I MODULO – INDAGINI IN SITO

Le indagini geotecniche devono permettere un’adeguata caratterizzazionegeotecnica del VOLUME SIGNIFICATIVO di terreno, che è la parte disottosuolo influenzata, direttamente o indirettamente, dalla costruzionedell’opera e che influenza l’opera stessa. Il volume significativo ha forma edestensione diverse a seconda del problema in esame e deve essere individuatocaso per caso, in base alle caratteristiche dell’opera e alla natura ecaratteristiche dei terreni.

Dati geotecnici necessariper il progetto dell’opera

• Successione stratigrafica• Regime delle pressioni interstiziali• Caratteristiche fisico-meccaniche

terreni• Proprietà materiali da costruzione

NTC 2008 – Circolare 6.2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE

GEOTECNICA

I MODULO –INDAGINI IN SITO

INDAGINI E PROVE GEOTECNICHE IN SITO 1/2

I MODULO –INDAGINI IN SITO

INDAGINI E PROVE GEOTECNICHE IN SITO 2/2

I MODULO – INDAGINI IN SITO

PROGRAMMAZIONE INDAGINI

SCOPO • Raccolta informazioni sufficienti alla scelta dellasoluzione

• Evidenziare eventuali problemi in fase esecutiva• Evidenziare potenziali rischi di natura

geotecnica/geologica• Fornire i valori dei parametri significativi

OCCORREDECIDERE

• Numero e tipo di prove• Ubicazione• Profondità

Necessita di un adeguato modello geologico dell’areaPossibilità di variare il Programma Indagini in corso d’opera

DIPENDEDA

• Importanza del progetto• Fase di sviluppo del progetto• Complessità geologica del sito

I MODULO – INDAGINI IN SITO

NUMERO DELLE VERTICALI

STRUTTUREORDINARIE

3-4 sondaggi agli spigoli(eventuale infittimento conCPT)

AREE ESTESE 1 verticale ogni 500-600 mq

AREE NASTRIFORMI 1 verticale ogni 50-300 m lungoasse

I MODULO – INDAGINI IN SITO

VANTAGGI

Rapide ed economiche

Descrizione continua

Volume di terrenomaggiore

Terreno indisturbato

Terreni a grana grossa(uniche possibili)

SVANTAGGI

Incertezze sulle condizioni al contorno

Incertezze sulle condizioni didrenaggio

Stato tensionale e deformativo conforti gradienti

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Scavi ispezionabili(pozzetti)

Cunicoli e trincee

Sondaggi meccanici

Prove geofisiche

Prove penetrometriche

ACCERTAMENTI STRATIGRAFICI

DIRETTI INDIRETTI

Eseguire SEMPRE un accertamento stratigrafico diretto!!

I MODULO – INDAGINI IN SITO

• TRIVELLAZIONE

• DISTRUZIONE DI NUCLEO

consentono una ricostruzionedella stratigrafia attraverso i«cuttings» estratti

PERFORAZIONI DI SONDAGGIO

• ROTAZIONE consentono una ricostruzione dettagliatadella stratigrafia attraverso le «carote»

I MODULO – INDAGINI IN SITO

PERFORAZIONI DI SONDAGGIO

• ROTAZIONE

I MODULO – INDAGINI IN SITOATTIVITÀ IN CORSO DI SONDAGGIO

• Rilievo stratigrafico

• Esecuzione di Standard Penetration Test (SPT) in foro

• Esecuzione di prove di permeabilità in sito (Lefranc)

• Esecuzione di prove pressiometriche

• Prelievo di campioni di terreno (indisturbati e/o rimaneggiati)

• Installazione di strumentazione geotecnica

I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 1/4

PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO

rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine

• Dati generali e tecnici

composto da:

I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 1/4

PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO

rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine

composto da:

• Descrizione stratigrafica

I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 1/4

PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO

rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine

composto da:

• Parametri di perforazione

I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 2/4

DATI GENERALI E TECNICI

• Impresa esecutrice• Denominazione cantiere• Committente• Nome sondaggio• Quota• Data perforazione

• Metodo perforazione• Attrezzatura impiegata• Utensili impiegati (carotieri)• Diametro perforazione• Rivestimento

I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 3/4

DESCRIZIONE STRATIGRAFICA

• Tipo di terreno o di roccia• Condizioni di umidità naturale• Consistenza• Colore o colore prevalente• Struttura

I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 4/4

PARAMETRI DI PERFORAZIONE

• Percentuale di recupero• Livello piezometrico• Campioni prelevati• Risultati eventuali prove

geotecniche (SPT, PP, TV)• Attrezzature installate

(Piezometri, inclinometri, ecc.)

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 1/6

Prova penetrometrica dinamica Standard Penetretion Test (SPT)Standard Cone Penetration Test (SCPT)

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 2/6

viene eseguita in corso di carotaggio all’interno del foro

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 3/6

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 4/6

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 5/6

• Prova economica, molto diffusa• Prova standardizzata da molti decenni (grande mole di risultati per

correlazioni)• Prelievo di un campione disturbato• Prova impulsiva (poco attendibile per terreni a grana fine) Influenza di Du• Risultati discontinui con la profondità

Correzioni:

• Sabbie limose sotto falda:

• Punta conica (depositi ghiaiosi):

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 6/6

Stima della densità relativa

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva di permeabilità Lefranc

Determinazione della conducibilità idrica dei depositi attraversati attraverso la misura degli assorbimenti di acqua nel terreno.

metodo a carico idraulico variabile

prevede il riempimento con acqua del tratto di foro, precedentemente rivestito, sino alla profondità di prova e la successiva misura del livello dell’acqua all’interno del foro (senza ulteriori immissioni) a distanza di 15”, 30”, 1’, 2’, 4’, 8’, 15’ dall’inizio dell’abbassamento, fino all’esaurimento del medesimo

I MODULO – INDAGINI IN SITOProva di permeabilità Lefranc

metodo a carico idraulico variabile

I MODULO – INDAGINI IN SITOProve permeabilità

I MODULO – INDAGINI IN SITOPrelievo di campioni di terreno

da sottoporre ad analisi di laboratorio geotecnico e/o chimico

• prelevati dal materiale recuperato con il carotaggio direttamente dalle cassette catalogatrici.

• vengono sigillati in sacchetti o barattoli in vetro a tenuta stagna per consentirne la conservazione e la misura del tenore di umidità

• la quantità necessaria per le prove di laboratorio è di circa 500 gr. per i terreni fini e di circa 2 kg per quelli grossolani

• nella scelta si avrà cura di eliminare le parti di campione alterate dall'azione del carotiere (corteccia, parti "bruciate", tratti dilavati, ecc.)

CAMPIONI RIMANEGGIATI

I MODULO – INDAGINI IN SITOPrelievo di campioni di terreno

da sottoporre ad analisi di laboratorio geotecnico e/o

chimico

• sono i campioni recuperati in corso di sondaggio con appositi utensili (campionatori)

• i campionatori da utilizzare impiegano una fustella a pareti sottili in acciaio

CAMPIONI INDISTURBATI

Il campionatore Shelby, a parete sottile, è il più comune dei tipi a pistone (ad infissione) può essere utilizzato con profitto in terreni a grana fine o coesivi, ma anche in sabbie, fino a quelle mediamente addensate.

I MODULO – INDAGINI IN SITO

PIEZOMETRI 1/5

• A tubo aperto (NORTON)

• Celle di Casagrande

controllare il livello dellafalda o delle falde di acquapresenti nel terreno e diseguirne nel tempo levariazioni

posti in opera al termine della perforazione

Installazione strumentazione geotecnica

I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 2/5

A TUBO APERTO (NORTON)

• Costituito da batteria tubi in PVC rigido ciechi e microfessurati (open-stand-pipe)

è necessario colmare l’intercapedine tra tubo epareti del foro con ghiaino ben cernito erivestire con calza geotessile il tratto ove, inbase alla precedente perforazione, si supponeabbia sede la falda d'acqua.Nel fondo sarà applicato un apposito tappo dichiusura.

I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 3/5

CELLA PIEZOMETRICA O CASAGRANDE

• Costituito da un filtro a candela e da un telaio

I tubi collegati alla cella porosa risalgono lungo laperforazione fino al raggiungimento del boccaforo evengono utilizzati sia per le letture, sia per eseguire lospurgo della cella piezometrica.Le misure possono essere eseguite tramite una sondapiezometrica (freatimetro), dotata di un cavocentimetrato, da calare in uno dei due tubi, oppuretramite un trasduttore elettrico di pressione installato inuno dei due tubi e collegato ad un sistema di acquisizionedati.

• Il filtro deve essere poroso (agglomerato di silice)• Telaio dotato di 2 raccordi da 1/2”

I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 4/5

RILIEVO PIEZOMETRICO

consente la misura di profondità a cui si trova il livello dell'acqua in piezometri, pozzi, cisterne ecc.

Un sensore piezometrico, tramite la chiusura del circuito in presenza

d'acqua, determina un segnale sonoro.

Contemporaneamente si accende una spia luminosa (LED)

FREATIMETRO

I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 4/5

RILIEVO PIEZOMETRICO

consente la misura di profondità a cui si trova il livello dell'acqua in piezometri, pozzi, cisterne ecc.

Determinano il livello dellafalda tramite la misura delpeso della colonna d’acquache lo sovrasta.Sono in grado di restituire ivalori della misura dellacolonna d’acqua riferiti allaquota di bocca pozzo o allivello medio mare

DIVER(letture in continuo)

I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 5/5

La conoscenza del livello di falda è uno degli aspetti più importanti della caratterizzazione geotecnica

Il comportamento dei terrenidipende dalle tensioni efficaci(Terzaghi)

σ’ = σ - u

I MODULO – INDAGINI IN SITO

TUBI INCLINOMETRICI 1/5Installazione strumentazione geotecnica

Consentono, attraverso letture ripetute nel tempo, lamisura dello spostamento orizzontale del terreno lungotutta la verticale.Si utilizza una sonda inclinometrica che, dotata di sensoriservoaccelerometrici o potenziometrici di elevataprecisione, consente di misurare l’inclinazione del tuboin corrispondenza di una determinata sezione.

I tubi inclinometrici sono caratterizzati da una sezionecircolare in alluminio, provvista di quattro scanalature oguide, con funzioni di guida per la sonda inclinometrica,con diametro esterno di 80÷90 mm e lunghezza noninferiore a 3,0 m.

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE PENETROMETRICHE STATICHE

I MODULO – INDAGINI IN SITOPenetrometro statico-dinamico modello Pagani TG 63/100

cingolato

I MODULO – INDAGINI IN SITOPenetrometro statico-dinamico montato su autocarro

I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE PENETROMETRICHE STATICHE

PUNTA MECCANICA - CPT

(Begemann)

• 2 aste coassiali• Prova discontinua• Misura forze in

testa

PUNTA ELETTRICA - CPTE

•Infissione continua•Misura forze locale•Possibilità aggiuntaaltri sensori(piezocono)

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Cone Penetration Test (CPT)

Infissione per spinta di una punta conica con velocità v = 20 mm/s

SI MISURA • Lp

• Ll

• Qc = Lp/Ac = resistenza alla punta

• Fs = Ll/As = resistenza al manicottolaterale

• FR = Ll/Qc = Friction Ratio

Qc è molto più affidabile di Fs

Qc= resistenza PuntaLp= forza assiale agente su conoAc = Area Cono

Fs= resistenza unitaria lateraleLl=forza di attrito lateraleAs= Superficie laterale

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Cone Penetration Test (CPT)

Profilo stratigrafico

Δu>0

• Argille: Qc = 0 - 3 MPa

• Sabbie: Qc = 2 -30 Mpa

Qc dipende da ’

Nei terreni coesivi rottura non drenata Cu

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Cone Penetration Test (CPT)

Profilo stratigrafico(Schmertmann, 1978)

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Cone Penetration Test (CPT)

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Cone Penetration Test (CPT)

Taratura del profilo di Qc con sondaggi a carotaggio continuo

Vantaggioso per infittire le stratigrafie in terreni con grande variabilità

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Piezocono (CPTU)

Aggiunta di un sensore per misura pressione dell’acqua nei pori (u)

Incremento delle potenzialità dellostrumento

Maggiori difficoltà esecutive(saturazione dei circuiti)

I MODULO – INDAGINI IN SITOPiezocono (CPTU)

Profili stratigrafici di grande dettaglio

La u non risente deifenomeni di scala

«misura» del livellopiezometrico

I MODULO – INDAGINI IN SITOProve Penetrometiche Dinamiche

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITO

I MODULO – INDAGINI IN SITOMetodi geofisici

NTC 2008 (3.2.2):«Ai fini della definizione dell’azione sismica diprogetto, si rende necessario valutare l’effetto dellarisposta sismica locale mediante specifiche analisi,come indicato nel § 7.11.3. In assenza di tali analisi,per la definizione dell’azione sismica si può fareriferimento a un approccio semplificato, che si basasull’individuazione di categorie di sottosuolo diriferimento (Tab. 3.2.II e 3.2.III).»

I MODULO – INDAGINI IN SITOMetodi geofisici - Categorie di sottosuolo

DESCRIZIONE DEL PROFILO STRATIGRAFICO

Parametri

VS30(m/s)

NSPT(colpi/30

cm)

cu(kPa)

AFormazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi, caratterizzati da valori di Vs,30 superiori a 800 m/s comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m

>800 - -

B

Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o argille molto consistenti, con spessori di diverse decine di metri caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 360 e 800 m/s ovvero resistenza penetrometrica NSPT>50 e cu>250 kPa

360-800 >50 >250

CDepositi di sabbie o ghiaie mediamente addensate o argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri caratterizzati da valori di Vs,30 compresi tra 180 e 360 m/s (15<NSPT<50 e 70<cu<250 kPa)

180–360 15-50 70–250

DDepositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti, caratterizzati da valori di Vs,30<180 m/s (NSPT<15, cu<70 kPa)

<180 <15 <70

EProfili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali, con valori di Vs,30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore tra 5 e 20 m giacenti su un substrato di materiale più rigido con Vs,30 >800 m/s

S1Depositi costituiti da, o che includono, uno strato spesso almeno 10 m di argille/limi di bassa consistenza, con elevato indice di plasticità (PI>40) e contenuto d’acqua caratterizzati da Vs,30 <100 m/s e 10<cu<20 kPa

<100 - 10-20

S2 Depositi di terreno soggetto a liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Metodi per valutazione Vs30:• Metodi attivi (es. MASW)

Vantaggi: economici e veloci

Metodi geofisici

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Metodi per valutazione Vs30:

• Metodi passivi (es. H/V)Vantaggi: economici e veloci

Metodi geofisici

I MODULO – INDAGINI IN SITO

Altri metodi:•Prove in foro (Cross-hole e Down-hole)

Vantaggi: maggiore completezza diinformazioniSvantaggi: costo elevato, necessità diperforazione

Metodi geofisici

I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE IN FASE DI COLLAUDO

Prove di carico su piastra per verifica compattazione terreno (es. nei rilevati)

I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE IN FASE DI COLLAUDO

Prove di densità in sito Prove Proctor in laboratorio