

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 Prove geofisiche (sismiche) e geoelettrichegeoelettriche

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 rifrazioneMetodo a rifrazione

Metodo a riflessione Metodo a riflessione

onda diretta:onda diretta:

onda riflessa:onda riflessa:

onda rifratta:onda rifratta:

⇓⇓spessore e velocitspessore e velocitàà strato superficialestrato superficiale

⇓⇓spessore e velocitspessore e velocitàà strato superficialestrato superficiale

+ velocit+ velocitàà substratosubstrato

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 Metodo DownDown--HoleHole (DH)(DH)

Metodo Metodo CrossCross--HoleHole (CH)(CH)

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

a profondita profonditàà variabili.variabili.

La sorgente La sorgente èè superficialesuperficiale, ,

i ricevitori (in numero di uno o pii ricevitori (in numero di uno o piùù) sono ) sono

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

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

a profondita profonditàà variabili.variabili.

La sorgente La sorgente èè in foroin foro,,

i ricevitori (in numero di uno o pii ricevitori (in numero di uno o piùù) sono ) sono

posizionati in altrettanti fori.posizionati in altrettanti fori.

Metodi di indagine sismica da foro

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

Shaker

Generatore di

funzione

Amplificatore

Distribuzione

spostamenti

verticali

Accelerometri

Condizionatore di

segnale

SISTEMA DI ACQUISIZIONESISTEMA DI ACQUISIZIONE

SISTEMA SORGENTESISTEMA SORGENTE

RICEVITORIRICEVITORI

Schede A\DAnalizzatore

di segnali

Computer

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)

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

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

Prove in sito56

Schieramento dipolo-dipolo

(1) Pseudo-sezione (numerica)

(2) Pseudo-sezione (grafica)

(3) Sezione vera

Tomografia di resistività elettrica (ERT)