by S Cianci · Cited by 3 — Tale caratterizzazione deve permettere la definizione, oltre che del modello geologico anche del modello geotecnico, e quindi la definizione dei parametri di
48 pages
204 KB – 48 Pages
PAGE – 2 ============
2PREMESSALa caratterizzazione geotecnica dei terreni è un aspetto determinante per la progettazione di un™opera: uno studio eseguito con competenza e professionalità riduce il rischio di insuccesso e permette, in merito alla realizzazione, un™ottimizzazione delle risorse economiche impiegate in funzione della prestazione richiesta. la scelta di un tipo di prova rispetto ad un™altra in funzione delle necessità che una corretta progettazione richiede per poter ottenere le migliori informazioni possibili. Nella seconda parte, curata da Stefano Cianci e Massimo Parente, viene proposta una figuida alla letturafl ed alla comprensione contenute, integrate da alcuni suggerimenti ed esempi. svoltisi a Firenze sotto il coordinamento della Presidente dell™Ordine dei Geologi della Toscana Maria Teresa Fagioli e la testo. 1.1 PROGRAMMAZIONE DELL E INDAGIN I (Figura 1) in cui appare evidente come la fase di indagini in sito e in laboratorio non sia avulsa dal contesto, ma rappresenti un fimattonefl che si poggia su elementi sottostanti e ne sostiene altri successivi. Gli aspetti generali riguardanti la progettazione dell™indagine geognostica dovranno comprendere contestualmente indicazioni della fase in sito e della fase in laboratorio, tra loro intimamente connesse. delle indagini è un elemento essenziale per la progettazione, ma se le indagini stesse non sono opportunamente ubicate e correttamente eseguite, possono rivelarsi incomplete o addirittura inutili. La programmazione delle indagini in sito ed in laboratorio necessita della conoscenza degli aspetti generali del progetto e deve preliminare, con lo scopo di: – preliminare previsto; – permangono dubbi interpretativi; – il modello idrogeologico;
PAGE – 3 ============
3 -fornire i parametri geotecnici; – – ecc.). detta l™andamento delle tensioni applicate dall™opera non solo in condizioni post operam ma anche durante le varie fasi realizzative. normativa e/o gli standard di riferimento. I criteri generali che governano il progetto delle indagini sono costituiti dalla dimensione e tipologia dell™opera, dalla natura e complessità geologica del sito e dalle possibili interferenze fra l™opera ed il suo intorno. Tecniche come ) almeno delle seguenti problematiche generali: -eventuali fenomeni di dissesto idrogeologico e/o criticità particolari (ad esempio, presenza di cavità, zone in subsidenza, -circolazione idrica ante e post-operam; -scelta della tipologia delle fondazioni; -sostegno degli scavi; -interazione dell™opera con manufatti circostanti; -piano di riutilizzo dei terreni scavati. riguardo potrebbe riguardare le prove penetrometriche che, se non accompagnate da sondaggi di taratura, rischiano di fermarsi solo nella porzione più resistente di un livello di terreno, senza investigare l™intera profondità interessata dalla distribuzione dei carichi. Si vuole inoltre sottolineare che, anche svolgendo studi accurati, il volume di terreno che è possibile sottoporre ad indagine è risulti poco applicabile. Questo deve essere integrato dal metodo geotecnico che, basandosi sull™esperienza, permette di prelievo dei campioni indisturbati su litologie a maggior criticità. Il piano delle indagini deve anche garantire, o almeno dichiarare, il grado di attendibilità delle prove proposte in relazione drenate. Più in generale nella programmazione dell™indagine, come peraltro indicato espressamente nelle NTC 2008, si deve
PAGE – 4 ============
4far uso sia di prove in sito e sia di prove in laboratorio. progettazione, per ciascuna tipologia di terreno, solo in riferimento ad alcuni parametri geotecnici (vedere Tabella 1). Nel programma delle indagini deve essere inserito anche il fattore tempo che è un aspetto determinante per la corretta esecuzione delle prove. Tale concetto implica la redazione del cronoprogramma delle indagini, cioè una consecutio delle prove di laboratorio dopo i sondaggi, che tenga conto dei tempi tecnici di esecuzione delle prove stesse. E™ opportuno inoltre mettere in luce un aspetto tutt™altro che secondario: lo studio degli aspetti geologici e geotecnici permette che il progetto, a fronte di problematiche inizialmente non preliminare). La condizione necessaria è la presenza costante in cantiere del geologo preposto a dirigere e coordinare le posizione e numero). TIPO DI TERRENOPROVE DI LABORATORIO PROVE IN SITO PROPRIETA™ INDICI PROVE MECCANICHE E IDRAULICHE PROVE PENETROMETRICHE STATICHE PROVE PENETROMETRICHE DINAMICHEP. SCISSOMETRICHEPROVE DI CARICO SU PIASTRAP. PERMEABILITA™ Q1 e Q2Q3 e Q4Q5GranulometriaLimiti di AtterbergPeso specifico CompattazioneContenuto d™acqua E Satur. Peso di volume e porosità/vuotiProva compressioneResistenza non drenataResistenza drenata DeformabilitàConsolidazionePermeabilità Resistenza alla penetrazioneCoesione non drenataResistenza punta/lateraleN° di colpiDensità Relativa Angolo di attritoCoesione non drenataCedimentiModulo di reazioneCoeff. permeabilità GHIAIEX-XX———–??–XXXSABBIEX-XX——–X-XXX?-XXXLIMI INORGANICIXXX?XXXXXXXXXXXX–XXX-LIMI ORGANICIXXX?XXXXXXXXXXXX–?XX-ARGILLE XXX?XXXXXXXXXXXX–XXX-ARGILLEORGANICHEXXX?XXXXXXXXXXXX–XXX-ARGILLESCAGLIOSE ??X?XXX??????-??—XX-TORBE–?-?XX???X?X-X?–?XX-TERRENIVULCANICIX-XX???????XX-?X??-XXXARGILLITI??X-X?X??????–?—XX?ROCCE TENERE–X-XXX-XX-?——-XXXROCCE–X–XX-XX-?——-XXX(X) informazione significativa (-) informazione non significativa o non possibile da ottenere (?)informazione significativa solo in alcuni casi
PAGE – 5 ============
5 in sito ed in laboratorio (parametri nominali, dati disaggregati, range di variabilità, valori medi e/o ponderati, ecc.); all™individuazione del regime delle pressioni interstiziali; 1.2 PRO VE DI LABORATORIO risposta ad una sollecitazione indotta. Viceversa l™utilizzo anche di sondaggi e prove geotecniche di laboratorio di taratura saturazione, mentre le prove in sito potrebbero registrare un contributo, a volte importante, dipendente dalla non saturazione dei terreni. Più in generale la prova in sito fornisce, spesso con buona accuratezza e continuità, una sorta di fiistantaneafl delle condizioni geostatiche. Di contro prove di laboratorio ben contestualizzate sono spesso il miglior mezzo per simulare oltre Le prove di laboratorio risultano strettamente in relazione con le indagini in sito, anche perché l™attendibilità ed il peso che le prime assumono dipende non solo dalla buona regola d™arte applicata alla fase di realizzazione dei provini e di esecuzione delle prove secondo standard di riferimento, ma anche dal figrado di disturbofl del campione. Questo aspetto inizia la sua storia in sito, in relazione al tipo di perforazione, al campionatore adottato, alle modalità di esecuzione, ecc. (Raccomandazioni A.G.I. 1977, ASTM D 1452, ASTM D 1586, ASTM D 1587, ASTM D 2113), ma viene completato in laboratorio dove è possibile raccogliere ulteriori informazioni (zone allentate o essiccate, presenza di discontinuità di varia natura, problematiche nell™esecuzione delle prove, ecc.). in generale da:1. Proprietà dipendenti dalla storia geologica Caratteristiche intrinseche Parametri di stato Storia tensionale (variabile all™interno di uno strato) 2. Proprietà legate alle opere Percorso di carico Condizioni di sollecitazioneLivello delle deformazioni Velocità di deformazione ed i relativi parametri necessari per la progettazione su terre in campo statico e/o dinamico, ed in prima ipotesi utilizzando un meccanismo di rottura tipo Mohr – Coulomb. Si sottolinea che tale prospetto deve ritenersi indicativo
PAGE – 6 ============
6SCAVI NON CONTRASTATI PROBLEMATICHE PARAMETRI GEOTECNICI PROVE DI LABORATORIO STANDARD NOTEStabilità a breve termine (A1, A2)Cu (SLU) Triassiale CIU * 1Triassiale UU * 2Prove ELL * 3Prove ELL, scissometriche di laboratorio e Torvane sono da ritenersi indicative*3Stabilità a lungo termine *4 (A1, A2)c™ (SLU) ™ (SLU) Triassiale CID Triassiale CIU * 5Taglio Diretto * 6Condizione di piccocv (SLU) Taglio diretto/ Triassiale CID *7Taglio diretto rimaneggiato al LL, Taglio diretto in modalità reverseCondizione di rottura a valore costante con dislocazione limitatar (SLU) Taglio anulare e fiTaglio diretto in modalità reversefl *8Condizione di rottura con dislocazione estesa su terreni coesiviCedimenti del terreno e delle strutture circostanti per aggottamento dell™acqua durante gli scavi (SLE)CcEdCVProve edometriche Nel caso di terreni granulari dovrà inoltre essere analizzata la possibilità di erosione interna del terreno kProve di permeabilità Sifonamento del fondo dello scavo sotto falda (HYD)kvProve di permeabilità Su terreni granulari è preferibile la prova in foro Rigonfiamento del terreno (SLE)Pressione di rigonfiamentoDeformaz. di rigonfiamentoPotenziale di rigonfiamentoProva di ringofiamento in edometroProva di ringofiamento in edometroProva edometrica in mod. Huder-Amberg OPERE DI FONDAZIONE SUPERFICIALI PROBLEMATICHE PARAMETRI GEOTECNICI PROVE DI LABORATORIO STANDARD NOTEVerifica della resistenza del complesso terreno-opera di fondazione a breve termine (A1, A2)Cu (SLU) Triassiale CIU * 1Triassiale UU * 2Prove ELL, scissometriche di laboratorio e Torvane sono da ritenersi indicative*3Verifica della resistenza del complesso terreno-opera di fondazione a lungo termine (A1, A2)c™ (SLU) ™ (SLU) Triassiale CID Triassiale CIU * 5Taglio diretto * 6Il ricorso a parametri non di picco dipende dal progettista geotecnico che dovrà dare indicazioni in meritoValutazione dei cedimenti al di sotto delle fondazioni e delle opere adiacenti in condizioni non drenate (SLE)Eu Triassiale UU Cedimenti immediati
PAGE – 8 ============
8Valutazione allo scorrimento (A1, A2)™ (SLU) cv (SLU) Taglio diretto Triassiale CIU * 5Triassiale CD c™ = 0 (in sicurezza)Cu (SLU) Triassiale CIU Triassiale UU L™Adesione è funzione di CuValutazione della capacità portante della fondazione dell™opera di sostegno (A1, A2)(Cfr. casi applicativi precedenti: fondazione superficiale o profonda)Sifonamento del fondo dello scavo sotto falda (HYD)kvProve di permeabilità Su terreni granulari è preferibile la prova in foroPENDII IN TERRAPROBLEMATICHE PARAMETRI GEOTECNICI PROVE DI LABORATORIO STANDARD NOTEAnalisi di stabilità (GEO; EQU)c™ (SLU) ™ (SLU) Triassiale CID Triassiale CIU * 10Taglio diretto* 5Condizione di piccocv (SLU) Taglio diretto rimaneggiato al LL Taglio diretto in modalità reverse Condizione di rottura con dislocazione limitatar (SLU) Taglio anulare Condizione di rottura con dislocazione estesa su terreni coesiviNOTE*1 resistenza non drenata mediante il valore a rottura di un provino che venga sottoposto ad una pressione di cella radiale pari terreno ma si ritiene che una riduzione superiore al 2-4 % del volume iniziale sia da considerarsi un limite massimo oltre *2 *3 e/o contraddittorio. Le prove ELL trovano applicazione solo nei casi in cui è evidente l™impossibilità di realizzare provini triassiali, oppure per la presenza di discontinuità importanti che non verrebbero rappresentate in provini di dimensioni inferiori. Si deve considerare che la resistenza avviene senza un™azione di contrasto laterale che invece, salvo i casi di scavi
PAGE – 9 ============
9 *4 In relazione all™entità di deformazione prevista in fase di rottura del terreno possono valere le condizioni di picco, post picco *5 Da eseguirsi sempre con misura delle pressioni neutre. *6 *7 *8 L™utilizzo della prova di taglio diretto eseguita in modalità fireversefl presuppone tempi lunghi. Inoltre, data la modalità di che non presenta tali svantaggi. Quest™ultima prova ha senso in generale per terreni con frazione argillosa maggiore parametri di picco. *9 *10 disturbo soprattutto su terreni sovraconsolidati. Lo studio sperimentale di laboratorio prevede l™applicazione di valori delle pressioni nel range della variazione di tensione (carico e/o scarico) a cui il sistema opera/terreno sarà soggetto in condizioni ante operam, nelle varie fasi di realizzazione Per la progettazione di tutti i tipi di problematiche sopra esposte, per una corretta interpretazione della natura del terreno almeno l™esecuzione delle seguenti prove: – – determinazione delle masse volumiche – determinazione dei limiti di Atterberg – analisi granulometrica
PAGE – 10 ============
101.2.1 Prove di geotecnica stradale PROBLEMATICHE PARAMETRI GEOTECNICIPROVE DI LABORATORIO PIU™ COMUNINOTECaratterizzazione dei ma-terialiWgGsGranulometriaWL Œ IPESS.O. Det. contenuto in acquaDet. densità naturaleDet. massa volumica granuli solidiAnalisi granulometricaLimiti di AtterbergEquivalente in sabbiaDet. contenuto in sost. organicheAddensamento o compattazionedmaxWott Prova di compattazione AASHTO (Proctor) Standard e/o Modificata Portanza Resistenza Md, Md™Indice CBRProva di carico su piastra Prova CBR con o senza saturazione del provinoStabilizzazione a calceWGsGranulometriaWL Œ IPS.O. CICdmaxWottCBR Œ IPIELLContenuto in acquaDensità naturalePeso specifico dei granuli Analisi granulometricaLimiti di AtterbergContenuto in sostanze organicheConsumo Iniziale di Calce (CIC)Prova di compattazione AASHTO (Proctor) Standard o Modificata # Indice CBR con o senza saturazione del provinoIndice di Portanza Immediata # Prova di compressione semplice # # Prove da eseguirsi sul terreno stabilizzato con diverse quantità di calce. Le prove meccaniche si possono eseguire anche a differenti umidità.1.2.2 Prove dinamiche e cicliche Le proprietà dinamiche dei terreni possono venir indagate e misurate sia mediante prove in sito sia di laboratorio. Mentre deformativi bassi e medi (Bender Elements BE, Colonna risonante RC, Taglio Torsionale Ciclico TTC), sia a livelli deformativi elevati (Triassiale Ciclico TXC, Taglio Semplice Ciclico TC, ecc.). talmente brevi (es. sisma) da non poter trascurare le forze di inerzia. Le prove cicliche vengono invece in genere utilizzate nei problemi in cui i carichi vengono applicati in tempi tali che consentano di poter trascurare le forze di inerzia. Sia i carichi statici sia i carichi dinamici possono rientrare tra i carichi ciclici.
PAGE – 11 ============
11LE PROVE DINAMICHE E CICLICHE PIU™ COMUNI TIPO DI PROVA PARAMETRI RICAVABILI CAMPI APPLICATIVI PRINCIPALI NOTEBender Elements (BE)VSG0(a livelli deformativi medio bassi)Nel caso di studi di Microzonazione Sismica È necessario conoscere la densità del terreno(G0 =VS)Colonna Risonante (RC)VSG0D(a livelli deformativi medio bassi)Viene utilizzata per lo studio di tutti i problemi di deformazione del terreno e di propagazione delle onde (problemi connessi a vibrazioni da traffico, fondazioni di macchine industriali, terremoti). Si indagano livelli deformativi compresi tra 10-4 e 1%.Taglio Torsionale Ciclico (TTC) VSG0D(a livelli deformativi medio bassi)Viene utilizzata per lo studio di tutti i problemi di deformazione del terreno e di propagazione delle onde (problemi connessi a vibrazioni da traffico, fondazioni di macchine industriali, terremoti). Si indagano livelli deformativi compresi tra 10-4 e 1%.Triassiale Ciclico (TXC) EGDu(ad alti livelli deformativi ed in funzione della deformazione g e del numero di cicli N) In conformazione Load Controlled Test viene principalmente utilizzata nello studio di problemi di liquefazione su terreni granulari saturi. E™ possibile determinare la resistenza ultima del terreno dopo un predeterminato numero di cicli. In conformazione Property Test viene utilizzata per valutare l™influenza del livello di deformazione sui moduli dinamici, sullo smorzamento e sulla resistenza al taglio di terreni coesivi. Si indagano livelli deformativi compresi tra 10-2 e >1%. Taglio Semplice Ciclico (TC) GDu(ad alti livelli deformativi ed in funzione della deformazione g e del numero di cicli N)Utilizzato nei problemi di liquefazione consente la misura della resistenza ultima del terreno in condizioni dinamiche (din) e cicliche (cicl). Si indagano livelli deformativi compresi tra >10-2 e >1%.1.2.3 Prove di laboratorio su rocce Le prove di laboratorio su rocce generalmente, salvo rare eccezioni (prove di taglio su giunto), vengono eseguite su campioni di roccia intatta. Per stabilire la tipologia delle prove da eseguire e per riferire i parametri da esse ottenuti all™ammasso è necessario conoscere le caratteristiche dell™ammasso stesso attraverso un dettagliato rilievo geomeccanico ed un™accurata descrizione delle discontinuità e dei giunti (RQD, JRC, GSI, ecc.). c.
204 KB – 48 Pages