PROGETTO ESECUTIVO RELAZIONE GEOLOGICA

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2 S.P. 130 ANDRIA-TRANI LAVORI DI AMMODERNAMENTO ED ALLARGAMENTO DEL PIANO VIABILE E DELLE RELATIVE PERTINENZE RISOLUZIONE DELL INTERSEZIONE CON LA S.P. 168 A LIVELLI SFALSATI DEMOLIZIONE E RICOSTRUZIONE DEL SOTTOPASSO ALL AUTOSTRADA A14 PROGETTO ESECUTIVO RELAZIONE GEOLOGICA 1. PREMESSA La presente relazione illustra i risultati delle indagini geognostiche finalizzate alla caratterizzazione litologica, stratigrafica e strutturale della zona interessata dalle opere di allargamento della sede stradale della Strada Provinciale 130 Andria-Trani. 2. INQUADRAMENTO GEOLOGICO GENERALE La zona in esame ricade nel Foglio 176 Barletta della Carta geologica d Italia in scala 1: Dall esame della Carta geologica e di quanto è stato possibile veder in affioramento lungo il tracciato, i litotipi su cui poggia la S.P. 130 sono costituiti in prevalenza da Calcari cretacici, affioranti lungo il tracciato della strada dal km 2 al km 4 e dal km 6 al km 10 circa. Nel tratto intermedio, fra il km 4,8 e il km 6 affiorano prevalentemente rocce tenere appartenenti alla formazione delle Calcareniti di Gravina. Infine, fra il km 4 e il km 4,8 affiorano i depositi alluvionali terrazzati, costituiti da sabbie fini e calcareniti leggermente cementate. Questi ultimi depositi affiorano anche fra il km 0 e il km 2 (in prossimità dell abitato di Trani), e dopo il km 10 (in corrispondenza dell abitato di Andria). Le opere d arte principali sono costituite dall intersezione con la S.P. 168, in prossimità del km 5 della S.P.130, ove è prevista un opera di scavalco, e dal sottopasso 1

3 dell Autostrada A14 (al km 8 circa), ove è previsto l allargamento del ponte autostradale. Secondo la normativa vigente la Zona è classificata come 3 per cui è di notevole importanza l identificazione delle categorie del terreno di fondazione in termini di V s30. Le caratteristiche geologiche generali delle formazioni geologiche su elencate sono descritte nei paragrafi seguenti. 2.1 Calcare di Bari (Cc 7-3 ) Nel foglio geologico in esame affiora il termine Calcare di Bari dell unità dei Calcari delle Murge. Di età cretacea, rappresenta il basamento rigido della regione pugliese e sono costituiti da una potente successione di strati di calcari in prevalenza detritici, generalmente a grana fine, spesso dolomitizzati, di colore bianco, rosato o grigio. I calcari caratterizzano i livelli alti della sequenza, mentre dolomie e calcari dolomitici ricorrono frequentemente nella parte inferiore e media. Lo spessore dell unità, non calcolabile con precisione, è dell ordine di un migliaio di metri. 2.2 Calcarenite di Gravina (Q c tc) L affioramento del Calcare di Bari è bordato da una fascia pressoché continua di depositi. di età pliocenica. trasgressivi, arenitici, scarsamente coerenti, che costituiscono la base della serie di riempimento della Fossa Bradanica. Si tratta di calcareniti e a luoghi di bioclastiti biancastre e giallastre, di ambiente litorale, generalmente prive di stratificazione. L appoggio sul Calcare di Bari è segnato in genere da un livello conglomeratici con elementi provenienti dallo stesso Calcare. Tale conglomerato, che a luoghi può anche mancare, è scarsamente cementato da una matrice calcarenitica. 2.3 Depositi marini In trasgressione sui terreni sopra descritti riposa una serie di depositi marini, a luoghi terrazzati, in prevalenza sabbiosi. Tali depositi, di età pleistocenica, sono 2

4 costituiti da sabbie, sabbie calcarifere e da calcareniti con frequente stratificazione incrociata. Detti depositi sono posti a quote via via decrescenti verso il mare e, a luoghi, formano una serie di ripiani, limitati in basso da scarpate. 2.4 Idrogeologia La mancanza di sorgenti e corsi d acqua nella zona è dovuta ai caratteri geologici regionali. I calcari sono più o meno permeabili per fessurazione e carsismo: limitazioni alla permeabilità possono derivare dalla presenza di zone relativamente meno fratturate o con fratture di limitata ampiezza, eventualmente ripiene di terra. Le calcareniti si presentano in genere massicce. Esse risultano permeabili per porosità. Tuttavia la permeabilità può variare fortemente da zona a zona in relazione al grado di diagenesi della roccia ed alla grana degli elementi litoidi. Decisamente permeabili per porosità risultano, infine, i depositi sabbiosi. La loro permeabilità può, tuttavia, essere localmente ridotta a causa della cementazione. 3. INDAGINI SVOLTE Alla luce di quanto sopra espresso a riguardo delle caratteristiche geologiche, idrogeologiche e geotecniche delle formazioni affioranti lungo il tracciato, ai fini della individuazione e risoluzione delle problematiche esposte più avanti, in sede di progetto definitivo sono state effettuate le indagini di seguito elencate: 1) indagini geologiche, mediante sondaggi geognostici a rotazione a carotaggio continuo, in numero di 12, ubicati in corrispondenza delle principali opere d arte, finalizzati alla valutazione delle caratteristiche litostratigrafiche degli ammassi terrosi e/o rocciosi; 2) prospezioni sismiche (indagini sismiche a rifrazione, da superficie e in foro di sondaggio, tomografia sismica, ecc.), finalizzate alla definizione dell assetto geologico e strutturale della zona attraversata dall asse stradale ed in particolare della presenza o meno di zone di alterazione (cavità carsiche, terre rosse, ecc.) all interno dell ammasso calcareo; 3

5 3) indagini idrogeologiche, mediante rilievo delle eventuali falde acquifere presenti all interno delle varie formazioni geologiche; 4) prove geotecniche di laboratorio su campioni di materiale lapideo (prova di compressione monoassiale, prova di trazione brasiliana, ecc.) finalizzate alla determinazione delle caratteristiche fisico-meccaniche delle rocce calcaree e calcarenitiche, per la valutazione del tipo e della capacità portante delle fondazioni delle opere d arte; 5) prove geotecniche in sito (prove SPT) nei tratti attraversanti le sabbie, finalizzate alla caratterizzazione geotecnica dei terreni di fondazione, per la valutazione del tipo e della capacità portante, nonché dei cedimenti prevedibili, delle fondazioni delle opere d arte. Le indagini geognostiche sono state condotte dalla ditta SONDAG S.r.l. e sono state coordinate dallo scrivente. La localizzazione delle indagini è riportata negli stralci planimetrici allegati. I risultati delle indagini sono esaustive per cui in questa sede non si è ritenuto di eseguire ulteriori indagini. 3.1 Sondaggi geognostici In allegato alla presente relazione sono riportate le fotografie delle cassette catalogatrici e la stratigrafia ricostruita dei 12 sondaggi meccanici. La lunghezza dei sondaggi è stata fissata in 10 m, laddove non sono previste opere d arte ovvero in corrispondenza delle opere d arti minori, e in 15 e 35 m in corrispondenza delle opere d arte maggiori. I sondaggi più profondi, da 15 e 35 m, sono stati realizzati nella zona dell intersezione con la SP 163, dove è prevista un opera di scavalco, ed in corrispondenza dell Autostrada A14, dove è previsto l allargamento del ponte stradale. In sintesi i sondaggi S1, S2, S3, S4, S9 ed S10 hanno attraversato per l intera lunghezza la formazione calcarea, a meno del terreno vegetale e/o del materiale di riporto di spessore variabile da zona a zona. Detta formazione si presenta a luoghi compatta, a luoghi fratturata e carsificata. Talora sono stati rinvenuti piccoli vuoti carsici. Invece, i sondaggi S5, S6, S7, S8 ed S11, al di sotto del terreno vegetale e/o del materiale di riporto di spessore variabile da zona a zona, hanno attraversato un discreto spessore (da 4 a 9 metri) di litotipi calcarenitici a varia consistenza (a volte ben 4

6 cementati, a volte poco diagenizzati), posti a tetto della formazione calcarea (quest ultima nel caso del sondaggio S8 non è stata rinvenuta a fondo foro). Infine, il sondaggio S12 ha attraversato per circa tre metri un litotipo sabbiosolimoso sciolto posto a tetto della formazione calcarea. Dei suddetti litotipi, i Calcari condizionano circa l 80% del tracciato stradale; le calcareniti affiorano per un breve tratto a cavallo dell intersezione con la S.P. 168 Barletta-Corato; la restante parte del tracciato (10-15% circa) si sviluppa nell ambito degli affioramenti delle sabbie pleistoceniche Stratigrafia di dettaglio Sondaggio S1: Eseguito in prossimità del ponte autostradale, di lunghezza pari a 35 m, dopo 2 m circa di sabbie grossolane mostra una successione di strati calcarei, a volte compatto a volte sottilmente stratificato, tuttavia poco alterato, come mostrano l RQD molto elevato (70-80%) e il recupero percentuale totale (90%). A luoghi si riscontra la presenza di terra rossa e di modeste cariature, di ordine millimetrico o centimetrico. Sondaggio S2: Eseguito in prossimità del ponte autostradale, di lunghezza pari a 15 m, dopo circa 1,5 m di materiale disomogeneo di riempimento, mostra, come il sondaggio S1, una successione di strati calcarei, a volte compatti a volte sottilmente stratificati, tuttavia poco alterati, come mostrano l RQD molto elevato (70-80%) e il recupero percentuale totale (90%). Alla profondità di 10 m circa da p.c. è stato attraversato un vuoto dello spessore di 60 cm. Sondaggio S3: Di lunghezza pari a 10 m, dopo 1 m di materiale di riempimento, ha attraversato l ammasso calcareo fratturato e sottilmente stratificato con presenza di terra rossa. Per quanto riguarda il recupero percentuale modificato, risulta RQD = 85-90% da 8 ai 10 m dal p.c. e RQD = 10% da 1 a 8 m. Sondaggio S4: Di lunghezza pari a 10 m, dopo 1 m di materiale di riempimento, ha attraversato l ammasso calcareo compatto e poco carsificato (RQD = 80%) con recupero percentuale totale del 90%. 5

7 Sondaggio S5: Di lunghezza pari a 10 m, evidenzia una situazione relativamente complessa. Dopo avere attraversato uno strato di materiale di riempimento di 1,8 m circa, mostra la presenza di calcarenite fine rossastra mal cementata fino ai 5,4 m di profondità, seguita, fino a 7,6 m, da una calcarenite grossolana tufacea. Infine, si rinviene il calcare fino a 10 m di profondità, con presenza di un vuoto di 70 cm. L RQD della calcarenite è pari al 30%, quello del calcare al 20%. Il recupero percentuale totale è dell 80%, escludendo la parte relativa al riempimento. Sondaggio S6: Eseguito in corrispondenza dell intersezione con la S.P.168, di lunghezza pari a 35 m, mostra la presenza di calcarenite fino alla profondità di 9 m dal p.c., con un RQD pari all 80%. Al di sotto si rinviene l ammasso calcareo, stratificato e variamente fratturato con un RQD molto basso (10%). Solo a 32 m di profondità si presenta un calcare più compatto con RQD = 70%. Il carotaggio complessivo percentuale è il 90%. Sondaggio S7: Eseguito in corrispondenza dell intersezione con la S.P.168, di lunghezza pari a 15 m, conferma sostanzialmente quanto visto nel sondaggio S6. I primi 60 cm dei depositi calcarenitici si presentano mal cementati con RQD = 20%. Normalmente la calcarenite è caratterizzata da valori di RQD = 85%. Segue l ammasso calcareo fratturato e stratificato, con a luoghi livelletti di terra rossa. Va segnalato che il calcare mostra un RQD più elevato rispetto a quanto riscontrato nel sondaggio S6, pari al 40%. Sondaggio S8: Di lunghezza pari a 10 m, dopo 1 m di terreno agrario, ha attraversato, fino a 10 m di profondità, una bancata calcarenitica, a granulometria da fine a grossolana: RQD=80%, con recupero percentuale totale del 90%. Sondaggio S9: Di lunghezza pari a 10 m, dopo 1 m di materiale di riporto, ha attraversato l ammasso calcareo in banchi di discreto spessore, con RQD dal 60 all 80% e recupero percentuale del 90%. 6

8 Sondaggio S10: Di lunghezza pari a 10 m, dopo 1 m di materiale di riempimento, ha attraversato l ammasso calcareo variamente fratturato in strati di spessore molto variabile. L RQD varia fra il 60 e l 80% ed il recupero percentuale è pari al 90%. Sondaggio S11: Di lunghezza pari a 10 m, ha attraversato una bancata calcarenitica, variamente cementata di colore bianco giallastro, dello spessore di 3,8 m. Segue l ammasso calcareo stratificato con vaste cariature carsiche. L RQD della calcarenite è pari al 10% con recupero totale del 40%, mentre per il calcare si va dal 20 all 80% di RQD, con recupero totale del 100%. Sondaggio S12: Di lunghezza pari a 10 m, dopo 50 centimetri di materiale di riempimento, ha attraversato un deposito, dello spessore di 3 m circa, costituito da sabbia fine di colore nocciola, alternata a sottili livelli di limi biancastri (RQD = 50%). Al di sotto è stato rinvenuto l ammasso calcareo, in genere compatto, ma sottilmente stratificato, con RQD = 80-90% (recupero percentuale totale 100%). 3.2 Prove SPT Questo tipo di prova è stato effettuato in corrispondenza dei depositi sciolti posti a copertura del calcare di base. Più precisamente è stata svolta una prova in corrispondenza del sondaggio S8 alla profondità di 1 m dal p.c. ed una prova in corrispondenza del sondaggio S12 alla profondità di 1 m dal p.c.. I valori registrati nel corso delle prove sono riportati nella tabella seguente: N1 N2 N3 NSPT S 8 (a -1,00 m) R > 50 S 12 (a -1, R > 50 m) Nel caso del sondaggio S8 i valori ottenuti sono giustificati dal fatto che la prova ha interessato la roccia calcarenitica; nel caso del sondaggio S12, invece, l attrezzo ha attraversato sabbie molto addensate. 7

9 3.3 Indagini sismiche da superficie Le indagini sismiche a rifrazione sono state generalmente effettuate in prossimità dei fori di sondaggi (cfr. planimetria con ubicazione dei sondaggi e tabella seguente). Sono stati effettuati 22 stendimenti sismici in onde P, della lunghezza di 39 metri ciascuno, posizionando su ciascuna base n. 12 geofoni: Base sismica Sondaggio di riferimento Ubicazione S 2-1 / S 2-2 Sondaggio 2 Cavalcavia autostrada in dx S 3-1 / S 3.2 Sondaggio 3 Sud Marmi S.a.s., in dx S 4-1 / S 4.2 Sondaggio 4 Green Sport, in dx S 5-1 / S 5-2 Sondaggio 5 S 6-1 / S 6-2 Sondaggio 6 S.P. Barletta- Corato, in sx S 7-1 / S 7-2 Sondaggio 7 S.P. Barletta-Corato, in dx S 8-1 / S 8-2 Sondaggio 8 In sx S 9-1 / S 9-2 Sondaggio 9 Bassi A. S.r.l., in sx S 10-1 / S 10-2 Sondaggio 10 D Azzeo Costruzioni, in sx S 11-1 / S 11-2 Sondaggio 11 Ediltecno S.r.l., in sx S 12-1 / S 12-2 Sondaggio 12 Svincolo 16 bis, in sx I risultati delle indagini sono riportate nelle figure allegate alla presente relazione e nel rapporto sulle indagini geognostiche allegato. L interpretazione dei risultati delle indagini sismiche da superficie mostra tre sismostrati, con velocità (m/s) progressivamente crescenti verso il basso, come da tabella seguente. Lo strato più superficiale, corrispondente al materiale di riporto e/o al terreno vegetale, manifesta velocità delle onde sismiche pari a m/s. Detto materiale può essere definito molto scadente dal punto di vista fondazionale. Base sismica 1 Strato 2 Strato 3 Strato S 2-1 / S / / / 1510 S 3-1 / S / / / 1430 S 4-1 / S / / / 1100 S 5-1 / S / / / 1260 S 6-1 / S / / / 1170 S 7-1 / S / / / 1010 S 8-1 / S / / / 1060 S 9-1 / S / / / 1640 S 10-1 / S / / / 1140 S 11-1 / S / / / 1560 S 12-1 / S / / /

10 Il secondo strato presenta velocità delle onde sismiche pari a m/s e comprende i litotipi calcarenitici e/o i litotipi calcarei più fratturati e carsificati. Detto materiale possiede comunque discrete caratteristiche geomeccaniche e può essere considerato idoneo ad ospitare strutture fondazionali. Infine, il terzo ed ultimo strato possiede velocità delle onde sismiche pari a m/s e corrisponde ai litotipi calcarei più compatti e meno fratturati Esame dei profili sismostratigrafici Profilo 2 Il profilo sismostratigrafico 02-1 individua un primo strato, di spessore variabile da 6 a 10 m, caratterizzato da valori medio-bassi della velocità delle onde sismiche, cui segue uno strato più veloce. La situazione è confermata dal profilo sismostratigrafico 02-2, ove il passaggio fra i due sismostrati avviene alla profondità di 4,5-6 m. Il contatto fra i due strati risulta, quindi, debolmente inclinato. Profilo 3 I due profili sismostratigrafici mostrano la presenza di tre strati, il primo dei quali di piccolo spessore, caratterizzato da bassi valori della velocità delle onde sismiche. Il secondo strato, di spessore variabile da 4,5 a 8 m circa, corrisponde alla parte alta dell ammasso calcareo. Il passaggio al sottostante bedrock avviene secondo un piano più o meno inclinato (poco inclinato nel profilo sismico 03-2, più inclinato nel profilo 03-1). Le differenze riscontrate fra i due profili e la stratigrafia del sondaggio S3 sono verosimilmente da mettere in relazione con il differente grado di alterazione della roccia. Profilo 4 Anche in questo caso non vi è perfetta concordanza con la stratigrafia di sondaggio. Si osserva, in particolare una notevole variabilità di spessore del secondo strato (4-10 m), verosimilmente da mettere in relazione con il differente grado di alterazione della roccia. 9

11 Profilo 5 Le indagini sismiche a rifrazione individuano un secondo strato di spessore variabile da 4,50 a 11 m, che comprende sia la bancata calcarenitica attraversata dal sondaggio S5, che la parte alta, molto alterata, dell ammasso calcareo. Il passaggio fra i due strati lapidei è orizzontale nel profilo 05-1 e inclinato nel profilo Profili 6 e 7 I valori delle velocità delle onde sismiche sono riportati nella tabella precedente. Dall esame delle sismostratigrafie si evidenzia un primo strato, che si può identificare con la calcarenite, ed un secondo corrispondente all ammasso calcareo. Il contatto fra i due è indicato ad una quota più alta di quella riscontrata dalle stratigrafie: ciò potrebbe essere attribuibile ad un maggior disturbo della parte alta dell ammasso calcareo cui corrisponderebbe una velocità più bassa delle onde sismiche, confrontabile con quella della calcarenite. Il passaggio fra i due strati lapidei è discordante nel profilo sismico 06-1 (piano di strato leggermente inclinato) e nel profilo 06-2 (piano di strato orizzontale). Analoga situazione si evidenzia nel caso del profilo 07-1 (contatto inclinato) e del profilo 07-2 (contatto orizzontale). I risultati sono in linea con le osservazioni dei sondaggi e con l RQD mostrando in buona sostanza una calcarenite di buona o discreta qualità ed un ammasso calcareo che si può definire di qualità da discreta a scadente. Profilo 8 L indagine sismica individua un primo strato, di circa 1 m di spessore, a bassa velocità ( m/s), seguito da un secondo strato, di spessore variabile da 3 a 8 m, avente velocità da 630 a 740 m/s e da un terzo strato di base con velocità da 1060 a 1140 m/s. Il passaggio risulta blandamente inclinato. Profilo 9 L indagine geofisica individua un primo straterello superficiale, di circa 1 m di spessore, con velocità da 290 a 300 m/s, seguito da un secondo strato, di vario spessore (5-10 m), avente circa 900 m/s di velocità e da un terzo strato di base caratterizzato da 10

12 velocità piuttosto alte ( m/s). Il passaggio fra questi ultimi strati avviene su un piano inclinato. Profilo 10 La sismica a rifrazione individua il solito straterello a velocità variabile da 180 a 260 m/s, di spessore esiguo, seguito da un secondo strato con velocità da 830 a 690 m/s, di spessore piuttosto variabile (4-10 m), e da un terzo strato di base la cui velocità varia da 1140 a 1390 m/s. Il passaggio avviene attraverso un piano variamente inclinato. Profilo 11 Le due sismostratigrafie associate al sondaggio S11 sono fra loro significativamente diverse nei valori per cui vanno commentate separatamente. Il profilo mostra un primo strato a bassa velocità (320 m/s), di spessore pari a 1-2 m, seguito da uno strato, di spessore variabile fra 6 e 8 m, caratterizzato da velocità pari a 810 m/s ed infine lo strato di base con velocità 1240 m/s. Il passaggio fra i due ultimi strati è inclinato. Il profilo invece mostra un primo straterello con velocità pari a 590 m/s, cui segue un secondo strato, dello spessore di 4-6 m, con velocità pari a 1170 m/s ed infine lo strato di base con velocità pari a 1560 m/s, con passaggio fra i due strati più profondi di tipo inclinato. Profilo 12 I profili sismici mostrano un primo straterello a bassa velocità ( m/s), cui segue uno strato più consistente, di 3,5-9 m di spessore, con velocità m/s ed ancora lo strato di base con velocità m/s. Il passaggio fra i due strati è inclinato. 3.4 Indagini sismiche in foro All interno dei sondaggi S1 (incrocio Autostrada) e S6 (incrocio S.P.168 Barletta-Corato) sono stati effettuati due Down-Hole in onde P ed S. 11

13 I risultati delle prove svolte sono riportati in allegato alla presente relazione. Il valore del Vs, 30 ottenuto per l S1 è pari a 1450 m/s circa, mentre per l S6 esso è pari a 1210 m/s circa. Tali valori individuano la categoria di suolo A. 3.5 Prove geotecniche di laboratorio Prove di caratterizzazione geomeccanica consistenti nella misurazione del peso volume totale, del peso specifico, della resistenza a compressione monoassiale e della resistenza a trazione sono state effettuate su alcuni campioni di roccia calcarea prelevati direttamente dalle cassette catalogatrici. I risultati ottenuti sono riportati e commentati nella relazione geotecnica, cui si rimanda. 4. PROBLEMATICHE GEOLOGICHE E IDROGEOLOGICHE Le problematiche relative ai suddetti litotipi sono notevolmente diverse tra loro. Infatti, gli ammassi calcarei e calcarenitici sono costituiti da materiali lapidei a comportamento rigido, poco o niente compressibili, dotati di elevati (calcari) o discreti (calcareniti) valori delle caratteristiche fisico-meccaniche, per cui ben si prestano non solo per l appoggio dei rilevati stradali, ma anche per quello delle fondazioni delle opere d arte previste (sovrapasso della sede della Autostrada adriatica, ponti dello svincolo sulla S.P. 168, ecc.). Nel caso dei depositi sabbiosi, qualche prudenza è richiesta laddove essi si presentano sciolti o poco cementati, per cui si rende necessaria una attenta valutazione della capacità portante e dei cedimenti delle strutture in c.a. ricadenti su questi depositi. Per quanto riguarda l idrogeologia della zona attraversata dal tracciato stradale in progetto, sia l ammasso terroso (sabbie) che quelli rocciosi (calcari e calcarenite), sono caratterizzati da una permeabilità medio-alta, nel primo caso per porosità, nel secondo per fatturazione e carsismo e subordinatamente (calcareniti) per porosità. Sulla base dei risultati delle indagini svolte, sembra possa escludersi il rischio di rinvenire cavità carsiche. Bari, Ottobre