DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA Corso di Laurea Magistrale in INGEGNERIA CIVILE PER LA PROTEZIONE DAI RISCHI NATURALI Valutazione degli indici di qualità di una formazione calcarea stratificata Docente Studente

Sommario Premessa... 4 1. ANALISI DELL AMMASSO ROCCIOSO... 5 1.1 Indice di qualità GSI (Geotechnical Strength Index )... 6 1.1.1 Resistenza a compressione uniassiale, σf (MPa)... 7 1.1.2 RQD (Rock Quality Designation)... 8 1.1.3 Spaziatura delle discontinuità Js... 14 1.1.4 Condizione delle discontinuità (scabrezza, alterazione delle pareti, riempimento)... 16 1.1.4.1 Lunghezza delle discontinuità (persistenza/continuità)... 16 1.1.4.2 Apertura... 16 1.1.4.3 Scabrezza... 17 1.1.4.4 Spessore del riempimento... 22 1.1.4.5 Condizione delle pareti... 22 2. Conclusione... 23 Indice delle Tabelle Tabella 1 Schema per la valutazione degli indici parziali nella classifica del GSI... 6 Tabella 2 tensione uniassiale σf... 7 Tabella 3 Qualità della roccia in funzione dell indice RQD.... 8 Tabella 4 Sondaggio S3... 11 Tabella 5 Indice di qualità rqd/metro... 13 Tabella 6 terminologia descrittiva per la spaziatura delle discontinuità (isrm 1978)... 14 Tabella 7 Schema per la valutazione dell indice parziale condizioni delle discontinuità... 16 Tabella 8 Valori di scabrezza JRC dei provini dei sondaggi S3,S4 ed S5... 20 Tabella 9 Punteggio della scabrezza JRC in funzione del numero di valori che rientrano nelle classi... 21 Tabella 10 Condizioni delle discontinuità secondo l rmr e gsi... 22 Tabella 11 Valori di GSI nelle varie perforazioni... 23 Tabella 12 GSI minimo e massimo... 23 pag. 2

Indice delle Figure Figura 1 Calcolo del recupero di carotaggio e dell indice RQD in base ai dati di un sondaggio... 8 Figura 2 indice RQD in percentuale al variare della profondità... 13 Figura 3 Distribuzione di tipo Poisson-classi di spaziatura... 14 Figura 4 Istogramma in frequenza e legge di tipo poisson... 15 Figura 5 Scabrezza ad ampia scala e a piccola scala... 17 Figura 6 Profili standard proposti da Barton & Choubey... 17 Figura 7 Profilometro a pettine di Barton... 18 Figura 8 Profilo scannerizzato relativo al sondaggio S5_A1 quota 30,90-31,10... 18 Figura 9 istogramma delle frequente dei jrc... 21 pag. 3

Premessa La seguente relazione descrive le attività effettuate ai fini dello svolgimento della tesi di laurea, con particolare riferimento all acquisizione di ulteriori conoscenze. Tali attività sono previste dll art. 10, co. 5 let. d/e e considerate equivalenti al tirocinio per un numero di ore non inferiore a 150 come previsto dal piano di studi. Le attività si sono state svolte nel periodo 24/11/2016-10/01/2017 presso il Dipartimento di Ingegneria Civile dell Università degli Studi Roma Tre, con l obiettivo di individuare degli indici di qualità che possano definire una correlazione tra le caratteristiche di resistenza meccanica di alcuni provini analizzati in laboratorio rispetto alle effettive caratteristiche geotecniche dell intero ammasso roccioso. pag. 4

1. ANALISI DELL AMMASSO ROCCIOSO Un ammasso roccioso è usualmente costituito da blocchi di materiale roccioso separati da giunti o da discontinuità; il suo comportamento meccanico dipende quindi sia dalle proprietà meccaniche del materiale roccioso intatto sia dalle caratteristiche delle discontinuità. L importanza relativa di questi due fattori è legata al rapporto tra la spaziatura delle discontinuità e l estensione della zona interessata dall opera. Le discontinuità introducono inoltre nell ammasso roccioso una struttura orientata anche quando il materiale roccioso è isotropo; ne deriva spesso una anisotropia del comportamento meccanico dell ammasso. La spaziatura rappresenta la distanza tra le discontinuità, riferita ad una singola famiglia di discontinuità (che in tal caso deve essere sistematica e ben individuata) oppure a tutte le fratture, comunque orientate, che si incontrano lungo allineamenti su pareti o sondaggi. In questo ultimo caso è da tener presente che la spaziatura rilevata può essere influenzata dalla orientazione dell allineamento stesso. Una completa rappresentazione quantitativa della distribuzione della spaziatura può essere ottenuta rappresentando, per un dato sondaggio, la lunghezza cumulata dei vari tratti di materiale integro (carote, nel caso di un sondaggio) in funzione della spaziatura. Può essere utilizzata per le ascisse una scala logaritmica oppure una scala naturale. In molte rocce sedimentarie la spaziatura dei piani di stratificazione è legata ai processi genetici e la spaziatura dei giunti normali alla stratificazione è direttamente correlata allo spessore dei singoli strati. Ciò porta spesso ad una distribuzione unimodale della spaziatura, di tipo approssimativamente gaussiano. Analoga regolarità si riscontra nella fessurazione di una colata di lava. In Meccanica delle Rocce vengono correntemente utilizzate diverse classifiche tecniche degli ammassi rocciosi, le quali si prefiggono lo scopo di tener conto dei parametri del materiale roccioso e dell ammasso roccioso considerati più significativi per fornire un giudizio complessivo della "qualità" dell ammasso roccioso. L utilità di queste classifiche consiste principalmente nella standardizzazione della raccolta e della presentazione dei parametri significativi e nella possibilità di fornire una base comune per trasferire le esperienze acquisite da progettisti diversi in siti diversi. Verranno descritte, a titolo di esempio, alcune di queste classifiche. pag. 5

1.1 Indice di qualità GSI (Geotechnical Strength Index ) Nelle classifiche di tipo progettuale, oltre ai parametri relativi alla intensità della fratturazione e alle condizioni delle discontinuità ed eventualmente la resistenza del materiale roccioso (proprietà intrinseche all ammasso roccioso), intervengono parametri relativi ai carichi agenti (condizioni idrauliche, stato di sforzo in sito) e alle specifiche condizioni dell opera (ad esempio orientazione della galleria rispetto ai sistemi di discontinuità). Per una migliore stima della qualità intrinseca dell'ammasso roccioso sono state formulate correlazioni empiriche con gli indici di qualità del RMR (Rock Mass Rating), nello specifico si è ritenuto opportuno modificare tali indici, eliminando i parametri legati alle condizioni di carico e all opera da costruire. Per valutare le caratteristiche geotecniche intrinseche dell ammasso Hoek e altri (1995) hanno introdotto l'indice di qualità denominato GSI (Geotechnical Strength Index). Esso coincide sostanzialmente con l indice di qualità RMR nella sua versione del 1976, dal quale viene escluso per quanto detto l'influenza dell'orientazione delle discontinuità e viene attribuito un valore costante (pari a 10) al fattore che tiene conto dell'influenza dell'acqua (tabella 1). 1 2 3 4 5 Resistenza a compressione uniassiale, σf (MPa) σf (Mpa) >200 200 100 100 50 50 25 25 10 10 3 3 1 indice parziale 15 12 7 4 2 1 0 Indice di qualità RQD (%) RQD (%) 100 90 90 75 75 50 50 25 <25 indice parziale 20 17 13 8 3 Spaziatura delle discontinuità Js Js (m) >3 3 1 1 0,3 0,3 0,06 <0,06 indice parziale 30 25 20 10 5 Condizione delle discontinuità (scabrezza, alterazione delle pareti, riempimento) Pareti molto Pareti Pareti Pareti scabre, poco poco laminate, giunti scabre, scabre, riempiment non apertura apertura o <5mm, continui, <1mm, <1mm, apertura chiusi, roccia roccia 1 5mm, roccia poco molto giunti non alterata alterata continui alterata Condizione delle discontinuità indice parziale Condizione Idrauliche indice parziale Riempimento materiale sciolto > 5mm, apertura >5mm, giunti continui 25 20 12 6 0 Condizione idrauliche TABELLA 1 SCHEMA PER LA VALUTAZIONE DEGLI INDICI PARZIALI NELLA CLASSIFICA DEL GSI 10 pag. 6

L'indice di resistenza geologica (GSI) è un sistema di caratterizzazione dell ammasso roccioso che è stato sviluppato in meccanica delle rocce per soddisfare la necessità di dati di input affidabili, in particolare quelli relativi alle proprietà della massa rocciosa richiesta come input in analisi numerica o soluzioni a forma di chiusura per la progettazione di gallerie, pendii o fondazioni in rocce. La caratteristica geologica del materiale roccioso, insieme alla valutazione visiva della massa, viene utilizzata come input diretto per la selezione dei parametri rilevanti per la previsione della deformabilità dell ammasso. Questo approccio permette di considerare una massa rocciosa come un mezzo meccanico continuo senza perdere l influenza geologia sulle proprietà meccaniche. Fornisce inoltre un metodo fisico per caratterizzare le masse rocciose da descrivere. 1.1.1 Resistenza a compressione uniassiale, σf (MPa) Per determinare la resistenza a compressione uniassiale come richiede la tabella 1, si è cercato di prelevare dei campioni il più possibili indisturbati e successivamente sono stati sottoposti a prove a compressione uniassiale in laboratorio. In tabella 2 sono elencati le caratteristiche dei provini U1,U2,U3,U4,U5 riguardante il sondaggio S3 e S4. Tutti i valori delle prove a compressione sono indicate in Mega Pascal. Sondaggio Provino Quota Altezza Diametro f m mm mm MPa S3 U1 31,4-31,7 161,0 83,5 61,7 S3 U2 35,9-36,4 160,9 83,5 83,0 S3 U3 41,4-42,1 161,5 83,5 65,9 S4 U4 28,7-29,1 157,0 78,2 77,8 S4 U5 34,2-34,5 149,3 78,1 65,2 f medio 70,7 TABELLA 2 TENSIONE UNIASSIALE σ f pag. 7

1.1.2 RQD (Rock Quality Designation) L indice RQD (Rock Quality Designation) è uno dei più noti e datati sistemi di classifica (Deere 1968), ricavabile di preferenza da dati di sondaggi. L indice RDQ è definito come la somma delle lunghezze di tutte le carote intatte di lunghezza almeno pari a 0.1 m, scalata rispetto alla lunghezza totale. Per ottenere risultati significativi l indice va stimato solo da sondaggi effettuati con cura, in cui siano state utilizzate corone a diamante e carotiere doppio e in cui le carote abbiano un diametro non inferiore a 50 mm. FIGURA 1 CALCOLO DEL RECUPERO DI CAROTAGGIO E DELL INDICE RQD IN BASE AI DATI DI UN SONDAGGIO E usuale calcolare anche i valori parziali dell RQD per tratti di sondaggio (come in figura 1 nella quale abbiamo un sondaggio che va dai 4 agli 8 m), in modo da mettere in evidenza variazioni delle condizioni della roccia da zona a zona. La qualità della roccia in funzione del valore dell RQD è indicata in tabella 3. Qualità RQD (%) Ottima 100-90 Buona 90-75 Discreta 75-50 Scadente 50-25 Molto Scadente 25-0 TABELLA 3 QUALITÀ DELLA ROCCIA IN FUNZIONE DELL INDICE RQD. pag. 8

Per motivi di sintesi nella presente tesi vengono esposti i dati riguardante il sondaggio S3, il quale è caratterizzato di una lunghezza pari a 50.74 m e presenta la seguente stratigrafia: Profondità (m) immersione inclinazione note 2,51 32 2,90 11 2,93 16 3,00 10 3,17 50 80 3,80 30 3,91 83 5,02 85 83 5,32 14 strato 5,44 16 strato 5,60 210 79 5,87 80 85 5,95 17 6,21 21 6,50 83 85 7,02 30 7,38 21 8,66 270 80 8,76 24 8,85 51 9,06 14 strato scabro strato scabro 9,30 18 irregolare 9,44 21 liscia 9,53 12 riempimento argilloso 13,42 27 strato 13,48 10 85 16,07 22 19,92 31 21,76 22,06 22,40 23,00 20 23,33 23,44 12 23,98 10 24,24 11 24,30 78 giunto stilolitico giunto stilolitico suborizzon tale giunto stilolitico 25,40 8 scabra 25,50 13 riempiment o argilla 25,72 23 strato scabro 60 66 26,10 giunto stilolitico 26,23 30 pag. 9

Profondità (cm) immersione inclinazione note 90 85 26,93 16 patina argilla 27,58 21 strato scabro 70 85 28,58 18 155 79 31,5 27 strato scabro 31,84 26 liscio 31,91 strato irregolare 32,05 100 85 ossidazione rossa 32,19 strato irregolare patina argillosa 2-3mm 32,23 23 strato argilla 5mm 32,27 80 85 ossidazione rossa 32,3 24 strato argilla 5mm 32,49 41 liscio 32,61 40 liscio 32,65 75 ossidazione rossa 32,7 15 strato scabro 33,07 10 strato irregolare stilolitico 33,35 16 strato spalmatura argilla 33,48 24 strato ossidato 33,69 36 strato scabro ferruginoso 33,87 irregolare 34,11 75 34,25 strato 34,62 22 strato patina argilla 34,8 90 90 frattura longitudinale arrossata 34,85 18 strato liscio 34,97 strato 35,15 irregolare 36,52 25 strato con argilla 36,58 225 85 36,74 113 85 36,85 strato ondulato su selce 37,35 strato con argilla 37,4 strato con argilla 37,64 25 strato scabro 38,65 67 39,07 175 70 39,24 strato con argilla 39,32 24 strato con argilla 39,51 83 40,89 26 strato con argilla 10mm 40,98 con argilla 41,44 strato 41,64 strato 41,7 21 strato con argilla pag. 10

Profondità (cm) immersione inclinazione note 42,17 strato scabro 43,07 strato irregolare argilla vedastra laminata 43,15 strato irregolare argilla vedastra laminata 43,39 19 strato scabro ; frattura con giacitura 268/83 nella carota precedente 43,89 strato scabro 44,01 44,05 44,08 44,13 strato con argilla verdastra 44,46 strato con argilla verdastra 45,03 fratture con argilla rossastra 45,06 fratture con argilla rossastra 45,1 fratture con argilla rossastra 47,5 50 scabra 47,56 52 scabra 47,63 47,7 21 strato con argilla 47,85 25 strato argilla verdastracon spessore 3 cm 47,88 strato 47,96 48 48,06 48,11 strato 48,17 strato la carota sovrastante con frattura 175/85 48,26 strato 48,6 carota spaccata da frattura subverticale 48,63 carota spaccata da frattura subverticale 48,66 carota spaccata da frattura subverticale 49 strato stilolitico 49,15 strato scabro 49,36 16 strato 49,5 17 strato 49,68 pezzi con nuclei argilla 49,72 pezzi con nuclei argilla 49,75 pezzi con nuclei argilla 49,8 49,85 85 pareti arrossate 49,92 49,98 50,07 50,12 40 50,47 5 su selce TABELLA 4 SONDAGGIO S3 pag. 11

La misura dell RQD va effettuata ad ogni manovra o in corrispondenza di ogni variazione litologica, essendo raccomandabile che la lunghezza interessata dalla manovra non sia superiore a 1,5m. Nel caso in esame per il calcolo dell indice RQD sono state selezionate solo i valori superiore a 10 cm e scalati rispetto alla lunghezza totale. RQD = Lunghezza spezzoni materiale fresco > 10cm Lunghezza totale Profondità Spaziature (m) (m) Spaziature>0,10m RQD(%) 0 0,00 0 0,00% 1 0,00 0 0,00% 2 0,12 12 12,00% 3 0,73 73 73,00% 4 0,81 81 81,00% 5 0,00 0 0,00% 6 0,80 80 80,00% 7 0,85 85 85,00% 8 0,70 70 70,00% 9 0,60 60 60,00% 10 0,50 50 50,00% 11 0,00 0 0,00% 12 0,00 0 0,00% 13 0,10 10 10,00% 14 0,10 10 10,00% 15 0,00 0 0,00% 16 0,00 0 0,00% 17 0,20 20 20,00% 18 0,30 30 30,00% 19 0,00 0 0,00% 20 0,30 30 30,00% 21 0,00 0 0,00% 22 0,40 40 40,00% 23 0,85 85 85,00% 24 1,00 100 100,00% 25 0,85 85 85,00% 26 0,90 90 90,00% 27 0,80 80 80,00% 28 0,90 90 90,00% 29 0,70 70 70,00% 30 0,50 50 50,00% pag. 12

Profondità (m) Tirocinio di laurea Magistrale A.A.: 2016 / 2017 Profondità Spaziature (m) (m) Spaziature>0,10m RQD(%) 31 0,70 70 70,00% 32 1,00 100 100,00% 33 0,90 90 90,00% 34 0,80 80 80,00% 35 0,70 70 70,00% 36 0,60 60 60,00% 37 0,55 55 55,00% 38 0,80 80 80,00% 39 0,90 90 90,00% 40 0,60 60 60,00% 41 0,50 50 50,00% 42 0,85 85 85,00% 43 0,60 60 60,00% 44 0,45 45 45,00% 45 0,50 50 50,00% 46 0,70 70 70,00% 47 0,30 30 30,00% 48 0,60 60 60,00% 49 0,50 50 50,00% 50 0,30 30 30,00% RQD MEDIO 52,24% TABELLA 5 INDICE DI QUALITÀ RQD/METRO Un valore di RQD molto simile è stato ottenuto attraverso curva in figura 4, la quale mette in evidenza la distribuzione delle lunghezze cumulate (scalate rispetto la lunghezza totale), considerando la lunghezza cumulata della carota per cui L è maggiore di 10 cm si ricava il valore di RQD. 0 RQD (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 FIGURA 2 INDICE RQD IN PERCENTUALE AL VARIARE DELLA PROFONDITÀ pag. 13

Numeri elementi nel intervallo f(x/ʎ)=e^(-x/ʎ) Tirocinio di laurea Magistrale A.A.: 2016 / 2017 1.1.3 Spaziatura delle discontinuità Js Per esprimere qualitativamente la spaziatura si usano comunemente i termini descrittivi indicati in Tabella 6. Termine descrittivo Spaziatura(m) Molto ravvicinati <0,06 Ravvicinati 0,06-0,20 Moderatamente ravvicinati 0,20-0,60 Spaziati 0,60-2,0 Molto spaziati >2,0 TABELLA 6 TERMINOLOGIA DESCRITTIVA PER LA SPAZIATURA DELLE DISCONTINUITÀ (ISRM 1978) Un parametro che esprime sinteticamente la spaziatura delle discontinuità è la spaziatura media, ottenuta dividendo la lunghezza totale dell allineamento per il numero di fratture incontrate; il suo inverso è la frequenza media di fratture. Per quanto riguarda il sondaggio S3 si ha un valore di spaziatura media pari a 0,3 m. È stato fatto anche un confronto con le misure delle carote inserite nelle diverse cassette. In alcuni tipo di rocce la distribuzione della spaziatura delle fratture può considerarsi casuale, per cui segue una legge esponenziale negativa di tipo Poisson (figura 3) caratterizzata da un valore modale eguale a zero; La seguente distribuzione è adatta a rappresentare la spaziatura delle fratture in funzione della spaziatura scalata rispetto al valore medio (x/ʎ). x/ʎ 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 35 30 1,00 30 0,90 25 20 15 10 5 0 16 0-0,05m 17 0,10-0,15m 12 9 0,20-0,25m 7 8 5 0,30-0,35m 3 2 5 0,40-0,45m 0,50-0,55m 2 2 1 0 0 0 0 1 0 1 0 2 0,60-0,65m 0,70-0,75m 0,80-0,85m 0,90-0,95m 1,00-1,05m 1,10-1,15m Intervalli di spaziatura (m) Serie1 Serie2 0 0 1 0 1,20-1,25m 1,30-1,35m 2 0 0 1 2 2 0 1,40-1,45cm 1,50-2,00m 2,50-3,00cm 2 3,50-4,00cm 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 FIGURA 3 DISTRIBUZIONE DI TIPO POISSON-CLASSI DI SPAZIATURA pag. 14

f(x)=1-(x/ʎ+1)e^f(x/ʎ) Tirocinio di laurea Magistrale A.A.: 2016 / 2017 Il diagramma della distribuzione cumulata della spaziatura indica che la spaziatura media corrisponde al quartile al 25 % e che il modulo di fratturazione è pari a circa 1.7 volte la spaziatura. 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Distribuzione cumulata di tipo Poisson 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 spaziatura (m) FIGURA 4 DISTRIBUZIONE CUMULATA DI TIPO POISSON Dal grafico in figura 4 si evince un valore di spaziatura media pari a 0,37 in corrispondenza al quartile del 25%, il medesimo valore è stato riscontrato calcolando la mediana della distruzione cumulata di tipo Poisson. Concludendo si ottiene una descrizione della spaziatura del tipo Moderatamente ravvicinati come indicato in tabella 6, che corrisponde ad un punteggio pari a 20 in tabella 1. Considerando anche gli altri sondaggi si ottengono dei valori di spaziatura media inferiore a 0.3, in alcuni casi si osservano anche dei valori pari a 0,2 per questo motivo oltre al punteggio 20 si sceglie un valori pari a 10. pag. 15

1.1.4 Condizione delle discontinuità (scabrezza, alterazione delle pareti, riempimento) Mentre i primi tre indici parziali possono essere determinati in basi a valori quantitativi dei rispettivi parametri dell ammasso, la valutazione del quarto indice è più ampiamente qualitativa. Un tentativo di rendere più oggettiva la scelta è riportato in tabella 7. Parametro Lunghezza delle discontinuità (persistenza/continuità) (m) Apertura (mm) Scabrezza Condizione delle discontinuità Misure o descrizioni Indice <1 1,0-3,0 3,0-10,0 10,0-20,0 >20,0 6 4 2 1 0 0 <0,1 0,1-1,0 1,0-5,0 >5 6 5 4 1 0 Molto scabra Scabra L scabra Liscia Laminata 6 5 3 1 0 Spessore riempimento (mm) assente Riempimento attritivo Riempimento materiale Sciolto soffice <5 >5 <5 >5 6 4 2 2 0 Alterazione pareti assente leggera moderata elevata decomposto 6 5 3 1 0 TABELLA 7 SCHEMA PER LA VALUTAZIONE DELL INDICE PARZIALE CONDIZIONI DELLE DISCONTINUITÀ 1.1.4.1 Lunghezza delle discontinuità (persistenza/continuità) Per quanto riguarda il parametro riferito alla lunghezza delle discontinuità sono stati scelti due valori (4 e 2), questa variazione è dovuta al fatto che sia trasversalmente che lungo la profondità c è una rilevante diversificazione delle lunghezze delle discontinuità. Trasversalmente più di 10 metri, al contrario nella parte interna dell ammasso si ha una variazione dell'ordine dei metri. 1.1.4.2 Apertura L apertura delle discontinuità influisce in particolare sulle caratteristiche idrauliche (permeabilità) di un ammasso roccioso. Si tratta di un parametro che dipende fortemente dalle condizioni di sforzo esistenti in sito: ad esempio discontinuità che si presentano relativamente aperte o allentate in prossimità della superficie possono divenire serrate a profondità più elevate. Nei sondaggi esplorativi è necessario osservare le pareti del sondaggio stesso, utilizzando ad esempio sonde televisive. Nel presente lavoro si è riscontrato un apertura tra le discontinuità con variabilità che va dai 1 mm ai 2mm, purtroppo questo parametro è molto difficile da determinare attraverso i carotaggi. Nella presente analisi è stato scelto un punteggio pari a 4 ed 1 in maniera tale da aver un ampia variabilità di tale indice. pag. 16

1.1.4.3 Scabrezza E la rugosità delle superfici affacciate di un giunto. La scabrezza di un giunto è determinata da una componente su piccola scala (1) e da una componente su ampia scala (2), detta ondulazione e relativa al piano medio del giunto. FIGURA 5 SCABREZZA AD AMPIA SCALA E A PICCOLA SCALA Per avere una stima sulla rugosità della superficie di discontinuità introduciamo un coefficiente denominato JRC (Joint Roughness Coefficient); tale parametro viene determinato confrontando il profilo di rugosità del giunto con alcuni profili standard proposti da Barton & Choubey (1977; figura 7). FIGURA 6 PROFILI STANDARD PROPOSTI DA BARTON & CHOUBEY pag. 17

Per ricavare il coefficiente JRC si appoggia un profilometro (pettine di Barton; figura 8) su di una superficie scabra e si esercita una leggera pressione tale da vincere l attrito che tiene fermi gli aghi che scorrono in maniera da prendere un impronta del profilo sul quale sono stati appoggiati. FIGURA 7 PROFILOMETRO A PETTINE DI BARTON Di ciascun profilo (dei campioni dei sondaggi S1,S2,S3,S4) è stato eseguito una scansione in bianco e nero (2 bit) con risoluzione di 600 dpi vedi (figura 8) a partire dalla cui codifica ASCII è stato possibile risalire al profilo digitalizzato in cui a ciascun punto corrisponde una coppia di coordinate (x,y). FIGURA 8 PROFILO SCANNERIZZATO RELATIVO AL SONDAGGIO S5_A1 QUOTA 30,90-31,10 Note le coordinate dei singoli punti del profilo digitalizzato e avendo scelto un intervallo di campionamento pari a 0.8 mm (pari allo spessore del singolo dente del pettine di Barton) si è poi determinato il JRC medio utilizzando le seguenti formule: z M 2 2 ( y i y i 1) 2 M ( Dx) 1 Con : M il numero di passi Dx larghezza del singolo passo y Altezza del profilo dalla linea media 1 (1) pag. 18

M 1 2 SF ( y yì 1 ) (2) M 1 RL i ( y i 2 yi 1 ) ( xi xi 1) lunghezza profilo 2 (3) JRC (z2) = 32.2+32.47 log z2 (4) JRC (z2) = 37.28 +16.58 log z2 (5) JRC (RL) = 411* (RL-1) (6) JRC( z 2 ) JRC() JRC( RL) JRC (7) 3 pag. 19

Infine per ogni campione si sono ottenuti i diversi valori di JRC. CAROTA QUOTA JRC CAROTA QUOTA JRC S3_a1 33,20-33,50 12,2 S4_b1 26,70-26,95 7,1 S3_b1 33,20-33,50 19,7 S4_a2 26,70-26,95 3,3 S3_a2 33,20-33,50 18,3 S4_b2 26,70-26,95 6,0 S3_b2 33,20-33,50 19,5 S4_a3 26,70-26,95 10,2 S3_a3 33,20-33,50 18,1 S4_b3 26,70-26,95 10,6 S3_b3 33,20-33,50 12,8 S5_a1 4,00-4,20 18,8 S3_c1 33,20-33,50 18,1 S5_b1 4,00-4,20 19,3 S3_a1 34,85-35,15 7,2 S5_a2 4,00-4,20 21,1 S3_b1 34,85-35,15 2,2 S5_b2 4,00-4,20 18,0 S3_a2 34,85-35,15 13,4 S5_a1 30,90-31,10 11,9 S3_b2 34,85-35,15 6,2 S5_b1 30,90-31,10 12,0 S3_12 lat 34,85-35,15 11,8 S5_a2 30,90-31,10 15,7 S3_c12 lat 34,85-35,15 15,0 S5_b2 30,90-31,10 12,4 S3_a3 34,85-35,15 13,8 S5_a1 cent 23,10-23,20 15,7 S3_b3 34,85-35,15 9,6 S5_b1 cent 23,10-23,20 16,3 S3_a4 34,85-35,15 18,3 S5_a1 destra 23,10-23,20 21,3 S3_b4 34,85-35,15 13,0 S5_b1 bassa 23,10-23,20 15,9 S3_a1 26,10-26,30 19,0 S5_b1 alta 23,10-23,20 17,9 S3_b1 26,10-26,30 17,2 S5_a2 cent 23,10-23,20 14,8 S3_12 lat A 26,10-26,30 9,9 S5_a2 destra 23,10-23,20 13,6 S3_12 lat B 26,10-26,30 4,5 S5_a2 sinistra 23,10-23,20 11,5 S3_ a2 26,10-26,30 19,8 S5_b2 alta 23,10-23,20 5,6 S3_b2 26,10-26,30 10,9 S5_b2 cent 23,10-23,20 10,8 S3_a3 26,10-26,30 14,6 S5_b2 bassa 23,10-23,20 9,6 S3_b3 26,10-26,30 8,3 S3_a1 41,40-42,10 12,3 S3_34 lat A 26,10-26,30 22,2 S3_b1 41,40-42,10 14,5 S3_34 lat B 26,10-26,30 23,5 S3_c1 41,40-42,10 12,1 S3_a3 31,20-31,40 15,4 S3_a2 41,40-42,10 16,1 S3_b3 31,20-31,40 16,3 S3_b2 41,40-42,10 3,7 S3_a4 31,20-31,40 18,4 S3_a3 41,40-42,10 18,6 S3_b4 31,20-31,40 8,5 S3_b3 41,40-42,10 20,1 S4_b2 21,10-21,30 15,3 S3_a1 31,20-31,40 17,8 S4_a3 21,10-21,30 11,3 S3_b1 31,20-31,40 18,1 S4_b3 21,10-21,30 9,4 S3_a2 31,20-31,40 19,3 S4_a1 37,70-37,90 15,0 S3_b2 31,20-31,40 18,8 S4_b1 37,70-37,90 7,5 S3_a3 31,20-31,40 15,4 S4_a2 37,70-37,90 18,5 S3_b3 31,20-31,40 16,3 S4_b2 37,70-37,90 7,5 S3_a4 31,20-31,40 18,4 S4_a3 37,70-37,90 19,4 S3_b4 31,20-31,40 8,5 S4_b3 37,70-37,90 7,5 S3_a1 33,45-33,65 12,6 S4_a2 26,50-26,80 12,4 S3_b1 33,45-33,65 4,1 S4_b2 26,50-26,80 16,4 S3_a2 33,45-33,65 21,0 S4_a3 26,50-26,80 12,5 S3_b2 33,45-33,65 18,0 S4_b3 26,50-26,80 14,7 S3_a3 33,45-33,65 19,8 S4_a1 41,70-41,90 11,2 S3_b3 33,45-33,65 18,8 S4_b1 41,70-41,90 5,8 S4_a1 21,10-21,30 11,5 S4_a2 41,70-41,90 9,5 S4_b1 21,10-21,30 19,8 S4_b2 41,70-41,90 5,3 S4_a2 21,10-21,30 17,5 S4_a3 41,70-41,90 18,4 S4_b2 21,10-21,30 15,3 S4_b3 41,70-41,90 17,9 S4_a3 21,10-21,30 11,3 S4_a1 26,70-26,95 7,5 S4_b3 21,10-21,30 9,4 TABELLA 8 VALORI DI SCABREZZA JRC DEI PROVINI DEI SONDAGGI S3,S4 ED S5 pag. 20

Numero di elementi di JRC Tirocinio di laurea Magistrale A.A.: 2016 / 2017 Tutti questi valori di JRC sono stati classificati in 5 categorie alle quali è stato assegnato un punteggio in funzione della frequenza campionaria (figura 10). 40 35 30 25 20 15 10 5 0 molto scabra 24-18 scabra 18-12 JRC L scabra 12-6 numero di campio Liscia 6-2 FIGURA 9 ISTOGRAMMA DELLE FREQUENTE DEI JRC Laminata 2-0 Dall istogramma in figura 9, si evince un valore modale, che ricade nell intervallo di scabrezza che va dai 18 ai 12, tenendo presente che nell intervallo citato ricadono 36 valori di scabrezza, a tal proposito per avere contezza dei valori che descrivono la coda dell istogramma si è scelto di prendere una classe inferiore corrispondenti a valori di scabrezza di 12 a 6. Infine sono state correlate le diverse classi di frequenza empirica, con un punteggio in funzione del tipo di scabrezza (tabella 9). L insieme di valori di JRC è stato sintetizzato con un valore pari a 5 e 3. Scabrezza molto scabra 24-18 scabra 18-12 JRC Liscia/scabra 12-6 Liscia 6-2 Laminata 2-0 6 5 3 1 0 N di valori che rientrano nelle classi del JRC 30 36 27 8 1 TABELLA 9 PUNTEGGIO DELLA SCABREZZA JRC IN FUNZIONE DEL NUMERO DI VALORI CHE RIENTRANO NELLE CLASSI pag. 21

1.1.4.4 Spessore del riempimento In alcuni casi le discontinuità si presentano riempite con materiale sciolto a grana fine apportato dall esterno o derivante da disgregazione meccanica o chimica delle pareti. In altri casi potrebbe essersi depositato per fenomeni chimici materiale di cementazione (frequentemente quarzo o calcite); la resistenza delle discontinuità ricementate può risultare più elevata o più bassa di quella del materiale roccioso circostante. Per valutare il parametro dovuto allo spessore del riempimento (tabella 7) sono stati valutati i riempimenti argillosi lungo la profondità tra un giunto e l'altro, osservando i diversi sondaggi si è potuto notare che alcuni di essi presentavano l assenza di questo riempimento anche per lunghezze superiori a 10 m quindi per questo motivo la valutazione è avvenuta caso per caso e per avere una stima più amplia di tale indice si è scelto un intervallo di punteggio che va dai 6 ai 4. 1.1.4.5 Condizione delle pareti Le discontinuità costituiscono sempre una via preferenziale di circolazione delle acque e quindi spesso le pareti sono interessate da fenomeni di alterazione più accentuati che nel restante materiale roccioso; ciò influisce sulla resistenza delle asperità lungo cui le due facce della discontinuità vengono a contatto e quindi sulla resistenza al taglio della discontinuità. Un parametro speditivo per valutare lo stato di alterazione è rappresentato dal rapporto tra le altezze di rimbalzo ottenute dal martello di Schmidt rispettivamente sulla parete naturale della discontinuità e su una superficie fresca della stessa roccia ottenuta per segagione. Questo parametro è stato assunto pari a 3, dal momento che le pareti risultavano moderatamente alterate. Sommando tutti i coefficienti riferiti alla tabella 5 si ottengono due valori pari a 22 e 15. Questo numero così com è non può essere utilizzato nell analisi dell indice di qualità GSI, questo perché la tabella 5 fa riferimento alle condizioni delle discontinuità secondo l RMR. La tabella 5 valuta le condizioni di discontinuità con un punteggio massimo pari a 30 mentre in tabella 1 le condizioni di discontinuità sono valutati con un valore massimo pari a 25. Quindi per avere una stima corretta del indice di qualità GSI è stato convertito tale indice in venticinquesimi attraverso una proporzione lineare come mostrato in tabella 10. Condizione delle discontinuità (riportato a 25) 22 15 18 12 TABELLA 10 CONDIZIONI DELLE DISCONTINUITÀ SECONDO L RMR E GSI pag. 22

2. Conclusioni Addizionando i valori in tabella 1 si ottengono due valori rappresentativi dell indice di qualità GSI, uno massimo e uno minimo, questi due numeri possono essere interpretati come intervallo di variazione nel quale può ricadere l effettivo indice di qualità. GSI NELLE DIVERSE PORFORAZIONI GSI (S1) GSI (S2) GSI (S3) GSI (S4) GSI (S5) Max 68 63 68 68 63 Min 40 45 50 50 45 TABELLA 11 VALORI DI GSI NELLE VARIE PERFORAZIONI Dalla tabella 11 si evince che i valori massimi di GSI si ottengono nei sondaggi S3,S4 mentre i minimi nei sondaggi S1,S2 ed S5. GSI Max 68 Min 40 TABELLA 12 GSI MINIMO E MASSIMO Una volta definito il valore di GSI bisogna adottare delle relazioni che leghino tale indice con i parametri di deformabilità e resistenza, a tale scopo si rimanda questa analisi all interno della tesi. pag. 23