Studio Geologico Dott. Simone FIASCHI

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1 REPORT DI COMPENDIO SUI RISULTATI DELLE INDAGINI GEOGNOSTICHE SVOLTE A SUPPORTO DELLA PROGETTAZIONE PER LA REALIZZAZIONE DELLA CASSA DI ESPANSIONE DEI RENAI (LOTTO 1 ARGINE A 38 m s.l.m.) NEL COMUNE DI SIGNA (FI) ****************** 1 Premessa. Su incarico (disciplinare rep. 85/OO.PP.) dell Amministrazione Comunale di Signa (FI), viene redatto il presente report di compendio sui risultati delle indagini geognostiche di campagna e di laboratorio a supporto al Progetto Definitivo della Cassa d Espansione dei Renai (lotto 1). In seguito ad incarico ricevuto si è proceduto alla programmazione ed esecuzione del programma di indagini geognostiche ed analisi di laboratorio concordato con il Gruppo di Progettazione e con il R.U.P. (Ing. V. Venturini). In particolare, per conto dell Amm. Comunale, è stata eseguita una campagna geognostica comprensiva di: n 2 sondaggi a carotaggio continuo con prelevamento di campioni indisturbati di terreno, prove di permeabilità in foro, prove SPT necessari per la caratterizzazione geotecnica dei terreni di fondazione del nuovo ponte di collegamento fra la Circonvallazione di Signa ed i Renai; 30 saggi geognostici per la determinazione dei parametri ottimali di costipazione dei terreni necessari e disponibili per la realizzazione dei rilevati arginali di progetto; 13 Prove 1

2 penetrometriche (2 statiche da 20 ton, 3 statiche da 10 ton, 3 statiche con punta elettrica, 2 dinamiche super-pesanti, 3 dinamiche medie). Le 3 prove penetrometriche dinamiche medie sono state necessarie per raggiungere una posizione logisticamente difficoltosa e che poteva presentare preventivamente oggettive problematiche per il posizionamento della base arginale. Per la ricostruzione dell assetto stratigrafico dei terreni di cassa e dell immediato intorno sono stati utilizzati anche i dati ed i risultati di una precedente campagna geognostica eseguita dal Provv. OO. PP. della Toscana nel 2001 costituita da 30 sondaggi a carotaggio continuo, prove di permeabilità in foro, analisi di laboratorio ecc.. Alla fine della campagna di indagini è stata altresì eseguita una campagna freatimetrica e topografica di precisione per il rilievo della quota della falda nell area di intervento che permettesse la ricostruzione dell andamento della tavola d acqua e che fornisse elementi per comprendere le interconnessioni fra lo stessa ed i corpi d acqua a giorno (laghetti, Bisenzio, Arno). 2 Inquadramento generale dell area. L area in studio sorge nel territorio comunale di Signa (FI), nella porzione territoriale posta immediatamente a est del centro urbano dello stesso Capoluogo (fig. 1). Dal punto di vista fisiografico la zona di interesse si pone nell unità fisiografica della pianura alluvionale del Fiume Arno e dei suoi tributari con particolare riferimento al Fiume Bisenzio, suo tributario destro. La cassa di espansione in progetto sarà infatti realizzata a monte della confluenza tra i suddetti fiumi, in un area contraddistinta da debole acclività. Le quote dell area di interesse variano tra 36 e 29 m s.l.m.. L area è stata in passato oggetto di escavazioni per inerti, tale attività continua anche oggi finalizzata al ripristino a parco dell intera zona. 3 Indagini geognostiche. 2

3 Al fine di ottenere un adeguato quadro conoscitivo dei terreni situati all interno dell area oggetto d intervento è stata eseguita una dettagliata campagna geognostica finalizzata, oltre che alla precisa ricostruzione stratigrafica e litologica dell area in studio, all ottenimento di una idonea parametrizzazione geotecnica di supporto alla progettazione definitiva dell area di laminazione. Il programma di indagini è stato eseguito nel rispetto dei criteri e delle metodologie concordate con il Gruppo di Progettazione. Tale campagna è stata suddivisa in tre gruppi d indagini, ciascuno dei quali indirizzato ad ottenere delle informazioni tecniche specifiche di supporto ai vari interventi necessari alla realizzazione della cassa. 1 GRUPPO Sondaggi geognostici (paragrafo 4 allegati ) per la definizione dei terreni di fondazione del nuovo ponte di collegamento dei Renai ed utili inoltre per la definizione delle caratteristiche di permeabilità dei terreni: 2 sondaggi a carotaggio continuo (S1-S2); analisi in sito delle carote e ricostruzione stratigrafica; prelievo di n 10 campioni indisturbati di terreno dai fori di sondaggio; analisi di laboratorio sui campioni prelevati; attrezzamento dei fori di sondaggio con tubi piezometrici e lettura profondità falda; 7 prove di permeabilità in foro; 3 SPT in foro. 2 GRUPPO Saggi geognostici nei terreni di golena e sul cumulo di scoperchiatura delle aree estrattive presenti (par. 5 allegati 4-5): 30 saggi eseguiti con escavatore meccanico (S e T); prelievo di n 30 campioni semidisturbati di terreno dagli scavi; analisi di laboratorio sui campioni prelevati. 3 GRUPPO Prove penetrometriche per la definizione dei parametri dei terreni in corrispondenza delle opere di restituzione e presa e delle imposte arginali (par. 6 allegati 6-7) : 5 prove penetrometriche statiche (CPT); 3 prove penetrometriche statiche con punta elettrica (CPTE) 5 prove penetrometriche dinamiche (DPSH - DM); 3

4 attrezzamento di tubi piezometrici e lettura profondità falda. In particolare, i sondaggi e le relative indagini (1 Gruppo) sono stati ubicati in maniera tale da fornire dati geotecnici di supporto alla caratterizzazione geotecnica dei terreni di fondazione del nuovo ponte di collegamento fra la Circonvallazione di Signa ed i Renai, quali la permeabilità e la stabilità in genere dei terreni di fondazione. I parametri geotecnici risultati dai saggi hanno fornito invece indicazioni circa i parametri ottimali di costipazione dei terreni necessari e disponibili per la realizzazione dei rilevati arginali di progetto. Tramite l esecuzione delle prove penetrometriche, infine, sono stati indagati i terreni di fondazione delle opere di presa e restituzione delle acque in progetto, nonché le caratteristiche delle basi di imposta dei rilevati arginali in alcune posizioni ritenute significative. Di seguito si specificano nel dettaglio tutte le indagini geognostiche eseguite ed i risultati di campagna e di laboratorio ottenuti. L ubicazione di tutti i punti d indagine è chiaramente riportata nella Tavola B/1 alla scala 1: Sondaggi a carotaggio continuo e relative indagini (1 GRUPPO). In data 28/04/2004 sono stati eseguiti i due sondaggi a carotaggio continuo S1 e S2 posti rispettivamente sulla sponda destra e sinistra del Fiume Bisenzio. Tali sondaggi hanno raggiunto rispettivamente la profondità di -32,00 m e 30,00 m dal p.c. attuale. Durante l esecuzione dei sondaggi, oltre alle normali valutazioni geotecniche di caratterizzazione in situ del tipo pocket penetrometer, sono state eseguite 4 prove di permeabilità (Lefranc) di cui 1 a carico costante e 3 a carico variabile; tali prove sono state eseguite alle profondità indicate di seguito: Prove di permeabilità in foro Profondità (m da p.c.) Sondaggio S1 Prove di permeabilità Lefranc 4

5 -9,00/-11,00 Carico varabile -15,00/-17,00 Carico costante Profondità (m da p.c.) Sondaggio S2 Prove di permeabilità Lefranc -9,00/-11,00 Carico variabile -15,40/-16,50 Carico variabile Come può essere osservato nel dettaglio nelle colonne stratigrafiche riportate nell allegato 1, sono stati inoltre prelevati 10 campioni indisturbati di terreno tramite campionatore Shelby rispettivamente 6 campioni in S1 e 4 campioni in S2 e sottoposti ad opportune analisi di laboratorio (successivo paragrafo 4.2 e allegato 2). All interno dei fori di sondaggio sono inoltre state eseguite 3 prove SPT: rispettivamente alla profondità di 16,50 m da p.c. in S1 e alle profondità di 12,0 e 15,0 m da p.c. in S2. I fori di sondaggio sono stati infine attrezzati con tubi piezometrici e pozzetti di ispezione per rilevare la profondità della superficie acquifera Analisi in sito delle carote e ricostruzione stratigrafica dei terreni. Dall analisi delle carote di terreno ottenute dall esecuzione dei suddetti sondaggi, è emersa una situazione stratigrafica che vede, al di sotto di un orizzonte superficiale di terreno vegetale o di riporto eterogeneo dello spessore massimo di 1,60 m (in S1), un alternanza di orizzonti a comportamento meccanico attritivo e coesivo. Tali livelli sono costituiti prevalentemente da litotipi limo-argillosi e sabbiosi-limosi, dotati di caratteristiche geotecniche da scadenti a medie. In particolare nel punto d indagine S1 è stato rilevato del terreno di riporto di terrapieno (argine) a composizione limoso-sabbiosa (fino a -1,60 m dal p.c.). Al di sotto sono presenti limi argillosi debolmente sabbiosi marroni compatti (valori del pocket compresi tra 1,0 e 3,5 Kg/cm 2 e letture al Van Test variabili tra 3 e 5), rilevati fino a -5,80 m dal p.c.. Da tale profondità fino a - 8,00 m da p.c. è stato individuato un orizzonte costituito da limo con sabbia debolmente argilloso di colore marrone addensato (P.P.: 2,0 e 3,7 Kg/cm 2 e Vane Test circa 5,4). 5

6 Da -8,00 m fino alla profondità di 16,10 m da p.c. è stata rilevata una alternanza di terreni limoso sabbiosi, sabbie limose e sabbia da scarsamente a mediamente compatti (P.P.: compreso tra 0,2 e 3,5 Kg/cm 2 ). Tra -16,10 m e -17,00 m dal p.c. risulta la presenza di ghiaie in matrice sabbiosa sciolte. Da tale profondità fino a fondo foro 32,0 m da p.c. si rilevano terreni argilloso limosi con livelli sabbiosi di media-buone consistenza (P.P.: compreso tra 2,0 e 5,0 Kg/cm 2 ). In particolare tra -20,0 m e 30,0 si ritrovano livelli di argille diagenizzate, livelli marnosi e argillitici. In S2 al di sotto di un sottile livello di terreno vegetale (-0,80 m da p.c.), si sono riscontrati terreni limoso argillosi debolmente sabbiosi da mediamente a scarsamente addensati con valori del pocket compresi tra 1,0 e 3,5 Kg/cm 2 fino alla profondità di 7,80 m da p.c.. Da -7,80 m a -15,40 m dal p.c., sono presenti sabbie e ghiaie a tratti limose in prevalenza poco addensate. Da tale profondità fino a fondo foro sono stati rilevati limi argillosi e/o argille limose da mediamente a compatte (P.P.: compreso fra 2,5 e 4,5 Kg/ cm 2 ). Come riscontrato in S1 anche qui sono evidenti, seppure con spessore molto più limitato, passanti argillitico-marnosi tra 19,70 e 20,00 m da p.c.. La stratigrafia e la documentazione fotografica delle cassette catalogatrici dei sondaggi a carotaggio continuo è riportata in allegato Analisi di laboratorio delle terre. In relazione alle condizioni litostratigrafiche rilevate e per ottenere una parametrizzazione geotecnica degli orizzonti incontrati sono stati prelevati 10 campioni indisturbati degli orizzonti litologici ritenuti più significativi tramite campionatore Shelby. I campioni, prelevati a profondità diverse all interno dei litotipi coesivi individuati durante l esecuzione dei sondaggi S1 e S2 rispettivamente, sono serviti ad ottenere un adeguata parametrizzazione geotecnica degli orizzonti costituiti prevalentemente dai limi argillosi. Nella seguente tabella è riportata la profondità dei campioni prelevati: 6

7 Tabella prelievo campioni S1-4,00/-4,60 S1C1 Campione indisturbato -7,50/-8,00 S1C2 Campione indisturbato -12,00/-12,50 S1C3 Campione indisturbato -14,00/-14,50 S1C4 Campione indisturbato -19,50/-20,00 S1C5 Campione indisturbato -22,50/-23,00 S1C6 Campione indisturbato Tabella prelievo campioni S2-3,00/-3,50 S2C1 Campione indisturbato -6,00/-6,50 S2C2 Campione indisturbato -18,50/-19,00 S2C3 Campione indisturbato -24,00/-24,50 S2C4 Campione indisturbato In laboratorio geotecnico, sui campioni prelevati, sono state eseguite le seguenti determinazioni: Umidità naturale; Peso di volume naturale; Limiti di Atterberg; Analisi granulometrica per setacciatura: per via umida; Analisi granulometrica della frazione fine: metodo del densimetro; Prova edometrica a gradini di carico costante; Prova triassiale C.D. I parametri geotecnici principali ottenuti dalle suddette analisi di laboratorio, ed in particolare dalla prova triassiale C.D. e dalla prova edometrica, sono i valori di coesione e dell angolo di attrito effettivi (c e φ ) ed il valore di permeabilità (K). Per quanto concerne la prova triassiale C.D., che simula le condizioni a lungo termine, in particolare si ha per il campione S1C6 un valore di coesione pari a 0,18 Kg/cmq ed un angolo di attrito pari a 24,8 e per il campione S2C4 un valore di coesione pari a 0,21 Kg/cmq ed un angolo di attrito pari a 24,1. I certificati di tutte le analisi di laboratorio e i risultati complessivi sono riportati nell allegato 2 del presente report e nella seguente Tabella 2. 7

8 4.3 Prove di permeabilità in foro. Al fine di valutare la permeabilità dei terreni di fondazione dei nuovi argine di progetto, durante l esecuzione dei sondaggi S1 e S2 sono state realizzate n 3 prove di permeabilità in foro a carico variabile (prova Lefranc) e n 1 prove di permeabilità in foro a carico costante (prova Lefranc). Nella fase progettuale di rilevati arginali, il valore di permeabilità permette valutazioni su possibili e pericolosi moti di filtrazione nei terreni di fondazione sotto il terrapieno. Il calcolo di permeabilità è stato eseguito comunque solo per gli orizzonti effettivamente permeabili costituiti dai litotipi limo-sabbiosi e sabbiosi individuati nei fori di sondaggio. I risultati ottenuti, osservabili nell allegato 3 della presente nota, indicano un valore di permeabilità pari a 2,74 x10-4 cm/sec (permeabilità medio-bassa) per le sabbie limose individuate in S1 tra la profondità di 9,0 m e 11,0 m da p.c. e pari a 5,51 x10-2 cm/sec e (permeabilità alta) per la sabbia e ghiaia tra 15,0 m e 17,0 m da p.c. I risultati ottenuti nel sondaggio S2 hanno rilevato una permeabilità pari a 7,37 x10-6 cm/sec (permeabilità bassa) tra 9,0 m e 11,0 m da p.c. per le ghiaie cementate e una permeabilità pari a 8,45 x10-6 cm/sec (permeabilità bassa) tra la profondità di 15,0 e 16,50 m da p.c. per le sabbie e ghiaie con limo. 5 Saggi geognostici dei terreni di cassa e relative indagini (2 GRUPPO). Nel Marzo 2004 sono stati eseguiti 30 saggi geognostici (S e T) tramite l utilizzo di un escavatore meccanico, allo scopo di ottenere una parametrizzazione geotecnica circa i materiali che andranno a costituire il nuovo argine di progetto. Come si può vedere nella Tavola B/1 allegata, i saggi geognostici S (Scavi) sono stati realizzati nella porzione nord-occidentale dell area di laminazione (golena Bisenzio), mentre i 10 saggi T (Trincee) si ubicano nel centro dell area in studio e precisamente su di un cumulo di stoccaggio del materiale di scarto della passata attività estrattiva effettuata nell area che presenta una volumetria di circa mc. 8

9 Gli scavi hanno raggiunto le profondità minima di -2,00 m e una profondità massima di -4,50 m dal p.c. attuale. Durante l esecuzione di tali indagini, a varie profondità all interno degli scavi, sono stati prelevati n 30 campioni semidisturbati di terreno (con sigle S1-S20 e T1-T10) sottoposti successivamente a opportune prove di laboratorio descritte di seguito Analisi di laboratorio delle terre. Al fine di verificare la compatibilità dei terreni indagati con l eventuale utilizzo quale materiali di costruzione del nuovo argine, sono stati prelevati a varie profondità n 30 campioni (uno per ogni saggio) dai terreni messi a nudo durante le operazioni di scavo. I 20 campioni semidisturbati di terreno, siglati S1-S20 per prelievi effettuati nei saggi corrispondenti, sono serviti ad ottenere un adeguata parametrizzazione geotecnica degli orizzonti superficiali presenti nell area, costituiti prevalentemente da litotipi coesivi quali i limi. I 10 campioni semidisturbati di terreno, siglati T1-T10 per prelievi effettuati nei saggi corrispondenti, sono serviti ad ottenere un adeguata parametrizzazione geotecnica degli orizzonti superficiali presenti nell area (costituiti prevalentemente da litotipi coesivi quali limi) che serviranno per la realizzazione dei nuovi tratti di argine in progetto. In particolare, visto l utilizzo di progetto dei terreni d indagine, la determinazione principale eseguita in laboratorio ha riguardato l analisi dei valori di densità secca definita maximum (γd) e di contenuto d acqua optimum (W) ricavati dalla Prova Proctor Standard, necessari a valutare e a progettare l intervento di costipamento delle terre più adeguato per i terreni in esame. La totalità delle prove e delle determinazioni effettuate sui campioni prelevati all interno dei punti di indagine S e T sono riassunte di seguito. Umidità naturale; 9

10 Peso di volume naturale; Limiti di Atterberg; Analisi granulometrica per setacciatura: per via umida; Analisi granulometrica della frazione fine: metodo del densimetro; Limiti di ritiro; Prova di costipamento AASHTO Standard; Prova di taglio consolidata drenata; Prova di permeabilità a carico variabile; Prova di permeabilità in cella edometrica a carico costante. L analisi granulometrica sui campioni S ha messo in evidenza la prevalenza di limi (65%) e sabbie (22%) rispetto ad una modesta componente argillosa che si attesta mediamente intorno al 12%. L analisi granulometrica sui campioni T ha messo in evidenza sempre la presenza in quantità minore di limi (55%) e maggiore di sabbie (30%) rispetto ad una modesta componente argillosa che si attesta mediamente intorno al 12%. Come sopra evidenziato i parametri geotecnici più importanti ottenuti dalle analisi di laboratorio, ed in particolare dalla Prova Proctor Standard e dalla prova di taglio CD, sono i valori della densità secca maximum e del contenuto d acqua optimum, nonché i valori di coesione e dell angolo di attrito effettivi (c e φ ) dei materiali compattati. I risultati della Prova Proctor Standard indicano valori di γd variabili tra un minimo di 1,72 gr/cmc per S19 e un massimo di 1,88 gr/cmc per T8, con contenuti d acqua optimum pari rispettivamente a 17,6% e 12,0%. Per quanto concerne la prova di taglio CD (consolidata drenata), che simula le condizioni a lungo termine dei terreni sottoposti a compattazione, si hanno valori di coesione effettiva (c ) compresi tra 0,12 kg/cmq (per S6) e 0,38 kg/cmq (per S16) e valori dell angolo di attrito effettivo (φ ) variabili tra 32 e 29,8. Dalle prove eseguite è emersa infine una permeabilità molto bassa, al limite della impermeabilità, dei terreni analizzati, con valori che variano da 10-5 a 10-8 cm/sec. 10

11 La classificazione delle terre secondo la norma UNI10006 vede la prevalenza del gruppo A4 e in secondo ordine del gruppo A6. Nella Tabella 1 si evidenziano i risultati principali delle analisi di laboratorio eseguite rispettivamente sui saggi geognostici S e T e sui campioni prelevati durante la realizzazione dei sondaggi geognostici a carotaggio continuo S1 e S2. I risultati complessivi di tutte le analisi di laboratorio sono riportati negli allegati 4 e 5 del presente report. 6 Prove penetrometriche (3 GRUPPO). Al fine di caratterizzare i terreni di fondazione delle opere di presa e di restituzione delle acque della nuova area di laminazione sono state eseguite 13 prove penetrometriche di cui 5 dinamiche (2 DPSH e 3 DM), 5 statiche (CPT) e 3 statiche con punta elettrica (CPTE). Ciascuna prova penetrometrica è stata fornita di tubo piezometrico per la misura del livello acquifero sotterraneo. I tabulati e i grafici delle suddette prove e le relative stratigrafie schematiche degli orizzonti litologici attraversati sono riportate negli allegati 6 e 7. Gli apparecchi utilizzati per la realizzazione delle prove penetrometriche sono penetrometro statico/dinamico Pagani da 10 e 20 tonnellate e un penetrometro dinamico medio Pagani TG KN semovente. Per quanto riguarda il penetrometro statico/dinamico Pagani da 10 e 20 Ton le prove statiche, l'operazione consiste nell'infiggere nel terreno a mezzo di un martinetto idraulico la punta conica tipo Begemann misurando ai manometri ogni 20 cm la resistenza alla penetrazione, l'attrito laterale locale, il rapporto di attrito e la pressione totale di spinta. Elaborando le letture di campagna, è possibile risalire alle principali caratteristiche dei terreni attraversati. In particolare il rapporto di attrito fornisce una indicazione della granulometria e consente quindi di distinguere i terreni coesivi dai terreni incoerenti attraverso il diagramma di Searle. 11

12 Nella prova dinamica la penetrazione viene eseguita tramite un maglio di 63,5 kg che cade da un altezza di 75 cm; vengono così misurati i numeri di colpi necessari all infissione di una punta per una profondità di 20 cm. Il rapporto tra il numero di colpi di questo penetrometro e quello della Standard Penetration Test è stato valutato come: Nspt =1.52 Ndin Nella prova dinamica eseguita con penetrometro dinamico medio Pagani TG KN la penetrazione viene eseguita tramite una massa battente 30 kg che cade da un altezza di 20 cm; vengono così misurati i numeri di colpi necessari all infissione di una punta per una profondita' di 10 cm. Il numero dei colpi di questo penetrometro viene riportato, attraverso opportune correlazioni, a quello della Standard Penetration Test. Le 3 prove eseguite con punta elettrica hanno fornito utili informazioni riguardo all entità delle pressioni neutre ed ai livelli in cui potenzialmente si possono sviluppare fenomeni di suzione oltre naturalmente ad una parametrizzazione litotecnica assai più spinta delle prove statiche e dinamiche. 7 Precedenti indagini presenti sull area. Come già ricordato in premessa per l elaborazione ed il riassunto dei dati disponibili e per meglio caratterizzare i terreni dell opera, abbiamo ritenuto utile utilizzare le informazioni di una precedente indagine geognostica eseguita nel Tale indagine commissionata dal Provveditorato alle Opere Pubbliche per la Toscana è costituita da 30 sondaggi a carotaggio continuo attrezzati come piezometri, dal prelievo di numerosissimi campioni indisturbati, analisi di laboratorio, prove in situ ecc.. Tali dati sia sotto l aspetto stratigrafico che litotecnico che freatimetrico, sono stati utilissimi per la ricostruzione dell assetto del sottosuolo dei Renai e quindi implementati nel modello di ricostruzione schematico del paragrafo successivo. 12

13 I dati essenziali di tale indagine sono riportati per conoscenza negli allegati del presente report, nonché nella caratterizzazione degli orizzonti litologici. 8 Caratteristiche litostratigrafiche e litotecniche dei terreni. I risultati delle indagini geognostiche realizzate nella porzione territoriale oggetto di intervento hanno permesso di ricostruire dal punto di vista litostratigrafico e litotecnico la situazione presente nel sottosuolo. In particolare l assetto complessivo dal punto di vista litostratigrafico dei terreni di cassa può essere ben compreso facendo riferimento alle 3 sezioni schematiche osservabili nella Tavola B/2 allegata. Da dette sezioni, in concomitanza a un attenta analisi dei terreni disponibile negli allegati, emerge chiaramente che i terreni analizzati in superficie (fino a una profondità di circa -15 m dal p.c. attuale nei vari punti di indagine) fanno tutti parte dell unità dei depositi alluvionali dei Fiumi Arno e Bisenzio. Detti terreni di deposizione fluviale, con tessitura variabile dai limi argillosi ai ciottolami, si presentano stratificati con strati di spessore variabile e con frequenti eteropie laterali. Essi sovrastano geometricamente depositi di origine lacustre e composizione prevalentemente argillosa al di sotto dei quali è stato rinvenuto il substrato alloctono ligure appartenente alla formazione del Complesso Indifferenziato di età Certaceo-superiore/Eocene (affiorante nei pressi del capoluogo di Signa). Si precisa comunque fin d ora che, in virtù della complessa situazione rilevata, la descrizione litostratigrafia e litotecnica di seguito riportata analizzerà esclusivamente gli orizzonti principali dotati di una certa continuità laterale. Piccole intercalazioni dovute al rinvenimento di materiali lenticolari con diversa composizione all interno dello strato principale sono comunque osservabili nelle sezioni stratigrafiche schematiche riportate in Tavola B/2. Per maggiori dettagli riguardo i parametri geotecnici degli orizzonti litologici attraversati si rimanda agli allegati 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9 e 10. Per tutto ciò che riguarda gli orizzonti più superficiali dei terreni presenti nell area, indagati attraverso l esecuzione dei 30 saggi geognostici e con le analisi di laboratorio 13

14 portate a termine sui campioni prelevati durante la realizzazione degli stessi, si rimanda agli allegati 4 e 5. SEZIONE A-A Lungo la traccia di sezione A-A e in particolar modo in corrispondenza dei margini nord (c/o sponda sinistra Fiume Bisenzio) e sud (c/o sponda destra del Fiume Arno) della stessa, è stata rilevata una situazione litostratigrafia caratterizzata dalla presenza di un orizzonte superficiale di terreni di riporto di natura eterogenea che sormonta depositi di origine fluviolacustre fino alle massime profondità indagate (circa 30 m dal p.c. attuale). In particolar modo al di sotto dei terreni di riporto sopra menzionati, aventi potenza massima di 4,70 m in corrispondenza del punto di indagine pz 21, si rileva un orizzonte di depositi a comportamento coesivo costituiti da limi argillosi a tratti debolmente sabbiosi da moderatamente consistenti a consistenti (NSPT=13) che si spinge fino alla profondità massima di circa 8,00 m. Nelle zone più esterne dell area d indagine detto orizzonte limoso-argilloso diminuisce di spessore e raggiunge profondità massime comprese tra 6,00 e 4,40 m. Alla base dei terreni fini sopra descritti è stata in genere rilevata una predominanza di depositi granulari costituiti da limi sabbiosi, sabbie da fini a grossolane e ghiaie fino a profondità variabili tra 18,00 m e 12,00 m dai rispettivi p.c. procedendo in direzione N-S. I suddetti depositi a comportamento prevalentemente incoerente e con composizione sabbiosa e limoso-sabbiosa a tratti debolmente argillosa si presentano in due orizzonti dotati rispettivamente di scadenti/medio-bassi (5<NSPT<14) e medio-buoni/ottimi parametri geotecnici (5<NSPT<14). Anche il secondo strato individuato, costituito da ghiaia e ciottoli in matrice sabbiosa e/o limoso-argillosa, presenta caratteristiche geotecniche differenziate in relazione al grado di addensamento dei materiali. Un elevato grado di addensamento e quindi buone/ottime caratteristiche geotecniche di detti terreni sono state riscontrate esclusivamente in prossimità dell asta fluviale del Fiume Arno (margine S della traccia di sezione in esame) tra le profondità di circa 10,00/-12,00 m dal p.c.. Lungo le verticali analizzate poste in prossimità del Fiume Bisenzio detti terreni risultano invece contraddistinti da proprietà meccaniche basse o medio-basse. 14

15 Al di sotto dello strato di ghiaie e sabbie sopra descritto e fino alle massime profondità indagate è stata messa in luce la presenza di depositi di origine lacustre costituiti da limi argillosi e/o argille limose talora debolmente sabbiosi dotati di buona-elevata compattezza. All interno dei suddetti depositi, tra le profondità di 18,00 e 22,40 m, sono state individuate intercalazioni lenticolari di sabbie e limi sabbiosi debolmente argillosi da moderatamente addensati a addensati e un orizzonte costituito da sabbie e ghiaie di buone/ottime caratteristiche geotecniche (punto di indagine pz3) tra 24,60 e 25,3 m di profondità. SEZIONE B-B La situazione litostratigrafia esistente in corrispondenza dell asta fluviale del Fiume Bisenzio, schematicamente rappresentata dalla traccia di sezione B-B di Tavola B/2 (passante in corrispondenza dei margini occidentale e settentrionale della cassa di espansione in progetto lotto 1), risulta contraddistinta dalla presenza di un orizzonte superficiale discontinuo di terreno di riporto e/o rimaneggiato e/o vegetale. Detto orizzonte, avente composizione eterogenea e comportamento prevalentemente coesivo (per dettagli si rimanda agli allegati 4 e 5), assume generalmente spessori variabili tra 0,50 e 2,00 m anche se in corrispondenza di alcuni punti di indagine esso raggiunge la profondità di 2,60 e 4,70 m (CPT4, CPT5 e PZ 21). Alla base dei terreni sopra descritti, nell area indagata, si rileva una generale prevalenza di sedimenti fini, quali limi e argille contenenti talora una esigua frazione sabbiosa e dotati di medio-buone/buone caratteristiche geotecniche. Un minor grado di compattezza e quindi peggiori proprietà geotecniche contraddistinguono i terreni limoso-argillosi attraversati nella porzione Nord- Orientale della sezione analizzata (c/o prova CPTE 8) e nel tratto di essa compreso tra i punti di indagine CPT1 e CPTE 10. L orizzonte coesivo sopra descritto raggiunge profondità variabili tra 3,0 e 9,00 m dal p.c.. Nel tratto compreso tra i punti di indagine DPSH2 e CPTE9 l orizzonte di limi argillosi si rastrema fino a scomparire. Esso risulta infatti sostituito da depositi a comportamento prevalentemente incoerente costituiti da sabbie e limi sabbiosi con scarso/medio-basso grado di addensamento e medio-basse caratteristiche geotecniche (6<NSPT<13). L orizzonte sabbioso e/o limoso sabbioso moderatamente consistente sopra descritto raggiunge una profondità media di circa 8,00/-10,00 m. 15

16 Alla base dell orizzonte coesivo principale è stata evidenziata la presenza di depositi a comportamento prevalentemente incoerente costituiti da stratificazioni di sabbie e sabbie limose al tetto dello strato e da elementi ghiaiosi e ciottolosi in matrice sabbiosa e limoso sabbiosa alla base dello stesso. Per quanto riguarda le caratteristiche geotecniche dell orizzonte a componente sabbiosa predominante esso risulta contraddistinto da un moderato grado di addensamento e da caratteristiche fisico-meccaniche medio-basse (7<NSPT<15). Migliori caratteristiche geotecniche (NSPT>18) sono state evidenziate in corrispondenza del margine orientale della traccia di sezione analizzata (c/o CPTE 8) e nel tratto posto tra punti di indagine CPTE10 e CPT1. Procedendo in profondità e fino alle massime profondità indagate (- 39,5 m dal p.c. attuale in pz 25) si rileva una generale prevalenza di terreni fini costituiti da limi e argille e/o da argille limose molto consistenti, all interno dei quali sono state rinvenute lenti di sabbie e ciottolami contraddistinti da un variabile grado di addensamento. Le caratteristiche geotecniche degli orizzonti lenticolari suddetti, per le cui localizzazioni e parametrizzazioni si rimanda alla Tavola B/2, risultano comunque generalmente da medio-buone a buone. Una diversa situazione litostratigrafia è stata invece messa in luce nel tratto terminale della sezione, posto a monte del punto di confluenza del Fiume Bisenzio in Arno. In detta zona infatti i sondaggi geognostici realizzati hanno evidenziato la presenza del substrato roccioso appartenente all alloctono Ligure databile al Cretaceo superiore-eocene (Complesso Indifferenziato) già a partire da circa 14,00 m di profondità dal p.c. attuale in prossimità del Collettore di raccolta delle acque basse. SEZIONE C-C Lungo la traccia di sezione C-C, che si sviluppa lungo la sponda destra del Fiume Arno, al di sotto dell orizzonte superficiale di terreno vegetale, rimaneggiato e/o di riporto (spessori massimi di circa 3,00 m in corrispondenza del punto di indagine pz4) si rileva la presenza di depositi a comportamento incoerente con tessitura variabile dalle sabbie e limi sabbiosi ai ciottolami e ghiaie. Quanto appena detto risulta valido per la porzione territoriale analizzata con il tratto di sezione compreso tra il caposaldo C e la prova 16

17 penetrometrica DPSH7; procedendo invece verso il margine occidentale dell area di indagine l orizzonte granulare sopra menzionato risulta sormontato da terreni fini limoso-argillosi e/o argilloso-limosi classificabili, in relazione al buon grado di compattezza rilevato, come di buone-ottime caratteristiche geotecniche. La profondità raggiunta dall orizzonte di sabbie e ciottolami è mediamente di 16,00 dal p.c.. in tutta l area indagata. In particolare detti terreni mostrano composizione sabbiosa e/o limoso-sabbiosa a tratti debolmente argillosa e caratteristiche geotecniche da scadenti (limitatamente alla verticale della prova DPSH 7) a medio-basse al tetto dello strato (4<NSPT<16). L orizzonte di ghiaie e sabbie che rappresenta la base dello strato incoerente sopra descritto e che è stato messo in luce mediamente a partire tra le profondità di 7,00/-12,00 m dal p.c. è contraddistinto da buone-ottime caratteristiche meccaniche (22<NSPT<53). A partire dalla profondità sopra indicata e fino alla massima indagata, ad eccezione del tratto investigato con i sondaggi pz12 e pz13 che hanno messo in luce il substrato roccioso alloctono direttamente al di sotto delle ghiaie e sabbie, è stata messa il luce la presenza di terreni a comportamento coesivo limoso-argillosi e/o argilloso-limosi da consistenti a molto consistenti. A partire dalla profondità di circa 18,00 m, come chiaramente osservabile in Tavola B/2, è stata rilevata la presenza di interstrati sabbiosi e/o ghiaioso-sabbiosi con un buon grado di addensamento. *** In estrema sintesi si può affermare che i terreni indagati fino alla profondità di circa circa 15/18 m dal p.c. fanno tutti parte dell unità dei depositi alluvionali dei Fiumi Arno e Bisenzio, mentre al di sotto si ritrovano depositi lacustri prevalentemente argillosi ed il substrato alloctono nei pressi del capoluogo di Signa. I depositi alluvionali si presentano prevalentemente fini (limi) nella parte sommitale per poi passare a granulometrie più grossolane (sabbie e ghiaie) all interno di lenti più o meno spesse. Si rileva comunque una generale predominanza di litologie coesive ed impermeabili. 17

18 Per ciò che riguarda la permeabilità dei terreni di interesse per il progetto, questa è sempre estremamente bassa per i terreni fini e mediobassa anche per quelli grossolani, segno questo di una matrice fine diffusa. Dal punto di vista dell utilizzo dei terreni superficiali per gli scopi del progetto (realizzazione rilevati arginali) si può affermare (vedi grafico sottostante e allegato 5) che le analisi granulometriche, le prove di costipazione, i tagli e le prove di permeabilità hanno confermato un giudizio complessivamente positivo con caratteristiche quasi ottimali dopo costipamento all optimum Proctor. 18

19 Granulometria dei campioni 100,0 Argilla % 50,0 Limo 0,0 S1 S2 S3 S4 Sabbia S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 T1 T2 T3 Ghiaia T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Campioni Preme infine far notare che è stato necessario eseguire delle indagini geognostiche specifiche (penetrometro dinamico leggero) lungo la traccia di sezione C-C per motivi logistici. Tali indagini (vedi allegato 7) hanno segnalato la presenza di terreni di riporto di spessori significativi (circa 4,0 m in corrispondenza dei punti D1 e D2) sovrastanti depositi fluviali di scarsissime caratteristiche litotecniche. Si suggerisce quindi di prevedere opportuni approfondimenti di indagine in corrispondenza della suddetta porzione del lotto di intervento nonché lungo la golena del Fiume Arno in maniera da valutare meglio possibili interferenze fra i livelli acquiferi di cassa piena e fenomeni di filtrazione verso il recettore idrogeologico principale (Arno). 9 Misure piezometriche. Le condizioni piezometriche dell area in oggetto sono state valutate tramite la verifica dei livelli acquiferi all interno dei tubi piezometrici installati nei punti di indagine eseguiti con la presente indagine e con i piezometri 19

20 esistenti della campagna 2001; sono stati inoltre battuti 10 pozzi privati esterni all area per avere un riferimento significativo dell intorno (vedi Tavola B/3). I dati ottenuti da tale verifica, eseguita in data 20/05/04, sono riportati nella seguente tabella. Punto d indagine Quota s.l.m. tavola d acqua ARNO 1 28,75 L3 28,60 L2 29,50 W10 29,73 BIS W9 30,39 CPTE8 30,49 BIS2 29,99 W8 29,80 PZ22 30,40 PZ5 28,85 I2 28,60 L1 30,48 W PZ W6 29,75 BIS3 29,75 W W4 29,40 BIS4 29,42 PZ14 29,77 W3 29,93 W2 29,85 CPT3 30,01 W1 29,45 BIS5 29,35 L5 29,80 PZ7 29,69 LAGO6 28,80 S2 29,28 S1 29,15 PZ13 28,78 BIS6 27,95 ARNO2 27,98 D1 28,62 Come risulta evidente, in tutti i punti indagati è emersa la presenza di un livello acquifero a partire dalla profondità compresa tra circa - 5 m dal p.c. (zona nord esterna) e - 10 m da p.c. (zona sud verso la confluenza). 20

21 Per la ricostruzione dell andamento delle quote piezometriche nel sottosuolo, si sono utilizzati anche i dati dei livelli (livellazione topografica) dei laghi e dei corsi d acqua in vari punti (Arno e Bisenzio). Correlando la profondità della falda con le quote rispetto al p.c. attuale tra i vari punti indagati si deduce che la tavola d acqua sotterranea presenta un gradiente i=0,002 in direzione sud, sud-ovest. L attuale deflusso sotterraneo delle acque sembra dunque avere una direzione che va dal Bisenzio verso l Arno. Nell area di laminazione in s.s., inoltre, la falda si affiora a giorno in tutte le vecchie depressioni di escavazione e ne testimonia il livello. Certaldo, aggiornamento luglio 2004 Il Tecnico Dott. Geol. Simone FIASCHI 21

22 INDICE 1 Premessa. 1 2 Inquadramento generale dell area. 2 3 Indagini geognostiche Sondaggi a carotaggio continuo e relative indagini (1 GRUPPO) Analisi in sito delle carote e ricostruzione stratigrafica dei terreni Analisi di laboratorio delle terre Prove di permeabilità in foro. 8 5 Saggi geognostici dei terreni di cassa e relative indagini (2 GRUPPO) Analisi di laboratorio delle terre. 9 6 Prove penetrometriche (3 GRUPPO) Precedenti indagini presenti sull area Caratteristiche litostratigrafiche e litotecniche dei terreni Misure piezometriche. 19 ALLEGATO 1: STRATIGRAFIE E DOCUMENTAZIONE FOTOGRAFICA SONDAGGI A COROTAGGIO CONTINUO 2004; ALLEGATO 2: ANALISI LABORATORIO CAMPIONI SONDAGGI (S1,S2) 2004; ALLEGATO 3: PROVE LEFRANC A CARICO VARIABILE IN FORO SONDAGGIO 2004; ALLEGATO 4: SCHEDE MONOGRAFICHE DEI SAGGI GEOGNOSTICI PER LA CARATTERIZZAZIONE DEI TERRENI PER RILEVATI ARGINALI 2004; ALLEGATO 5: ANALISI DI LABORATORIO CAMPIONI SAGGI GEOGNOSTICI (S1/S20, T1/T10) 2004 ALLEGATO 6 : STRATIGRAFIE SCHEMATICHE, TABULATI E GRAFICI PROVE PENETROMETRICHE 2004 ALLEGATO 7: STRATIGRAFIE SCHEMATICHE, TABULATI E GRAFICI PROVE PENETROMETRICHE DINAMICHE MEDIE 2004 ALLEGATO 8 : STRATIGRAFIE DEI SONDAGGI A CAROTAGGIO CONTINUO 2001 ALLEGATO 9: TABELLA RIASSUNTIVA DELLE ANALISI GEOTECNICHE SONDAGGI A CAROTAGGIO CONTINUO 2001 ALLEGATO 10 : TABELLA RIASSUNTIVA DELLE PROVE DI PERMEABILITA LEFRANC IN FORO 2001 TAVOLA B/1 : PLANIMETRIA UBICAZIONI INDAGINI (scala 1:5.000) TAVOLA B/2 : SEZIONI LITOTECNICHE(scala 1:5.000/1:250) 22

23 TAVOLA B/3 : PLANIMETRIA SUPERFICIE DELLA FALDA (scala 1:5.000) 23