GEOTECNICA LEZIONE 9 INDAGINI IN SITO. Ing. Alessandra Nocilla

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1 GEOTECNICA LEZIONE 9 INDAGINI IN SITO Ing. Alessandra Nocilla 1

2 INTRODUZIONE SCOPO DELLE INDAGINI GEOTECNICHE 1) Gli ingegneri geotecnici non possono scegliere i materiali sui quali sono chiamati a costruire. Devono utilizzare i materiali che trovano in sito. Quindi devono: Identificare i terreni con i quali dovranno operare Determinarne le caratteristiche meccaniche 2) Le indagini vengono condotte con: Sondaggi e campionamento Proveinsitoeinlaboratorio Informazioni di carattere geologico e conoscenze geotecniche 3) Le norme tecniche sulle indagini geotecniche variano da paese a paese quindi tratteremo solo gli aspetti più generali e importanti. 2

3 OBIETTIVI DELLE INDAGINI GEOTECNICHE 1) Ricostruire una IMMAGINE TRIDIMENSIONALE della posizione dei principali strati di terreno o di roccia presenti nel sito che potrebbero essere influenzati o potrebbero influenzare l opera geotecnica (definizione del volume significativo). Nell identificazione degli strati ci si deve riferire alle classifiche geotecniche. 2) Capire e identificare le condizioni della falda 3

4 OBIETTIVI DELLE INDAGINI GEOTECNICHE Per ogni strato del modello stratigrafico presentato nella figura precedente, sarà necessario attribuire del parametri di resistenza, rigidezza e permeabilità. Quindi le indagini dovrebbero essere abbastanza estese in modo che per ciascun strato sia possibile stabilire: 1) La sua descrizione geotecnica e l identificazione della sua natura(granulometria e plasticità) e del suo stato (stato tensionale, contenuto d acqua w e grado di sovraconsolidazione). 2) L ambiente geologico nel quale il terreno si è formato e la storia di deposizione(aiuto del geologo). 3) L ambiente geologico nel quale il terreno si è formato e la storia di deposizione, erosione, alterazione o invecchiamento(aiuto del geologo). 4) La struttura visibile a occhio nudo(fessure, giunti, stratificazioni..) 5) I valori rappresentativi dei parametri di resistenza, rigidezza e permeabilità. Globalmente, per il volume significativo individuato, occorrerà poi indagare sul regime delle acque sotterranee. Non bisogna mai scavare senza sapere IN COSA si scava e QUALI siano le condizioni della falda!! 4

5 FASI DELLE INDAGINI GEOTECNICHE Le indagini non possono mai essere completamente pianificate prima della loro esecuzione perché le condizioni del terreno non sono note in anticipo. Per questo le indagini vanno condotte in fasi successive: ogni fase va programmate in base alle informazioni disponibili e ai dati ottenuti nella fase precedente. Le fasi possono essere riassunte: 1) Studio a tavolino. Reperimento di tutte le informazioni su carta disponibili in letteratura (lavori precedenti, carte geologiche, carte topografiche, sezioni geologiche in archivio delle autorità locali, etc) 2) Indagine preliminare. Rilievo geologico con l ausilio di un bravo geologo. Possibilmente con l esplorazione del sottosuolo per mezzo di sondaggi esplorativi o indagini geofisiche di vario tipo(non invasive) 3) Indagine di dettaglio. Esecuzione dei sondaggi, campionamento e prove di laboratorio e di sito. Eventualmente ulteriore rilievo geologico anche a mezzo di trincee di saggio. Generalmente un indagine in sito viene affidata a un impresa specializzata in un unico appalto, con un capitolato e un preventivo di spesa, Ciò spesso rende difficile la pianificazione delle indagini e può dar luogo, in seguito, a qualche problema. 5

6 PERFORAZIONI E SONDAGGI TECNICHE DI SONDAGGIO: Le trivelle elicoidali di piccolo diametro possono essere fatte avanzare manualmente a profondità modeste, per quelle di grande diametro si adoperano macchine. Il fluido di circolazione viene talvolta utilizzato per i terreni grossolani (sabbie e ghiaie). Nel caso di sondaggio in roccia si utilizzano sempre sondaggi a rotazione. RIVESTIMENTO FORO: per terreni consistenti (argille OC o rocce) non è necessario, per terreni poco consistenti o incoerenti(argille NC o sabbie), occorre sostenere il foro con tubi di rivestimento(generalmente PVC) 6

7 CAMPIONAMENTO CAMPIONI PRELEVATI Disturbati Intatti(nessun campione è mai veramente indisturbato ) Vengono prelevati, raccolti in sacchetti di plastica e sigillati con nastro adesivo. Vengono utilizzati per la descrizione e classificazione del terreno: granulometria, plasticità, contenuto naturale d acqua. Le varie colonne di terreno (carote) prelevate vengono sistemate in cassette campionatrici. Vengono prelevati con l ausilio di un tubo campionatore dotato di invito tagliente. Per argille consistenti o rocce si va uso di quello a rotazione. ATTENZIONE se si fa uso di acqua di circolazione perché può alterare il contenuto naturale d acqua. BLOCK SAMPLES. 7

8 PRINCIPALI PROVE IN SITO 1) Prove penetrometriche 2)Vanetestoproveconscissometro 3) Prove pressiometriche 4)Provedicaricosupiastra 5) Indagini geofisiche 6) Prove di permeabilità e individuazione del regime di falda 8

9 PROVE IN SITO 1) Prove penetrometriche Dinamiche(SPT, SCPT) Statiche(CPT, CPTU) Il risultato della prova SPT è espresso in numero di colpi N necessario a fare avanzare l attrezzo di una prefissata quantità, i valori di N sono funzione della densità relativa o del OCR e possono fornire (cautela) una misura indiretta della resistenza e della rigidezza del terreno. Nelle prove statiche, CPT, lo strumento viene fatto avanzare staticamente e la resistenza è registrata continuamente. I metodi interpretazione dei risultati si basano su correlazioni empiriche tra i risultati e le caratteristiche meccainche dei terreni. 9

10 PROVE IN SITO Prove penetrometriche SPT(CORRELAZIONI CON LA DENSITA RELATIVA) 10

11 PROVE IN SITO Prove penetrometriche CPT(RAPPRESENTAZIONE DEI RISULTATI) Con piezocono CPTU: misura delle sovrapressioni interstiziali che si creano alla punta durante l avanzamento dello strumento 11

12 PROVE IN SITO 2)Vanetestoproveconscissometro Questo tipo di prova viene utilizzata per misurare la resistenza non drenata Cu. Lo scissometro, dotato di 4 palette, viene inserito nel terreno dalla superficie o dal fondo di un foro e viene fatto ruotare misurando il Momento M applicato. In condizioni di rottura questo momento applicato allo scissometro (valore noto) è bilanciato dalle tensioni tangenziali sulla superficie del cilindro di terreno (legate al valore della Cu). Quindi noto M,siricavaCu. 3) Prove pressiometriche Nelle prove pressiometriche una membrana cilindrica viene espansa all interno del terreno mentre vengono registrate la pressione necessaria per espandere il cilindro e le sue variazioni di volume. I risultati della prova vengono utilizzati per calcolare la resistenza delterreno,lasuarigidezzaeilvaloredelletensioniorizzontalilitostatiches h. 4)Provedicaricosupiastra Le prove di carico su piastra vengono condotte in superficie o sul fondo di un foro, nel corso della prova vengono misurati il carico applicato alla piastra F e il suo cedimento r. L analisi dei risultati della prova di carico è basata sugli stessi metodi che si utilizzando per il progetto delle fondazioni superficiali (valutazione del carico limite). 12

13 PROVE IN SITO 5) Indagini geofisiche Sono indagini indirette non distruttive. Sono basate sulla determinazione di alcune caratteristiche fisiche dei terreni (velocità di propagazione delle onde elastiche, resistività elettrica, densità, etc..) PROVE CROSS-HOLE: velocità di propagazione misurata tra due perforazione su percorso orizzontale. PROVE DOWN-HOLE: velocità di propagazione misurata tra la superficie e prefroazione su percorso obliquo. Dalla misura delle velocità di propagazione è possibile determinare i moduli di rigidezza. 6) Prove di permeabilità e individuazione del regime di falda Le pressioni interstiziali possono essere misurate osservando il livello di risalita dell acqua all interno di TUBI PIEZOMETRICI installati in foro. (attenzioni ai tempi di osservazione!!) La permeabilità viene valutata secondo le prove di pompaggio in sito di cui si è precedentemente parlato (lezione 3) 13

14 PRESENTAZIONE DEI RISULTATI Al termine delle indagini devono essere acquisite le seguenti informazioni: 1) Sezioni e piante(vedi figura). 2) Lista dei principali strati con descrizione. 3) Descrizione del regime di falda. 4) Valore dei parametri di resistenza, rigidezza e permeabilità disponibili 5) Stima delle incertezze 14