1. CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA DEI TERRENI DI FONDAZIONE

1.1 Ricostruzione Stratigrafica

Nella ricerca di una rappresentazione sintetica, ma sufficientemente approssimata, della natura e

delle caratteristiche del sottosuolo si sono individuate 6 unità litologiche distinte, denominate

Riporto R e Terreni T1-T5. La loro descrizione litologica si è ottenuta semplificando e sintetizzando

quella molto dettagliata dei rapporti di perforazione e di laboratorio, sulla base delle osservazioni

dirette delle carote e dei campioni, ponendo in evidenza i caratteri essenziali e più facilmente

identificabili. Le superfici di separazione dei diversi terreni sono state individuate utilizzando

contemporaneamente le descrizioni litologiche delle carote e le prove penetrometriche. Queste

ultime permettono infatti di individuare facilmente le disuniformità granulometriche in base alle

variazioni dei valori di resistenza alla punta e laterale e dei loro rapporti.

La stratigrafia risulta ben definita e l’unica sezione stratigrafica dedotta dalle indagini,

riportata in Figura 1, fornisce un quadro completo e chiaro della descrizione del sottosuolo.

Gli strati sono caratterizzati da una giacitura sostanzialmente orizzontale; in particolare,

facendo riferimento alla quota del piano campagna (circa 18 m s.l.m.), si sono individuate le

seguenti unità litostratigrafiche (Figura 1):

- Riporto R: Terreno di riporto eterogeneo ed eterometrico, poco addensato, costituito da

livelli sabbio-limosi alternati a livelli sabbiosi, con intercalazioni di trovanti tufacei, pozzolane e

laterizi. Lo spessore è di circa 8 m.

- Terreno T1: Limo con argilla debolmente sabbioso di colore verdastro, con screziature

organiche nerastre, mediamente consistente. La frazione sabbiosa tende ad aumentare gradualmente

con la profondità. Lo spessore è pari a 6 m circa.

- Terreno T2: Sabbia limosa poco addensata, con intercalazioni limose e limo-sabbiose, di

colore marrone. Lo strato ha uno spessore di 5 m circa.

- Terreno T3: Sabbie sciolte da fini a medie, di colore grigio, con incluse intercalazioni

limose. Lo spessore è di circa 13.5 m.

- Terreno T4: Limo con argilla di colore grigio-azzurro, consistente, con intercalazioni

sabbiose e rare inclusioni ghiaiose. Sono presenti anche tracce organiche. Lo spessore è di 22 m

circa.

- Terreno T5: Ghiaia a matrice sabbiosa grigiastra, ben addensata, con clasti eterometrici,

prevalentemente carbonatici, non gradati.

Nella sezione stratigrafica è inoltre mostrata l’ubicazione delle celle piezometriche installate

nell’area in esame, unitamente alle quote piezometriche misurate. Dalle osservazioni si deduce, per

i terreni in esame, un regime idrostatico con superficie piezometrica a circa 11 m di profondità dal

piano campagna, praticamente coincidente con il livello del Tevere (circa 7 m slm).

1.2 Caratteristiche Meccaniche dei Terreni

Nel seguito vengono analizzate le caratteristiche meccaniche delle diverse unità litologiche

individuate, come risultano dalle indagini in sito ed in laboratorio effettuate in precedenza, e rese

disponibili per le analisi.

Per ogni terreno sono stati inizialmente esaminati i risultati delle analisi di identificazione e

classificazione geotecnica. Si sono poi esaminate le caratteristiche di resistenza e deformabilità che

hanno maggiore influenza sull’impostazione generale del progetto in esame.

L’analisi è stata eseguita utilizzando le informazioni desunte dalle indagini in sito ed in

laboratorio. I risultati delle prove di laboratorio, riferite alle varie unità stratigrafiche, sono riportati

nelle Tabelle I quelli delle prove in sito nella

La compressibilità degli strati coesivi è stata caratterizzata attraverso l’analisi delle prove

edometriche, dalle quali sono stati ricavati gli indici di compressione e di rigonfiamento Cc e Cs, la

tensione verticale di preconsolidazione σ’ vc, il coefficiente di consolidazione cv e il grado di

sovraconsolidazione OCR.

Le caratteristiche di resistenza espresse in termini di tensioni efficaci (c’, ϕ') sono state

ricavate dall’analisi delle prove di compressione triassiale consolidate non drenate e delle prove di

taglio diretto, effettuate in laboratorio su campioni indisturbati.

La resistenza al taglio in condizioni non drenate è stata valutata utilizzando i risultati delle

prove di compressione triassiale non consolidate non drenate e quelli delle prove penetrometriche

statiche. Per queste ultime la resistenza non drenata Cu è stata determinata attraverso la relazione:

Cq

Nu

c

c

v=− σ

che deriva dall'analogia tra la resistenza alla punta del penetrometro e la capacità portante alla base

di un palo, nelle condizioni di breve termine.

Per la classificazione e la caratterizzazione dei terreni incoerenti, dove è risultato impossibile

il prelievo di campioni indisturbati, ci si è avvalsi di diagrammi e relazioni empiriche, applicabili

alle prove penetrometriche effettuate in sito. In particolare sono stati utilizzati il diagramma di

Robertson & Campanella (1982) che lega la resistenza alla punta al friction ratio (FR) e alla

granulometria del deposito attraversato (Figura 2), e il diagramma di Durgunoglu & Mitchell (1975)

che correla la resistenza alla punta e la tensione efficace verticale all’angolo di attrito.

Per i terreni incoerenti la determinazione dei parametri di deformabilità mediante prove di

laboratorio può essere affetta da notevoli incertezze, risultando estremamente difficile in questo

caso il prelievo di campioni indisturbati. Si è fatto quindi uso di alcune correlazioni empiriche tra

rigidezza e resistenza alla punta misurata in prove penetrometriche statiche. È però opportuno

ricordare che stimare un modulo di rigidezza a partire dalla resistenza alla punta misurata nelle

prove penetrometriche statiche o dinamiche può condurre a valori approssimati per difetto della

rigidezza, considerato che il comportamento meccanico dei terreni è fortemente non lineare a partire

dai bassi livelli di deformazione e che le prove penetrometriche, causando la rottura del terreno

attraversato, generano livelli deformativi decisamente più elevati di quelli tipici dei problemi di

interazione terreno-struttura in condizioni di esercizio.

Le caratteristiche di deformabilità sono state valutate nell’ipotesi che il comportamento

meccanico dei terreni in condizioni distanti dalla rottura sia linearmente elastico. A tale scopo sono

stati selezionati valori medi del modulo di Young E’ e del coefficiente di Poisson ν’ rappresentativi

del campo delle deformazioni che generalmente si producono, in condizioni di esercizio, nei

problemi di interazione terreno-struttura.

A questo fine è stata utilizzata, in prima approssimazione, la correlazione che lega il modulo

di rigidezza al taglio iniziale Go alla resistenza alla punta del penetrometro statico (Robertson e

Campanella, 1982). Il modulo di taglio G è stato valutato nell’intervallo di deformazioni comprese

fra 0.01 e 0.1%, che è quello tipico dei problemi di interazione terreno struttura nelle opere di

scavo, a partire dal valore stimato per Go ; utilizzando la curva di decadimento del modulo di taglio

normalizzato G/G0 in funzione della deformazione di taglio γ e della tensione litostatica efficace

σ’ vo si ottiene G ≅ G0/3. Tali valori della rigidezza possono essere adottati in modelli di

comportamento elasto-plastici.

Alternativamente, è possibile ottenere valori operativi (e più conservativi) del modulo di

Young E’ direttamente a partire dalla resistenza alla punta misurate nelle CPT, tramite relazioni del

tipo E’= k qc; questi valori possono essere adottati nell’ambito di modelli elastici, quali ad esempio

quelli utilizzati per il calcolo dei cedimenti.

Per i terreni coesivi, in ragione dei valori dell’indice di plasticità e del grado di

sovraconsolidazione, si è assunto un valore del rapporto Eu/Cu = 800 (Duncan e Buchigani)

Le osservazioni sperimentali ottenute dalle prove in sito e in laboratorio sono esaminate nel

seguito per ciascuna delle unità litologiche individuate.

Terreno di riporto R

Il terreno di riporto è fortemente eterogeneo. La caratterizzazione di tale strato è possibile solo

mediante le prove penetrometriche eseguite in sito, non avendo a disposizione campioni per

indagini di laboratorio, a causa delle difficoltà di campionamento. I risultati sperimentali mostrano

che la natura del terreno di riporto è da sabbio-limosa a limo-sabbiosa (Figura 2) (Robertson e

Campanella, 1982) con una stima dell’angolo di resistenza al taglio ϕ’ di circa 32° (Durgunoglu e

Mitchell, 1975, Figura 5). Per il peso medio dell’unità di volume si è assunto γ = 19 kN/m3.

Dal diagramma di Figura 11 si ottiene un valore del modulo di taglio iniziale G0 = 30.8 MPa,

e quindi un valore di G = 10 MPa, cui corrisponde (assumendo ν’=0.3) E’ = 26 MPa. Valori

decisamente più bassi della rigidezza (elastica) si ottengono utilizzando la relazione E’= k qc: per

k=2.0 e un valore medio di qc compreso tra 2 e 3 MPa si ha E’= 4.0-6.0 MPa.

Terreno T1 - Limo con argilla

L’unico campione prelevato in questo strato ha fornito valori della frazione argillosa e di quella

limosa pari rispettivamente al 35 % e al 58 %, mentre la percentuale di sabbia è di circa il 7 %. Il

peso unitario medio è γ = 19.5 kN/m3 e il contenuto in acqua è wo = 26.5 %. Il limite di liquidità e

l’indice di plasticità assumono rispettivamente i valori WL = 41 % e Ip = 22%. L’indice di

consistenza vale Ic = 0.64, tipico dei terreni di media consistenza. Il diagramma di Robertson e

Campanella (1982), che lega la resistenza alla punta qc al friction ratio FR, conferma la natura limo-

argillosa dello strato in esame (Figura 2).

L’indice dei pori iniziale, l’indice di compressibilità e l’indice di rigonfiamento, determinati

mediante prova edometrica, valgono eo = 0.720, Cc = 0.28 e Cs = 0.06 mentre il grado di

sovraconsolidazione è OCR = 1.

L’inviluppo di resistenza determinato da prove drenate di compressione triassiale è

caratterizzato da un’intercetta di coesione c’ = 9 kPa e un angolo di resistenza al taglio ϕ’ = 31°.

Le prove triassiali non consolidate non drenate hanno fornito un valore medio della coesione

non drenata Cu = 75 kPa. Dalle prove in sito si è invece ottenuto un valore di Cu maggiore e pari a

circa 114 kPa ( 3), pur avendo utilizzato un valore per Nc pari a 20; si ritiene opportuno impiegare il

valore medio Cu = 95 kPa. Da codesto valore si è ricavato Eu = 76 MPa. Per quanto riguarda i

parametri di rigidezza in condizioni drenate, si farà riferimento a quelli ottenuti dalle prove di

compressione edometrica.

Terreno T2 - Sabbia limosa

Lo strato in esame è a granulometria eterogenea, con la frazione limosa compresa tra il 38.5 % e il

51.5 % e quella sabbiosa fra il 30 % e l’80 % circa. La percentuale di argilla varia fra l’11.5 % e il

17 %. Diagrammando la resistenza alla punta qc in funzione del friction ratio FR (Figura 2) si

ricade nella zona compresa fra le sabbie limose e i limi sabbiosi. I valori medi del peso unitario e

del contenuto in acqua sono γ = 19 kN/m3 e wo = 30.8 %. Visto l’andamento della resistenza alla

punta e del friction ratio con la profondità, si è ritenuto opportuno assimilare questo strato ad un

terreno incoerente, nonostante una non trascurabile frazione limosa gli conferisca una discreta

plasticità.

Sui due campioni prelevati sono state effettuate prove di taglio diretto, i cui risultati,

diagrammati nel piano τ-σ hanno fornito valori medi della coesione e dell’angolo di attrito pari a c’

= 8 kPa e ϕ’ = 33°. Tuttavia la correlazione di Dorgunoglu e Mitchell (1975) (Figura 4) fornisce un

valore minore dell’angolo di attrito ϕ’ < 32°. Si ritiene pertanto ragionevole assumere, a favore di

sicurezza, ϕ’ = 31° e c' = 0.

Il diagramma di Robertson & Campanella (1982) di Figura 11 ha permesso di stimare il

modulo di taglio iniziale Go = 20 MPa a partire dal quale si è ricavato G = 7.0 MPa e quindi

E' = 2 G (1+ν') = 18.2 MPa; valori decisamente più bassi della rigidezza (elastica) si ottengono

utilizzando la relazione E’= k qc: per k=2.0 e un valore medio di qc pari a 2 MPa si ha E’= 4.0 MPa.

.

Terreno T3 - Sabbia

In questo strato, dall’unico campione prelevato non è stato possibile effettuare alcuna prova a causa

dei sensibili disturbi di campionamento. Necessariamente ci si è dovuti avvalere dei risultati delle

prove in sito per poter procedere alla caratterizzazione dell’unità stratigrafica in esame.

Dalla correlazione di Durgunoglu e Mitchell (1975) diagrammata in Figura 4, si ottiene ϕ’ ≅

36°.

Per la determinazione dei parametri di deformabilità, in maniera analoga a quanto fatto in

precedenza si è prima ricavato il valore del modulo di taglio iniziale Go = 113 MPa (Figura 11) e

quindi G = 38 MPa cui corrispondeE G' ( ' )= ⋅ ⋅ + =2 1 99ν MPa.; dalla relazione E’= kqc si ottiene,

per k=2.0 e un valore medio di qc pari a 12 MPa si ha E’=24.0 MPa.

Terreno T4 - Limo con argilla

L’unità litologica in esame è stata caratterizzata esclusivamente mediante prove di laboratorio, dal

momento che le prove penetrometriche statiche sono andate a rifiuto all’altezza del letto dello strato

precedente.

Le frazioni limose e argillose di questo strato, come mostrato nelle Figure 8 e 9, variano fra il

51 % e il 70 % e fra il 23.5 % e il 49 % rispettivamente, mentre la percentuale di sabbia è compresa

tra il 2 % e il 6.5 % circa. Il peso unitario medio è γ = 19.2 kN/m3 e il contenuto in acqua è wo =

27.69%. Il limite di liquidità vale WL = 43 %, l’indice di plasticità Ip = 23 %. L’indice di

consistenza assume un valore Ic = 0.66, caratteristico dei terreni mediamente consistenti.

Dalle prove di compressione edometrica sono stati ricavati i valori dell’indice dei vuoti

iniziale eo = 0.755, degli indici di compressibilità e di rigonfiamento Cc = 0.27 e Cs = 0.04, nonché

il grado di sovraconsolidazione OCR = 1, corrispondente a un deposito normalmente consolidato.

Le prove di compressione triassiale consolidate non drenate hanno fornito le caratteristiche di

resistenza in termini di tensioni efficaci: c’ = 4 kPa e ϕ’ = 28.5° (Figura 10).

La resistenza al taglio in condizioni non drenate, ottenuta dalle prove triassiali non consolidate non

drenate, è risultata pari a Cu = 97.5 kPa. Successivamente si è ricavato E Cuu MPa= ⋅ =800 78 con

G E= =u MPa3 26 . Per quanto riguarda i parametri di rigidezza in condizioni drenate, si farà

riferimento a quelli ottenuti dalle prove di compressione edometrica.

Terreno T5 - Ghiaia

In questo strato, situato a profondità superiori ai 54 m, non è stata effettuata alcuna prova, né in sito

né in laboratorio. Sono stati perciò assunti valori tipici delle proprietà meccaniche : γ = 20 kN/m3, c’

= 0, ϕ’ = 40°, G = 80 MPa cui corrisponde, per ν’ = 0.3, E’ = 208 MPa.

FIGURE E Tabelle

Figura 1 – Sezione geotecnica

Riporto (0 -8.2 m)

0.1

1

10

100

0 2 4 6FR (%)

qc (

MP

a)

CPT1

CPT2S

L-LS

LA-ALA

SL

T1 (-8.2 -13.7 m)

0.1

1

10

100

0 2 4 6FR (%)

qc (

MP

a)

CPT1

CPT2

S

L-LS

LA-ALA

SL

T2 (-13.7 -18.7 m)

0.1

1

10

100

0 2 4 6FR (%)

qc (

MP

a)

CPT1

CPT2

S

L-LS

LA-ALA

SL

T3 ( -18.7 -32.1 m)

0.1

1

10

100

0 2 4 6FR (%)

qc (

MP

a)

CPT1

CPT2

S

L-LS

LA-ALA

SL

Figura 2 – Prove penetrometriche: relazioni empiriche di Robertson & Campanella (1982) per la

determinazione della granulometria.

CPT1

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30

qc (MPa)P

rofo

ndità

(m

)CPT2

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30

qc (MPa)

Pro

fond

ità (

m)

CPT1

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30

FR (%)

Pro

fond

ità (

m)

CPT2

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30

FR (%)P

rofo

ndità

(m

)

Figura 3

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50

qc (MPa)

σσ σσ'v

(kP

a)

30° 32°34°36° 38° 40° 42°

Figura 4

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20

qc (MPa)

σσ σσ'v

(kP

a)

30°32°34°36° 38° 40°

Figura 5

CPT1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 1 2 3

Cu (MPa)

Pro

fond

ità (

m)

CPT2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 1 2 3

Cu (MPa)

Pro

fond

ità (

m)

CPT1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 1 2 3

Cu (MPa)

Pro

fond

ità (

m)

CPT2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 1 2 3

Cu (MPa)

Pro

fond

ità (

m)

INTERPRETAZIONE 1

INTERPRETAZIONE 2 Figura 6

0 4 8 12 16 20 24

q (MPa)

R

T1

T2_A

T2_B

T3

T4

T5

11.0

8.2

13.0

16.718.7

32.1

54.0

c Figura 7

18 19 20

γ (kN/m3)

60

50

40

30

20

10

0

pro

fon

dità

(m

)

0 20 40 60

w (%)

15 20 25 30 35

IP (%)

0 20 40 60 80 100

Argilla+ Limo (%)

0 20 40 60 80 100

Sabbia (%)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

IC

WLWP W

Roma - Via Cardinal De Luca

figura 8

0.6 0.7 0.8 0.9

e0

60

50

40

30

20

10

0pr

ofon

dità

(m

)

0.0 0.2 0.4

Cc

1x10-8 1x10-7 1x10-6

CV (m2/s)

0.001 0.01 0.1

Cαe

0 40 80 120

Cu (kPa)

Roma - Via Cardinal De Luca

figura 9

Figura 10

Campione Provino p'r (kPa) qr (kPa)1 1 143.5 197.5

2 202.5 273.63 321.7 421.3

M 1.2535 0 18.49φ' (°) 31.23 700 895.94

q0 (kPa) 18.490c' (kPa) 9

Campione Provino p'r (kPa) qr (kPa)5 1 188.1 232.5

2 283.5 354.33 463.2 561.2

6 1 342.4 395.52 372.1 426.83 381.1 463.8

7 1 270.5 335.52 400.2 499.13 600.4 691.8

8 1 239.3 230.12 341.5 357.33 601.8 671.9

M 1.1422 0 8.1781φ' (°) 28.67 700 807.718

q0 (kPa) 8.178c' (kPa) 4

Strato T1

Strato T4

y = 1.2535x + 18.49

R2 = 0.9999

0100200300400500600700800900

1000

0 100 200 300 400 500 600 700 800

p' (kPa)

q (k

Pa)

y = 1.1422x + 8.1781

R2 = 0.968

0100200300400500600700800900

0 100 200 300 400 500 600 700 800

p' (kPa)

q (k

Pa)

Strato z zmed Argilla Limo Sabbia Ghiaia γ Gs e Sr w wl Ip Ic Attività Cc Cs Cv Cα e k σ'p OCR c' φ' Cu- (m) (m) (%) (%) (%) (%) (KN/m3) - - - (%) (%) (%) - - - - (m2/s) (m/s) (KPa) - (KPa) (°) (KPa)

R 0-8.2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 32 100

T1 8.2-13.7 35 58 7 0 19.50 2.69 0.720 1.00 26.52 40.7 22 0.64 0.63 0.28 0.08 1.4E-08 0.083 4.4E-11 110 <1 9 31 110

T2 13.7-18.7 12 38 50 0 19.50 2.69 0.736 1.00 28.44 25.1 - 7.5 34 55

T3 18.7-32.1 93 2 19.00 - - - - - - - - - - - - - - - - 36 -

T4 32.1-54 36 61 3 0 19.25 2.69 0.750 1.00 27.70 43.3 22.9 0.68 0.66 0.27 0.05 1.3E-07 0.005 1.5E-10 340 <1 4 28 100

T5 54-60

Strato z zmed Argilla Limo Sabbia Ghiaia γ Gs e Sr w wl Ip Ic Attività Cc Cs Cv Cα e k σ'p OCR c' φ' Cu- (m) (m) (%) (%) (%) (%) (KN/m3) - - - (%) (%) (%) - - - - (m2/s) (m/s) (KPa) - (KPa) (°) (KPa)

T2A 13.7-16.7 12 38 50 0 19.50 2.69 0.736 1.00 28.44 25.1 - 7.5 34 55

T2B 16.7-18.7 16 49 35 0 19.00 2.68 0.890 1.00 33.11 23.95 - - - 0.30 0.04 - - - 350 1.3 10 32 -

vedi T1

vedi T1

5

Granulometria Proprietà fisiche Limiti di Atterberg

Tabella 1

Riporto

Componente coesiva

Componente incoerente

Prove in sito Cu = 100 kPa ϕ’ = 32° Prove Lab. − −

T1

Componente coesiva

Componente incoerente

Prove in sito Cu = 110 kPa − Prove Lab. Cu = 75 kPa c’ = 9 kPa

ϕ’ = 31° T2_A

Componente coesiva

Componente incoerente

Prove in sito Cu = 55 kPa − Prove Lab. − c’ = 7.5 kPa

ϕ’ = 34.5° T2_B

Componente coesiva

Componente incoerente

Prove in sito − ϕ’ = 32-36° Prove Lab. − c’ = 10 kPa

ϕ’ = 32° T3

Componente coesiva

Componente incoerente

Prove in sito − ϕ’ = 36-37° Prove Lab. − −

Tabella 2

MO

DU

LO D

I DE

FO

RM

AZ

ION

E P

ER

TA

GLI

O G

max

[kg/

cm2 ]

Figura 11. Prove penetrometriche: relazioni empiriche di Robertson e Campanella, 1982 per la determinazione del

modulo di rigidezza a taglio

3000

2500

2000

1500

1000

500

0