ANALISI DI LIQUEFAZIONE CON PROVE CPTu E DMT IN UN’AREA DEL COMUNE DI RAVENNA

Elena Muscolino (elena.muscolino@teleios-ing.it) TELEIOS srl - Officina di Ingegneria

Sara Amoroso (sara.amoroso@ingv.it) Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, L’Aquila, Italy

Federico Fiorelli (federico.fiorelli@teleios-ing.it) TELEIOS srl - Officina di Ingegneria

Marco Franceschini (marco.franceschini@teleios-ing.it) TELEIOS srl - Officina di Ingegneria

ABSTRACT. Nel presente articolo si illustrano i risultati della valutazione del potenziale di liquefazione basata sui dati di prove penetrometriche statiche con piezocono CPTu e di prove con dilatometro piatto DMT relative ad un’area del comune di Ravenna, posta a Sud della località Porto Corsini. Tali prove in sito hanno consentito di determinare il rapporto di resistenza ciclica (CRR) così da confrontarlo con il rapporto di sforzo ciclico (CSR) allo scopo di valutare il fattore di sicurezza nei confronti della liquefazione (FL) e l’indice del potenziale di liquefazione (IL). Scopo dell’articolo è quello di confrontare i risultati delle analisi di liquefazione derivanti dalle prove CPTu e DMT.

1. Introduzione

L’area presa in esame è ubicata in una zona pianeggiante della porzione costiera nord-orientale del Comune di Ravenna, in particolare a Sud della località Porto Corsini.

Nei mesi di Novembre e Dicembre 2014 è stata condotta una vasta campagna geognostica che ha contemplato:

N. 10 prove penetrometriche statiche con piezocono (CPTu) spinte alla profondità variabili tra 25.0 m e 39.0 m da piano campagna;

N. 2 prove con dilatometro piatto Marchetti (DMT) spinte alla profondità di 30.0 m da p.c.; N. 3 sondaggi a carotaggio continuo spinti alla profondità di 40.0 m da p.c.; Installazione N. 2 piezometri; Prelievo di campioni indisturbati e analisi di laboratorio: granulometria, limiti, taglio diretto,

edometriche, triassiali consolidate non drenate TX CIU, triassiali consolidate drenate TX CD, colonna risonante RC;

N. 3 misure di rumore sismico ambientale elaborate con metodologia HVSR; N. 1 prova geofisica down-hole (DH) fino a 40.0 m da p.c. Nell’immagine seguente è riportata l’ubicazione di tali prove all’interno dell’area di studio.

Figura 1. Ubicazione indagini nell’area di studio. In rosso sono evidenziate le prove prese a riferimento nel presente articolo.

In figura 1 sono state evidenziate le due CPTu (CPTu2 e CPTu8) e le due DMT (DMT1 e DMT2) che verranno considerate nelle analisi di liquefazione oggetto del presente articolo. In particolare si eseguiranno confronti tra le prove CPTu2 e DMT1 e tra le prove CPTu8 e DMT2.

2. Interpretazione delle indagini

L’interpretazione delle indagini ha permesso di investigare la litologia del sito, che risulta costituita principalmente da sabbie fini sature a medio-basso grado di addensamento, oltre a ricavare tutti i principali parametri di resistenza e deformabilità, utili per costruire un ampio ed affidabile modello geotecnico di sottosuolo. In figura 2 si riportano le caratteristiche geotecniche relative al sito in esame, ricavate dall’ interpretazione delle prove CPTu2, CPTu8, DMT1 e DMT2. In particolare si illustrano:

Per le CPTu: resistenza alla punta qt, l’indice del tipo di terreno IC (Robertson, 1990; Robertson, 2010), modulo edometrico per terreni incoerenti Eoed (Mayne, 2007), angolo di resistenza al taglio (Eurocodice 7, 2007) e velocità delle onde sismiche di taglio Vs (Colombi et al., 2007).

Per le DMT: indice di spinta orizzontale KD, l’indice del materiale ID, modulo edometrico MDMT, angolo di resistenza al taglio (Marchetti, 1980; Marchetti et al., 2001) e velocità delle onde di taglio Vs (Marchetti et al., 2008).

Figura 2. Interpretazioni indagini penetrometriche statiche e dilatometriche

Dall’interpretazione delle indagini geofisiche, in particolare dalla prova down-hole, in ragionevole accordo con le stime di VS da CPTu e DMT, è emerso che il sottosuolo della zona in oggetto può essere classificato come appartenente alla categoria C (vedi tabella 3.2.II NTC2008).

3. Valutazione liquefazione

L’analisi di liquefazione è stata eseguita applicando la procedura semplificata proposta da Seed & Idriss (1971) basata sul confronto tra la domanda sismica di uno strato di terreno, denominata CSR (rapporto di sforzo ciclico) e la capacità del terreno di resistere alla liquefazione, denominata CRR (rapporto di resistenza ciclica). Il rapporto tra CRR e CSR definisce il fattore di sicurezza nei confronti della liquefazione (FL).

Il CSR è stato valutato con la formula di Seed & Idriss (1971), calcolando il fattore di scala della magnitudo MSF e il coefficiente di riduzione dello sforzo rd da Idriss & Boulanger (2004).

Il rapporto di resistenza ciclica CRR è stato valutato facendo riferimento sia alle prove DMT sia alle prove CPTu. Per ottenere il rapporto CRR dai dati del piezocono è stato applicato il metodo di Robertson & Wride (1998) aggiornato da Robertson (2009), mentre per il dilatometro sono state utilizzate varie formule (Monaco et al., 2005; Tsai et al., 2009; Robertson, 2012), ma verranno mostrati solo i dati relativi a Tsai et al. (2009).

Figura 3. Analisi di liquefazione da prove CPTu e DMT.

Per l’analisi di liquefazione sono state operate le seguenti assunzioni: Livello di falda posto alla profondità di 0.30 m dal piano campagna, a riscontro delle letture

effettuate nel corso delle indagini. Magnitudo assunta pari a Mw = 6.14, corrispondente al valore massimo atteso per un tempo di

ritorno TR = 475 anni nella zona sismogenetica in cui si trova Porto Corsini (zona 912 della ZS9, Meletti & Valensise, 2004).

Accelerazione orizzontale amax pari a 0.2435g. Tale valore è stato ottenuto moltiplicando l’accelerazione massima free-field su suolo rigido, pari a ag = 0.169g, sia per il coefficiente di amplificazione stratigrafica SS relativo alla categoria di sottosuolo C, che nel caso in esame risulta pari a SS = 1.441, sia per il coefficiente topografico ST = 1.0.

L’indice del potenziale di liquefazione IL è stato valutato secondo la teoria di Sonmez (2003) considerando come valore limite del fattore di sicurezza il valore FLlim = 1.25 (Eurocodice 8, 2005). Sonmez ha definito 4 fasce di rischio di liquefazione: IL < 2 rischio basso, 2 < IL <5 rischio medio, 5 < IL <15 rischio alto, IL >15 rischio molto alto.

In figura 3 sono riportati i grafici relativi alla valutazione del rischio di liquefazione del sito oggetto di studio, prima confrontando le prove CPTu2 e CPTu8 e, successivamente, le prove DMT1 e DMT2.

4. Conclusioni

I risultati delle analisi di liquefazione effettuate utilizzando le prove con piezocono e quello con dilatometro piatto individuano uno strato di sabbia limosa e limo sabbioso, compreso mediamente tra 4.0 e 10.0 m di profondità da p.c., potenzialmente liquefacibile. In particolare le analisi da CPTu e DMT sono in ragionevole accordo (IL ≈ 16), eccetto che per la prova DMT2 dalla quale si riscontrano valori più elevati dell’indice di spinta orizzontale KD che portano a più alti fattori di sicurezza FL e, di conseguenza, ad un più basso indice del potenziale di liquefazione IL.

Ciò potrebbe essere legato ad una variazione areale della storia tensionale dei depositi presenti nell’area di studio, come evidenziato dalla sensibilità di KD nei confronti di questa condizione.

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