Anas SpA. Anas SpA. Direzione Centrale Progettazione. Camera di Commercio Como. Ministero Infrastrutture e Trasporti. Direzione Centrale Progettazione

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1 Anas SpA Direzione Centrale Progettazione Ministero Infrastrutture e Trasporti RegioneLombardia Provincia di Como Camera di Commercio Como Anas SpA Direzione Centrale Progettazione

2 Laboratorio per l esecuzione e la certificazione di indagini geognostiche, prelievo campioni e prove in sito ai sensi della Circ. 7619/STC Concessione del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti Presidenza del Consiglio Superiore dei LL.PP. Decreto n del PROGETTAZIONE DEFINITIVA STRADA STATALE 340 REGINA VARIANTE ALLA TREMEZZINA INDAGINE GEOGNOSTICA E GEOFISICA RELAZIONE TECNICO-ILLUSTRATIVA COMMITTENTE: PROVINCIA DI COMO Via Borgo Vico, COMO (CO) Carpenedolo (BS), settembre 2014 Pagina 1 di 25 Sede Legale: Via Mantova, Montichiari (BS) - Partita I.V.A. e C.F. n Sede operativa : Via Enrico Fermi, Carpenedolo (BS) Uffici : Via Antonio Meucci, Carpenedolo (BS) Tel.: Fax: web: info@singea.it - PEC: singea@pec.singea.it

3 INDICE: 1. INTRODUZIONE 3 2. CAMPAGNA GEOGNOSTICA 3 3. PROCEDURE OPERATIVE SONDAGGI Mezzi e posizionamento Modalità di sondaggio Prelievo campioni rimaneggiati e spezzoni di roccia Pocket Penetrometer e Test Torne Vane Grado di fratturazione dell ammasso roccioso - RQD (Rock Quality Designation) 6 4. COMPLETAMENTO FORI 7 5. PROVE GEOTECNICHE IN FORO Prove penetrometriche S.P.T. (Standard Penetration Test) Prove di permeabilità tipo Lugeon PROVE GEOTECNICHE DI LABORATORIO Laboratorio terre Laboratorio rocce INDAGINE GEOFISICA Premessa Metodo di indagine Strumentazione utilizzata Elaborazione Risultati 20 ALLEGATI: - Allegato 1: Planimetria generale con ubicazione indagini - Allegato 2: Stratigrafie sondaggi - Allegato 3: Relazione fotografica sondaggi - Allegato 4: Prove Lugeon (tabelle con dati di campagna) Commessa: G Pagina 2 di 25

4 RELAZIONE TECNICO-ILLUSTRATIVA 1. INTRODUZIONE Su incarico della Provincia di Como, è stata eseguita un indagine geognostica e geofisica nell ambito della progettazione della variante alla Tremezzina lungo la Strada Statale 340 REGINA. L indagine è stata eseguita allo scopo di caratterizzare dal punto di vista geologico-geotecnico e geofisico i terreni in corrispondenza delle aree di interesse progettuale. La presente relazione ha lo scopo di presentare un quadro sintetico e completo delle attrezzature utilizzate e delle modalità operative adottate durante l esecuzione dell indagine, nonché riportare i dati ricavati dall esecuzione delle prove in sito, la successione stratigrafica riscontrata e le caratteristiche geomeccaniche dell ammasso roccioso rilevate. La presente relazione è redatta in conformità con quanto prescritto dalle norme del Decreto del Ministero LL. PP e successive integrazioni e si tratta di una relazione tecnicoillustrativa delle attività svolte. 2. CAMPAGNA GEOGNOSTICA Per la caratterizzazione geologico-geotecnica-idrogeologica sono state eseguite le seguenti indagini: n. 9 sondaggi a carotaggio continuo, di cui n. 8 verticali e n. 1 orizzontale; installazione n. 4 piezometri a tubo aperto; allestimento n. 2 fori per prove down hole; prove S.P.T. in foro; n. 8 prove di permeabilità di foro tipo Lugeon; Nelle tabelle seguenti sono riepilogate le indagini eseguite. Profondità Numero Sondaggio sondaggio [m da p.c.] Inclinazione (V: verticale; O: Orizzontale) S1D-DH 30,00 V S2D 30,00 V S5D 30,00 V Strumentazione installata Tubo PVC 3 per DH Piezometro PVC 3 Piezometro PVC 3 N prove SPT N Campioni Rimaneggiati* N Spezzoni di Roccia N Prove di Permeabilità Lugeon Commessa: G Pagina 3 di 25

5 S6D-DH 30,00 V S7D 30,00 V S8D 70,00 (a distr. fino a 40,00 m) Tubo PVC 3 per DH Piezometro PVC V S9D 60,00 V S10D 30,00 V Piezometro PVC S11D 70,00 O Per la caratterizzazione geofisica sono state eseguite le seguenti indagini: N.2 prove Down Hole nei fori di sondaggio S1D-DH e S6D-DH. 3. PROCEDURE OPERATIVE SONDAGGI 3.1. Mezzi e posizionamento Le perforazioni sono state eseguite nel periodo dal 05/06/2014 al 08/08/2014, con le seguenti sonde cingolate: Nenzi Gelmina (scomponibile per trasporto con elicottero); PSM 16G; Beretta T 51. Le perforatrici sono fornite di un meccanismo di rotazione costituito da mandrino montato nella parte superiore dell antenna; il tiro e la spinta sono assicurati da un motore oleodinamico con trasmissione a catena ed a pistone; la morsa è di tipo doppio con sistema di controllo oleodinamico. Il controllo della verticalità è assicurato tramite quattro stabilizzatori a pistone, e tramite livella a bolla posta nella parte posteriore. I sondaggi sono stati realizzati secondo le direttive della Committente, in riferimento alle indicazioni della Direzione Lavori, ed in particolare sono stati ubicati lungo il tracciato dell opera in oggetto compatibilmente con le condizioni logistiche di accessibilità sia per i mezzi su strada che per i mezzi via elicottero (Planimetria ubicazione indagini). Commessa: G Pagina 4 di 25

6 3.2. Modalità di sondaggio I sondaggi sono stati realizzati tutti con perforazione a rotazione a carotaggio continuo tranne il sondaggio S8D che è stato realizzato a distruzione di nucleo fino alla profondità di 40 m da p.c. ed a carotaggio da 40,00 m fino a - 70,00 m da p.c.. Il fluido di perforazione (acqua chiara eventualmente con presenza di additivi di tipo polimerico è stato utilizzato esclusivamente per l approfondimento della tubazione di rivestimento dove necessario e per i tratti lapidei. Il materiale prelevato durante le perforazioni è stato depositato, in modo continuo ed ordinato, in apposite cassette catalogatrici in PVC (capacità 5,0 m), siglate ognuna temporaneamente con l identificativo del sondaggio, la profondità di prelievo di riferimento, la profondità di esecuzione delle prove geotecniche in situ, l indicazione delle manovre di carotaggio (in roccia), il committente e la data di perforazione. Gli utensili utilizzati per l avanzamento della perforazione ed il prelievo dei campioni in continuo, sono stati dei carotiere semplici, costituiti da un tubo metallico cilindrico aventi diametri esterni di 101 mm e lunghezza pari a 1,50/3,00 m, munito all estremità inferiore di un corona con inserti in Carburo di Tungsteno e provvisto, nella parte sommitale, di un dispositivo (valvola di ritenzione) che impedisce la perdita dei campioni di terreno prelevati. Alternativamente all approfondimento del carotiere, è stato necessario porre in opera una colonna di tubazioni di rivestimento per i terreni sciolti di copertura, quale sostegno delle pareti del foro, costituita da tubi metallici cilindrici avente diametro esterno di 127 mm e lunghezza pari a 1,50 m, muniti anch essi all estremità inferiore di un scarpa con inserti al Carburo di Tungsteno. In corrispondenza dei tratti in roccia sono stati utilizzati carotieri a parete doppia, tipo T6, costituiti da un tubo metallico cilindrico aventi diametri esterni di 101 mm e lunghezza pari a 1,50/3,00 m, muniti all estremità inferiore di un corona con inserti in diamante. Le stratigrafie sono state eseguite in cantiere da geologo abilitato. La documentazione fotografica e le stratigrafie dei sondaggi sono allegati alla presente di cui costituiscono parte integrante Prelievo campioni rimaneggiati e spezzoni di roccia Il prelievo dei campioni rimaneggiati di terreno e dei campioni di roccia è stato eseguito dal laboratorio incaricato delle analisi. Commessa: G Pagina 5 di 25

7 3.4. Pocket Penetrometer e Test Torne Vane Sulle carote estratte dai sondaggi, ove la litologia lo ha permesso, sono state inoltre eseguite, alle profondità significative prove in sito di tipo speditivo, quali Pocket Penetrometer e Pocket Vane Test (scissometro tascabile), per la determinazione della resistenza al taglio dei depositi coesivi in condizioni non drenate. La prova con il penetrometro tascabile (modello utilizzato: ST 207 TECNOTEST) consiste nel poggiare il puntale al terreno da provare e premere progressivamente finché il puntale non sia penetrato fino alla tacca chiaramente visibile sul puntale stesso. Lo sforzo necessario per compiere questo lavoro viene registrato su di un dinamometro che lo riporta sul suo quadrante in termini di Kg/cm2. Il puntale da 10 mm fornisce il valore di qu (qu = 2Cu) dal quale si può risalire alla coesione non drenata (Cu). La prova con lo scissometro tascabile (modello utilizzato: T 655 TECNOTEST) consiste nell infiggere l adattatore con le alette verticalmente nel terreno fino a coprire le stesse e nel far ruotare manualmente il quadrante in senso orario. La resistenza opposta dal terreno a tale rotazione (coppia torcente), viene misurata e segnata sul quadrante da una lancetta di riferimento; il quadrante riporta la resistenza in termini di N/cm2. Detta misura viene assunta come resistenza al taglio del terreno. I dati ricavati dalle suddette prove sono riportati negli schemi stratigrafici allegati Grado di fratturazione dell ammasso roccioso - RQD (Rock Quality Designation) Per i tratti di foro in roccia è stato stimato il grado di fratturazione dell'ammasso tramite il calcolo dell'indice R.Q.D. (Rock Quality Designation). Il parametro R.Q.D. è definito come la percentuale di recupero di carotaggio in roccia di spezzoni con lunghezza superiore ai 10 cm rispetto alla lunghezza perforata. dove n è il numero dei valori, L è la lunghezza della linea di scansione e Xti sono le lunghezze totali maggiori di 10 cm. L'indice RQD varia dallo 0% (ammasso roccioso estremamente fratturato) al 100% (ammasso roccioso poco fratturato) e su questa base è stata proposta una prima classificazione della qualità dell'ammasso (Deere 1963), riportata nella tabella seguente. Commessa: G Pagina 6 di 25

8 QUALITA RQD % Molto scadente 0-25 Scadente Discreta Buona Ottima La stima del grado di fratturazione dell'ammasso è riportata negli schemi stratigrafici allegati alla presente. 4. COMPLETAMENTO FORI Al termine della perforazione, per la verifica della presenza di acqua nel foro e la misura del relativo livello statico, i fori di sondaggio S2D, S5D, S7D e S10D sono stati attrezzati a piezometro, del tipo a tubo aperto, mediante la messa in opera di tubazione in PVC rigido, di diametro pari a 3. La tubazione, cieca per i primi 3,00 m e microfessurata da 3,00 m e fino a fondo foro, è stata posata in barre di lunghezza di 1,00/3,00 m, giuntate a maschio/femmina a tenuta idraulica mediante apposito mastice di tenuta e nastratura con nastro plastificato e dotata di tappo di testa e tappo di fondo a punta. Nell intercapedine tra il foro e la tubazione definitiva è stato messo in opera, in corrispondenza del tratto filtrante, un dreno costituito da ghiaietto siliceo, lavato e calibrato, diametro 2 3,5 mm. E stata realizzata infine la sigillatura del tratto cieco mediante l iniezione di miscela acquacemento-bentonite. La testa dei piezometri è stata protetta con un chiusino metallico in lamiera preverniciata con predisposizione per chiusura con lucchetto o pozzetto con chiusino in ghisa carrabile. All interno dei piezometri è stata effettuata la misura del livello piezometrico direttamente dalla Direzione Lavori. 5. PROVE GEOTECNICHE IN FORO Come accennato nei paragrafi precedenti, nel corso dei sondaggi realizzati, sono state eseguite prove in foro quali: Prove penetrometriche dinamiche tipo S.P.T. e di permeabilità tipo Lugeon. Commessa: G Pagina 7 di 25

9 Nella tabella seguente vengono riassunte le profondità di esecuzione delle prove in foro. Numero sondaggio Profondità prove SPT [m] Profondità prove Lugeon [m] S1D S5D S6D-DH S7D 3,00 6,00 9,00 12,00 6,00 9,00 12,00 13,50 16,00 5,00 10,00 S8D - S9D S10D 3,00 6,00 9,00 12,00 15,00 18,00 3,00 6,00 9,00 30,00 20,00 25,00 25,00 30,00-21,00 25,00 25,00 30,00 20,00 25,00 25,00 30,00 52,50 57,50 65,00 70, Prove penetrometriche S.P.T. (Standard Penetration Test) Modalità di prova Si tratta di prove che vengono eseguite in avanzamento sul fondo del foro di sondaggio dalle quali si ricava la resistenza alla penetrazione in funzione della profondità. Le prove S.P.T. sono state eseguite seguendo le modalità standard suggerite dall A.G.I. (Associazione Geotecnica Italiana) ed hanno fornito i dati necessari per determinare le caratteristiche meccaniche dei terreni. Le prove penetrometriche dinamiche tipo S.P.T. sono state eseguite, previa pulizia del foro, tramite impiego di apposita attrezzatura di battitura, costituita da un maglio a sganciamento automatico del tipo Plicon-Nenzi (peso maglio kg), con caduta libera da un altezza di 75 cm, che scorre lungo aste di collegamento (L = 3.00 m, Ø = 50 mm, giunte a nipplo m/m) al terminale di infissione. Commessa: G Pagina 8 di 25

10 La prova S.P.T. consiste quindi nell infissione a percussione di un apposito campionatore (campionatore Raymond a punta aperta, dove la stratigrafia lo ha consentito, o a punta chiusa), che penetrando nel terreno, consente di valutarne la resistenza meccanica alla penetrazione (numero di colpi N necessario ad attraversare tre tratti da 15 cm ognuno, per una lunghezza totale di 45 cm). L esecuzione avviene secondo le modalità contenute nella normativa ASTM n D 1586/68 e compresa nelle Raccomandazioni ISSMFE per la standardizzazione delle prove penetrometriche in Europa (1976). Il numero di colpi Nspt è la somma dei valori relativi agli ultimi due tratti di prova (30 cm) e consente la definizione, con buon grado di precisione, dei principali parametri meccanici del terreno; i valori riferiti ai primi 15 cm, generalmente non vengono considerati in quanto rappresentativi di un terreno disturbato dalla perforazione. Ricostruzione stratigrafica e parametri geotecnici desunti dalle prove S.P.T. Di seguito si riportano le correlazioni utilizzate per la determinazione delle caratteristiche geotecniche dei terreni riscontrati durante l indagine attraverso i valori delle prove S.P.T. eseguite: Densità relativa: determinata secondo le indicazioni riportate nella seguente tabella sia definendo con un aggettivo il grado di addensamento (Terzaghi-Peck) sia individuando il corrispondente valore numerico (Gibbs-Holtz). NSPT colpi/30 cm DENSITA RELATIVA Terzaghi-Peck (1948) Gibbs-Holtz (1957) 0-4 Sciolto 0-15 % 4-10 Poco addensato % Moderatamente addensato % Addensato % > 50 Molto addensato % Angolo di attrito efficace: Determinato utilizzando la correlazione per terreni granulari PECK-HANSON-THORBURN ( ). Commessa: G Pagina 9 di 25

11 Terreni granulari Nspt Ø ( ) Nspt Ø ( ) Nspt Ø ( ) Nspt Ø ( ) 5 28, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 Coesione non drenata: La coesione non drenata può essere determinata utilizzando la correlazione di Terzaghi & Peck ( ), valida solo per le argille di media plasticità, in cui la coesione non drenata è calcolata in funzione del numero di colpi NSPT ed è espressa in kg/cm2. Cu N SPT Terreni coesivi Nspt Cu(kg/cm²) Nspt Cu(kg/cm²) Nspt Cu(kg/cm²) Nspt Cu(kg/cm²) 2 0, , , ,00 4 0, , , ,13 6 0, , , ,25 8 0, , , , , , , ,50 Di seguito si riportano altre correlazioni, che permettono di calcolare la coesione non drenata (espressa in kg/cm2) in funzione del numero di colpi NSPT, per diversi gradi di plasticità del terreno. Design manual for soil mechanics: Per le argille a bassa plasticità: Cu N Per le argille a media plasticità: Per le argille ad alta plasticità: Sanglerat: Per le argille a media plasticità: Per le argille limose: Per le argille limo-sabbiose: Shioi & Fukui: Per le argille a media plasticità: Per le argille ad alta plasticità: Modulo di deformazione drenato: Cu N Cu N Cu N Cu N Cu N Cu N Cu N Determinato utilizzando la correlazione per terreni granulari D'APPOLONIA e altri (1970). SABBIE e GHIAIE N.C. (normalmente consolidate) Nspt E'(kg/cm²) Nspt E'(kg/cm²) Nspt E'(kg/cm²) Nspt E'(kg/cm²) 5 229, , , , , , , , , , , ,2 Commessa: G Pagina 10 di 25 SPT SPT SPT SPT SPT SPT SPT SPT

12 20 345, , , , , , , ,3 Peso di volume: Il valore del peso di volume è stato stimato utilizzando le seguenti correlazioni. TERRENI GRANULARI (Terzaghi-Peck 1948/1967): correlazione valida per peso specifico del materiale (G) pari a circa 2,65 t/mc e per indici dei vuoti (e) variabile da 1 a 1/3. Nspt Ysat Yd Nspt Ysat Yd Nspt Ysat Yd Nspt Ysat Yd 0 1,83 1, ,02 1, ,15 1, ,20 1,93 5 1,88 1, ,05 1, ,16 1, ,21 1, ,93 1, ,08 1, ,17 1, ,23 1, ,96 1, ,10 1, ,18 1, ,24 1, ,99 1, ,13 1, ,19 1, ,24 1,99 TERRENI COESIVI (Bowles 1982, Terzaghi-Peck 1948/1967): correlazione valida per peso specifico del materiale (G) pari a circa 2,70 t/mc. Nspt Ysat W% e Nspt Ysat W% e Nspt Ysat W% e 0 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,545 Dove: Ysat [t/m³] = peso di volume saturo Yd [t/m³] = peso di volume secco W = umidità % e = indice vuoti Nelle tabelle seguenti sono riportati, per ogni sondaggio, i dati esecutivi delle prove S.P.T. effettuate ed i corrispondenti parametri geotecnici ricavati dalle stesse per elaborazione, utilizzando le correlazioni sopracitate. SONDAGGIO S5D Profondità (m) Valori prova S.P.T. NSPT colpi/30 cm Dr (%) Φ ( ) E (Kg/cm2) γsat (t/m 3 ) γd (t/m 3 ) Cu (Kg/cm 2 ) 3,00 15/21/ ,00 40/R >50 >85,0 >41,0 >577 >2,15 >1,85-9,00 38/R >50 >85,0 >41,0 >577 >2,15 >1,85-12,00 R >50 >85,0 >41,0 >577 >2,15 >1,85 - Commessa: G Pagina 11 di 25

13 SONDAGGIO S6D-DH Profondità (m) Valori prova S.P.T. NSPT colpi/30 cm Dr (%) Φ ( ) E (Kg/cm2) γsat (t/m 3 ) γd (t/m 3 ) Cu (Kg/cm 2 ) 6,00 10/12/ ,5 34, ,02 1,64-9,00 21/18/ ,0 39, ,11 1,79-12,00 18/25/ ,4 41, ,15 1,85-13,50 21/25/ ,4 41, ,15 1,85-16,00 12/9/ ,0 32, ,98 1,57 - SONDAGGIO 7D Profondità (m) Valori prova S.P.T. NSPT colpi/30 cm Dr (%) Φ ( ) E (Kg/cm2) γsat (t/m 3 ) γd (t/m 3 ) Cu (Kg/cm 2 ) 5, ,0 36, ,07 1,71-10,00 42/R >50 >85,0 >41,0 >577 >2,15 >1,85 - SONDAGGIO S9D Profondità (m) Valori prova S.P.T. NSPT colpi/30 cm Dr (%) Φ ( ) E (Kg/cm2) γsat (t/m 3 ) γd (t/m 3 ) Cu (Kg/cm 2 ) 3,00 6/11/ ,0 31, ,97 1,55-6,00 R >50 >85,0 >41,0 >577 >2,15 >1,85-9,00 R >50 >85,0 >41,0 >577 >2,15 >1,85-12,00 16/14/ ,0 37, ,08 1,73-15,00 17/16/ ,0 37, ,07 1,72-18,00 24/27/ ,0 40, ,14 1,83 - SONDAGGIO S10D Profondità (m) Valori prova S.P.T. NSPT colpi/30 cm Dr (%) Φ ( ) E (Kg/cm2) γsat (t/m 3 ) γd (t/m 3 ) Cu (Kg/cm 2 ) 3,00 15/30/ ,0 44, ,20 1,93-6,00 12/17/ ,0 38, ,09 1,75-9,00 9/13/ ,0 34, ,01 2,07 1,63 1,50 30,00 R >50 >85,0 >41,0 >577 >2,15 >1,85 >3,13 Commessa: G Pagina 12 di 25

14 5.2. Prove di permeabilità tipo Lugeon Modalità di prova La prova Lugeon è utilizzata per la valutazione della permeabilità, o anche solo della fatturazione degli ammassi rocciosi. Le prove sono state eseguite in avanzamento nel corso dei sondaggi isolando tratti di foro di lunghezza variabile (tasca). Nel corso della prova si sono rilevati gli assorbimenti d acqua per diversi gradini di pressione di iniezione dai quali, tramite determinate formule consolidate e presenti in letteratura si ricava il valore dell unità Lugeon direttamente correlabile con la permeabilità. La prova consiste nel calare all interno del foro un tubo per l adduzione dell acqua munito di otturatori ad espansione (packer singolo) che consentono di isolare il tratto di foro da provare. Nel corso della prova si misura: pressione di iniezione (con manometro posto in testa alla tubazione di immissione); portata immessa (con contatore a mulinello). Prima di calare l'otturatore si è provveduto alla misura del livello della falda (stabilizzata) nel foro di sondaggio con sondina piezometrica. L'otturatore è stato poi calato ed espanso, ad isolare il tratto finale del foro per la lunghezza prescelta per la tasca. Si è infine proceduto ad iniettare acqua nel tratto di prova, eseguendo diversi gradini di pressione in salita e ripetendone alcuni in discesa. Ciascun gradino di portata, in salita o in discesa, è stato mantenuto per 10 minuti primi dopo il raggiungimento della stabilizzazione degli assorbimenti (regime di equilibrio). La costanza della portata è stata controllata ogni 1-2 minuti. Perdite di carico Sono state inoltre valutate le perdite di carico nei tubi di adduzione, con il metodo di un tubo campione posto orizzontalmente in superficie e collegato alla pompa con l'interposizione del manometro. Si è calcolata la perdita di carico corrispondente alla portata Q come: dove: Pc = perdita di carico per metro (MPa/m); Pm = pressione al manometro (MPa); l = lunghezza del tubo (m). Pc = Pm l Commessa: G Pagina 13 di 25

15 La prova è stata ripetuta per tre valori della portata Q, ottenendo una curva Pc = f(q). Di seguito si riportano i dati relativi al calcolo delle perdite di carico dell attrezzatura. Portata Pressione P corretta Lunghezza tubo lt/min mc/sec [m d acqua] [m d acqua] [m] 44 0, , , , , , , , ,00 B = 0,692 sec/m 2 C = 150,3 sec2/m 5 Calcolo perdite di carico nell'attrezzatura = pc = B*Q + C*Q^2 In allegato si riportano le elaborazioni delle prove eseguite in cui è stato tracciato il grafico delle portate (I/min/m) in funzione delle pressioni in camera di iniezione (bar) per ciascun gradino in andata e in ritorno. La pressione è stata corretta con il seguente metodo: dove: P = Pm + ( w * H) - Pc Pm = pressione Ietta al manometro w = densità dell'acqua H = distanza verticale tra il manometro ed il livello statico della falda Pc = perdita di carico nel circuito Si specifica che le prove sono state eseguite sopra il livello della falda per tutta la lunghezza della tasca. Interpretazione prove Commessa: G Pagina 14 di 25

16 Le prove sono state interpretate utilizzando il metodo proposto da Houlsby (1977) calcolando per ogni gradino di pressione il relativo valore di Unità Lugeon (U.L.) secondo la seguente formula: Unità Lugeon=assorbimento in litri/metro/minuto x 10 kg/cm2 pressione utilizzata durante la prova in kg/cm2 Calcolati i cinque valori di Unità Lugeon relativi ai singoli gradini di pressione viene scelto il valore di Unità Lugeon che si ritiene rappresentativo dell intera prova secondo i seguenti criteri: Commessa: G Pagina 15 di 25

17 Risultati Di seguito si riporta l elenco delle prove eseguite, il relativo sondaggio e la profondità della tasca di prova: Numero sondaggio Numero prova Profondità Prove Lugeon [m] S1D-DH S6D-DH S7D S8D L1 20,00 25,00 L2 25,00 30,00 L1 21,00 25,00 L2 25,00 30,00 L1 20,00 25,00 L2 25,00 30,00 L1 52,50 57,50 L2 65,00 70,00 La seguente tabella fornisce orientativamente il significato qualitativo dei valori di permeabilità secondo l unità di assorbimento Lugeon (HOULSBY, 1977). Valore Unità Lugeon [U.L.] Roccia dura massiva con giunti continui Roccia tenera intensamente fratturata 0 Completamente impermeabile Completamente impermeabile 1 Occasionalmente presenti giunti Occasionalmente presenti microfratture con apertura di circa 1 mm con apertura di 1 mm 3-5 Occasionalmente presenti giunti Occasionalmente presenti giunti con apertura di circa 2,5 mm con apertura di 1 mm 20 Frequentemente presenti giunti Frequentemente presenti giunti con apertura di circa 1 mm con apertura di circa 1 mm 50 Frequentemente presenti giunti Frequentemente presenti giunti con apertura di circa 2,5 mm con apertura di circa 2,5 mm 100 Frequentemente presenti giunti Frequentemente presenti giunti con apertura di circa 6 mm con apertura di circa 6 mm 6. PROVE GEOTECNICHE DI LABORATORIO 6.1 Laboratorio terre Le prove geotecniche sui campioni di terreno sono state eseguite da laboratorio autorizzato incaricato dalla commitente. Commessa: G Pagina 16 di 25

18 6.2 Laboratorio rocce Le prove geomeccaniche su campioni di roccia sono state eseguite da laboratorio autorizzato incaricato dalla committente. 7. INDAGINE GEOFISICA 7.1. Premessa Nel mese di agosto 2014 è stata eseguita una campagna sismica con metodo down hole nell ambito della progettazione della Variante alla Tremezzina S.S. 340 Regina in Provincia di Como. L'indagine è stata svolta con l obiettivo di individuare le velocità delle onde sismiche di compressione e di taglio fino a profondità di 30 m da piano campagna per determinare i relativi parametri geotecnici. A tale scopo sono stati è stato utilizzati 2 fori di sondaggio (S1D DH E SD DH) attrezzati con tubo in PVC, della lunghezza di 30 m. Nel primo caso è stato costruito un pilastro in calcestruzzo armato per l energizzazione mediante la massa battente utilizzata, in quanto la posizione del foro non permetteva il raggiungimento con nessun mezzo da usare come contrappeso alla massa battente. Nel secondo caso si è proceduto all utilizzo del peso di una autovettura per il bloccaggio degli elementi da energizzare. Di seguito si riportano la metodologia della ricerca e i risultati dell indagine eseguita Metodo di indagine La prova Down hole consiste nella misurazione dei tempi di arrivo di impulsi sismici generati in superficie ad un ricevitore posto all interno di un foro di sondaggio verticale, adeguatamente predisposto con apposita tubazione. La prova consente la misura diretta delle velocità di propagazione Vp delle onde di compressione (onde P) e Vs delle onde di taglio (onde S) e la determinazione dei parametri elastici dei terreni in condizioni dinamiche. La procedura di indagine prevede di calare in foro e bloccare la sonda sismica in corrispondenza dal primo punto di prova, solitamente alla massima profondità. Si procede all energizzazione e registrazione degli impulsi sismici per le onde P (impulso verticale su piastra di alluminio), poi per le onde SH (impulso parallelo alla superficie topografica su trave di legno o piastrino in cls armato) sia per la fase SX sia per la fase opposta SY. Nel caso di segnale debole o disturbato è Commessa: G Pagina 17 di 25

19 possibile sommare più registrazioni per ottenere una migliore definizione dei treni d onda P e SH. - Schema della geometria di energizzazione - La sonda sismica viene quindi sbloccata e portata al punto di prova successivo dove è ripetuta la sequenza sopra descritta. Nel caso specifico le prove sismiche sono state effettuate a intervalli di 2 metri per tutta la lunghezza dei fori attrezzati con tubi in pvc. La successiva elaborazione consente di ottenere un diagrammi 1D (profondità/velocità onde sismiche) sia per le onde P che per le onde SH, con intervalli verticali di 2 metri. È possibile inoltre determinare parametri geomeccanici dinamici quali il modulo elastico dinamico e il modulo di taglio dinamico Strumentazione utilizzata Il sistema di acquisizione è costituito da un sismografo multicanale ECHO 24/2010 Ambrogeo, munito di contenitore in ABS a tenuta stagna da campo, conversione A/D a 24 bit, tempo di campionamento da 32 microsec a 960 millisec su 24+1 canali e lunghezza registrazione estesa fino a 1600 campioni. Lo strumento è collegato ad una sonda (modello DHTG 50), al cui interno sono alloggiati tre geofoni da 10Hz, orientati secondo tre assi ortogonali tra loro che consentono l individuazione dei primi arrivi di onde P e onde S. La sonda è resa solidale con la tubazione di rivestimento del foro tramite un dispositivo di bloccaggio elettromeccanico controllato dall operatore tramite centralina. Commessa: G Pagina 18 di 25

20 Lo strumento è in grado di gestire l acquisizione simultanea sui 3 canali e di rilevare l instante di energizzazione (tempo zero) tramite geofono starter. È inoltre equipaggiato di software proprietario in grado di gestire tutte le operazioni di campagna attraverso le seguenti fasi: impostazione numero di canali e metodologia di indagine; impostazione frequenza e lunghezza di campionamento; selezione entità dell amplificazione del segnale per ogni canale; impostazione filtraggi delle frequenze indesiderate; visualizzazione sismogramma con misura dei tempi di arrivo; esecuzione operazioni di somma di ulteriori sismogrammi; memorizzazione di tutti i dati relativi all acquisizione. La tubazione di rivestimento ha sezione circolare in PVC, 90 mm e diametro interno compreso fra 75 mm. Gli spezzoni da 3 metri vengono assemblati mediante filettatura M/F. La tubazione dopo la posa è resa solidale con il terreno circostante mediante cementazione dal fondo dell intercapedine perforo/tubazione. Il sistema di energizzazione è costituito da una mazza battente manovrata a mano (mazza da 10 kg - mod SIS ), agente a percussione in diverse direzioni su trave di legno, resa solidale al terreno e su una piastra quadrata di alluminio. Il tempo zero viene rilevato tramite geofono starter posto in prossimità dei punti di energizzazione e collegato al sismografo Elaborazione L elaborazione è stata effettuata con software dedicati (Front End 7.1 e Win_Downhole 3.1) in grado di gestire le fasi di preparazione, analisi e restituzione finale. La fase iniziale consiste nel filtraggio del segnale sismico per eliminare il rumore ed eventuali frequenze indesiderate. Il software permette di effettuare il picking dei primi arrivi delle onde P ed S, inoltre consente il confronto tra i sismogrammi SX ed SY allo scopo di poter evidenziare i primi arrivi delle onde di taglio (SH). Nella fase successiva viene diagrammato l andamento dei primi arrivi (onde P e onde S) alle varie profondità in funzione del tempo (tcorr), tenuto conto della correzione dovuta alla distanza tra i punti di energizzazione e boccaforo. La procedura di interpretazione si basa sulla tipologia a raggio rettilineo a metodo diretto, con correzione operata per tenere conto dell inclinazione del percorso delle onde: Commessa: G Pagina 19 di 25

21 tcorr= toss x cos (arctan r/z) Dove tcorr è il tempo del primo arrivo, z è la profondità di investigazione, r è la distanza del punto di energizzazione da boccaforo. Nota la velocità delle onde P ed S è possibile determinare, in funzione della densità, parametri geotecnici quali il coefficiente di Poisson, il modulo elastico dinamico e il modulo di taglio dinamico. In conclusione vengono restituiti i diagrammi 1D della velocità (onde P e onde S), il diagramma del coefficiente di Poisson, il diagramma del modulo elastico dinamico e il diagramma del modulo di taglio dinamico, tutti in funzione della profondità Risultati L analisi delle onde P ed S ha consentito di determinare le velocità Vp e Vs ed i relativi parametri geotecnici dinamici per le 2 prove down hole realizzate: SONDAGGIO S1 DH ONDE P ONDE S Modulo Modulo Profondità T. V T. V di Young di Taglio Poisson (m) arrivo intervallo arrivo intervallo E G (msec) (m/sec) (msec) (m/sec) (Kg/cm 2 ) (Kg/cm 2 ) 2 4,7 444,3 8,9 234,6 0, ,7 1761,9 11,5 702,2 0, Commessa: G Pagina 20 di 25

22 6 6,9 1627,6 14,6 634,0 0, ,2 1525,2 17,9 602,0 0, ,5 1531,5 20,9 663,9 0, ,6 1811,9 23,7 712,3 0, ,5 2215,6 25,5 1107,3 0, ,8 1536,6 27,9 832,0 0, ,6 2495,5 29,6 1174,3 0, ,8 1665,4 31,6 998,9 0, ,9 1817,0 33,4 1110,0 0, ,7 2497,8 35,1 1175,5 0, ,5 2498,3 36,7 1249,1 0, ,2 2855,2 38,1 1427,5 0, ,8 3331,0 39,5 1427,7 0, Travel Time Velocità di intervallo Profondità (m) 15 Profondità (m) Tempo (msec) Velocità (m/sec) Vp Vs Vp Vs Commessa: G Pagina 21 di 25

23 Coefficiente di Poisson Modulo di Young 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0, Profondità (m) 15 Profondità (m) Kg/cm 2 Modulo di Taglio G Profondità (m) Kg/cm 2 Commessa: G Pagina 22 di 25

24 SONDAGGIO S6 DH ONDE P ONDE S Modulo Modulo Profondità T. V T. V di Young di Taglio Poisson (m) arrivo intervallo arrivo intervallo E G (msec) (m/sec) (msec) (m/sec) (Kg/cm 2 ) (Kg/cm 2 ) 2 4,3 479,4 14,1 158,6 0, ,8 776,4 18,0 412,3 0, ,8 989,1 21,4 548,5 0, ,5 738,6 27,9 304,1 0, ,9 831,6 34,3 310,3 0, ,1 1660,8 38,3 495,3 0, ,6 571,2 44,2 337,8 0, ,2 768,8 49,7 362,6 0, ,0 1110,2 53,1 585,6 0, ,8 1110,4 57,2 486,6 0, ,7 2219,5 59,0 1104,7 0, ,8 1816,8 60,9 1048,2 0, ,8 1998,7 62,7 1107,1 0, ,7 2220,8 64,3 1245,8 0, ,5 2498,5 65,9 1246,6 0, Commessa: G Pagina 23 di 25

25 Travel Time Velocità di intervallo Profondità (m) 15 Profondità (m) Tempo (msec) Velocità (m/sec) Vp Vs Vp Vs Commessa: G Pagina 24 di 25

26 Coefficiente di Poisson Modulo di Young 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0, Profondità (m) 15 Profondità (m) Kg/cm 2 Modulo di Taglio G Profondità (m) Kg/cm 2 Commessa: G Pagina 25 di 25