Convention Expotunnel Milano, 8 Ottobre enrico.pizzarotti@proiter.it Settore Fondazioni Speciali e Opere in Sotterraneo

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2 Classificazioni geomeccaniche Bieniawski (1989) Barton (1974) Caratterizzazione degli ammassi Hoek & Brown Barton Parametrizzazione geomeccanica Hoek & Brown Barton Dati utilizzati Confronto parametrizzazioni: Hoek & Brown Barton Confronto convergenze: linee caratteristiche (Ribacchi) metodi semplificati (Hoek e Barton) Analisi di sensitività rispetto ai dati di input

3 Rilievi e modelli geologici / geologico-tecnici Caratterizzazione degli ammassi Analisi del comportamento allo scavo Metodo diretto: da prove in sito e di laboratorio sugli ammassi oppure Metodo indiretto: da caratteristiche della roccia intatta e indici di qualità dell ammasso (Classificazioni geomeccaniche) Metodi empirici e semi-empirici Metodi analitici Buone Previsioni Prevenzione

4 Classificazione Bieniawski Caraterizzazione Hoek & Brown Parametrizzazione Hoek & Brown Analisi del comportamento allo scavo Deformazioni stimate Deformazioni effettive BACK ANALYSIS: Parametri resistenza e deformabilità Approfondimenti in corso Influenza Assetto geostrutturale Tensioni originarie Approfondimenti svolti Confronto caratterizzazioni Hoek & Brown Barton

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6 Copertura 450 m Copertura 760 m Convention Expotunnel Milano, 8 Ottobre 2015 Faglia della Pusteria Tonaliti di Mules Faglia della Val di Mules Granito di Bressanone ~ 180 m Lfaglia = 515 m Fine scavo CE Lotto Mules 1 ~ 180 m 515 m Fine scavo CE Lotto Mules 1

7 Granito di Bressanone Faglia della Pusteria Tonaliti di Mules 3 sondaggi dalla superficie 2 sondaggi in avanzamento rispetto allo scavo Rilevi del fronte completi per ogni sfondo di avanzamento } RQD Prove in sito (prove di compressione monoassiale e di trazione indiretta, point load test, determinazione delle velocità di propagazione delle onde, petrografie, diffrattometrie, prove di abrasività Cerchar) Prove di laboratorio (prove dilatometriche e Lugeon, sismica a riflessione, downhole) Faglia della Val di Mules

8 Granito di Bressanone Faglia della Pusteria Tonaliti di Mules 3 sondaggi dalla superficie 2 sondaggi in avanzamento rispetto allo scavo Rilevi del fronte completi per ogni sfondo di avanzamento } RQD Prove in sito (prove di compressione monoassiale e di trazione indiretta, point load test, determinazione delle velocità di propagazione delle onde, petrografie, diffrattometrie, prove di abrasività Cerchar) Prove di laboratorio (prove dilatometriche e Lugeon, sismica a riflessione, downhole) Faglia della Val di Mules MU-B-03/05s MU-B-04/05s MU-B-06/11s

9 3 sondaggi dalla superficie 2 sondaggi in avanzamento rispetto allo scavo Rilevi del fronte completi per ogni sfondo di avanzamento } RQD Prove in sito (prove di compressione monoassiale e di trazione indiretta, point load test, determinazione delle velocità di propagazione delle onde, petrografie, diffrattometrie, prove di abrasività Cerchar) Prove di laboratorio (prove dilatometriche e Lugeon, sismica a riflessione, downhole) SAV 6 SAV 7 SAV 6 SAV 7

10 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Granito di Bressanone (GB) 9 rilievi, RMR = Faglia della Pusteria (FP) 3 rilievi, RMR = Tonaliti di Mules (TM) 9 rilievi, RMR = Faglia della Val di Mules (FVM) 5 rilievi, RMR = 32-45

11 Granito di Bressanone (GB) 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Granito a grana media olocristallina; si rilevano fenocristalli di feldspato e quarzo.

13 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Faglia della Pusteria (FP) damage zone Contatto di faglia tra tonalite e aplite al fronte di colore verdino e con scarsa coesione. La tonalite è ridotta in breccia. La superficie di suddivisione tra queste due litologie è costituita da un piano di faglia in cataclasite di colore nero. La superficie di contatto tra cataclasite e aplite è caratterizzata da un gauge di faglia di qualche millimetro.

14 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Faglia della Pusteria (FP) Tonaliti tettonizzate Breccia di frizione. È riconoscibile a tratti e fuori dalle superfici di discontinuità, una struttura cristallina costituita da miche, quarzo e feldspati. In alcuni punti si nota anche alterazione di colore verde (probabile clorite). Le superfici di frattura presentano patine argillose.

16 Tonaliti di Mules (TM) 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Tonalite con struttura cristallina riconoscibile in tratti, orientamento dei grani di quarzo in 110/80. Rare vene aplitiche di colore biancastro sulla parte inferiore del fonte e rene sinistro.

18 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km Faglia della Val di Mules (FVM) Quarziti (FVM Q) Quarziti di colore grigio. (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis)

19 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Faglia della Val di Mules (FVM) Breccia di faglia (FVM B) Breccia di faglia coerente, la cui genesi è da ricondursi alla presenza del piano di faglia F1 con la presenza di paragneiss quarzoso più competente rilevato nella parte destra del fonte.

20 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Faglia della Val di Mules (FVM) Paragneiss (FVM P) Paragneiss di colore grigio-nero e a grana fine con zone di pronunciata foliazione con riempimenti quarziferi-calcitici biancastri. Sono presenti bande di giunti con riempimenti neri, a grana fine con frattura concoide delimitate da bande di colore grigio-verde, interpretate come paragneiss quarzoso-ricristallizato.

21 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis) Faglia della Val di Mules (FVM) Scisti grafitici (FVM S) Scisti grafitici di colore grigio scuro e con alcune superfici 7 di discontinuità costituite da fillade nera ad aspetto carbonioso.

22 26 rilievi del fronte del Cunicolo Esplorativo tra km e km Faglia della Val di Mules (FVM) Filladi e cataclasiti (FVM C) Cataclasite foliata. (integrati con prove di laboratorio su campioni prelevati dai sondaggi / back analysis)

23 Resistenza a compressione della roccia intatta σ ci Grado di fratturazione (RQD) Caratteristiche delle discontinuità Presenza d acqua Orientazione delle discontinuità Stato tensionale R 1 R 2, R 3 R 4 R 5 R RQD J n, J r, J a J w - SRF Bieniawski (1989): Rock Mass Rating RMR = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6 Classi di qualità I-II-III-IV-V Barton (1974): Rock Mass Quality Q = RQD J n J r J a J w SRF Classi di qualità A-B-C-D-E-F-G

24 Parametri della roccia intatta Resistenza σ ci Prove laboratorio Costante del materiale m i Letteratura / Correlazioni Modulus Reduction factor MR Abachi Classificazioni geomeccaniche Global Strength Index (GSI) Abachi Hoek Marinos Correlazioni RMR 89 e Q Fattore di disturbo (D) Parametri della roccia intatta Resistenza σ ci Classificazioni geomeccaniche Indice normalizzato Q c = Q σ ci [MPa] 100

25 Parametri del criterio di plasticità di Hoek & Brown Parametri del criterio di plasticità Mohr-Coulomb equivalente m b - s - a φ c σ 1 = σ 3 + σ ci m b σ 3 σ ci + s a τ = c + σ tan φ

26 Componente coesiva "Ponti" di roccia intatta Basse deformazioni Componente frizionale CC c = RQD J n 1 SRF σ ci 100 Q c = tan FC CC τ = c + σ tan φ Il comportamento degli ammassi dipendente dal livello di deformazione ("c then φ") Scorrimento lungo le superfici di discontinuità Elevate deformazioni FC φ = tan 1 J r J w J a 1

27 Modulo di deformazione e resistenza globale d ammasso 0.1 < Q < < σ ci < 200 MPa Picco GSI c φ E rm σ cm Picco Residuo Residuo GSI res c φ E rm σ cm c φ E rm σ cm GSI res = GSI e GSI

28 Formazione σ ci [MPa] m i MR RMR GSI Q Granito - GB Tonalite - TM Faglia Pusteria - FP ; 34; Scisti - FVM Coperture H = 650 m Raggio di scavo R = 3.1 m Faglia Mules Cataclasiti - FVM C Paragneiss - FVM P Breccia - FVM B Quarziti - FVM Q

29 Formulazione di Ribacchi (cavità non sostenuta) Criterio di plasticità di M-C Strength weakening Flusso non associato Ipotesi di Panet Convergenza assoluta δ ca [%] = c a HB c a B c a HB Risultati Buon accordo per materiali di discreta-buona qualità, nessun accordo per le faglie Differenza tende a diminuire all aumentare di RMR e Q Differenze dovute all effetto dei parametri di input

30 Fascia Plastica δ F [%] = FHB F B F HB Risultati Differenze inferiori al 100% per materiali di buona qualità E difficile identificare un trend anche per i materiali migliori Differenza tende ad aumentare al crescere di RMR e Q, a causa della ridotta estensione della fascia plastica

31 Hoek 1) ε[%] = 0.2 σ cm p 0 2 σ cm resistenza a compr. amm. p 0 tensione litostatica Risultati comparabili solo per ammassi di buone caratteristiche geomeccaniche 1) c a [mm] = Barton span [m] Q 2) c a = span 100 Q σ v σ ci span dim. trasversale caratt. σ v sforzo vert. in sito

32 RQD Rugosità discontinuità Alterazione discontinuità

33 N. famiglie di discontinuità Presenza d acqua σ ci

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