5. Indagini geotecniche in sito e in laboratorio ... - UniFI

5. Indagini geotecniche in sito e in laboratorio per la caratterizzazione

meccanica in campo statico e dinamico di alcuni terreni nei centri di Cagli,

Offida, Treia e Serra de’ Conti

A cura di:

R. Bardotti1, T. Crespellani1, J. Facciorusso1, C. Madiai1 e S. Vasarri1

1 Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università degli Studi di Firenze

5.1 Indagini in sito e prove di laboratorio

Il Laboratorio Geotecnico del Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università degli Studi di

Firenze (DIC) ha eseguito un programma di prove su alcuni campioni indisturbati di terreno

prelevati nei sondaggi: 4 MS, eseguito a Cagli, 2 MS eseguito a Serra de’ Conti,e 2 MS, 3 MS e 10

MS, eseguiti a Offida.

La sperimentazione è stata finalizzata alla misura dei parametri geotecnici che caratterizzano il

comportamento del terreno in campo statico e dinamico indispensabili per la valutazione degli

effetti di sito mediante modelli di calcolo della risposta sismica locale.

Per una più completa caratterizzazione in campo dinamico dei terreni studiati, i risultati delle prove

geotecniche di laboratorio sono stati integrati con quelli relativi alle prove in sito di tipo down-hole

(DH) e cross-hole (CH), effettuate nell’ambito del Progetto in corrispondenza dei seguenti

sondaggi:

3 MS, 4 MS, 6 MS, 7 MS, 8 MS e 10 MS, ubicati nel comune di Cagli;

1 MS, 2MS, 3 MS, 6 MS, 7 MS e 8 MS, ubicati nel comune di Serra de’ Conti;

3 MS, 4 MS, 5 MS, 6 MS e 8 MS, ubicati nel comune di Treia.

2 MS, 7 MS, 9 MS e 10 MS, ubicati nel comune di Offida;

Di seguito verranno analizzati ed illustrati, per ciascuno dei comuni oggetto di questo studio, oltre

alle stratigrafie dei sondaggi da cui sono stati prelevati i campioni, i risultati delle prove di

laboratorio effettuate, le correlazioni ottenute, e i risultati delle prove down-hole e cross-hole

eseguite.

Nelle Tabelle 5.1 – 5.4 sono riassunte, per ciascuno dei quattro comuni, le informazioni relative ai

sondaggi, ai campioni e alle prove geotecniche di laboratorio effettuate dal DIC e alle prove in sito,

DH e CH. In Appendice 5.1 sono riportate le caratteristiche tecniche delle attrezzature e le

procedure di prova adottate dal Laboratorio Geotecnico del DIC. La descrizione dell’attrezzatura

utilizzata per le misure down-hole e cross-hole, le modalità operative adottate per le misure e i

criteri seguiti per l’elaborazione dei dati sono riportate in dettaglio nei certificati di prova forniti

dalle imprese e allegati alla presente relazione.

Tabella 5.1 – Campioni e prove geotecniche in sito e in laboratorio effettuate nel comune di Cagli

Prove di laboratorio Prove in sito

Sondaggio Località Prof. max

[m]

Camp

.

Prof.1

[m]

Prove di

classificazione

EDOIL2 RC3 TTC4 CH5 DH6

3 MS Cabina ENEL 14 - - - - - - - X

4 MS Via Falcone

(caserma VVFF)

23 C1 3.5-4.0 X X X X - X

6 MS Via Brancuti

(Municipio)

17 - - - - - - - X

7 MS Via Flamina

(parcheggio ASL)

23 - - - - - - - X

8 MS Via S.Pietro

(S.Geronzio)

19 - - - - - - - X

10 MS Cimitero 19 - - - - - - - X

Tabella 5.2 – Campioni e prove geotecniche in sito e in laboratorio effettuate nel comune di Serra de’Conti


Sondaggio Località Prof max

[m]

Camp Prof.1

[m]

Prove di

classificazione


1 MS Via Merli

(deposito comunale)

15 - - - - - - - X

2 MS Via Martoretto

(scuola materna)

23 S2C1 5.0-5.5 X X X X - X

3 MS P.za Gramsci

(Municipio)

23 - - - - - - - X

6 MS P.za IV Novembre 26 - - - - - - - X

7 MS Via I Maggio 22 - - - - - - - X

8 MS Via Grandi 23 - - - - - - - X

Tabella 5.3 – Campioni e prove geotecniche in sito e in laboratorio effettuate nel comune di Treia

1 Dal piano di campagna 2Prova edometrica ad incrementi di carico in condizioni isotrope 3Prova di colonna risonante 4Prova di taglio torsionale ciclico 5Prova cross-hole



[m]

Camp. Prof.1

[m]

Prove di

classificazione


3 MS Passo di Treia

(giardini comunali)

20 - - - - - - X -

4 MS Via Farabollini

(Staz.Carabinieri)

20 - - - - - - - X

5 MS V.le Oberdan

(Torre Onglavina)

18 - - - - - - - X

8 MS P.za Repubblica

(Municipio)

20 - - - - - - - X

Tabella 5.4 – Campioni e prove geotecniche in sito e in laboratorio effettuate nel comune di Offida



[m]

Camp. Prof.1

[m]

Prove di

classificazione


2 MS P.za Loris

Annibaldi

24 S2C2 15.3-

15.8 X X X X - X

3 MS V.le della

Repubblica

25.5 S3C1 8.0-8.5 X - X X - -

7 MS P.za del Popolo

(Municipio)

24 - - - - - - - X

9 MS P.za Baroncelli

(Monastero)

19 - - - - - - - X

10 MS Via I°Maggio

(EGA discount)

17 S10C1 4.3-4.8 X X X X - X

6Prova down-hole

5.2 Cagli

Per la caratterizzazione dei terreni nel comune di Cagli si è fatto riferimento ai sondaggi 3 MS, 4

MS, 6 MS, 7 MS, 8 MS e 10 MS (Tabella 5.1), le cui stratigrafie sono riportate nella Figura 5.1. Lo

studio è basato sulle interpretazioni stratigrafiche dei sondaggi e sui risultati di sei prove in sito di

tipo down-hole, effettuate in corrispondenza di ciascuno dei sondaggi considerati, e delle prove di

laboratorio effettuate per la determinazione delle proprietà indice e delle caratteristiche meccaniche

in campo statico e dinamico sull’unico campione indisturbato (S4C1), prelevato dal sondaggio 4

MS ad una profondità compresa tra 3.50 e 4.00 m dal piano di campagna.

5.2.1 Caratterizzazione stratigrafica

Sulla base delle stratigrafie dei sondaggi analizzati, riportate nella Figura 5.1 e delle interpretazioni

fornite dal Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Roma (Capitolo 4) si può

affermare che il substrato è costituito prevalentemente dalle formazioni del Bisciaro, della Scaglia

Rossa e Cinerea, mentre la copertura è formata prevalentemente, in ordine di sovrapposizione dal

basso verso l’alto, dai depositi alluvionali del Fiume Burano e da depositi eluvio-colluviali legati a

movimenti di versante.

In corrispondenza del centro storico, come si evince dai sondaggi 6 MS e 7 MS, è presente una

copertura, caratterizzata da materiale di riporto (con spessori variabili da 1 a 5 m) e da depositi

alluvionali (con spessori variabili tra 2 e 6 m) di ghiaia sabbiosa in matrice limoso-argillosa, mentre

il bedrock, caratterizzato da un’alternanza di marne e calcari riconducibili alla formazione del

Bisciaro, si colloca a profondità comprese tra 3 e 12 m.

Nella zona di nuova espansione, caserma dei Vigili del Fuoco (sondaggio 4 MS), oltre ad

affioramenti del substrato, riconducibili alla formazione del Bisciaro e della Scaglia Cinerea, è stata

rilevata una copertura di spessore più elevato (intorno ai 18 m) formata, nella parte più superficiale

da materiale eluvio-colluviali, costituiti da limo argilloso, talora alterato, di spessore intorno ai 5 m,

e dal deposito alluvionale, costituito prevalentemente da ghiaia e ghiaia sabbiosa in matrice limoso-

argillosa, mentre il bedrock si trova a circa 19 m di profondità.

La zona del cimitero (sondaggio 10 MS) è caratterizzata invece da una copertura di spessori più

limitati, formata prevalentemente da depositi alluvionali.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto prevalentemente ghiaioso

Calcare marnoso

3 MS

Scaglia rossa

0

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

1213

14

15

16

17

18

19

2021

22

23

24

25

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

Argilla limosa

4 MS

Bisciaro

Limo argilloso

Ghiaia in matrice argilloso limosa

Argilla limosa

Marna limoso argillosa

Ghiaia in matrice limoso argillosa

Eluvio colluviale

Depositi alluvionali

Figura 5.1 a – Stratigrafie e andamento dei valori della velocità delle onde S, VS, con la profondità per i sondaggi 3 MS e 4 MS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

6 MS

Bisciaro Calcare marnoso

Ghiaia sabbiosa in matrice limoso argillosa


0

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

1213

14

15

16

17

18

19

2021

22

23

24

25

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

7 MS

Bisciaro

Marna argilloso limosa




Marna ricca di concrezioni carbonatiche

Figura 5.1 b – Stratigrafie e andamento dei valori della velocità delle onde S, VS, con la profondità per i sondaggi 6 MS e 7 MS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

8 MS

Bisciaro




Alternanza marnaargillosa e calcare marnoso

Calcare marnoso

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

10 MS

Marna con zone di alterazione



Marna argillosa calcarea e calcare marnoso

Calcare marnoso e marna calcarea

Fram. di marnaDetr. di versante

Scaglia cinerea

Figura 5.1 c – Stratigrafie e andamento dei valori della velocità delle onde S, VS, con la profondità per i sondaggi 8 MS e 10 MS

5.2.2 Misure in sito: prove down-hole

Nei sondaggi 3 MS, 4 MS, 6 MS, 7 MS, 8 MS e 10 MS sono stat esege uite misure down-hole al

γ < 10-4 %).

, per stabilire l’istante d’inizio

METRICS 2401 per l’amplificazione, la conversione

tà del materiale e della presenza di intercalazioni di argilla limosa e di inclusi marnosi)

fine di determinare, in maniera diretta, per mezzo della misura della velocità delle onde S, il modulo

di taglio G dei terreni studiati a bassi livelli di deformazione (

Tali misure sono state eseguite nei fori di sondaggio, opportunamente rivestiti in PVC, utilizzando:

una sorgente meccanica per la generazione di onde P e S;

un sistema di ricezione formato da un geofono 3D, costituito da tre sensori ortogonali (di cui uno

verticale e due orizzontali) da 14 Hz e smorzati del 70%, calato nel foro per le misure dei tempi

di arrivo, un geofono trigger applicato alla sorgente

dell’energizzazione, e da un geofono di superficie ad alta frequenza (100 Hz) per il controllo

delle misure, posizionato in prossimità della bocca del foro;

un sistema di registrazione EG&G GEO

analogico-digitale e il filtraggio, il trasferimento e la registrazione su supporto magnetico del

segnale rilevato dai sensori del geofono.

A partire dalla bocca del foro è stata investigata l’intera verticale, con misure effettuate ogni metro,

attraverso la registrazione del segnale prodotto in superficie. Dalla lettura e interpretazione dei

sismogrammi ottenuti sono stati determinati per ogni metro di profondità, i valori delle velocità

delle onde S, VS, riportati, per ciascuno dei sondaggi investigati, insieme alle corrispondenti

stratigrafie, nella Figura 5.1. I risultati mostrano un trend generalmente crescente con la profondità,

con un brusco aumento dei valori di Vs, ben riconoscibile, in corrispondenza del passaggio

stratigrafico dalla copertura al substrato. In particolare in corrispondenza della copertura i valori di

Vs crescono in maniera piuttosto graduale con la profondità partendo da valori più bassi in

corrispondenza del riporto, circa 120 ÷ 220 m/s (dove la variazione con la profondità è piuttosto

irregolare, soprattutto quando lo strato ha spessori non trascurabili, come nel sondaggio 7 MS). In

corrispondenza dello strato di materiale eluvio-colluviale più superficiale, quando presente, la

velocità delle onde S varia in maniera irregolare con la profondità (probabilmente a causa della

eterogenei

assumendo valori comunque bassi che variano tra 130 e 210 m/s (trattasi infatti di materiale

alterato).

In corrispondenza del substrato i valori di Vs crescono gradualmente con la profondità: per la

Scaglia Rossa e Cinerea, con valori di poco superiori a 530 m/s nella parte più superficiale (a circa

3 ÷ 4 m di profondità) fino a più di 1200 m/s a circa 17 m di profondità, con alcuni limitati intervalli

in cui la VS diminuisce, probabilmente per la presenza di fasce più alterate; per la formazione del

Bisciaro la variazione di Vs è assai più irregolare ed è caratterizzata da brusche diminuzioni della

velocità (sondaggi 7 MS e 8 MS) anche a profondità elevate, dove i valori di Vs partono sempre da

valori bassi (per un substrato) di circa 500 m/s, nella parte più superficiale (a circa 3 m di

profondità), senza mai raggiungere valori elevati (700 ÷ 800 m/s), se non in qualche caso

ondaggio 6 MS), in cui si raggiungono i 1100 m/s a circa 17 m di profondità, dove il materiale è (s

più omogeneo e compatto.

5.2.3 Prove di laboratorio

Sull’unico campione indisturbato disponibile (S4C1), estratto dal sondaggio 4 MS ad una

profondità compresa tra 3.50 e 4.00 m (in corrispondenza della formazione eluvio-colluviale), il

Laboratorio Geotecnico del DIC ha eseguito prove di classificazione (misura del peso di volume, γ,

del contenuto naturale d’ acqua, w, dei limiti di Atterberg, w e w ), una prova edometrica l p ad

crementi di carico (EDOIL), una prova di colonna risonante (RC) e una prova di taglio torsionale

lla 5.1. Di seguito verranno illustrati i risultati di tali prove.

tti due provini: uno nella parte centrale, su cui è stata eseguita la prova

dometrica, e una nella parte bassa, su cui sono state eseguite le prove di colonna risonante e di

iclico.

1, riportando per ogni parametro le singole determinazioni

relativo alla parte alta del campione, molto più basso) e il peso di volume, γ, è di 19.81 kN/m3,

in

ciclico (TTC), come indicato in Tabe

Descrizione sintetica del campione

Al momento dell’apertura il campione è risultato, nei primi 10 cm di carota, palesemente

rimaneggiato e contenete alcuni elementi di laterizio, per cui questa porzione è stata esclusa dalle

prove. Da un’analisi descrittiva preliminare della rimanente parte del campione, il materiale è stato

classificato come: “limo argilloso di colore marrone biancastro di consistenza da bassa a media, con

presenza diffusa di concrezioni calcaree aventi dimensioni da millimetriche a centimetriche”. Dal

campione sono stati estra

e

taglio torsionale c

Proprietà fisiche

In Tabella 5.5 sono riportati i valori delle proprietà indici e dei parametri fisici caratteristici del

materiale costituente il campione S4C

ottenute su ciascuno dei provini durante le diverse prove (specificate tra parentesi) o su singoli tratti

della carota (senza nessuna specifica).

Come valori rappresentativi del campione sono stati considerati i valori ottenuti dalla media delle

singole determinazioni. Il valore medio del contenuto d’acqua, w, è 24.6 % (è stato escluso il valore

corrispondente ad una densità ρ di 2.02 g/cm3. Dall’esame delle caratteristiche di plasticità del

materiale si deduce che il terreno è classificabile come plastico. Secondo la classificazione U.S.C.S.

il materiale risulta appartenente alla classe CL, delle argille inorganiche a bassa plasticità.

Tabella 5.5 – Valori delle proprietà indici e dei parametri fisici del campione S4C1

Campione S4C1

Valore dio me

Profondità Z [m] 3.50 – 4.00 3.75

Contenuto naturale in acqua w [%]

2

24.5 (TTC\RC)

24.6 21.9 parte alta

4.8 parte bassa

24.5 (EDOIL)

Peso di volume γ [kN/m3]

1

19.81 19.82

19.7 (EDOIL)

9.9 (TTC\RC)

Indice dei vuoti e [-]

0.623 (TTC\RC)

0.629 0.635 (EDO)

Peso specifico dei costituenti solidi γs [kN/m3]

25.9 (TTC\RC)

25.92 25.94

Limiti di Atterberg wL [%]

wP [%]

IP [%]

37

19

18

37

19

18

Indice di consistenza Ic [-] 0.69 0.69

Proprietà meccaniche da prove statiche: prova edometrica ad incrementi di carico (EDOIL)

Su un provino ricavato dalla parte centrale del campione è stata eseguita una prova di

consolidazione edometrica ad incrementi di carico. Il programma di carico ha previsto un ciclo di

carico e scarico, il percorso di carico e i corrispondenti valori dell’indice dei vuoti misurati sono

riportati in Tabella 5.6, mentre la corrispondente curva di compressione edometrica rappresentata

sul piano e - σ’v è riportata in Figura 5.2 e i parametri che definiscono le caratteristiche di

stima del valore della pressione di preconsolidazione , σ’p, che risulta compresa tra 100 e 300

kPa.

deformabilità del terreno da essa ricavati sono riportati in Tabella 5.7.

Da un’analisi della curva sperimentale di compressione edometrica si può osservare come (a causa

forse del disturbo in fase di campionamento) non siano ben identificabili i tratti di ricompressione e

di compressione, ed il relativo punto di passaggio (o ginocchio) con una conseguente incertezza

sulla

A tali valori della pressione di preconsolidazione, corrispondono, alla profondità di estrazione del

campione, valori medio-bassi del grado di sovraconsolidazione OCR (compresi tra 1.3 e 4.0).

In Tabella 5.8 sono riportati i parametri indicativi dello stato tensionale in sito del terreno alla

profondità a cui è stato estratto il campione, l’intervallo di valori del coefficiente di spinta a riposo,

k0, è stato determinato utilizzando le seguenti correlazioni empiriche:

( )100

42.044.00pI

NCk ⋅+=

( ) )log(233.019.00 pINCk ⋅+=

Massarch, 1979

Alpan, 1967 (5.1)

( ) ( ) αOCRNCkOCk ⋅= 00

12.0281 58.0;1054.0 p

Ip

I⋅=⋅= αα Schmidt, 1966; Alpan, 1967 (5.2)

Tabella 5.6 – Percorso tensionale applicato al campione S4C1 durante la prova EDOIL

σ’v

[kPa]

25 50 99 198 396 793 1586 3172 793 198 50

e

[-]

0.626 0.619 0.600 0.574 0.540 0.502 0.454 0.398 0.415 0.438 0.465

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

0,65

10 100 1000 10000

σ'v [kPa]

indi

ce d

ei v

uoti,

e

Figura 5.2 – Curva di compressione edometrica relativa al campione S4C1

Tabella 5.7 – Parametri di deformabilità del terreno ricavati dalla prova edometrica sul campione S4C1

Indice di ricompressione

Cr [%]

Indice di compressione

Cc [%]

Indice di rigonfiamento

Cs [%]

Pressione di preconsolidazione

σ’v [kPa]

0.023 0.180 0.036 100÷300

Tabella 5.8 – Parametri ricavati dalla prova edometrica sul campione S4C1

Pressione litostatica effettiva

σ’v [kPa]

Grado di sovraconsolidazione

OCR [-]

Coefficiente di spinta a riposo

k0 [-]

74.3 1.3÷4 0.58÷1.62

Proprietà meccaniche da prove dinamiche: prova di colonna risonante (RC) e di taglio torsionale

ciclico (TTC)

Le prove dinamiche e cicliche, eseguite su un provino estratto dalla parte bassa del campione, sono

state finalizzate alla determinazione del modulo di taglio, G0, e del rapporto di smorzamento

iniziali, D0, e della loro legge di variazione con l’ampiezza della deformazione di taglio, γ,

rispettivamente G(γ) e D(γ).

Prima è stata eseguita la prova di taglio torsionale ciclico, ad una frequenza di sollecitazione

costante, e fissata a 0.5 Hz, e con ampiezze progressivamente crescenti del momento torcente

applicato, realizzate con 6 serie successive di 28 cicli ciascuna; quindi è stata eseguita la prova di

colonna risonante, applicando anche in questo caso sollecitazioni di ampiezza progressivamente

crescente, e fissata, con 15 livelli successivi, e facendo variare, questa volta, la frequenza del

momento torcente applicato, fino a raggiungere la condizione di risonanza. In entrambi i casi per

ciascuna ampiezza di sollecitazione applicata, e quindi per ciascun livello deformativo raggiunto,

vengono determinati il valore del modulo di taglio, G, e del rapporto di smorzamento, D, per un

totale di 6 misure per ciascun parametro, con la prova TTC e di 15 misure, per la prova RC. Il

numero delle misure effettuate è inferiore per la prova TTC, e limitato al campo delle piccole e

medie deformazioni, per conservare l’integrità del provino stesso, proprio perché tale prova viene

eseguita sullo stesso provino su cui viene effettuata la prova RC, con la quale vengono invece

raggiunte le deformazioni possibili, compatibilmente con la massima potenza erogabile

dall’apparecchiatura.

I valori iniziali delle proprietà fisiche del provino e i corrispondenti valori iniziali del modulo di

taglio, G0, e del rapporto di smorzamento, D0, sono riportati per ciascuna prova nella Tabella 5.9,

mentre nella Tabella 5.10 sono riportati i valori del modulo di taglio G e del rapporto di

smorzamento D in corrispondenza dei differenti valori dell’ampiezza della deformazione di taglio

raggiunta, γ, i grafici corrispondenti sono invece riportati in Figura 5.3.

Tabella 5.9 – Valori iniziali nelle prove di TTC e RC

Prova Pressione di consolidazione

isotropa σ’0 [kPa]

Indice dei vuoti

iniziale e [-]

Modulo di taglio

massimo G0 [MPa]

Rapporto di smorzamento

minimo D0 [%]

TTC 100 0.623 76.6 1.34 (γ =5 x 10-3 %)

RC 100 0.581 83.6 1.19 (γ =9 x 10-4 %)

Tabella 5.10 – Valori del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D con l’ampiezza della

deformazione di taglio γ, determinati da prove TTC e RC

RC TTC

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

0,0001 83,6 - - - -

0,0002 83,6 1,43 - - -

0,0004 83,6 1,55 - - -

0,0009 83,6 1,19 - - -

0,0017 83,2 1,36 - - -

0,0029 81,9 1,43 0,0029 76,6 1,43

0,0051 79,6 1,69 0,0058 75,40 1,34

0,0083 74,8 1,97 - - -

0,0133 67,4 2,80 0,0124 71,33 2,27

0,0238 54,6 4,48 0,0291 60,37 3,72

0,0450 42,2 6,40 - - -

0,073132 34,086 7,73 0,0819 42,80 7,23

0,103194 27,093 10,58 0,2256 25,25 10,89

0,304603 13,266 14,9 - - -

0,559412 8,821 - - - -

Come si può vedere in Tabella 5.9 i valori sperimentali determinati inizialmente del modulo di

taglio e del rapporto di smorzamento, G0 e D0, sullo stesso provino, a parità di pressione di

consolidazione, con i due tipi di prova sono tra loro confrontabili, così come molto simili sono gli

andamenti con il livello deformativo, come mostrato dalla Figura 5.3.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

Deformazione di taglio,γ [%]

Rap

port

o di

sm

orza

men

to, D

[%]

RC

TTC

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

Deformazione di taglio, γ [%]

Mod

ulo

di ta

glio

G [M

pa]

RC

TTC

Figura 5.3 – Valori sperimentali del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D determinati con le

prove TTC e RC in funzione del livello deformativo γ

In Tabella 5.11 sono riportati i valori della soglia di deformazione lineare, γl, e volumetrica, γp,

stimati con le due prove, da cui si può osservare come il materiale sia caratterizzato da un campo

elastico lineare piuttosto ristretto e da un rapido decadimento.

Tabella 5.11 – Valori indicativi delle soglie di deformazione determinati con le prove TTC e RC

Prova Soglia di deformazione lineare

γl [%]

Soglia di deformazione volumetrica

γp [%]

TTC 0.008 0.03

RC 0.003 0.015

I punti sperimentali di G in funzione della deformazione γ, determinati con le due prove, sembrano

essere in buon accordo per l’intero campo deformativo di interesse, come è possibile vedere in

Figura 5.3, per cui, una volta normalizzati rispetto al valore massimo iniziale, è stata loro adattata la

legge di variazione di Yokota et al. (1981):

βγα ⋅+=

11

0GG (5.3)

dove i parametri α e β, pari rispettivamente a 24 e 1.2262, sono stati determinati eseguendo una

regressione lineare su variabili logaritmiche, basata sul criterio dei minimi quadrati. La curva

risultante è riportata insieme ai punti sperimentali in Figura 5.4 e confrontata con una serie di curve

di letteratura, ricavate per terreni di tipo coesivo, italiani. La curva determinata nel presente lavoro,

come si può vedere, si adatta abbastanza bene ai dati sperimentali e fornisce quindi una stima

attendibile dei valori di G/G0 ottenuti in laboratorio, inoltre si colloca in una posizione intermedia

rispetto alle altre curve di letteratura considerate.

Anche i punti sperimentali di D in funzione della deformazione γ, determinati con le due prove,

sono sembrati in buon accordo tra di loro per cui è stata adattata la legge di variazione, sempre di

Yokota et al., 1981:

0max

GG

eDDλ

⋅= (5.4)

con λ e Dmax, sono stati determinati eseguendo una regressione lineare su variabili logaritmiche,

basata sul criterio dei minimi quadrati, e risultano pari rispettivamente a –2.955 29 % e. La curva

risultante è riportata insieme ai punti sperimentali in Figura 5.5 e confrontata con le curve di

letteratura corrispondenti a quelle già mostrato per il modulo di taglio normalizzato. La curva

determinata dal modello, come si può vedere, si adatta abbastanza bene ai dati sperimentali e

fornisce quindi una stima attendibile dei valori di D ottenuti in laboratorio.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

γ [%]

G/G

0

RC

Crespellani et al. 1989

Carrubba and Maugeri (1988)

Crespellani et al. (1997)

Maugeri et al. (1998)

Madiai et al. (2001)

TTC

Presente studio

Figura 5.3 – Valori sperimentali del modulo di taglio G normalizzato rispetto al valore iniziale, G0, e

confronto del modello sperimentale con alcune curve di letteratura

0

5

10

15

20

25

30

35

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

γ [%]

D [%

]

RC





Madiai et al. (2001)

TTC

Presente studio

Figura 5.4 – Valori sperimentali del rapporto di smorzamento D, e confronto del modello sperimentale con

alcune curve di letteratura.

5.2.4 Sintesi

Le misure sperimentali condotte in sito e in laboratorio, sia pure nei limiti dell’esiguità del numero

di osservazioni effettuate, relative ad un solo campione per le analisi di laboratorio, e delle

incertezze legate anche agli eventuali disturbi in fase di campionamento, indicano che :

1. il materiale attraversato dal sondaggio 4 MS, a profondità comprese tra 3.50 e 4.00 m, è

costituito prevalentemente da limo argilloso, secondo la classificazione AGI (1977), da argilla

inorganica a bassa plasticità (CL) secondo la classificazione USCS; tale materiale risulta

plastico (Ip = 18%) e di media consistenza, allo stato plastico (Ic = 0.69), poco sovraconsolidato

(OCR ≈ 1.3 ÷ 4) e caratterizzato da una bassa deformabilità (Cc = 0.18);

2. le proprietà indici del materiale (densità, contenuto d’acqua, limiti di Atterberg) sono

mediamente confrontabili con quelle rilevate, nell’ambito del presente studio, per altri materiali

eluviali ed alluvionali presenti nella zona;

3. i valori del modulo di taglio iniziale e del rapporto di smorzamento minimo, misurati con le

prove TTC e RC, sono tra loro confrontabili e, tenendo conto della profondità di estrazione del

campione, e quindi della pressione di sovraconsolidazione, consentono di affermare che si tratta

di materiale di media rigidezza e basso smorzamento;

4. la legge di decadimento del modulo di taglio e la legge di variazione del rapporto di

smorzamento con l’ampiezza della deformazione di taglio, ottenute sulla base dei dati

sperimentali, sono risultate confrontabili con quelle di letteratura proposte per materiali di

caratteristiche fisiche e meccaniche simili dell’Italia centrale;

5. la velocità delle onde S misurata in sito mostra una netta tendenza ad aumentare con la

profondità in corrispondenza della copertura alluvionale e del substrato costituto dalla Scaglia

Cinerea, e un andamento più irregolare in corrispondenza dello strato eluvio-colluviale e della

formazione del Bisciaro. Alla copertura alluvionale si può attribuire un valore medio della

velocità delle onde S di circa 200 m/s, o superiore fino ai 300 m/s laddove lo spessore dello

strato supera i 6 m; mentre nello strato eluvio colluviale, generalmente dello spessore di pochi

metri e più superficiale, i valori di VS sono più bassi e intorno ai 150 m/s. La formazione della

Scaglia mostra già nella sua parte più superficiale valor abbastanza elevati (maggiori di 500 m/s)

fino a raggiungere, a circa 10 m di profondità, valori superiori a 1000 m/s. Nella formazione del

Bisciaro non si superano mai, se non localmente, gli 800 m/s, anche ad elevate profondità;

6. Il rapporto tra il modulo di taglio iniziale misurato in sito e in laboratorio, pari ad 1.1 alla

profondità di estrazione del campione, risulta conforme ai valori riportati in letteratura.

5.3 Serra de’ Conti

Per la caratterizzazione dei terreni nel comune di Serra de’ Conti sono stati considerati i sondaggi

1MS, 2 MS, 3 MS, 7 MS e 8 MS (Tabella 5.2), le cui stratigrafie sono riportate nella Figura 5.5. Lo

studio si è avvalso delle interpretazioni stratigrafiche dei sondaggi e dei risultati di cinque prove in

sito di tipo down-hole, effettuate in corrispondenza di ciascuno dei sondaggi considerati, e delle

prove di laboratorio effettuate per la determinazione delle proprietà indice e delle caratteristiche

meccaniche in campo statico e dinamico sull’unico campione indisturbato (S2C1), prelevato dal

sondaggio 2 MS ad una profondità compresa tra 5.00 e 5.50 m dal piano di campagna.


Nell’area del centro urbano di Serra de’ Conti, caratterizzata da una morfologia piuttosto complessa

riconducibile ad una tipica situazione di cresta, sono state individuate tre zone con differenti

caratteristiche stratigrafiche e meccaniche dei materiali presenti: una zona corrispondente al centro

storico (sondaggi 3 MS, 6 MS e 7 MS) dove affiora le formazione dell’arenaria costituita

prevalentemente da sabbie più o meno cementate (“associazione sabbiosa e sabbioso-arenacea” del

Pliocene Inferiore); una zona a mezza costa (sondaggi 2 MS e 8 MS) in corrispondenza della quale

affiora la formazione classificata come “associazione pelitica e pelitico-sabbiosa (sempre del

Pliocene Inferiore) costituita nella parte più superficiale prevalentemente da alternanze di argilla

limosa e sabbia limosa e a profondità maggiori da strati di argilla limoso marnosa e argilla limoso

sabbiosa; una zona industriale (sondaggio 1 MS) a ovest del centro storico, caratterizzata depositi

alluvionali terrazzati poggianti sul materiale dell’associazione pelitico e pelitico-sabbiosa.

Sulla base delle stratigrafie dei sondaggi analizzati, riportate nella Figura 5.5, e delle interpretazioni

fornite dal Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Roma (Capitolo 4) si può

affermare che l’associazione sabbiosa e sabbioso-arenacea, affiorante in corrispondenza del centro

storico, con uno strato di riporto superficiale dallo spessore variabile (fino circa a 3 m), si alterna ai

limi argilloso-marnosi e alle argille limoso-marnose dell’associazione pelitico e pelitico-sabbiosa,

per l’intera profondità del sondaggio; in particolare, nel caso del sondaggio 6 MS, si riscontra uno

strato più superficiale di sabbia dello spessore di circa 1 m, seguito da uno strato di argille e limi

marnosi di 7 m di spessore, seguito ancora dalla sabbia, per uno spessore di 10 m fino a circa 19 m

di profondità, oltre la quale l’alternanza trai due materiali diventa più fitta. Nel caso invece del

sondaggio 3 MS, dopo uno strato più superficiale di sabbia limosa, dello spessore di più di 4 m, e di

limo argilloso, di pari spessore, a 9 m di profondità si incontra un substrato costituito da marna

argilloso-limosa, fino a 16 m, seguito nuovamente da alternanze di sabbie e limo argilloso-marnoso,

fino a fondo foro (24 m) dove si raggiunge la sabbia arenacea più compatta e cementata Infine nel

sondaggio 7 MS, dopo uno strato più superficiale, dello spessore di circa 10 m, dove si alternano

argilla limosa, sabbia e limi argillosi, si raggiunge l’argilla limoso marnoso a 12 m, e a 14 m la

sabbia arenacea cementata fino a fondo foro.

Nella zona a mezza costa, corrispondente ai sondaggi 2 MS e 8 MS, sotto uno strato di riporto dello

spessore medio di circa 1 m, si trova il materiale dell’ associazione pelitica e pelitico-sabbiosa, cioè

argilla limosa e limo argilloso con livelli centimetrici di sabbia, intercalati a strati di sabbia con

spessori variabili (di 8 m in corrispondenza del sondaggio 2 MS e pari circa al doppio in

corrispondenza del sondaggio 8 MS) seguita da argilla limoso-marnosa alternata ad argilla limoso-

sabbiosa per l’intera profondità attraversata dal sondaggio (fino a 24 m). Tale materiale, in

corrispondenza del sondaggio 2 MS, è preceduto da uno strato di materiale argilloso-limoso e limo-

argilloso alterato di origine eluvio-colluviale dello spessore di 4 m.

Infine la zona industriale (sondaggio 1 MS), è caratterizzata da depositi alluvionali terrazzati di

spessore pari circa a 7 m, caratterizzati argilla limosa e limo argilloso nei primi 3 m, che passano

gradualmente prima a limo sabbioso e poi a ghiaia sabbiosa. Sotto tali depositi si trovano argille

limose debolmente marnose, riconducibili al materiale dell’associazione pelitica e pelitica-sabbiosa

fino a 15 m di profondità, dove sono intercalati con strati di marna argillosa e si raggiunge quindi il

substrato.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

Limo debolmente argilloso

1 MS

Depositi marini del Pliocene Inf.

Argilla limosa

Argilla limosa debolmente marnosa

Ghiaia sabbiosa in matrice limosa


0

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

1213

14

15

16

17

18

19

2021

22

23

24

25

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

Alternanza di argilla limosa con tasche centimetriche di sabbia limosa

2 MS

Limo argilloso

Argilla limosa e limo argilloso

Argilla limosa

Alternanza di argilla limoso marnosa e argilla limoso sabbiosa

Eluvio colluviale

Depositi marini del Pliocene Inf.


0

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

1213

14

15

16

17

18

19

2021

22

23

24

25

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

3 MS

Depositi marini del Pliocene inf.


Sabbia limosa con livelli millimetrici di limo argilloso sabbioso

Limo argilloso marnoso e marna argilloso limosa

Alternanza di sabbia e limo argilloso marnoso

Sabbia con al tetto sottili intercalazioni di limo argilloso

Alternanza di limo argilloso sabbioso e limo debolmente argilloso

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

7 MS

Sabbia a luoghi limoso argillosa con livelli centimetrici di limo argilloso

Argilla limosa e livelli millimetrici di sabbia limosa


Sabbia a luoghi limoso argillosa con intercalazioni di limo argilloso

Limo argilloso a luoghi sabbioso

Argilla limoso marnosa e limo argilloso limoso


0

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

1213

14

15

16

17

18

19

2021

22

23

24

25

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

8 MS

Alternanza ripetuta di sabbia con screziature a luoghi limoso argillosa e talora con frammenti di gusci di molluschi di subordinato limo argilloso con tasche e livelli di sabbia a luoghi limoso argillosa

Sabbia, limo argilloso e argilla limosa


Argilla limoso marnosa

Argilla limoso marnosa a lughi sabbiosa

Figura 5.5 c – Stratigrafie e andamento dei valori della velocità delle onde S, VS, con la profondità per i sondaggi 7 MS e 8 MS


Nei sondaggi 1 MS, 2 MS, 3 MS, 7 MS e 8 MS sono state eseguite misure down-hole al fine di

determinare, in maniera diretta, per mezzo della misura della velocità delle onde S, il modulo di

taglio G dei terreni studiati a bassi livelli di deformazione (γ < 10-4 %).

Tali misure sono state eseguite nei fori di sondaggio, opportunamente rivestiti in PVC, utilizzando

l’attrezzatura e seguendo al procedura già sinteticamente descritta nel Paragrafo 5.2.2. I valori delle

velocità delle onde S, VS, sono riportati, per ciascuno dei sondaggi investigati, insieme alle

corrispondenti stratigrafie, nella Figura 5.5.

I risultati evidenziano generalmente delle variazioni piuttosto nette nei valori di Vs in

corrispondenza dei passaggi stratigrafici tra le varie formazioni, mentre all’interno di ciascuna di

esse il trend non sempre è crescente. Ad esempio in corrispondenza dei depositi alluvionali

terrazzati (sondaggio 1 MS) il valore di Vs è pressoché costante e pari a circa 200 m/s, mentre in

corrispondenza del deposito eluvio-colluviale oscilla tra valori compresi tra 140 e 200 m/s. In

entrambi i casi si distingue bene il passaggio alla formazione sottostante (associazione) con un

incremento della Vs rispettivamente a 550 m/s ( a 9 m di profondità) per il sondaggio 1 MS, e a 410

m/s (a 6 m di profondità) per il sondaggio 2 MS, e mostrando un trend generalmente crescente con

la profondità in entrambi i casi; in particolare nel sondaggio 2 MS, si rileva un nuovo salto in

corrispondenza del passaggio dalle argille limose alle argille limoso-marnose a 15 m di profondità,

oltre il qual la velocità aumenta poco sensibilmente e senza mai raggiungere valori superiori a 800

m/s, anzi iniziando a diminuire a 21 m. Invece in corrispondenza del sondaggio 1 MS si superano

valori di 800 m/s a circa 14 m di profondità in corrispondenza del raggiungimento del substrato

marnoso.

Laddove il materiale relativo all’ associazione sabbiosa e sabbioso-arenacea e pelitico e pelitico-

sabbiosa è più affiorante, si riscontra un andamento molto irregolare dei valori di Vs con incrementi

che si alternano a diminuzioni; in particolare in corrispondenza del sondaggio 3 MS, i valori

oscillano tra 350 e 650 m/s con ben evidenziati i passaggi tra sabbia limosa e limo argilloso a 5 m di

profondità o il passaggio alla sabbia arenacea a 21 m di profondità; evidente risulta anche il

passaggio all’inclusione marnosa tra 9 e 15 m, dove si raggiungono anche valori di 1000 m/s. In

corrispondenza del sondaggio 7 MS l’andamento di Vs è sempre piuttosto irregolare oscillante tra

350 m/s e 650 m/s ma con due bruschi incrementi, uno a 11 m di profondità in corrispondenza del

passaggio tra limo argilloso e argilla limoso marnosa e a 16 m in corrispondenza del passaggio alla

sabbia arenacea e a 20 m, dove si raggiunge probabilmente il substrato e si raggiungonoo gli 870

m/s. Infine in corrispondenza del sondaggio 8 MS, il trend è invece crescente fino a 7 m di

profondità, dove si raggiungono 500 m/s e poi si mantiene costante fino a 16 m, dopodiché riprende

a crescere gradualmente con la profondità fino a raggiungere 800 m/s a fondo foro.


Sull’unico campione indisturbato disponibile (S2C1), estratto dal sondaggio 2 MS ad una

profondità compresa tra 5.00 e 5.50 m (in corrispondenza della formazione eluvio-colluviale), il

Laboratorio Geotecnico del DIC ha eseguito prove di classificazione (misura del peso di volume, γ,

del contenuto naturale d’ acqua, w, dei limiti di Atterberg, wl e wp), una prova edometrica ad

incrementi di carico (EDOIL), una prova di colonna risonante (RC) e una prova di taglio torsionale

ciclico (TTC), come indicato in Tabella 5.3. Di seguito verranno illustrati i risultati di tali prove.

Descrizione sintetica del campione

Al momento dell’apertura il campione, da un’analisi descrittiva preliminare, è risultato composto di

due parti: una parte alta (corrispondente ai primi 21 cm) classificata come “limo argillo-sabbioso di

colore marrone verdastro con venature grigie, di consistenza medio alta, con presenza di

concrezioni calcareee di dimensioni millimetriche”; una parte bassa classificata come “limo

sabbioso argilloso di colore grigio e marrone, con presenza diffusa di punti torbosi e di piccoli

calcari”. Dalla porzione superiore del campione sono stati estratti due provini, su cui sono state

eseguite la prova edometrica e la prove di taglio torsionale ciclico accoppiata con la prova di

colonna risonante.

Proprietà fisiche

In Tabella 5.12 sono riportati i valori delle proprietà indici e dei parametri fisici caratteristici del

materiale costituente il campione S2C1, riportando per ogni parametro le singole determinazioni

ottenute su ciascuno dei provini durante le diverse prove (specificate tra parentesi) o su singoli tratti

della carota (senza nessuna specifica).

Come valori rappresentativi del campione sono stati considerati i valori ottenuti dalla media delle

singole determinazioni. Il valore medio del contenuto d’acqua, w, è di 17.4 % (è stato escluso il

valore relativo alla parte alta del campione, molto più alto) e il peso di volume, γ, è di 21.35 kN/m3,

corrispondente ad una densità ρ di 2.18 g/cm3. Dall’esame delle caratteristiche di plasticità del

materiale si deduce, secondo i sistemi di classificazione correnti, che il terreno è classificabile come

semisolido. Secondo la classificazione U.S.C.S. il materiale risulta appartenente alla classe CL,

delle argille inorganiche a bassa plasticità.


Campione S2C1

Valore medio

Profondità Z [m] 5.00 – 5.50 5.25

Contenuto naturale in acqua w [%] 22.1 parte alta

16.8 parte bassa

17.9 (EDOIL)

17.6 (TTC\RC)

17.4

Peso di volume γ [kN/m3] 20.8 (EDOIL)

21.9 (TTC\RC)

21.35

Indice dei vuoti e [-] 0.518 (EDOIL)

0.436 (TTC\RC)

0.477

Peso specifico dei costituenti solidi γs [kN/m3] 26.72 (EDOIL)

26.70 (TTC/RC)

26.71


wP [%]

IP [%]

46

21

25

46

21

25



Su un provino ricavato dalla parte alta del campione è stata eseguita una prova di consolidazione

edometrica ad incrementi di carico. Il programma di carico ha previsto un ciclo di carico e scarico,

il percorso di carico e i corrispondenti valori dell’indice dei vuoti misurati sono riportati in Tabella

5.13, mentre la corrispondente curva di compressione edometrica rappresentata sul piano e - σ’v è

riportata in Figura 5.6 e i parametri che definiscono le caratteristiche di deformabilità del terreno da

essa ricavati sono riportati in Tabella 5.14.

Da un’analisi della curva sperimentale di compressione edometrica si può ricavare una stima del

valore della pressione di preconsolidazione , σ’p, che risulta pari circa a 300 kPa, a cui corrisponde,

alla profondità di estrazione del campione, un valore piuttosto basso del grado di

sovraconsolidazione OCR (2.8).

In Tabella 5.15 sono riportati i parametri indicativi dello stato tensionale del terreno in sito alla

profondità a cui è stato estratto il campione, i valori del coefficiente di spinta a riposo, k0, sono stati

determinati utilizzando le correlazioni empiriche (5.1) e (5.2).

Tabella 5.13 – Percorso tensionale applicato al campione S2C1 durante la prova EDOIL

σ’v

[kPa]

25 50 99 198 396 793 1586 3172 793 198 50

e

[-]

0,511 0,510 0,501 0,482 0,462 0,436 0,403 0,359 0,387 0,424 0,459

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

10 100 1000 10000

σ'v [kPa]

indi

ce d

ei v

uoti,

e

Figura 5.6 – Curva di compressione edometrica relativa al campione S2C1

Tabella 5.14 – Parametri di deformabilità del terreno ricavati dalla prova edometrica sul campione S2C1


Cr [%]


Cc [%]


Cs [%]


σ’v [kPa]

0.003 0.146 0.060 300



σ’v [kPa]


OCR [-]


k0 [-]

109 2.8 1.15


ciclico (TTC)

Le prove dinamiche e cicliche, eseguite su un provino estratto dalla parte alta del campione, sono

state finalizzate alla determinazione del modulo di taglio, G0, e del rapporto di smorzamento

iniziali, D0, e della loro legge di variazione con l’ampiezza della deformazione di taglio, γ,

rispettivamente G(γ) e D(γ).

Le modalità operative seguite durante l’esecuzione delle prove sono quelle già riportate

sinteticamente nel Paragrafo 5.2.3 e più dettagliatamente in Appendice 5.1.

I valori iniziali delle proprietà fisiche del provino e i corrispondenti valori iniziali del modulo di

taglio, G0, e del rapporto di smorzamento, D0, sono riportati per ciascuna prova nella Tabella 5.16,

mentre nella Tabella 5.17 sono riportati i valori del modulo di taglio G e del rapporto di

smorzamento D in corrispondenza dei differenti valori dell’ampiezza della deformazione di taglio

raggiunta, γ; i grafici corrispondenti sono invece riportati in Figura 5.7.


taglio massimo, G0, sullo stesso provino, a parità di pressione di consolidazione, con i due tipi di

prova sono tra loro confrontabili, così come molto simili sono gli andamenti con il livello

deformativo, come mostrato dalla Figura 5.3; in particolare si può osservare come il modulo di

taglio G, determinato con la prova TTC, sia generalmente superiore a quello determinato con la

prova RC, con una differenza che aumenta all’aumentare del livello deformativo raggiunto. Invece i

valori del rapporto di smorzamento D, misurati con la prova TTC, mostrano, fin dalle piccole

deformazioni un andamento abbastanza differente rispetto a quello osservato a partire dai valori

determinati con la prova RC, con valori sempre inferiori per tutto il campo deformativo esplorato

dalle due prove.


Prova Pressione di consolidazione

isotropa σ’0 [kPa]

Indice dei vuoti

iniziale e [-]

Modulo di taglio

massimo G0 [MPa]

Rapporto di smorzamento

minimo D0 [%]

TTC 150 0.436 81.4 2.61 (γ =2.3 x 10-3 %)

RC 150 0.412 86.6 3.54 (γ =4.1 x 10-4 %)

Tabella 5.17 – Valori del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D con l’ampiezza della

deformazione di taglio γ, determinati da prove TTC e RC

RC TTC

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

0,00009 86,54 - - - -

0,00019 86,56 3,78 - - -

0,00041 86,55 3,54 - - -

0,00078 86,53 3,73 - - -

0,00124 85,76 3,68 - - -

0,00233 84,61 3,68 0,0027 81,42 2,61

0,00363 83,14 3,82 - - -

0,00573 80,18 3,86 0,0055 80,29 2,09

0,00943 76,18 4,35 0,0115 77,18 2,25

0,01334 71,86 4,56 - - -

0,01980 65,21 4,85 0,0253 69,51 2,68

0,03705 51,55 6,11 - - -

0,06434 39,41 8,19 0,0639 54,81 4,74

0,10232 30,69 9,84 - - -

0,17497 23,00 12,48 0,2349 29,78 9,64

0,42268 12,05 16,45 - - -


stimati con le due prove, da cui si può osservare come il materiale sia caratterizzato da un campo

elastico lineare piuttosto ristretto e da un rapido decadimento.


Prova Soglia di deformazione lineare

γl [%]

Soglia di deformazione volumetrica

γp [%]

TTC 0.008 0.06

RC 0.002 -

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1


Rap

port

o di

sm

orza

men

to, D

[%]

RC

TTC

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1


Mod

ulo

di ta

glio

G [M

pa]

RC

TTC

Figura 5.7 – Valori sperimentali del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D determinati con le prove TTC e RC in funzione del livello deformativo γ sul campione S2C1

I punti sperimentali di G in funzione della deformazione γ, determinati con le due prove, sembrano

essere in buon accordo per l’intero campo deformativo di interesse, come è possibile vedere in

Figura 5.7, per cui, una volta normalizzati rispetto al valore massimo iniziale, è stata loro adattata la

legge di variazione (5.3). I parametri α e β, pari rispettivamente a 16 e 1.104, sono stati determinati

eseguendo una regressione lineare su variabili logaritmiche, basata sul criterio dei minimi quadrati.

La curva risultante è riportata insieme ai punti sperimentali in Figura 5.8 e confrontata con una serie

di curve di letteratura, ricavate per materiali coesivi italiani. La curva determinata dal modello,

come si può vedere, si adatta abbastanza bene ai dati sperimentali e fornisce quindi una stima

attendibile dei valori di G/G0 ottenuti in laboratorio, inoltre si colloca in una posizione intermedia

rispetto alle altre curve di letteratura considerate.

I punti sperimentali di D in funzione della deformazione γ, determinati con le due prove, sono di

poco diversi, perciò è stata adattata la legge di variazione (5.4) a tutti i punti sperimentali relativi ad

entrambe le prove, ottenendo così una curva media, con λ e Dmax, determinati eseguendo una

regressione lineare su variabili logaritmiche, basata sul criterio dei minimi quadrati, e pari

rispettivamente a –1.887 e 20 %. La curva risultante è riportata insieme ai punti sperimentali in

Figura 5.9 e confrontata con alcune curve di letteratura.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

γ [%]

G/G

0 RC


Crespellani et al., 1997


Madiai et al., 2001

TTC

Presente lavoro

Figura 5.8 – Valori sperimentali del modulo di taglio G normalizzato rispetto al valore iniziale, G0, e confronto del modello sperimentale con alcune curve di letteratura

0

5

10

15

20

25

30

35

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

γ [%]

D [%

]

RC





Madiai et al., 2001

TTC

Presente lavoro

Figura 5.9 – Valori sperimentali del rapporto di smorzamento D, e confronto del modello sperimentale con alcune curve di letteratura.

5.4.4 Sintesi


di osservazioni effettuate, relative infatti ad un solo campione per le analisi di laboratorio, e delle

incertezze legate, ad esempio, agli eventuali disturbi in fase di campionamento, indicano che :

1. il materiale attraversato dal sondaggio 2 MS, a profondità comprese tra 5.00 e 5.50 m, è

costituito prevalentemente (perlomeno nella parte analizzata, corrispondente alla porzione

superiore del campione) da limo argilloso sabbioso secondo la classificazione AGI (1977),

da argilla inorganica a bassa plasticità (CL) secondo la classificazione USCS; tale materiale

risulta plastico (Ip = 25%) e di consistenza medio alta, semisolido (Ic = 1.16), leggermente

sovraconsolidato (OCR ≈ 2.8) e caratterizzato da una bassa deformabilità (Cc = 0.146);


mediamente confrontabili con quelle rilevate, nell’ambito del presente studio, per gli altri

materiali eluvio-colluviali presenti nella zona;


prove TTC e RC, sono tra loro confrontabili e, tenendo conto della profondità di estrazione

del campione, e quindi della pressione di sovraconsolidazione, consentono di affermare che

si tratta di materiale di rigidezza e smorzamento medi;



sperimentali, sono risultate confrontabili con quelle di letterature ricavate per materiali

coesivi dell’Italia centrale;

5. la velocità delle onde S misurata in sito mostra generalmente delle variazioni con la

profondità piuttosto nette in corrispondenza dei passaggi stratigrafici tra le varie formazioni,

mentre all’interno di ciascuna di esse il trend non sempre è crescente. In particolare in

corrispondenza delle alluvioni terrazzate il valore di Vs è pressoché costante e pari a circa

200 m/s, mentre in corrispondenza del deposito eluvio-colluviale oscilla tra valori compresi

tra 140 e 200 m/s. Per quanto riguarda i terreni dell’associazione sabbiosa e sabbioso-

arenacea e dell’associazione pelitica e pelitico-sabbiosa (depositi marini del Pliocene

Inferiore) si riscontra al loro interno un andamento dei valori di Vs piuttosto irregolare, con

valori spesso decrescenti con la profondità e che in alcuni casi, anche a profondità elevate,

non raggiungono gli 800 m/s. In particolare nella parte più superficiale di tale formazione, la

velocità varia tra 350 e 650 m/s con un passaggio dalle argille limose alle argille marnose

sottostanti (a circa 15 m di profondità) ben evidenziato da un brusco incremento dei valori

della velocità delle onde S, che a profondità superiori ai 20 m in alcuni casi raggiunge e

supera gli 800-850 m/s. Altrettanto ben evidenziato è il passaggio, in corrispondenza di

alcuni siti, alle sabbie arenacee, a profondità intorno ai 20 m, con valori della velocità

superiori agli 800-850 m/s.

6. Il rapporto tra il modulo di taglio iniziale misurato in sito e in laboratorio, pari ad 1.6 alla

profondità di estrazione del campione, risulta conforme ai valori riportati in letteratura.

5.4 Treia

Per la caratterizzazione dei terreni nel comune di Treia sono stati considerati i sondaggi 3MS, 4 MS,

5 MS, 6 MS e 8 MS (Tabella 5.3), le cui stratigrafie sono riportate nella Figura 5.10. Lo studio si è

avvalso delle interpretazioni stratigrafiche dei sondaggi e dei risultati di cinque prove in sito

(quattro di tipo down-hole e una cross-hole), effettuate in corrispondenza di ciascuno dei sondaggi

considerati, e delle prove di laboratorio effettuate per la determinazione delle proprietà indice. Non

è stata effettuata per tali materiali alcuna prova di laboratorio per la caratterizzazione meccanica in

campo statico e dinamico.


Da un punto di vista geomorfologico sono state caratterizzate all’interno di tale area due zone ben

distinte: la zona del centro storico di Treia e la zona di Passo di Treia. La prima (sondaggi 4MS, 5

MS, 6 MS e 8 MS) è caratterizzata da una configurazione morfologica a cresta, con affioramenti in

corrispondenza della vetta, dove sorge gran parte del centro storico, di arenarie con giacitura

subverticale, appartenenti all’associazione arenacea, e argille limoso-marnose, appartenenti

all’associazione arenaceo-pelitica (depositi marini del Messiniano). La zona di Passo di Treia

(sondaggio 3 MS) è invece caratterizzata da una conformazione tipica di valle alluvionale, con

spessori non molto elevati (intorno ai 10 m), con depositi alluvionali terrazzati poggianti sui terreni

dell’associazione arenaceo-pelitica.

Sulla base delle stratigrafie dei sondaggi analizzati, riportate nella Figura 5.10, e delle

interpretazioni fornite dal Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Roma (Capitolo 4)

si può affermare che nella zona di Passo di Treia (sondaggio 3 MS) i depositi alluvionali terrazzati

affioranti presentano spessori variabili tra 5 e 10 m e sono caratterizzati da una parte più fine

superficiale (di 3 m circa di spessore), costituita da argilla limosa che passa gradualmente a sabbia

limosa e poi a ghiaia sabbiosa in matrice argilloso limosa. Tali depositi poggiano direttamente sui

terreni riconducibili all’associazione pelitico-sabbiosa, costituiti prevalentemente da argille limoso-

marnose, che a partire da profondità intorno ai 9 m sono intercalate a marne argilloso-limose, fino al

raggiungimento del substrato marnoso a circa 12 ÷ 13 m.

Nell’area del centro urbano di Treia, si può osservare lungo il versante immediatamente a sud

(sondaggio 5 MS) e a ovest (sondaggio 4 MS e 6 MS) del centro storico, a parte uno strato di

riporto superficiale di spessore variabile da qualche decina di cm (sondaggi 4 MS e 5 MS) a più di 4

m (sondaggio 6 MS), uno strato di materiale eluvio-colluviale costituito prevalentemente da limo

argilloso sabbioso e argilla limosa, con spessori più elevati in corrispondenza del sondaggio 5 MS

(circa 5 m), dove sono seguiti dai terreni dell’associazione arenacea (formati nei primi 5 m da

arenarie variamente cementate e successivamente da sabbie), e spessori più esigui (1÷2 m) in

corrispondenza del sondaggio 4 MS e 6 MS. In tali sondaggi i materiali eluvio-colluviali sono

seguiti dai terreni dell’associazione arenaceo-pelitica, formati da argille limose e limose-marnose

prima e sabbie limose poi, nei primi 6 m circa di profondità, sovrastanti alternanze di marne

argilloso limose e argille limoso marnose fino al raggiungimento di un substrato di sole marne a

circa 14 ÷ 15 m.

In corrispondenza del centro storico, dove affiorano direttamente i terreni dell’associazione

arenacea (sondaggio 8 MS), si può osservare nei primi 11 m di profondità un’alternanza di strati di

arenaria e sabbia debolmente argillosa, con intercalazioni di argilla limosa, talora sabbiosa, e

successivamente un passaggio ai terreni dell’associazione arenaceo-pelitica formati

prevalentemente da argille limose, per l’intera profondità esplorata (20 m).

5.4.2 Misure in sito: prove down-hole e cross-hole

Nei sondaggi 4 MS, 5 MS, 6 MS e 8 MS sono state eseguite misure down-hole al fine di


taglio G dei terreni studiati a bassi livelli di deformazione (γ < 10-4 %). Con la stessa finalità sono

state seguite delle misure cross-hole a due fori in corrispondenza del sondaggio 3 MS.


l’attrezzatura e seguendo al procedura già sinteticamente descritta nel Paragrafo 5.2.2, ovviamente

con differenti modalità operative per le misure cross-hole. I valori delle velocità delle onde S, VS,

sono riportati, per ciascuno dei sondaggi investigati, insieme alle corrispondenti stratigrafie, nella

Figura 5.10.

I risultati ottenuti dalle varie prove sembrano abbastanza coerenti ed indicano in particolare per le

alluvioni terrazzate a Passo di Treia, un trend generalmente crescente con la profondità da 200 m/s a

480 m/s (con i valori più elevati in corrispondenza della porzione più grossolana dello strato) e per i

depositi eluvio-colluviali sul versante adiacenti il centro storico di Treia un andamento piuttosto

irregolare dei valori di Vs con la profondità oscillanti tra 250 e 350 m/s. Le arenarie e le marne

sottostanti, sono caratterizzate da valori non molto elevati di Vs, caratteristici di rocce alterate (600

÷ 650 m/s). In particolare a Passo di Treia si rileva a circa 7 m un salto nei valori di Vs (da 480 a

650 m/s) al passaggio dai depositi alluvionali alle argille marnose dell’associazione arenacea-

pelitica con un trend crescente fino al raggiungimento delle marne sottostanti, dove diminuisce fino

a circa 14 m per poi riaumentare, probabilmente a causa di uno strato di alterazione superficiale che

si estende fino alla fine del sondaggio. Invece in corrispondenza degli stessi materiali, relativamente

al sondaggio 4 MS, si osserva un’oscillazione tra 200 e 300 m/s nella parte più superficiale dello

strato (corrispondente alle argille limose e alla sabbia limosa) e un salto fino a 530 m/s in

corrispondenza del passaggio alle argille marnose, a circa 8 ÷ 9 m di profondità, con un successivo

e graduale aumento fino ad assestarsi su valori intorno a 600 ÷ 650 m/s; a circa 19 m,

probabilmente a causa di uno strato di marne alterate si osserva una brusca diminuzione dei valori

di velocità a valori intorno ai 500 m/s. Un simile andamento, per lo stesso tipo di materiale, è stato

osservato anche in corrispondenza del sondaggio 6 MS. Valori confrontabili sono stati osservati per

le arenarie e le sabbie dell’associazione arenacea, infatti in corrispondenza del sondaggio 5 MS, ad

esempio, è ben visibile il salto nei valori di Vs a circa 7 m di profondità in corrispondenza del

passaggio dal materiale eluvio-colluviale alle arenarie, dove partendo da valori di circa 450 m/s la

velocità aumenta gradualmente con la profondità fino ad assestarsi intorno a valori di 600 m/s.

Infine in corrispondenza del sondaggio 8 MS, dove l’arenaria si alterna con strati di sabbia, la

velocità delle onde S oscilla introno ai 500 m/s fino a circa 12 m di profondità, dove si ha un brusco

aumento in corrispondenza del passaggio alle argille limose, per poi assestarsi intorno a valori di

circa 600 m/s.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto


3 MS

Depositi marini del Messiniano

Argilla limosa a luoghi sabbiosa

Sabbia limosa

Ghiaia sabbiosa in matrice argilloso limosa

Argilla limoso marnosa

Argilla limoso marnosa e marna argilloso limosa


Figura 5.10 a – Stratigrafie e andamento dei valori della velocità delle onde S, VS, con la profondità, ottenuti da prova cross-hole per il sondaggio 3 MS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

Marna argilloso limosa e argilla limoso marnosa

4 MS

Argilla limosa

Argilla limoso marnosa e marna argilloso

Sabbia limosa a luoghi argillosa


Materiale eluviale


Marna argilloso limosa e argilla limoso marnosaMarna argilloso limosa

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

5 MS


Arenaria debolmente cementata

Limo argilloso sabbioso

Materiale eluvio colluviale

Limo argilloso

Arenaria variamente cementata e sabbia

Sabbia a luoghi debolmente argillosa

Figura 5.10 b – Stratigrafie e andamento dei valori della velocità delle onde S, VS, con la profondità, ottenuti da prove down-hole per i sondaggi 4 MS e 5 MS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

6 MS

Eluvio colluviale

Argilla limoso marnosa e marna argilloso limosa

Argilla limosa a luoghi sabbiosa



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

8 MS

Sabbia argillosa

Argilla limoso sabbiosa


Alternanza di argilla limosa e limo argilloso, limo argilloso sabbioso, sabbia argilloso limosa

Argilla limosa

Limo argilloso e argilla limosaSabbia a luoghi argillosa

Sabbia a luoghi argillosa

Figura 5.10 c – Stratigrafie e andamento dei valori della velocità delle onde S, VS, con la profondità, ottenuti da prove down-hole per i sondaggi 6 MS e 8 MS


Su alcuni dei campioni estratti dai sondaggi eseguiti a Treia sono state eseguite dal Laboratorio

Geotecnico del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Roma delle prove di

classificazione per la misura del peso specifico dei costituenti solidi, γS, e dei limiti di Atterberg, wl

e wp. In particolare per i depositi alluvionali si è ottenuto un valore medio di γS pari a 26 kN/m3 e un

indice di plasticità estremamente variabile con la profondità (Ip = 10 ÷ 26 %); per il detrito eluvio-

colluviale è stato misurato, a circa 5 m di profondità, un valore di γS di 26.7 kN/m3 e un valore di Ip

pari a 27 %. Infine per quanto riguarda i depositi marini nella forma arenaceo-pelitica è stato

misurato, a circa 10 m di profondità un valore γS di 26.2 kN/m3 e di di Ip pari a 26 %, mentre per gli

stessi depositi, nella forma arenaceo-sabbiosa, è stato misurato un valore di γS di 26.9 kN/m3 e di Ip

pari a 21 %, entrambi pressoché costanti con la profondità.

5.5 Offida

Per la caratterizzazione dei terreni nel comune di Offida è stato fatto riferimento ai sondaggi 2 MS,

3 MS, 7 MS, 9 MS e 10 MS (Tabella 5.4), le cui stratigrafie sono riportate nella Figura 5.11. Lo

studio si è avvalso delle interpretazioni stratigrafiche dei sondaggi e dei risultati di quattro prove in

sito di tipo down-hole, effettuate in corrispondenza dei sondaggi 2 MS, 7 MS, 9 MS e 10 MS, e

delle prove di laboratorio effettuate per la determinazione delle proprietà indice e delle

caratteristiche meccaniche in campo statico e dinamico su tre campioni indisturbati: S2C2,

prelevato dal sondaggio 2 MS ad una profondità compresa tra 15.30 e 15.80 m dal piano di

campagna, S3C1, prelevato dal sondaggio 3 MS, ad una profondità compresa tra 8.00 e 8.50 m e

S10C1, prelevato dal sondaggio 10 MS, ad una profondità compresa tra 4.30 e 4.80 m.


Nell’area oggetto di questo studio sono state individuate due zone significative ai fini della

caratterizzazione stratigrafica e meccanica dei terreni presenti: l’area corrispondente al centro

storico di Offida (sondaggi 9 MS e 10 MS), in corrispondenza della quale affiorano direttamente i

terreni dei depositi marini del Pliocene Medio e del Pleistocene Inferiore (appartenenti

principalmente all’associazione pelitica laminata e all’associazione arenacea) e l’area

corrispondente alla frazione di Borgo dei Cappuccini, dove, su tali terreni, poggia uno strato di

materiale eluvio-colluviale di spessore piuttosto elevato.

Sulla base delle stratigrafie dei sondaggi analizzati, riportate nella Figura 5.11, e delle

interpretazioni fornite dal Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Roma (Capitolo 4),

si può affermare che lo strato di detrito eluvio-colluviale affiorante nell’area di Borgo dei

Cappuccini è costituito prevalentemente da argille limose e limi argillosi, e presenta gli spessori più

elevati in corrispondenza del centro abitato, circa 16 m (sondaggio 2 MS), e nella zona lungo il

versante immediatamente a sud, circa 13 m (sondaggio 10 MS). Presenta invece spessori più ridotti

(circa 8 m), nella parte del versante più ad ovest del versante, verso il centro storico di Offida

(sondaggio 3 MS), dove è presente anche uno strato di riporto di spessore non trascurabile (circa 2

m). Al di sotto dello strato di detrito eluvio-colluviale si trovano i depositi marini del Pliocene

Medio e del Pleistocene Inferiore, che in corrispondenza del centro abitato di Borgo dei Cappuccini

(sondaggio 2 MS) sono costituiti nella parte più superficiale, da 16 a 22 m di profondità, da argille

limoso-marnose, e, a partire da 22 m, anche da marne argillose. Tali depositi sono più superficiali

nella zona a sud lungo il versante (sondaggio 10 MS), dove, tra 13m e 15 m, si trovano argille

limose e argille limoso-marnose, intercalate a marne a profondità superiori, fino al raggiungimento

del substrato marnoso a circa 18 m di profondità. Infine, procedendo lungo il versante, verso il

centro storico di Offida (sondaggio 3MS), i terreni dei depositi marini si trovano a circa 11 m di

profondità, e fino a circa 15 m sono costituiti da argille limose e limi argillosi, che

progressivamente passano ad argille limoso-marnose e limi argillosi-marnosi e quindi a marne

argilloso-limose a partire da circa 18 m, per l’intera profondità investigata.

In corrispondenza del centro abitato, sotto un terreno di riporto di spessori variabili, affiorano

direttamente i terreni dei depositi marini costituti, in corrispondenza del sondaggio 9 MS,

prevalentemente da limi argillosi fino a circa 5 m di profondità, e poi da sabbie limose, alternate, a

partire da circa 15 m con livelli decimetrici di arenaria, in corrispondenza del sondaggio 7 MS, sono

formati prevalentemente da limi e limi argillosi fino a 8 m di profondità, insieme a sabbie e sabbie

limoso-argillose fino a circa 13 m. A partire da tale profondità sono invece presenti limi argilloso-

marnosi e argille limoso-marnose, intercalati a marne argilloso-limose a partire da 16 m fino a

fondo foro (24 m).


Nei sondaggi 2 MS, 7 MS, 9 MS e 10 MS sono state eseguite misure down-hole al fine di


taglio G dei terreni studiati a bassi livelli di deformazione (γ < 10-4 %).


l’attrezzatura e seguendo la procedura già sinteticamente descritta nel Paragrafo 5.2.2. I valori delle

velocità delle onde S, VS, sono riportati, per ciascuno dei sondaggi investigati, insieme alle

corrispondenti stratigrafie, nella Figura 5.11.

Per quanto riguarda l’area di Borgo dei Cappuccini (sondaggi 2 MS e 10 MS) i risultati delle prove

down-hole evidenziano per lo strato più superficiale di materiale eluvio-colluviale un andamento

piuttosto irregolare della velocità delle onde S, che oscilla per l’intera profondità tra valori compresi

tra 350 e 400 m/s, con un locale e brusco incremento a 470 m/s, a 3 m di profondità in

corrispondenza del sondaggio 2 MS, dove risulta anche piuttosto evidente il passaggio ai depositi

marini sottostanti, con un incremento a 490 m/s a 15 m di profondità, oltre la quale la velocità

aumenta ancora bruscamente a 17 m, raggiungendo valori di 650 m/s, dopodiché riprende ad

aumentare gradualmente per l’intera profondità investigata senza superrare gli 800 m/s. Il

passsaggio stratigrafico tra detrito eluvio-colluviale superficiale e depositi marini, è meno evidente

nel sondaggio 10 MS, dove la velocità continua ad oscillare intorno ai 400 m/s nella parte superiore

dello strato, tra 13 e 15 m di profondità, con un salto a 16 m in corrispondenza del passaggio al

substrato marnoso, dove si raggiungono i 650 m/s.

Nell’area del centro storico di Offida (sondaggi 7 MS e 9 MS) dove affiorano i terreni dei depositi

marini, si osserva in corrispondenza del sondaggio 7 MS, che i valori della velocità delle onde S si

mantengono al di sotto di 200 m/s per i primi metri in corrispondenza del riporto, per poi crescere

gradualmente fino a 240 m/s a 7 m, nella parte più superficiale dei depositi costituiti

prevalentemente da limi e limi argillosi, a tale profondità si ha un brusco incremento a 340 m/s,

probabilmente per la comparsa di una componente sabbiosa, con successive oscillazioni tra 290 e

340 m/s fino a 13 m di profondità, da dove tale materiale, costituito prevalentemente da limi

argilloso-marnosi e argille limoso-marnose, mostra un trend di velocità crescente con la profondità

fino a 19 m, dove si ha un brusco aumento della velocità tra 360 e 450 m/s, probabilmente a causa

della componente marnosa che diventa significativa. A partire da tale profondità la velocità cresce

gradualmente fino a 620 m/s a fondo foro (24 m). In corrispondenza del sondaggio 9 MS, si osserva

come un valore di VS pressoché costante nei primi tre metri di profondità, dove i depositi marini

sono costituiti prevalentemente da limi argillosi, e poi due salti successivi fino ad un valore

massimo di 410 m/s, in corrispondenza del passaggio alle sabbie limose, a 5 m di profondità,

superata la quale la velocità mostra un trend nettamente decrescente fino a circa 9 m, dove a partire

da valori intorno ai 200 m/s la velocità riaumenta con un evidente salto a 12 m di profondità, in cui

si raggiungono 420 m/s, valori che aumentano gradualmente con la profondità, probabilemnte per la

comparsa di livelli di arenaria sempre più frequenti, fino a circa 600 m/s a fondo foro (20 m).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

Limo argilloso e argilla limosa

2 MS

Limo argilloso prev.e argilla limosa

Argilla limosa deb. sabbiosa e argilla limosa limo argilloso

Argilla limosa prev. e limo

Argilla limoso marnosa e marna argillosa

Argilla limoso marnosa e limo argilloso

Eluvio colluviale

Depositi marini del Pliocene med. e Pleistocene

Argilla limosa e limo argilloso

Limo argilloso e argilla limosa

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

7 MS

Limo argilloso marnoso e argilla limoso marnosa con tasche e livelli millimetrici di sabbia limosa

Limo e limo argilloso a luoghi sabbioso

Depositi marini del Pliocene med. e Pleistocene inf.

Limo argilloso marnoso, argilla limoso marnosa e marna argilloso limosa con tasche e livelli millimetrici e centimetrici di sabbia limosa


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

9 MS

Limo da debolmente argilloso ad argilloso, a luoghi sabbioso, con sabbia limosa a luoghi argillosa

Sabbia limosa a luoghi argillosa con tasche e livelli millimetrici e centimetrici di limo argilloso a luoghi sabbioso


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

0 200 400 600 800

Vs (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

Terreno di riporto

10 MS

Argilla limosa plastica con screziature

Argilla limosa plastica con concrezioni carbonatiche e zone ricche di materia organica

Marna argilloso limosa e marna

Argilla limosa e argilla limoso marnosa tendente a marna argilloso limosa

Meteriale eluvio colluviale




Il Laboratorio Geotecnico del DIC ha eseguito prove di classificazione (misura del peso di volume,

γ, del contenuto naturale d’ acqua, w, dei limiti di Atterberg, wl e wp), una prova di colonna

risonante (RC) e una prova di taglio torsionale ciclico (TTC) su ciascuno dei tre campioni

indisturbati S2C1, S3C1 e S10C1, estratti rispettivamente dai sondaggi 2 MS (tra 15.30 e 15.80 m),

3 MS (tra 8.00 e 8.50 m) e 10 MS (tra 4.30 e 4.80 m), in corrispondenza dello strato di materiale

eluvio-colluviale, una prova edometrica ad incrementi di carico (EDOIL) limitatamente ai campioni

S2C1 e S10C1.

Descrizione sintetica dei campioni

Al momento dell’apertura, da un’analisi descrittiva preliminare, è risultato per ciascun campione

quanto segue:

Campione S2C2: limitandosi alla sola porzione di materiale estrusa dal contenitore (la parte

superiore), si tratta di “limo argilloso di colore marrone verdastro con venature grigie , di

consistenza medio-alta, caratterizzato da presenza diffusa ed abbondante di strati millimetrici di

sabbia finissima di colore grigio, che conferisce al terreno una certa friabilità”. Da tale porzione del

campione sono stati estratti due provini: uno nella parte alta, su cui è stata eseguita la prova

edometrica (EDOIL) e uno nella parte bassa, su cui sono state eseguite la prova di taglio torsionale

ciclico e di colonna risonante (TTC/RC).

Campione S3C1: è stata estrusa solo la porzione superiore del campione descritto come “argilla

limosa di colore marrone verdastro con venature grigie, molto consistente, con sporadica presenza

di ossidazioni a ferro e di elementi ghiaiosi di origine arenacea, che si presentano alterati e con

dimensione millimetrica”. Da tale porzione del campione è stato estratto un solo provino dalla parte

bassa su cui è stata eseguita la prova di taglio torsionale ciclico e di colonna risonante (TTC/RC).

Campione S10C1: il materiale è stato descritto come “argilla limosa di colore marrone verdastro

con venature grigie, consistente, con presenza diffusa di punti torbosi e sporadici elementi ghiaiosi

di origine arenacea, alterati”. Da tale porzione del campione sono stati estratti due provini dalla

parte inferiore del campione, su cui sono state eseguite rispettivamente la prova edometrica ad

incrementi di carico (EDOIL) e la prova di taglio torsionale ciclico e di colonna risonante

(TTC/RC).

Proprietà fisiche

Nelle Tabelle 5.19-5.21 sono riportati i valori delle proprietà indici e dei parametri fisici

caratteristici del materiale costituente i campione analizzati, riportando per ogni parametro le

singole determinazioni ottenute su ciascuno dei provini durante le diverse prove (specificate tra

parentesi) o su singoli tratti della carota (senza nessuna specifica).

Come valori rappresentativi di ciascun campione sono stati considerati i valori ottenuti dalla media

delle singole determinazioni. Il valore medio del contenuto d’acqua, w, è del 21 % per i campioni

S2C2 e S10C1 e 18.8 % per il campione S3C1 (sono stati esclusi i valori più lontani dalla media) e

il peso di volume, γ, varia tra 20.4 e 21.4 kN/m3, con densità, ρ, comprese tra 2.08 e 2.18 g/cm3.

Dall’esame delle caratteristiche di plasticità del materiale (l’indice di plasticità decresce con la

profondità per i tre campioni e varia tra 22 e 29 %) si deduce che il terreno è classificabile come

plastico. Secondo la classificazione U.S.C.S. il materiale risulta appartenente alla classe CL, delle

argille inorganiche a bassa plasticità.


Campione S2C2

Valore medio

Profondità Z [m] 15.30 – 15.80 15.55


16.9 parte bassa

22.4 (EDOIL)

19.6 (TTC\RC)

21

Peso di volume γ [kN/m3] 20.4

20.1 (EDOIL)

20.7 (TTC\RC)

20.4


0.478 (TTC\RC)

0.517


25.6 (TTC/RC)

25.59


wP [%]

IP [%]

45

23

22

45

23

22



Campione S3C1

Valore medio

Profondità Z [m] 8.00 – 8.50 8.25


18.6 parte bassa

18.9 (TTC\RC)

18.8


21.4 (TTC\RC)

21.4

Indice dei vuoti e [-] 0.469 (TTC\RC) 0.469

Peso specifico dei costituenti solidi γs [kN/m3] 26.49

26.50 (TTC/RC)

26.5


wP [%]

IP [%]

46

20

26

46

20

26



Campione S10C1

Valore medio

Profondità Z [m] 4.30 – 4.80 4.55


21.4 parte bassa

21.4 (EDOIL)

21.0 (TTC\RC)

21.1


20.6 (EDOIL)

20.8 (TTC\RC)

20.70


0.555 (TTC\RC)

0.564


26.80 (TTC/RC)

26.78


wP [%]

IP [%]

48

19

29

48

19

29



Sui campioni S2C2 e S10C1 è stata eseguita una prova di consolidazione edometrica ad incrementi

di carico. Il programma di carico ha previsto un ciclo di carico e scarico; il percorso di carico e i

corrispondenti valori dell’indice dei vuoti misurati sono riportati in Tabella 5.22, per ciascuno dei

due campioni, mentre le corrispondenti curve di compressione edometrica rappresentate sul piano e

- σ’v sono riportate in Figura 5.12. I parametri che definiscono le caratteristiche di deformabilità del

terreno da esse ricavati sono riportati in Tabella 5.23.

Da un’analisi della curva sperimentale di compressione edometrica si può ricavare una stima del

valore della pressione di preconsolidazione , σ’p, che risulta compreso tra 200 e 300 kPa, per il

campione S10C1 (dove, probabilmente a causa di un disturbo di campionamento, i tratti di

compressione e ricompressione e quindi il punto di ginocchio non sono facilmente identificabili), e

pari circa a 170 kPa, per il campione S2C2. I valori corrispondenti del grado di sovraconsolidazione

OCR per il materiale in esame risultano variabili tra 2.1 e 3.2 a circa 4.5 m di profondità e tendenti

a 1 per profondità superiori (15.5 m).

Tabella 5.22 – Percorso tensionale applicato ai campioni S2C2 e S10C1 durante le prove EDOIL

σ’v

[kPa] 25 50 99 198 396 793 1586 3172 793 198 50

0.550 0.549 0.532 0.503 0.464 0.422 0.373 0.316 0.329 0.372 0.424 S2C2 e

[-] 0.572 0.563 0.543 0.514 0.471 0.424 0.367 0.399 0.447 0.497 S10C1

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

10 100 1000 10000σ'v [kPa]

indi

ce d

ei v

uoti,

e

S2C2S10C1

Figura 5.12 – Curve di compressione edometrica relative ai campioni S2C2 e S10C1

Tabella 5.23 – Parametri di deformabilità ricavati dalla prova edometrica sui campioni S2C2 e S10C1


Cr [%]


Cc [%]


Cs [%]


σ’v [kPa]

S2C2

0.003 0.189 0.060 170

S10C1

0.056 0.189 0.0721 200 ÷ 300

In Tabella 5.24 sono riportati i parametri indicativi dello stato tensionale del terreno in sito alle

profondità a cui sono stati estratti i campioni, i valori del coefficiente di spinta a riposo, k0, sono

stati determinati utilizzando le correlazioni empiriche (5.1) e (5.2).



σ’v [kPa]


OCR [-]


k0 [-]

S2C2

322 1 -

S10C1

94 2.1 ÷ 3.2 1.1 ÷ 1.4


ciclico (TTC)

Le prove dinamiche e cicliche, eseguite su ciascuno dei tre campioni, sono state finalizzate alla

determinazione del modulo di taglio, G0, e del rapporto di smorzamento iniziali, D0, e della loro

legge di variazione con l’ampiezza della deformazione di taglio, γ, rispettivamente G(γ) e D(γ).

Le modalità operative seguite durante l’esecuzione delle prove sono quelle già riportate

sinteticamente nel Paragrafo 5.2.3 e più dettagliatamente in Appendice 5.1.

I valori della pressione di consolidazione, i valori iniziali dell’indice dei vuoti e i corrispondenti

valori iniziali del modulo di taglio, G0, e del rapporto di smorzamento, D0, sono riportati per

ciascuna prova e relativamente a ciascun campione nella Tabella 5.25, mentre nella Tabella 5.26

sono riportati i valori del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D in corrispondenza dei

differenti valori dell’ampiezza della deformazione di taglio raggiunta, γ. I grafici corrispondenti

sono invece riportati in Figura 5.13.


Campione Prova

Pressione di

consolidazione isotropa

σ’0 [kPa]

Indice dei

vuoti iniziale

e [-]

Modulo di taglio

massimo

G0 [MPa]

Rapporto di

smorzamento minimo

D0 [%]

TTC 300 0.478 105.0 1.29 (γ =2.1 x 10-3 %) S2C2

RC 300 0.435 112.0 1.66 (γ =3.2 x 10-4 %)

TTC 200 0.469 83.9 1.60 (γ =2.7 x 10-3 %) S3C1

RC 200 0.425 81.2 2.62 (γ =1.3 x 10-3 %)

TTC 100 0.555 46.4 1.80 (γ =5.7 x 10-3 %) S10C1

RC 100 0.539 50.8 2.81 (γ =7 x 10-4 %)

Tabella 5.26 a – Valori del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D con l’ampiezza della

deformazione di taglio γ, determinati da prove TTC e RC, per il campione S2C2

RC TTC

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

0,000076 111,94 - - - -

0,000155 111,95 2,73 - - -

0,000324 111,94 1,66 - - -

0,00064 111,94 2,13 - - -

0,00096 111,97 2,04 - - -

0,001593 111,99 2,09 - - -

0,002125 111,99 2,15 0,0021 104,9 1,29

0,003281 110,88 2,08 0,0042 105 1,73

0,00512 108,92 2,28 0,0085 104 1,84

0,007236 106,91 2,43 0,0178 99,1 2,23

0,010306 102,93 2,52 0,0413 85,2 4,03

0,013283 99,15 2,82 0,1269 55,3 8,34

0,02068 89,96 3,54 - - -

0,033276 76,52 4,57 - - -

0,045048 67,63 5,7 - - -

0,078423 51,1 7,84 - - -

0,158391 33,14 12,08 - - -

0,353491 18,57 14,52 - - -

Tabella 5.26 b – Valori del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D con l’ampiezza della


RC TTC

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

0,0001 81,1 - - - -

0,0002 81,2 2,75 - - -

0,0005 81,1 2,71 - - -

0,0009 81,1 2,80 - - -

0,0013 81,1 2,62 - - -

0,0019 81,1 2,92 - - -

0,0027 80,7 2,89 0,0027 83,1 1,6

0,0032 80,5 2,87 0,0053 83,90 1,60

0,0051 79,5 2,97 0,0116 76,40 1,80

0,0067 78,7 2,86 0,0246 72,00 2,10

0,0098 76,0 3,18 0,0579 61,30 3,83

0,013258 74,31 3,35 0,1872 37,9 8,04

0,01748 70,45 3,58 - - -

0,02522 62,96 4,96 - - -

0,036536 56,22 5,16 - - -

0,053073 48,62 5,78 - - -

0,085025 39,27 8,01 - - -

0,142827 29,18 11,21 - - -

0,308945 17,58 15,4 - - -

0,543753 11,55 21,28 - - -


taglio massimo, G0, sullo stesso provino, a parità di pressione di consolidazione, con i due tipi di

prova sono tra loro confrontabili, così come molto simili sono gli andamenti con il livello

deformativo, come mostrato dalla Figura 5.13, per i vari campioni, e, quindi, per diverse pressioni

di confinamento.

I valori del rapporto di smorzamento D, misurati con la prova TTC, mostrano, fin dalle piccole

deformazioni un andamento abbastanza differente rispetto a quello osservato a partire dai valori

determinati con la prova RC, con valori sempre inferiori per tutto il campo deformativo esplorato

dalle due prove. Mentre tutti i valori nel loro complesso, relativamente a tutti e tre i campioni

esaminati, sembrano comunque essere in buon accordo tra di loro.

Tabella 5.26 c – Valori del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D con l’ampiezza della


RC TTC

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

γ

[%]

G

[MPa]

D

[%]

0,000161 50,8 - - - -

0,000326 50,81 - - - -

0,000703 50,82 2,81 - - -

0,001396 50,82 2,91 - - -

0,002186 50,83 2,91 - - -

0,003838 50,83 2,88 - - -

0,005773 50,13 3,27 0,0047 46,4 1,8

0,008532 49,43 3,09 0,0095 46 1,93

0,013825 47,45 3,23 0,0194 44,6 1,85

0,02147 44,57 3,63 0,0434 40,1 2,67

0,027997 42,26 3,7 0,1103 31,7 4,75

0,051157 35,67 4,82 0,3406 17,9 8,92

0,091717 27,06 6,21 - - -

0,129873 22,79 7,11 - - -

0,249625 15,69 10,62 - - -

0,435145 10,49 16,55 - - -

0,619615 7,22 - - -


stimati con le due prove, da cui si può osservare come il materiale sia in generale caratterizzato da

un campo elastico lineare piuttosto ristretto e da un rapido decadimento.


Campione Prova Soglia di deformazione lineare

γl [%]

Soglia di deformazione

volumetrica γp [%]

TTC 0,01 0,04 S2C2

RC 0,002 0,03

TTC 0,006 0,06 S3C1

RC 0,006 0,05

TTC 0,01 0,11 S10C1

RC 0,004 0,09

0

20

40

60

80

100

120

0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1


Mod

ulo

di ta

glio

G [M

pa]

S2C2-RC

S2C2-TTC

S3C1-RC

S3C1-TTC

S10C1-RC

S10C1-TTC

0

5

10

15

20

25

0,0001 0,001 0,01 0,1 1


Rap

port

o di

sm

orza

men

to, D

[%]

S2C2-RC

S2C2-TTC

S3C1-RC

S3C1-TTC

S10C1-RC

S10C1-TTC

σ’v = 300 kPa

σ’v = 200 kPa

σ’v = 100 kPa

Figura 5.13 – Valori sperimentali del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D determinati con le prove TTC e RC in funzione del livello deformativo γ sui campioni S2C2, S3C1 e S10C1

I punti sperimentali di G in funzione della deformazione γ, determinati con le due prove per ciascun

campione, sembrano essere in buon accordo per l’intero campo deformativo di interesse, come è

possibile vedere in Figura 5.13, mentre riportando i valori a tutti i campioni in forma normalizzata

rispetto al valore massimo iniziale, si osserva una certa dispersione; nel tentativo di ottenere

comunque una curva media la legge di variazione (5.3) è stata comunque adattata a tutti i punti

sperimentali. I parametri α e β, pari rispettivamente a 23 e 1.398, sono stati determinati eseguendo

una regressione lineare su variabili logaritmiche, basata sul criterio dei minimi quadrati. La curva

risultante è riportata insieme ai punti sperimentali in Figura 5.14 e confrontata con una serie di

curve di letteratura, ricavate per terreni coesivi italiani. La curva relativa al presente lavoro, come si

può vedere, si colloca in una posizione intermedia rispetto ai punti sperimentali piuttosto dispersi e

fornisce quindi una stima media dei valori di G/G0 ottenuti in laboratorio, inoltre si colloca al di

sopra di gran parte delle curve di letteratura considerate per i terreni coesivi dell’Italia centrale.

I punti sperimentali di D in funzione della deformazione γ, determinati con le due prove per ciascun

campione, sono abbastanza in accordo tra loro, così come sembrano collocarsi in una medesima

fascia i valori relativi a tutti i campioni analizzati (relativi allo stesso materiale). Per tale motivo la

legge di variazione (5.4) è stata adattata anche in questo caso a tutti i punti sperimentali, con λ e

Dmax, determinati eseguendo una regressione lineare su variabili logaritmiche, basata sul criterio dei

minimi quadrati, pari rispettivamente a –2.213 e 23%. La curva risultante è riportata insieme ai

punti sperimentali in Figura 5.15 e confrontata con le curve di letteratura. La curva determinata dal

modello, come si può vedere, si colloca in una posizione intermedia rispetto ai dati sperimentali,

mentre si colloca generalmente al di sopra della maggior parte delle curve di letteratura considerate

per i terreni coesivi dell’Italia centrale.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

γ [%]

G/G

0

RC-S3C1

RC-S10C1

Presente lavoro


Crespellani et al. 1989



Madiai et al., 2001

RC-S2C2

TTC-S3C1

TTC-S10C1

TTC-S2C2

Figura 5.14 – Valori sperimentali del modulo di taglio G normalizzato rispetto al valore iniziale, G0, e confronto del modello sperimentale con alcune curve di letteratura

0

5

10

15

20

25

30

35

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

γ [%]

D [%

]RC-S3C1

RC-S10C1

Presente lavoro





Madiai et al., 2001

RC-S2C2

TTC-S3C1

TTC-S10C1

TTC-S2C2

Figura 5.15 – Valori sperimentali del rapporto di smorzamento D, e confronto del modello sperimentale con alcune curve di letteratura.

5.5.4 Sintesi


di osservazioni effettuate, e delle incertezze legate, ad esempio, agli eventuali disturbi in fase di

campionamento, indicano che :

1. il materiale attraversato dai sondaggi 2 MS, 3 MS e 10 MS, rispettivamente a profondità

comprese tra 15.30 e 15.80 m, 8.00 e 8.50 m, 4.30 e 4.80, classificato come detrito eluvio-

colluviale, è costituito prevalentemente da argilla limosa nella parte più superficiale

(campioni S3C1 e S10C1) e da limo argilloso a profondità più elevate (campione S2C2),

secondo la classificazione AGI (1977), da argilla inorganica a bassa plasticità (CL) secondo

la classificazione USCS; tale materiale risulta plastico, con indice di plasticità decrescente

con la profondità (Ip = 22 ÷ 29 %) e di consistenza medio alta, plastico, nella parte

superficiale dello strato (campione S10C1), e semisolido a maggiori profondità (campioni

S3C1 e S2C2) (Ic = 0.93 ÷ 1.09), leggermente sovraconsolidato (OCR ≈ 2.1 ÷ 3.2) nella

parte più superficiale (campioni S3C1 e S10C1) e normalconsolidato a profondità più

elevate (campione S2C2). É inoltre caratterizzato da una bassa deformabilità (Cc = 0.189);


mediamente confrontabili con quelle rilevate, nell’ambito del presente studio, per altri

materiali eluvio-colluviali presenti nella zona;


prove TTC e RC, sono tra loro confrontabili e, tenendo conto della profondità a cui sono

stati estratti i campioni, e quindi della pressione di sovraconsolidazione, consentono di

affermare che si tratta di materiale di rigidezza medio-bassa e basso smorzamento;



sperimentali, si collocano rispettivamente al di sopra e al di sotto delle corrispondenti curve

di letteratura ricavate per terreni coesivi dell’Italia centrale;

5. lo strato di materiale eluvio-colluviale presenta un andamento piuttosto irregolare della

velocità delle onde S, che oscilla per l’intera profondità tra valori compresi tra 350 e 400

m/s (salvo qualche locale e brusco incremento) e non sempre risulta evidente il passaggio ai

depositi marini sottostanti, dove la velocità, pur variando in maniera piuttosto irregolare,

mostra un trend generalmente crescente, ma con valori che comunque non superano i 700 ÷

800 m/s. Anche laddove i depositi marini affiorano si può osservare sempre un andamento

estremamente irregolare con la profondità nei valori della velocità che si mantiene sempre

comunque su valori abbastanza bassi (inferiore a 600 m/s), anche alle profondità più elevate,

laddove si raggiunge il materiale più duro (argille marnose e marne argillose).

6. Il rapporto tra il modulo di taglio iniziale misurato in sito e in laboratorio risulta abbastanza

elevato, rispetto ai valori di letteratura (a causa del disturbo in fase di campionamento) e

varia tra 4 e 6.

APPENDICE 5.1

DESCRIZIONE DELLE PROVE ESEGUITE DAL LABORATORIO GEOTECNICO DEL

DIC

Prove di classificazione

Apertura dei campioni indisturbati. I campioni indisturbati da sottoporre a prova, contraddistinti

dalla sigla del sondaggio, dal numero progressivo e dalla profondità, sono stati aperti con estrusione

orizzontale; successivamente è stata eseguita la descrizione geotecnica del terreno secondo la

normativa AGI (1977); in particolare sono state descritte le principali caratteristiche quali

dimensioni, omogeneità, colore, presenza di intrusioni e/o di materia organica. Sul campione inoltre

sono state effettuate stime della resistenza al taglio in condizioni non drenate utilizzando

scissometro e penetrometro tascabili.

Determinazione del contenuto d’acqua (w). La determinazione è stata eseguita secondo la norma

CNR-UNI 10008, ricorrendo all’essiccamento in forno alla temperatura costante di 105° fino al

raggiungimento del peso costante.

Determinazione del peso di volume umido (γ). La determinazione è stata effettuata mediante la

misura delle dimensioni e del peso del terreno contenuto in una fustella di dimensioni regolari.

Determinazione del peso specifico dei costituenti solidi (γs). La prova è stata eseguita secondo la

norma CNR-UNI 10010, che prevede l’utilizzo di un campione di terreno finemente polverizzato

introdotto in un picnometro riempito di acqua distillata.

Determinazione del limite di liquidità (wl) e di plasticità (wp). Le prove sono state eseguite secondo

la norma CNR-UNI 10014 sul terreno passante al vaglio n. 40 ASTM (0.425 mm). Per il limite di

liquidità sono state eseguite tre determinazioni utilizzando il cucchiaio di Casagrande; per il limite

plastico sono state fatte cinque determinazioni operando su cilindretti di terreno di diametro pari a 3

mm e rullati con le mani finché non appaiono le screpolature. Il risultato finale è dato, in entrambi i

casi, dai rispettivi valori medi. E’ inoltre fornito il valore dell’indice di plasticità (Ip) e la

classificazione USCS del terreno, ottenuta utilizzando la carta di plasticità di Casagrande ed i

risultati dell’analisi granulometrica.

Analisi granulometrica. La prova è stata eseguita secondo le “Raccomandazioni sulle prove

geotecniche di laboratorio”, AGI (1994), determinando la distribuzione percentuale in peso dei

grani secondo le loro dimensioni, diagrammando i risultati nel caratteristico piano semilogaritmico.

Generalmente si preferisce l’analisi granulometrica effettuata sul materiale preparato per via umida,

cioè provvedendo ad un lavaggio (preventivo alla setacciatura) del materiale essiccato e pesato, che

sarà nuovamente essiccato prima di effettuare la vagliatura finale. Nell’analisi granulometrica sono

stati utilizzati vagli tarati della serie ASTM.

La descrizione del terreno è stata eseguita sulla base della terminologia e dei criteri riportati nelle

“Raccomandazioni per l’esecuzione e la interpretazione delle indagini geotecniche”, AGI (1977),

punto 4.2.

Prove per la caratterizzazione del terreno in campo statico

Prova edometrica ad incrementi di carico (EDOIL).

La prova edometrica riproduce in laboratorio il comportamento del terreno sottoposto ad incrementi

di pressione in condizioni di deformazioni laterali impedite. Nell’ambito delle prove a carico

controllato è stata effettuata quella ad incrementi di carico.

Apparecchiatura. La prova è stata eseguita utilizzando l’apparecchio edometrico di Bishop a fulcro

fisso e caricamento posteriore, creando, con l’aggiunta di pesi calibrati, degli incrementi di carico

applicati ad un provino di sezione circolare avente diametro pari a 71 mm e altezza di 20 mm. La

massima pressione verticale raggiungibile è pari a circa 3200 kPa.

Modalità di esecuzione.La prova è stata eseguita secondo le “Raccomandazioni sulle prove

geotecniche di laboratorio”, AGI (1994). Utilizzando l’anello edometrico il provino di terreno è

preparato mediante fustellazione e successivamente inserito all’interno della cella edometrica,

posizionando in corrispondenza di ciascuna delle sue estremità una pietra porosa coperta da un

disco di carta filtro, per evitare eventuali intasamenti dei pori della pietra stessa. E’ stato applicato il

primo carico previsto dal programma sperimentale di prova, aggiungendo in cella acqua

demineralizzata solo dopo avere raggiunto il carico al quale il provino manifesta la chiara tendenza

alla compressione. Ciascun carico è stato mantenuto per 24 h rilevando le variazioni dell’altezza del

provino (in corrispondenza dei fine-settimana il carico è stato mantenuto per 72 h). Gli incrementi

di pressione verticale sono stati applicati in progressione geometrica. La sequenza degli incrementi

di carico adottata secondo la procedura standard è stata la seguente: 25, 50, 99 198, 396, 793, 1586,

3172 kPa. La sequenza dei decrementi ha seguito la regola 1:4 e quindi: 793, 198, 50 kPa.

Prove per la caratterizzazione del terreno in campo dinamico

Prova di taglio torsionale ciclico (TTC) e di colonna risonante(CR).

Tali prove consentono di determinare principalmente:

• il modulo di taglio iniziale G0 a piccoli livelli deformativi;

• la legge di decadimento del modulo di taglio, G, con l’ampiezza della deformazione di taglio, γ;

• l’andamento del rapporto di smorzamento D con l’ampiezza della deformazione di taglio, γ.

Il procedimento di colonna risonante opera in alta frequenza (maggiore di 10 Hz), mentre la

modalità di taglio torsionale ciclico opera in bassa frequenza (minore di 2 Hz).

Apparecchiatura.

L’apparecchiatura utilizzata (la stessa per entrambe le modalità di prova) è quella di Stokoe del tipo

“fixed-free” dove la base del provino è fissa e la testa è libera di ruotare torsionalmente, essendo

infatti eccitata da un motore torsionale fissatovi direttamente. Tale motore, fornito dalla Ditta SBEL

(Arizona, USA), utilizza quattro magneti permanenti e quattro coppie di avvolgimenti (bobine) ed è

capace di fornire una coppia torcente massima pari a circa a 1.1 N m. Per eseguire la prova in

modalità di TTC sono utilizzati anche una coppia di trasduttori di spostamento di non contatto

posizionati in corrispondenza della testa del provino, che consentono di misurare direttamente

l’angolo di torsione del provino eccitato. Tali trasduttori (KAMAN, modello KD-2300-2S) hanno

sensibilità pari a 0.5 micron ed una corsa di 2.5 mm. Fanno poi parte dell’apparecchiatura una

catena accelerometrica con accelerometro piezoelettrico (Columbia), un oscilloscopio (Tektronix),

un generatore di funzioni programmabili Philips (sono state utilizzate onde di tipo sinusoidale), un

multimetro (Fluke), un amplificatore di potenza (Hp), un frequenzimetro (Fluke), un misuratore di

spostamenti verticali LVDT (Schaevitz), un acquisitore dati (4 canali, Yokogawa).

Modalità di esecuzione.

Il provino di terreno da analizzare (diametro 38.1 mm, altezza 76.2 mm) è stato preventivamente

saturato utilizzando la procedura di back pressare fino al raggiungimento di valori del parametro B

di Skempton soddisfacenti, quindi sottoposto a consolidazione isotropa fino a circa il valore della

pressione litostatica, che è stata raggiunta con modalità multistage.

La prova di colonna risonante è stata eseguita sullo stesso provino di terreno già assoggettato alla

prova di taglio torsionale ciclico, dopo un intervallo di 24 ore a drenaggio aperto. Le due prove

sono state eseguite a drenaggio chiuso e svolte continuativamente senza soste intermedie.

In modalità standard la prova TTC ha previsto l’esecuzione di sei determinazioni di G e D a valori

di deformazioni crescenti ma non particolarmente elevati, così da conservare una certa integrità al

provino che deve essere successivamente assoggettato alla prova di CR. Quest’ultima è invece

proseguita fino a valori di deformazione possibili, compatibilmente con la massima potenza

erogabile dall’apparecchiatura.

Per valutare gli effetti del degrado del materiale si è misurato il valore del modulo iniziale a piccole

deformazioni subito prima e subito dopo la prova di TTC ed immediatamente dopo la fine della

prova CR.

Nella prova CR l’ampiezza della sollecitazione torsionale è preventivamente fissata e la frequenza è

variata di volta in volta. La condizione di risonanza è stata verificata osservando un fuori fase di 90°

fra azione eccitante e forze inerziali, componendo sull’oscilloscopio la coppia eccitatrice e l’output

dell’accelerometro (che dà luogo ad una configurazione ellittica). Il valore della frequenza di

risonanza e dell’accelerazione indotta sono stati utilizzati per il calcolo del modulo di taglio e delle

deformazioni. Lo smorzamento è stato determinato con il procedimento del decremento logaritmico

delle oscillazioni libere.

Nella prova TTC la sollecitazione torsionale ha una frequenza prefissata e costante (nella fattispecie

è stata posta pari a 0.5 Hz), mentre l’ampiezza è variata di volta in volta. I valori della deformazione

γ sono determinati a partire dalle misure di spostamento dei trasduttori di non contatto; i valori dello

sforzo τ del provino sono determinati attraverso la misura della tensione di sollecitazione delle

bobine.

Dalla misura sia della pendenza sia dell’area dei cicli sforzi-deformazione sul piano τ-γ, sono stati

ricavati direttamente i valori del modulo di taglio G e del rapporto di smorzamento D.

Per ogni livello di sollecitazione (step) sono stati applicati al campione 28 cicli di carico.

La deformazione a taglio si riferisce al valore in semplice ampiezza.

RIFERIMENTI BIBILOGRAFICI

Associazione Geotecnica Italiana, 1977. Raccomandazioni sulla programmazione ed esecuzione

delle indagini geotecniche, Roma

Associazione Geotecnica Italiana, 1994. Raccomandazioni sulle prove geotecniche di laboratorio,

Roma

Carruba, P. & Maugeri, M. (1988) "Determinazione delle proprietà dinamiche di un'argilla

mediante la prova di colonna risonante. Riv.It.Geotecnica, n. 2

Crespellani, T., Ciulli, B., T, Madiai, C., Vannucchi, G. (2000) "Indagini geotecniche in sito e in

laboratorio per la caratterizzazione dinamica di alcuni terreni di Fabriano, In Marcellini A.

e Tiberi, P.: Microzonazione sismica di Fabriano, ed. Regione Marche, Ancona

Crespellani, T., Ghinelli, A..,Vannucchi, G. (1989)" An evaluation of the dynamic shear modulus of

a cohesive deposit near Florence, Italy", Proc. 12th ICSMFE, Rio de Janeiro

Norme CNR – UNI 10008, 1963. Prove sui materiali stradali. Umidità di una terra. Milano.

Norme CNR – UNI 10010, 1964. Prove sulle terre. Peso specifico di una terra. Milano.

Norme CNR – UNI 10014, 1964. Prove sulle terre. Determinazione dei limiti di consistenza (o di

Atterberg) di una terra. Milano.

Rollins et al. (1999) Personal Communication

Saada, A.S. & Macky, T.A. (1985) "Integrated testing and properies of a Gulf of Mexico clay.

Strength of marine sediments:laboratory and in situ measurements" ASTM STP 883,

Philadelphia

Yokota, K., Imai, T., Konno, M. (1981) "Dynamic deformation characteristics of soils determined

by laboratory tests" OYO Technical Report, N. 3

8.4 Analisi della risposta sismica locale in un sito di Cagli mediante l’applicazione di un

modello monodimensionale

A cura di:

T. Crespellani1, J. Facciorusso1, C. Madiai1 e S. Vasarri1

1 Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università degli Studi di Firenze

8.4.1 Introduzione

A Cagli, i risultati delle analisi dei dati strumentali, illustrati nei capitoli 6 e 7, evidenziano marcati

fenomeni di amplificazione locale soprattutto in corrispondenza del sito posto in prossimità del

sondaggio 4 MS (Caserma Vigili del Fuoco). Le funzioni di amplificazione ricavate sulla base delle

registrazioni dei microtremori, con la tecnica di Nakamura o utilizzando il sito di riferimento,

presentano infatti picchi elevati, con valori superiori a 3 in campi di frequenze 3-7Hz o 4-6Hz e

valori massimi compresi tra 4.5 e 7, in relazione alla metodologia di elaborazione impiegata.

Anche i rapporti tra le intensità spettrali calcolate sugli spettri di risposta elastici nei campi di

frequenze 0.5-5Hz e 0.5-10 Hz risultano particolarmente elevati con valori massimi intorno a 5.

Alla luce di questi risultati, si è ritenuto perciò opportuno procedere ad una verifica dei possibili

fenomeni di amplificazione locale nel sito anche mediante l’impiego di modelli numerici.

Le analisi numeriche sono state effettuate con il codice di calcolo SHAKE (Schnabel et al., 1972),

che utilizza un modello monodimensionale ed esegue l’analisi in termini di tensioni totali,

assumendo per il terreno un legame sforzi-deformazioni di tipo lineare equivalente. Come input

sismico sono state adottate le registrazioni accelerometriche delle componenti orizzontali di due

terremoti reali.

I risultati ottenuti sono stati elaborati nel dominio del tempo e delle frequenze, determinando

l’andamento delle accelerazioni e deformazioni massime lungo la verticale esaminata, gli spettri

elastici in superficie e le funzioni di amplificazione. Per ogni spettro elastico ottenuto in superficie è

stata calcolata l’intensità spettrale (definita come integrale della funzione spettrale in un dato

intervallo di frequenze) negli intervalli 0.5-5 Hz e 0.5-10 Hz e successivamente il rapporto tra il

valore così ottenuto e l’analogo parametro dell’accelerogramma di input su roccia affiorante. I

valori di tale rapporto, che sintetizza il fattore di amplificazione legato agli effetti di sito, e le

funzioni di amplificazione sono stati infine messi a confronto con quelli ricavati dall’analisi dei dati

strumentali.

8.4.2 Modellazione e definizione dei parametri del modello

L’analisi della risposta sismica locale è stata effettuata con il codice di calcolo SHAKE, nella più

recente versione PROSHAKE, largamente diffuso e utilizzato e ritenuto a tutt’oggi dalla comunità

scientifica tra i più collaudati e affidabili.

SHAKE esegue l’analisi della risposta sismica, in termini di tensioni totali, di un deposito

stratificato orizzontalmente, posto su bedrock orizzontale, e attraversato da onde di taglio

orizzontali che si propagano in direzione verticale. Il deposito è schematizzato come un modello

monodimensionale continuo, in cui ogni strato, considerato costituito da materiale omogeneo,

isotropo, visco-elastico, è caratterizzato dai seguenti parametri:

- spessore, H

- densità, ρ

- modulo di taglio, G (valore iniziale, Go, e legge di variazione con la deformazione, G(γ))

- rapporto di smorzamento, D (valore iniziale Do, e legge di variazione con la deformazione,

D(γ)).

Il substrato roccioso è considerato elastico e caratterizzato mediante i valori della densità e del

modulo di taglio iniziale.

Il comportamento non lineare del terreno è approssimato con un modello lineare equivalente, per

mezzo di una procedura iterativa.

Dati stratigrafici e geotecnici

Lo schema stratigrafico assunto nelle analisi è stato ricavato dal profilo relativo al sondaggio 4 MS

(cap. 5) ed è riportato nella Figura 8.1; le caratteristiche geometriche e le proprietà geotecniche dei

diversi strati, ricavate sulla base delle indagini in sito e in laboratorio, i cui risultati sono riportati

nel capitolo 5, sono riassunte nella Tabella 8.1.

Per quanto riguarda l’andamento del modulo di taglio e del rapporto di smorzamento al variare della

deformazione di taglio, sono state assunte le leggi determinate sulla base dei dati sperimentali

ricavati in laboratorio da prove di colonna risonante e di taglio torsionale ciclico, secondo i criteri

già illustrati nel capitolo 5. Nella Figura 8.2 e 8.3 sono rappresentati, per i diversi strati, gli

andamenti delle funzioni G(γ) e D(γ) assunti nelle analisi.

Input sismico

Sono stati assunti quattro diversi accelerogrammi di input, scelti tra le registrazioni su roccia di

eventi reali. In particolare, sono state selezionate le componenti NS ed EW delle registrazioni

effettuate nella stazione accelerometrica di Cagli durante l’evento del 02.05.1984 e in quella del

Pollino durante l’evento del 09.09.1998. Seppure di entità modesta, le registrazioni della stazione di

Cagli sono state ritenute significative per la sismicità della zona e il loro contenuto in frequenza è

stato considerato rappresentativo di quello degli eventi che possono verificarsi nell’area. Il valore

del picco di accelerazione delle registrazioni del Pollino appare invece più prossimo a quello su

roccia durante l’evento atteso con periodo di ritorno di 475 anni.

Gli accelerogrammi utilizzati e i rispettivi spettri di Fourier sono riportati nelle Figure da 8.4 a 8.7,

ove è indicato anche per ciascuna registrazione il valore del picco massimo di accelerazione e della

frequenza fondamentale.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

0 200 400 600 800 1000

Vs (m/s)Pr

ofon

dità

(m)

Argilla limosa

4 MS

Limo argilloso

Ghiaia in matrice argilloso limosa

Argilla limosa


Ghiaia in matrice limoso argillosa

N° strato

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Figura 8.1 – Schema stratigrafico del sondaggio 4 MS adottato per la modellazione con Shake

Tabella 8.1 - Caratteristiche geometriche e proprietà geotecniche dei diversi strati di Fig. 8.1

N° Strato Descrizione dello strato H [m] ρ [Mg/m3] Go [MPa] Do [%]

1 Limo argilloso 1 2.018 34.2 1.19

2 Limo argilloso 1 2.018 45.5 1.19

3 Limo argilloso 1 2.018 58.4 1.19

4 Limo argilloso 1 2.018 89.1 1.19

5 Limo argilloso 1 2.018 73.0 1.19

6 Argilla limosa 1 2.140 42.0 1.19

7 Argilla limosa 2 2.140 94.4 1.19

8 Argilla limosa 2 2.140 167.9 1.19

9 Ghiaia argilloso limosa 2 2.243 259.3 0.95


11 Argilla limosa 1 2.140 309.2 1.19


13 Marna limoso argillosa Infinito 2.304 1512.0 0.5

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0001 0.0010 0.0100 0.1000 1.0000Deformazione (%)

G/G

o

Terreni ghiaiosi - Rollins et All(1998)Limo argilloso e Argilla limosaCagli (presente studio)Bedrock (CNR-GNDT 2000)

Figura 8.2 – Curve di decadimento del modulo di taglio normalizzato in funzione dell’ampiezza della deformazione di taglio.

0.02.04.06.08.0

10.012.014.016.018.020.0

0.0001 0.0010 0.0100 0.1000 1.0000Deformazione (%)

D (%

)Terreni ghiaiosi - Rollins et All.(1998)

Limo argilloso e Argilla limosaCagli (presente studio)

Bedrock (CNR-GNDT 2000)

Figura 8.3 – Curve di variazione del rapporto di smorzamento in funzione dell’ampiezza della deformazione di taglio.

Cagli NS

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0 5 10 15 20

Tempo (s)

Acce

lera

zion

e (g

)

Cagli NS

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0 5 10 15 20 25 30

Frequency (Hz)

Four

ier

ampl

itude

(cm

/s) f0= 17.55 Hz amax= 0.0057 g

Figura 8.4 – Componente NS del terremoto di Cagli (02.05.1984)

Cagli EW

-0.004-0.003-0.002-0.001

00.0010.0020.0030.0040.005

0 5 10 15 20

Acce

lera

zion

e (g

)

-0.006-0.005

Tempo (s)

amax= 0.0049 g

Cagli EW

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

Four

ier

ampl

itude

(cm

/s)

0.000 5 10 15 20 25 30

Frequency (Hz)

f0= 19.45 Hz

Figura 8.5 – Componente EW del terremoto di Cagli (02.05.1984)

Pollino NS

0.05

0.1

0.15

0.2

one

(g)

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

00 5 10 15 20 25

Tempo (s)

Acce

llera

zi

amax= 0.173 g

Pollino NS

30.0035.0040.0045.0050.00

itude

(cm

/s)

0.005.00

10.0015.0020.0025.00

0 5 10 15 20 25 30

Frequency (Hz)

Four

ier a

mpl

f0= 1.56 Hz

Figura 8.6 – Componente NS Pollino del terremoto del Pollino (09.09.1998)

Pollino EW

0.15

0.2

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0 5 10 15 20 25

Tempo (s)

Acce

lera

zion

e (g

)

amax= 0.165 g

Pollino EW

25.00

/s)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

0 5 10 15 20 25 30

Frequency (Hz)

Four

ier

ampl

itude

(cm

f0= 2.8 Hz

Figura 8.7 – Componente EW del terremoto del Pollino (09.09.1998)

8.4.3 Analisi dei risultati e confronti

I risultati delle analisi sono stati elaborati nel dominio del tempo e nel dominio della frequenze. I

valori dei profili di accelerazione massima e di deformazione massima ottenuti lungo la verticale

esaminata sono riportati nella Figura 8.8. In questi è possibile osservare che qualitativamente gli

andamenti del picco di amplificazione e della deformazione massima sono molto simili. Tuttavia è

da sottolineare che mentre nel caso delle registrazioni di Cagli il terreno rimane del dominio

elastico, nel caso di quella del Pollino, nella fascia di terreno tra i 2 metri e i 10 metri, l’ampiezza

della deformazione di taglio è molto maggiore della soglia volumetrica (γv≅ 0.02%), indicando

quindi un comportamento non lineare e dissipativo.

Figura 8.8 – Profili dell’accelerazione massima e della deformazione massima ottenuti lungo la verticale esaminata con i 4 input sismici.

Cagli NS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002

γ max (%)

Pro

fond

ità(m

)

Cagli EW

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002

γ max (%)

Pro

fond

ità(m

)

Pollino NS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.1 0.2 0.3

γ max (%)

Pro

fond

ità(m

)

Pollino EW

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.1 0.2 0.3

γ max (%)

Pro

fond

ità(m

)

Cagli NS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.005 0.01 0.015A max (g)

Pro

fond

ità(m

)

Cagli EW

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.005 0.01 0.015A max (g)

Pro

fond

ità(m

)

Pollino NS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.1 0.2 0.3 0.4A max (g)

Pro

fond

ità(m

)

Pollino EW

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.1 0.2 0.3 0.4A max (g)

Pro

fond

ità(m

)

Le funzioni di amplificazione ottenute per i quattro terremoti di progetto sono state messe a

confronto con quelle ricavate dall’analisi dei dati strumentali (Capitolo 6 e 7). Tale confronto,

rappresentato nel grafico di Figura 8.9 evidenzia il buon accordo, nel campo delle frequenze di

interesse, tra l’andamento ottenuto con il metodo di Nakamura e quello relativo alle registrazioni di

Cagli. L’andamento della funzione di amplificazione ottenuta con le registrazioni del Pollino mostra

picchi meno accentuati e spostati verso frequenze più basse, in accordo con i livelli deformativi

raggiunti in tale caso.

Cagli 4 Vigili del Fuoco

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

0.10 1.00 10.00 100.00Frequency (Hz)

Am

plifi

catio

n

media HV terremotimedia_EW_SSRmedia_NS_SSRCagli NSCagli EWPollino NSPollino EW

Figura 8.9 – Confronto tra le funzioni di amplificazione calcolate con SHAKE per i vari eventi considerati e quelle ottenute dall’analisi dei dati strumentali (media HV terremoti e media_EW e NS_SSR)

Gli spettri di risposta elastici ottenuti in superficie, per un rapporto di smorzamento del 5%, sono

rappresentati in Figura 8.10 e 8.11. E’ possibile osservare che le forme di tali spettri sono coerenti

con le caratteristiche degli input sismici utilizzati.

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Periodo (sec)

Acc

eler

azio

ne s

pettr

ale,

Sa

(g)

Cagli_nsCagli_ew

Figura 8.10 – Spettri di risposta elastici in termini di accelerazione (Cagli).

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Periodo (sec)

Acc

eler

azio

ne s

pettr

ale,

Sa

(g)

Pollino NSPollino EW

Figura 8.11 – Spettri di risposta elastici in termini di accelerazione (Pollino).

In termini di spettri normalizzati (Figura 8.12) si osservano valori confrontabili del picco massimo

di amplificazione per i due eventi. Si osserva inoltre che le ordinate spettrali ottenute con le

registrazioni del Pollino sono elevate per un intervallo di periodi più ampio.

0

1

2

3

4

5

6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (sec)

Sa/S

a m

axCagli NS

Cagli EW

Pollino NS

Pollino EW

Figura 8.12 – Spettri di risposta elastici normalizzati in termini di accelerazione ottenuti in superficie in corrispondenza di ciascuno degli eventi considerati

Ai fini del confronto con i dati strumentali (Capitolo 7) sono state eseguite le seguenti operazioni.

Dei quattro spettri ottenuti in superficie è stata calcolata, in termini di velocità, l’intensità spettrale

negli intervalli 0.5-5 Hz e 0.5-10 Hz. Analogamente sono state calcolate le intensità spettrali negli

stessi intervalli di frequenza degli spettri (sempre in termini di velocità) su roccia affiorante relativi

agli stessi terremoti. È stato quindi valutato per ogni componente il fattore di amplificazione Fa,

cioè il rapporto tra le intensità spettrali su deposito e le rispettive intensità su roccia. I valori di tali

rapporti sono mostrati nella Tabella 8.2.

Tabella 8.2 – Valori del fattore di amplificazione, in termini di intensità spettrale, calcolati per ciascuno degli

input sismici adottati

Cagli NS Cagli EW Pollino NS Pollino EW

0.5 – 5 Hz 3.13 4.40 1.95 2.36

0.5 – 10 Hz 3.08 3.89 1.87 2.12

Si evidenzia che con le registrazioni di Cagli si ottengono valori del fattore di amplificazione Fa più

elevati di quelli ottenuti con le registrazioni del Pollino. Questo fatto trova spiegazione nei diversi

livelli di deformazione indotti che, nel caso dell’evento del Pollino, superano la soglia volumetrica,

cioè la soglia deformativa oltre la quale il comportamento del terreno diventa non lineare e

dissipativo.

Rispetto agli analoghi valori del fattore di amplificazione Fa ottenuti con le misure strumentali

mediante l’analisi numerica si raggiungono valori complessivamente più bassi ma confrontabili.

Torna all’Indice

5. Indagini geotecniche in sito e in laboratorio ... - UniFI

Documents

Transcript of 5. Indagini geotecniche in sito e in laboratorio ... - UniFI