Studio Tecnico di Geologia e Ingegneria Ing. Geol. TALOZZI DIEGO Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) Tel.- fax. 0722/ E.

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1 Studio Tecnico di Geologia e Ingegneria Ing. Geol. TALOZZI DIEGO Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) Tel.- fax. 0722/ E. MAIL: dtalozzi@libero.it

2 Indice 1. Premessa 3 RELAZIONE DI CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICA, GEOMORFOLOGICA E IDROGEOLOGICA 2. Ubicazione 4 3. Inquadramento geologico e geomorfologico 5 4. Portate di massima piena 9 RELAZIONE SU INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA 5. Indagini Caratterizzazione e modellazione geotecnica Categoria di sottosuolo Condizioni topografiche Vita nominale, Classe d uso e Periodo di riferimento per l azione sismica Azione sismica 20 CONCLUSIONI 23 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 2

3 1. Premessa Con l entrata in vigore delle Nuove Norme Tecniche D.M.I la progettazione geologica e geotecnica in zona sismica deve essenzialmente svilupparsi secondo i seguenti principi generali esposti nel cap. 6. a. Caratterizzazione e modellazione geologica del sito. Il livello di indagine specifico è in funzione del tipo di opera da eseguire, della complessità geologica. b. Chiara definizione delle caratteristiche sismiche, stabilendo i rapporti esistenti fra il substrato rigido e le coperture costituite da uno o diversi orizzonti sciolti. c. Scelta del tipo d intervento e programmazione delle indagini geotecniche. d. Caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo. e. Verifica della sicurezza. f. Piani di controllo e monitoraggio. Gli studi geologici e la caratterizzazione geotecnica devono essere estesi a tutta la zona di possibile influenza degli interventi previsti, al fine di accertare destinazioni d uso compatibili con il territorio in esame. Le indagini geotecniche devono tenere conto della profondità, dell ampiezza e della destinazione. In particolare le indagini e gli studi devono caratterizzare la zona in termini di pericolosità geologica intrinseca, per processi geodinamici interni (sismicità) ed esterni (stabilità dei pendii, erosione) e devono consentire di individuare eventuali limiti imposti al progetto. Nel caso presente si tratta di realizzazione di laghetto collinare ad uso irriguo. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 3

4 RELAZIONE DI CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICA, GEOMORFOLOGICA E IDROGEOLOGICA 2. Ubicazione. L'area in oggetto è ubicata a N della frazione di Smirra del Comune di Cagli. Alle diverse scale il sito trova i seguenti riferimenti cartografici: - scala 1: 2000 Foglio 52, particelle 29 e 88 e al foglio 26, particella scala 1: settore SW Sezione denominata Acqualagna ; - scala Cartografia P.A.I. Sezione n RI 18 c. - scala 1: I.G.M. Quadrante 109 II - Pesaro Fig. 1: Estratto C.T.R. 1: sezione n Acqualagna Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 4

5 3. Inquadramento Geologico e Geomorfologico. Il sito in esame dal punto di vista altimetrico è posta alla quota topografica di 310 m s.l.m.m. e si colloca alle pandici est del Monte Porrea, nell immediata periferia del Comune di Acqualagna. Dai rilievi svolti e dai sondaggi effettuati emerge che il substrato è geologicamente caratterizzata dalla presenza della Formazione della Scaglia Rossa, ovvero da terreni a consistenza lapidea di natura calcarea e calcareo-marnosa, di colore rosato la cui giacitura degli strati caratterizzata dai seguenti valori: -direzione = N-135 -W; -immersione = NE; -inclinazione =30. Fig. 2: Estratto Carta Geologica. Al di sopra del substrato roccioso sono presenti depositi detritici di copertura di spessore pari a ml. 11, costituiti da ghiaie in matrice limoso-sabbiosa. Nei fori di sondaggio non è stata rilevata la presenza di acque di falda. Fig. 3: Sezione trasversale. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 5

6 Dal punto di vista geomorfologico assume notevole importanza il fosso ubicato direttamente a Sud dell area in studio il cui alveo scorre direttamente sui terreni del substrato roccioso e la cui quota di scorrimento, rispetto al circostante piano campagna, coincide con lo spessore dei depositi detritici di copertura rilevato in corrispondenza dei sondaggi. Foto 1: terreni di copertura nelle pareti del fosso. Le pareti del fosso hanno una notevole pendenza a dimostrazione delle ottime caratteristiche meccaniche dei depositi di copertura (fig. 3) e non presentano particolari segni di instabilità, se non di tipo locale dovuti a fenomeni di erosione concentrata e instabilità della coltre vegetale che, in tali pendenze, ha difficile attecchimento. Le caratteristiche litologiche del bedrock e dei terreni di copertura sono presupposto di buona stabilità. Di fatto, sia nel sito di progetto che nelle immediate adiacenze, non sono stati rilevati fenomeni morfologici in atto o potenziali che potrebbero compromettere la sicurezza dell intera zona e del lotto in particolare. L area non è perimetrata in ambito PAI (Fig. 4). Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 6

7 Foto 2: Imbocco del fosso Foto 3: Ciglio scarpata Fosso Foto 4: Area in studio. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 7

8 Fig. 4: Estratto P.A.I. - Sezione n RI 18 c I terreni di copertura costituiscono una vasta conoide di deiezione ovvero una struttura geomorfologica legata alla presenza di diversi impluvi che drenano acque di piccoli bacini imbriferi caratterizzati dallo stesso substrato geologico ricondotto alla Formazione della Scaglia Rossa. La diminuzione della pendenza a partire dalla quota di 350 m slm ha causato una diminuzione dell energia di trasposto ed il conseguente abbandono dei detriti trasportati e la loro deposizione su una vasta area che assume forma di ventaglio, con il vertice all'uscita delle singole vallecole. Le dimensioni del cono di deiezione sono legate alla dimensione del bacino imbrifero dell impluvio. In un cono di deiezione, a causa dell'energia decrescente da monte a valle, avviene una selezione dei sedimenti: per primi si depositano le ghiaie più grossolane, nella zona subito allo sbocco della valle; successivamente si depositano le sabbie, e nelle zone più lontane dallo sbocco della valle si formano argille. Nel caso specifico, come illustrato in fig. 5, l area in cui è prevista la realizzazione del laghetto collinare è ubicata nella porzione alta del cono di deiezione, ovvero alla base del bacino imbrifero (tratteggiato in blu) che alimenterà lo stesso invaso. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 8

9 DEPOSITI DETRITICI DEPOSITI DETRITICI Fig. 5: rappresentazione del bacino imbrifero direttamente a monte dell area. Le caratteristiche generali del bacino imbrifero, dai quali si ricavano i seguenti dati di bilancio idrologico, sono: - Superficie di drenaggio: 80727,66 mq = 80, 72 ha = 0,0807 Kmq - Perimetro: 1248,2 ml = 1,248 Km - Lunghezza max. bacino = 530 ml - Larghezza max bacino = 190 ml - Lunghezza asta principale = 350 ml - Lunghezza totale reticoli laterali = 150 ml - Densità di drenaggio D = 6,19 Km/Kmq - Coefficiente di drenaggio C = 0,164 Kmq/km - Altezza massima = m slm - Altezza sezione di chiusura = 331,0 m slm - Pendenza media bacino imbrifero = 33% = 18,2 - Tempo di corrivazione tc (Giandotti) = 0,26 ore - Precipitazione media annua (Urbino periodo ) = 874,4 mm - Evapotrapirazione potenziale (PE) annua = 759 mm (stima) - Deflusso superficiale D = 242,17 mm Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 9

10 4. Portate di massima piena. Le elaborazioni statistiche, i cui risultati sono riportati in tabella 1, sono state eseguite facendo riferimento alle serie pluviometriche della stazione di Cantiano. Per la stima della portata di massima piena è stato scelto il metodo Razionale del C.N. adottando un valore del C.N. = 83 corrispondente a Terreni boscosi o forestati, con potenzialità di deflusso molto alta. Di seguito sono riportati i valori di massima piena e le altezze di massima pioggia ottenuti dalle elaborazioni. Tab. 1: Portata di massima piena del Fosso denominato di M.te Porrea. Tempo di ritorno Tr Portata di massima piena (mc/s) 10 anni 0,246 m 3 /s 30 anni 0,354 m 3 /s 50 anni 0,514 m 3 /s 100 anni 0,647 m 3 /s 200 anni 0,790 m 3 /s Di seguito sono riportati i valori di massima piena ottenuti dalle elaborazioni. Tab. 2: Altezza di pioggia da curve di possibilità climatica (elaborazioni h) Tempo di ritorno Tr Altezza di pioggia hp (mm) 10 anni 24,4 mm 30 anni 27,6 mm 50 anni 31,8 mm 100 anni 34,9 mm 200 anni 38,0 mm Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 10

11 L altezza di precipitazione in un punto data dalla curva di possibilità pluviometrica, vale hp = a t n a n 37, , , , , , , , , , , , Fig. 5: Curve di possibilità climatica Metodo di Gumbell Fig. 6: Bacino Imbrifero. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 11

12 RELAZIONE SU INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA 5. Indagini. Al fine di poter disporre di tutti gli elementi utili alla caratterizzazione dell area in questione è stata eseguita una campagna di sondaggi con penetrometrie dinamiche (DPSH) e statiche (CPT) con penetrometro statico-dinamico PAGANI le cui caratteristiche meccaniche sono di seguito riassunte: punta conica φ = 50,8 mm; apertura della punta di 90 ; φ aste di manovra = 33 mm; peso aste = 6.2 Kg/ml; peso maglio = 63,5 kg; altezza di caduta del maglio di 75 cm; Il rendimento medio calcolato del 73% consente di normalizzare il valore di N20 per semplificare le correlazioni con i dati di altre prove in sito e principalmente di NSPT. L'efficienza del penetrometro DPSH è stata misurata in due siti di differenti caratteristiche e questa prima esperienza ha evidenziato che il rapporto tra NSPT ed N20 (DPSH Pagani), normalizzato al 60% di rendimento, varia tra 1,5 per i terreni sabbioso ghiaiosi, ed aumenta con l'aumentare della frazione fine raggiungendo valori superiori a 4 nei terreni argillosi non saturi. Ai fini applicativi sono state quindi correlate le informazioni ricavate dal penetrometro pesante (DPSH) a punta conica con i valori della prova S. P. T. assumendo Nspt/N 20 = 1,5 valido per Ghiaie e sabbie. Si riportano nella tabella seguente i valori medi di Nspt ottenuti nel sondaggio DPSH 1 fino alla profondità di 13,0 m. Spessori Litologia N colpi Nspt DPSH da m 0,0 a 7,0 1. Depositi di copertura costituiti 7 11 da ghiaie detritiche sciolte in matrice limosa da m 7,0 a 13,0 2. Depositi di copertura costituiti da ghiaie detritiche mediamente addensate Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 12

13 Strato 1 Strato 2 Prova penetrometrica dinamica pesante DPSH 1 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 13

14 Prove CPT 1-2 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 14

15 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 15

16 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 16

17 Fig. 7: Planimetria con ubicazione sondaggi. I parametri geotecnici calcolabili per terreni non coesivi (componente sabbiosa o ghiaiosa dominante) attraverso le correlazioni dirette con i valori di Nspt sono i seguenti: angolo di resistenza al taglio ; φ = 28+0,28 Nspt (Sowers) (Road Bridge Spcifications) densità relativa Dr (Skempton), (Schmertmann); modulo di deformazione ( o di Young) E50 (D apollonia et Alii) E (kg/cmq)= Nspt+191 (Ghiaia + sabbia) Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 17

18 6. Caratterizzazione e modellazione geotecnica. STRATO 1 Depositi di copertura limo con ghiaia. Spessore variabile da ml. 7,0 a ml. 8,0. Numero colpi DPSH = 7 colpi Numero colpi N spt = 11 colpi Resistenza in punta Rp = <30 Kg/cmq Peso di volume γ = 20 KN/m 3 Coesione efficace C k = 4,0 Kpa Angolo di resistenza al taglio φ k = 28 Modulo elastico E yk = Kpa Modulo di Poisson ν = 0.35 Densità relativa Dr = 0,60 % Permeabilità K = 1x10-3 cm/sec STRATO 2 Depositi di copertura. Ghiaie mediamente addensate. Spessore = 5 ml. Numero colpi DPSH = 14 colpi Numero colpi N spt = 21 colpi Resistenza in punta Rp = >30 Kg/cmq Peso di volume γ = 21 KN/m 3 Coesione residua C k = 0.0 Kpa Angolo di resistenza al taglio φ k = 30 Modulo elastico E yk = Kpa Modulo di Poisson ν = 0.30 Densità relativa Dr = 0,70 % Permeabilità K = 1x10-3 cm/sec STRATO 3 Substrato. Formazione della Scaglia Rossa. Cautelativamente i parametri di resistenza considerati sono quelli residui, sui giunti di stratificazione. Numero colpi Nspt = Rifiuto Peso di volume γ = 25.0 KN/m³ Coesione residua Crk = kpa Angolo di resistenza al taglio φrk = 35 Modulo elastico Eyk = kpa Modulo di Poisson v = 0.25 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 18

19 7. Categoria di sottosuolo. La classificazione della categoria di sottosuolo si fa in base ai valori della velocità equivalente Vs,30 di propagazione delle onde di taglio. Nel caso in esame, in mancanza di misure dirette si è fatto riferimento alla resistenza penetrometrica dinamica equivalente NSPT,30 definita dalla seguente espressione: La determinazione della Nspt,30 è stata eseguita ipotizzando la presenza di 2 strati, di cui uno di copertura di spessore pari a 13 m in cui si adottano i valori Nspt (11-21), ed il secondo ricondotto al substrato geologico in cui si adotta un valore medio Nspt =30. Dalla sopra relazione si ottiene il seguente valore Nspt,30 che identifica terreni in Categoria C (Tab. 3.2.II e 3.2.III). Nspt,30 =19.58 Categoria C Descrizione Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fine mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 180m/s a 360m/s (ovvero 15<Nspt, 30 <50 nei terreni a grana grossa e 70<Cu 30 <250 Kpa nei terreni a grana fine). Nota: le indagini sismiche MASW eseguite nei terreni del litotipo 2 portano ad escludere che il valore di Vs relativo a tale litotipo siano superiori a 800m/s e quindi tali da poter far rientrare il sottosuolo in categoria E (tab ). 8. Condizioni topografiche. Categoria T2 Caratteristiche della superficie topografica Pendii con inclinazione media i>15 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 19

20 9. Vita nominale, Classe d uso e Periodo di riferimento per l azione sismica. Nel caso specifico trattasi di realizzazione di lago ad uso irriguo - Costruzione di Tipo 2 ( 2.4.1). - Vita Nominale V N 50 anni ( 2.4.1). - Classe d uso II ( 2.4.2) e Coefficiente d uso C U =1.0 - Periodo di riferimento V R =50 anni. 10. Azione sismica. Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione. Essa costituisce l elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche. La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (di categoria A quale definita al 3.2.2), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente S e (T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza P VR, come definite nel 3.2.1, nel periodo di riferimento V R, come definito nel 2.4. In alternativa è ammesso l uso di accelerogrammi, purché correttamente commisurati alla pericolosità sismica del sito. Ai fini della nuova normativa vigente, le forme spettrali sono definite, per ciascuna delle probabilità di superamento nel periodo di riferimento P VR, a partire dai valori dei seguenti parametri su sito di riferimento rigido orizzontale: a g F o accelerazione orizzontale massima al sito; valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale. T* C periodo d inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 20

21 Sito in esame. latitudine: 43,6032 longitudine: 12,6695 Classe: 2 Vita nominale: 50 Siti di riferimento Sito 1 ID: Lat: 43,5820Lon: 12,6619 Distanza: 2440,002 Sito 2 ID: Lat: 43,5824Lon: 12,7308 Distanza: 5452,688 Sito 3 ID: Lat: 43,6324Lon: 12,7303 Distanza: 5873,251 Sito 4 ID: Lat: 43,6320Lon: 12,6612 Distanza: 3268,273 Parametri sismici Categoria sottosuolo: C Categoria topografica: T2 Periodo di riferimento: 50anni Coefficiente cu: 1 Operatività (SLO): Probabilità di superamento: 81 % Tr: 30 [anni] ag: 0,057 g Fo: 2,462 Tc*: 0,271 [s] Danno (SLD): Probabilità di superamento: 63 % Tr: 50 [anni] ag: 0,072 g Fo: 2,440 Tc*: 0,286 [s] Salvaguardia della vita (SLV): Probabilità di superamento: 10 % Tr: 475 [anni] ag: 0,174 g Fo: 2,455 Tc*: 0,328 [s] Prevenzione dal collasso (SLC): Probabilità di superamento: 5 % Tr: 975 [anni] ag: 0,226 g Fo: 2,488 Tc*: 0,332 [s] Coefficienti Sismici SLO: Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 21

22 SLD: SLV: SLC: Ss: 1,500 Cc: 1,620 St: 1,200 Kh: 0,018 Kv: 0,009 Amax: 1,007 Beta: 0,180 Ss: 1,500 Cc: 1,590 St: 1,200 Kh: 0,023 Kv: 0,012 Amax: 1,268 Beta: 0,180 Ss: 1,440 Cc: 1,520 St: 1,200 Kh: 0,072 Kv: 0,036 Amax: 2,951 Beta: 0,240 Ss: 1,360 Cc: 1,510 St: 1,200 Kh: 0,114 Kv: 0,057 Amax: 3,610 Beta: 0,310 Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 22

23 CONCLUSIONI Alla luce delle indagini svolte si ritiene che l'intervento edilizio in progetto sia compatibile con le caratteristiche geologiche, geomorfologiche e geotecniche dell area. Nel caso presente si tratta di realizzazione di piccolo invaso artificiale ad uso irriguo. Si riassume quanto segue: - Il sito in esame dal punto di vista altimetrico è posta alla quota topografica di 310 m s.l.m.m. e si colloca alle pandici est del Monte Porrea, nell immediata periferia del Comune di Acqualagna. - Al di sopra del substrato sono presenti depositi detritici di copertura di spessore complessivo pari a ml. 13 circa. Trattasi di ghiaie sciolte in matrice limoso argillosa per uno spessore di circa 7-8 m e di ghiaie mediamente addensate per altri 5 m. - I terreni di copertura si presentano stabili. Infatti sia nel sito di progetto che nelle immediate adiacenze, non sono stati rilevati fenomeni morfologici in atto o potenziali che potrebbero compromettere la sicurezza dell intera zona e del lotto in particolare. - Considerata la natura detritica dei terreni di copertura, ovvero l elevata permeabilità degli stessi, dovrà essere realizzata una barriera impermeabile con teli in PVC al fine di garantire la tenuta idrica dell invaso. Tale opera di impermeabilizzazione eviterà l instaurarsi di qualsiasi moto di filtrazione attraverso il manufatto di ritenuta e quindi la possibilità che si verifichino fenomeni di sifonamento. - Nei sondaggi eseguiti nell area in cui è prevista le realizzazione dell invaso non è stata rilevata la presenza di acqua di falda. - La categoria dei terreni di fondazione è C (Tab. 3.2.II e 3.2.III). - La categoria topografica è T2. - Sono stati definiti i valori caratteristici dei parametri geotecnici per grandi volumi di rottura e distribuzione normale, partendo dall elaborazione dei dati ottenuti dalla prova DPSH, ovvero dai valori di Nspt ottenuti mediante la relazione di Sowers. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 23

24 - Sono stati definiti i valori dei coefficienti sismici allo Stato Limite di Esercizio (SLO-SLD) e allo Stato Limite Ultimo (SLV-SLC) ed i relativi spettri di risposta. - Si consiglia infine di provvedere a un'accurata regimazione di tutte le acque meteoriche e dilavanti, predisponendo un'adeguata rete di raccolta ed allontanamento; anche le condotte defluenti ed affluenti alla struttura dovranno essere ispirate a principi di assoluta impermeabilità. Geol. Ing. Diego Talozzi.. Via XXIV Maggio n URBANIA (PU) / E. mail: dtalozzi@libero.it 24