I MODULO INDAGINI IN SITO

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1 NTC 2008 Circolare INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA Dati geotecnici necessari per il progetto dell opera Successione stratigrafica Regime delle pressioni interstiziali Caratteristiche fisico-meccaniche terreni Proprietà materiali da costruzione Le indagini geotecniche devono permettere un adeguata caratterizzazione geotecnica del VOLUME SIGNIFICATIVO di terreno, che è la parte di sottosuolo influenzata, direttamente o indirettamente, dalla costruzione dell opera e che influenza l opera stessa. Il volume significativo ha forma ed estensione diverse a seconda del problema in esame e deve essere individuato caso per caso, in base alle caratteristiche dell opera e alla natura e caratteristiche dei terreni.

2 I MODULO INDAGINI IN SITO INDAGINI E PROVE GEOTECNICHE IN SITO 1/2

3 I MODULO INDAGINI IN SITO INDAGINI E PROVE GEOTECNICHE IN SITO 2/2

4 PROGRAMMAZIONE INDAGINI SCOPO Raccolta informazioni sufficienti alla scelta della soluzione Evidenziare eventuali problemi in fase esecutiva Evidenziare potenziali rischi di natura geotecnica/geologica Fornire i valori dei parametri significativi OCCORRE DECIDERE DIPENDE DA Numero e tipo di prove Ubicazione Profondità Importanza del progetto Fase di sviluppo del progetto Complessità geologica del sito Necessita di un adeguato modello geologico dell area Possibilità di variare il Programma Indagini in corso d opera

5 NUMERO DELLE VERTICALI STRUTTURE ORDINARIE AREE ESTESE 3-4 sondaggi agli spigoli (eventuale infittimento con CPT) 1 verticale ogni mq AREE NASTRIFORMI 1 verticale ogni m lungo asse

6 VANTAGGI Rapide ed economiche Descrizione continua Volume di terreno maggiore Terreno indisturbato SVANTAGGI Incertezze sulle condizioni al contorno Incertezze sulle condizioni di drenaggio Stato tensionale e deformativo con forti gradienti Terreni a grana grossa (uniche possibili)

7 ACCERTAMENTI STRATIGRAFICI DIRETTI Scavi ispezionabili (pozzetti) Cunicoli e trincee INDIRETTI Prove geofisiche Prove penetrometriche Sondaggi meccanici Eseguire SEMPRE un accertamento stratigrafico diretto!!

8 PERFORAZIONI DI SONDAGGIO TRIVELLAZIONE DISTRUZIONE DI NUCLEO consentono una ricostruzione della stratigrafia attraverso i «cuttings» estratti ROTAZIONE consentono una ricostruzione dettagliata della stratigrafia attraverso le «carote»

9 PERFORAZIONI DI SONDAGGIO ROTAZIONE

10 ATTIVITÀ IN CORSO DI SONDAGGIO Rilievo stratigrafico Esecuzione di Standard Penetration Test (SPT) in foro Esecuzione di prove di permeabilità in sito (Lefranc) Esecuzione di prove pressiometriche Prelievo di campioni di terreno (indisturbati e/o rimaneggiati) Installazione di strumentazione geotecnica

11 Come si compila una stratigrafia 1/4 PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine composto da: Dati generali e tecnici

12 Come si compila una stratigrafia 1/4 PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine composto da: Descrizione stratigrafica

13 Come si compila una stratigrafia 1/4 PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine composto da: Parametri di perforazione

14 Come si compila una stratigrafia 2/4 DATI GENERALI E TECNICI Impresa esecutrice Denominazione cantiere Committente Nome sondaggio Quota Data perforazione Metodo perforazione Attrezzatura impiegata Utensili impiegati (carotieri) Diametro perforazione Rivestimento

15 Come si compila una stratigrafia 3/4 DESCRIZIONE STRATIGRAFICA Tipo di terreno o di roccia Condizioni di umidità naturale Consistenza Colore o colore prevalente Struttura

16 Come si compila una stratigrafia 4/4 PARAMETRI DI PERFORAZIONE Percentuale di recupero Livello piezometrico Campioni prelevati Risultati eventuali prove geotecniche (SPT, PP, TV) Attrezzature installate (Piezometri, inclinometri, ecc.)

17 Prova penetrometrica dinamica (SPT) 1/6 Prova penetrometrica dinamica Standard Penetretion Test (SPT) Standard Cone Penetration Test (SCPT)

18 Prova penetrometrica dinamica (SPT) 2/6 viene eseguita in corso di carotaggio all interno del foro

19 Prova penetrometrica dinamica (SPT) 3/6

20 Prova penetrometrica dinamica (SPT) 4/6

21 Prova penetrometrica dinamica (SPT) 5/6 Prova economica, molto diffusa Prova standardizzata da molti decenni (grande mole di risultati per correlazioni) Prelievo di un campione disturbato Prova impulsiva (poco attendibile per terreni a grana fine) Influenza di Du Risultati discontinui con la profondità Correzioni: Sabbie limose sotto falda: Punta conica (depositi ghiaiosi):

22 Prova penetrometrica dinamica (SPT) 6/6 Stima della densità relativa

23 Prova di permeabilità Lefranc Determinazione della conducibilità idrica dei depositi attraversati attraverso la misura degli assorbimenti di acqua nel terreno. metodo a carico idraulico variabile prevede il riempimento con acqua del tratto di foro, precedentemente rivestito, sino alla profondità di prova e la successiva misura del livello dell acqua all interno del foro (senza ulteriori immissioni) a distanza di 15, 30, 1, 2, 4, 8, 15 dall inizio dell abbassamento, fino all esaurimento del medesimo

24 Prova di permeabilità Lefranc metodo a carico idraulico variabile

25 Prove permeabilità

26 Prelievo di campioni di terreno da sottoporre ad analisi di laboratorio geotecnico e/o chimico CAMPIONI RIMANEGGIATI prelevati dal materiale recuperato con il carotaggio direttamente dalle cassette catalogatrici. vengono sigillati in sacchetti o barattoli in vetro a tenuta stagna per consentirne la conservazione e la misura del tenore di umidità la quantità necessaria per le prove di laboratorio è di circa 500 gr. per i terreni fini e di circa 2 kg per quelli grossolani nella scelta si avrà cura di eliminare le parti di campione alterate dall'azione del carotiere (corteccia, parti "bruciate", tratti dilavati, ecc.)

27 Prelievo di campioni di terreno da sottoporre ad analisi di laboratorio geotecnico e/o chimico CAMPIONI INDISTURBATI sono i campioni recuperati in corso di sondaggio con appositi utensili (campionatori) i campionatori da utilizzare impiegano una fustella a pareti sottili in acciaio Il campionatore Shelby, a parete sottile, è il più comune dei tipi a pistone (ad infissione) può essere utilizzato con profitto in terreni a grana fine o coesivi, ma anche in sabbie, fino a quelle mediamente addensate.

28 Installazione strumentazione geotecnica PIEZOMETRI 1/5 posti in opera al termine della perforazione A tubo aperto (NORTON) Celle di Casagrande controllare il livello della falda o delle falde di acqua presenti nel terreno e di seguirne nel tempo le variazioni

29 PIEZOMETRI 2/5 A TUBO APERTO (NORTON) Costituito da batteria tubi in PVC rigido ciechi e microfessurati (openstand-pipe) è necessario colmare l intercapedine tra tubo e pareti del foro con ghiaino ben cernito e rivestire con calza geotessile il tratto ove, in base alla precedente perforazione, si suppone abbia sede la falda d'acqua. Nel fondo sarà applicato un apposito tappo di chiusura.

30 PIEZOMETRI 3/5 CELLA PIEZOMETRICA O CASAGRANDE Costituito da un filtro a candela e da un telaio Il filtro deve essere poroso (agglomerato di silice) Telaio dotato di 2 raccordi da 1/2 I tubi collegati alla cella porosa risalgono lungo la perforazione fino al raggiungimento del boccaforo e vengono utilizzati sia per le letture, sia per eseguire lo spurgo della cella piezometrica. Le misure possono essere eseguite tramite una sonda piezometrica (freatimetro), dotata di un cavo centimetrato, da calare in uno dei due tubi, oppure tramite un trasduttore elettrico di pressione installato in uno dei due tubi e collegato ad un sistema di acquisizione dati.

31 PIEZOMETRI 4/5 RILIEVO PIEZOMETRICO consente la misura di profondità a cui si trova il livello dell'acqua in piezometri, pozzi, cisterne ecc. FREATIMETRO Un sensore piezometrico, tramite la chiusura del circuito in presenza d'acqua, determina un segnale sonoro. Contemporaneamente si accende una spia luminosa (LED)

32 PIEZOMETRI 4/5 RILIEVO PIEZOMETRICO consente la misura di profondità a cui si trova il livello dell'acqua in piezometri, pozzi, cisterne ecc. DIVER (letture in continuo) Determinano il livello della falda tramite la misura del peso della colonna d acqua che lo sovrasta. Sono in grado di restituire i valori della misura della colonna d acqua riferiti alla quota di bocca pozzo o al livello medio mare

33 PIEZOMETRI 5/5 La conoscenza del livello di falda è uno degli aspetti più importanti della caratterizzazione geotecnica Il comportamento dei terreni dipende dalle tensioni efficaci (Terzaghi) σ = σ - u

34 Installazione strumentazione geotecnica TUBI INCLINOMETRICI 1/5 Consentono, attraverso letture ripetute nel tempo, la misura dello spostamento orizzontale del terreno lungo tutta la verticale. Si utilizza una sonda inclinometrica che, dotata di sensori servoaccelerometrici o potenziometrici di elevata precisione, consente di misurare l inclinazione del tubo in corrispondenza di una determinata sezione. I tubi inclinometrici sono caratterizzati da una sezione circolare in alluminio, provvista di quattro scanalature o guide, con funzioni di guida per la sonda inclinometrica, con diametro esterno di mm e lunghezza non inferiore a 3,0 m.

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42 I MODULO INDAGINI IN SITO PROVE PENETROMETRICHE STATICHE

43 Penetrometro statico-dinamico modello Pagani TG 63/100 cingolato

44 Penetrometro statico-dinamico montato su autocarro

45 PROVE PENETROMETRICHE STATICHE PUNTA MECCANICA - CPT (Begemann) 2 aste coassiali Prova discontinua Misura forze in testa PUNTA ELETTRICA - CPTE Infissione continua Misura forze locale Possibilità aggiunta altri sensori (piezocono)

46 Cone Penetration Test (CPT) Infissione per spinta di una punta conica con velocità v = 20 mm/s SI MISURA Lp Ll Qc= resistenza Punta Lp= forza assiale agente su cono Ac = Area Cono Qc = Lp/Ac = resistenza alla punta Fs = Ll/As = resistenza al manicotto laterale FR = Ll/Qc = Friction Ratio Fs= resistenza unitaria laterale Ll=forza di attrito laterale As= Superficie laterale Qc è molto più affidabile di Fs

47 Profilo stratigrafico I MODULO INDAGINI IN SITO Cone Penetration Test (CPT) Argille: Qc = 0-3 MPa Sabbie: Qc = 2-30 Mpa Qc dipende da Nei terreni coesivi rottura non drenata Cu Δu>0

48 Cone Penetration Test (CPT) Profilo stratigrafico (Schmertmann, 1978)

49 Cone Penetration Test (CPT)

50 Cone Penetration Test (CPT) Taratura del profilo di Qc con sondaggi a carotaggio continuo Vantaggioso per infittire le stratigrafie in terreni con grande variabilità

51 Piezocono (CPTU) Aggiunta di un sensore per misura pressione dell acqua nei pori (u) Incremento delle potenzialità dello strumento Maggiori difficoltà esecutive (saturazione dei circuiti)

52 Profili stratigrafici di grande dettaglio Piezocono (CPTU) La u non risente dei fenomeni di scala «misura» del livello piezometrico

53 Prove Penetrometiche Dinamiche

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58 Metodi geofisici NTC 2008 (3.2.2): «Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l effetto della risposta sismica locale mediante specifiche analisi, come indicato nel In assenza di tali analisi, per la definizione dell azione sismica si può fare riferimento a un approccio semplificato, che si basa sull individuazione di categorie di sottosuolo di riferimento (Tab. 3.2.II e 3.2.III).»

59 A B C D E S1 S2 I MODULO INDAGINI IN SITO Metodi geofisici - Categorie di sottosuolo DESCRIZIONE DEL PROFILO STRATIGRAFICO Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi, caratterizzati da valori di Vs,30 superiori a 800 m/s comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o argille molto consistenti, con spessori di diverse decine di metri caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 360 e 800 m/s ovvero resistenza penetrometrica NSPT>50 e cu>250 kpa Depositi di sabbie o ghiaie mediamente addensate o argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri caratterizzati da valori di Vs,30 compresi tra 180 e 360 m/s (15<NSPT<50 e 70<cu<250 kpa) Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti, caratterizzati da valori di Vs,30<180 m/s (NSPT<15, cu<70 kpa) Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali, con valori di Vs,30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore tra 5 e 20 m giacenti su un substrato di materiale più rigido con Vs,30 >800 m/s Depositi costituiti da, o che includono, uno strato spesso almeno 10 m di argille/limi di bassa consistenza, con elevato indice di plasticità (PI>40) e contenuto d acqua caratterizzati da Vs,30 <100 m/s e 10<cu<20 kpa Depositi di terreno soggetto a liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti V S30 (m/s) Parametri N SPT (colpi/30 cm) c u (kpa) > >50 > <180 <15 <70 <

60 Metodi geofisici Metodi per valutazione Vs30: Metodi attivi (es. MASW) Vantaggi: economici e veloci

61 Metodi geofisici Metodi per valutazione Vs30: Metodi passivi (es. H/V) Vantaggi: economici e veloci

62 Metodi geofisici Altri metodi: Prove in foro (Cross-hole e Downhole) Vantaggi: maggiore completezza di informazioni Svantaggi: costo elevato, necessità di perforazione

63 PROVE IN FASE DI COLLAUDO Prove di carico su piastra per verifica compattazione terreno (es. nei rilevati)

64 PROVE IN FASE DI COLLAUDO Prove di densità in sito Prove Proctor in laboratorio