Dilatometro piatto. Paola Monaco Università dell'aquila Dipartimento Ingegneria Strutture Acque e Terreno paola.monaco@univaq.it

Transcript

1 Le prove in sito per la determinazione dei parametri geotecnici: LA PROVA DILATOMETRICA DMT/SDMT Paola Monaco Università dell'aquila Dipartimento Ingegneria Strutture Acque e Terreno paola.monaco@univaq.it Convegno Associazione Geotecnica Italiana Programmazione delle indagini geotecniche come elemento della progettazione di nuove opere e per il consolidamento di quelle esistenti Forum della Tecnica delle Costruzioni 2011 Dilatometro piatto 2

2 Schema generale prova DMT 3 Marchetti (1980) ASTM (2001) TC16 (2001) EC7 (2007) Campo di esecuzione prova DMT ARGILLE, LIMI, SABBIE (può attraversare strati di ghiaia 0.5 m) Metodo di misura a bilanciamento di zero (null method) alta risoluzione anche in terreni molto teneri Terreni da molto teneri a molto duri (limite superiore capacità di spinta penetrometro ottimale camion 20 ton) Argille: c u da 2-4 kpa a 1000 kpa (marne) Moduli: fino a 400 MPa 4

3 Formule base interpretazione DMT (TC ) 5 Risultati DMT 6

4 Confronti C u DMT vs. C u riferimento 7 Confronti M DMT vs. M riferimento 8

5 Applicazioni prova DMT meccanica (vedi TC ) Parametri geotecnici per progetto (M, c u ) Previsione cedimenti / deformazioni Controllo miglioramento terreno Identificazione tipo di terreno Individuazione superfici di scorrimento in pendii in argilla Informazioni anche su: OCR e K 0 in argilla Coefficiente di consolidazione / permeabilità Curve P-y per pali soggetti a carichi laterali Progetto di diaframmi Parametri per analisi FEM Liquefazione 9 Previsione di cedimenti Applicazione DMT N. 1 In genere secondo classico approccio lineare elastico 1D oppure 3D con E 0.8 M DMT (previsioni simili) Cedimenti sotto carichi di esercizio 10

6 Confronti cedimenti osservati previsti da DMT Numerose case histories buon accordo in ampio campo tipi di terreno, cedimenti, dimensioni fondazione Rapporto medio cedimento previsto da DMT/calcolato 1.3 Cedimento osservato ± 50 % previsto da DMT 11 Controllo compattazione Rapporto M DMT /q c prima/dopo compattazione riporto di sabbia sciolta (Jendeby 1992) Numerosi confronti DMT-CPT prima/dopo, ad es. Schmertmann et al. (1986), Jendeby (1992) aumento M DMT dopo compattazione 2 aumento q c (CPT) 12

7 Identificazione superfici di scorrimento in pendii in argilla Metodo DMT-K D Verifica se un pendio in argilla OC contiene superfici di scorrimento attive (o antiche quiescenti) (Totani et al. 1997) 13 Validazione metodo DMT-K D 14

8 Progetto di pali soggetti a carichi laterali mediante DMT 15 Robertson et al. (1987) Marchetti et al. (1991) 2 metodi raccomandati per derivare curve P-y per pali soggetti a carichi laterali da DMT (palo singolo, primo carico ) Validazioni indipendenti 2 metodi forniscono previsioni simili, in buon accordo con comportamento osservato di pali in vera grandezza Progetto di diaframmi mediante DMT Monaco & Marchetti (2004) Correlazione di tentativo per ricavare coefficiente di reazione K h (Winkler) da M DMT per progetto di diaframmi multivincolati Indicazioni su scelta moduli di input per analisi FEM a partire da M DMT (PLAXIS Hardening Soil model) 16

9 Dilatometro sismico (SDMT) Combinazione S + DMT 2 ricevitori distanti 0.5 m Vs determinata in base a ritardo arrivo impulso ai 2 ricevitori (stesso colpo, trigger non critico, ritardo ben condizionato ) Segnale amplificato + digitalizzato in profondità Misure di Vs ogni 0.5 m Non richiede foro + cementazione (tempi/costi ridotti, ottimo accoppiamento geofono-terreno) 17 Hepton (1988), Martin & Mayne (1997, 1998) Marchetti et al. (2008) Attrezzatura SDMT 18

10 Sorgente di energizzazione in superficie 19 Sismogrammi SDMT registrati e rifasati secondo il ritardo calcolato (Fucino) Algoritmo cross-correlation Ritardo ben condizionato Ripetibilità di Vs 1-2% (variazione max qualche m/s) 20

11 Risultati SDMT (Fiumicino) 21 Validazione SDMT vs. altre prove 22

12 Interrelazione tra modulo di taglio a piccole deformazioni G 0 e modulo operativo M DMT G 0 /M DMT varia tra in sabbie, 1-10 in limi, 1-20 in argille (max variabilità) Monaco et al. (2009) Per tutti i terreni G 0 /M DMT diminuisce all'aumentare di K D (OCR) Rapporto G 0 /M DMT dipendente da Stress History + tipo di terreno Diagramma sperimentale costruito usando valori di G 0 (da Vs) e M DMT (da interpretazione DMT usuale) ottenuti da SDMT in 34 siti in diversi tipi di terreno 23 Curve G-γ in sito da SDMT SDMT modulo small strain G 0 (da Vs) modulo working strain M DMT (interpretazione DMT usuale + case histories cedimenti) Metodi di tentativo per ricavare curve G-γ in sito da SDMT 2 punti facilitano scelta curva G-γ Linee di ricerca: Marchetti et al. (2008), Lehane & Fahey (2004) 24

13 Stima approssimata di Vs (G 0 =ρvs 2 ) da dati DMT meccanico (I D K D M DMT ) 25 SDMT per analisi di liquefazione SDMT 2 valutazioni parallele indipendenti di CRR da V S & K D (procedura semplificata Seed & Idriss 1971) 26

14 Un caso di liquefazione in Italia 27 (Monaco, Santucci de Magistris 2011) Vittorito Risultati SDMT 28

15 Vittorito Valutazione potenziale di liquefazione da Vs e K D (SDMT) V S K D 29 Misure di Vs con SDMT in terreni non penetrabili (ghiaie, rocce tenere ) 1 Esecuzione foro di sondaggio 2 Riempimento foro con sabbia 3 Esecuzione misure di Vs con SDMT nel foro riempito di sabbia (senza misure DMT) Totani et al. (2009) La possibilità di questa misura discende dal fatto che il percorso dell'onda di taglio dalla superficie al ricevitore superiore e inferiore include un breve tratto nel riempimento di lunghezza simile per i due ricevitori 30

16 Validazione misure di Vs con SDMT in terreni non penetrabili Confronto tra profili di Vs ottenuti da SDMT "normale" nel terreno naturale e in un vicino foro riempito di sabbia Montescaglioso Ginosa (Matera) 31 Validazione misure di Vs con SDMT in terreni non penetrabili Confronto tra profili di Vs da SDMT in fori riempiti di sabbia, Vs da Down-Hole e profili stratigrafici 32

17 Misure di Vs con SDMT in fori riempiti di sabbia L'AQUILA centro storico (Palazzo Camponeschi) z (m) Vs non misurabile per la presenza di cavità nel terreno STRATIGRAFIA Brecce calcaree in matrice limosa o sabbiosa Preforo riempito con ghiaietto per la prova SDMT m Misure di Vs con SDMT in fori riempiti di sabbia CEntro di Ricerca e Formazione in Ingegneria Sismica L'AQUILA centro storico (Fontana 99 Cannelle) m

18 Commenti finali Prova DMT meccanica Prova in sito rapida, semplice, riproducibile Eseguibile con diverse attrezzature Stime affidabili di vari parametri/informazioni utili per progettazione (tipo di terreno, modulo di deformazione M, resistenza al taglio non drenata c u in argilla, stato/storia tensionale ) Numerose applicazioni di progetto Più efficace di altre prove penetrometriche quando cedimenti/deformazioni importanti per progetto 35 Commenti finali Prova SDMT Misure accurate e riproducibili di Vs in aggiunta a risultati DMT usuali Buoni risultati anche in condizioni/procedure "atipiche" (misure di sola Vs in fori riempiti di sabbia, offshore) Fornisce normalmente sia moduli a piccole deformazioni (G 0 da Vs) che a deformazioni operative (M DMT confronti cedimenti/moduli previsti da DMT vs. osservati) Permette 2 valutazioni parallele indipendenti di resistenza a liquefazione CRR da Vs e da K D (procedura semplificata Seed & Idriss 1971) 36

19 Prova DMT meccanica Riferimenti base ARTICOLO ORIGINALE MARCHETTI S. (1980). In Situ Tests by Flat Dilatometer. J. Geotech. Engrg. Div. ASCE, 106(GT3), STANDARD ASTM D (2001). Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer. EUROCODE 7 Geotechnical Design Part 2: Ground Investigation and Testing. EN :2007 SOA REPORT TC16 (2001). The Flat Dilatometer Test (DMT) in Soil Investigations. Reprint in Proc. 2nd Int. Conf. on Flat Dilatometer, Washington D.C., 7-48 INTERNET sito biblio (download) 37 Prova SDMT Riferimenti base Marchetti D. et al. (2007) Risultati di prove in sito mediante dilatometro sismico (SDMT). Atti XXIII CNG Padova - Abano Terme Marchetti et al. (2008) In Situ Tests by Seismic Dilatometer (SDMT). From Research to Practice in Geotechnical Engineering, ASCE GSP No. 180 Marchetti D. et al. (2008) Prove mediante dilatometro sismico (SDMT). Gruppo di lavoro MS (2008) "Indirizzi e criteri per la microzonazione sismica" 38

20 Prova SDMT Riferimenti base Monaco et al. (2005) Sand liquefiability assessment by Flat Dilatometer Test (DMT). Proc. XVI ICSMGE, Osaka Monaco & Marchetti (2007) Evaluating liquefaction potential by seismic dilatometer (SDMT) accounting for aging/stress history. Proc. 4th ICEGE, Thessaloniki Monaco et al. (2009) Interrelationship between small strain modulus G 0 and operative modulus. Proc. IS-Tokyo 2009 Totani et al. (2009) Vs measurements by seismic dilatometer (SDMT) in non-penetrable soils. Proc. XVII ICSMGE, Alexandria 39