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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica

“TECNICHE DI MIGLIORAMENTODEI TERRENI ”

Dott. Ing. Johann [email protected]

DIREZIONE GENERALE AMBIENTE E DIFESA DEL SUOLO E DELLA COSTACorso di aggiornamento in “Geotecnica” (1 giugno 2006)

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica Indice

Indice

Direzione Generale Ambiente e Difesa del SuoloDirezione Generale Ambiente e Difesa del Suolo--Servizio Geologico, Sismico e dei SuoliServizio Geologico, Sismico e dei SuoliCorso di aggiornamento Corso di aggiornamento –– GeotecnicaGeotecnicaL’acqua nel terrenoL’acqua nel terreno 22/55/55

INTRODUZIONE(perché migliorare i terreni, criteri di classificazione, criteri di scelta...)

PROCEDIMENTI TECNOLOGICI(apporto di energia, sostituzione, modificazione,..)

MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI LIQUEFAZIONE

ESEMPIO


3/553/55

1.Introduzione

Direzione Generale Ambiente e Difesa del SuoloDirezione Generale Ambiente e Difesa del Suolo--Servizio Geologico, Sismico e dei SuoliServizio Geologico, Sismico e dei SuoliCorso di aggiornamento Corso di aggiornamento –– GeotecnicaGeotecnicaL’acqua nel terrenoL’acqua nel terreno

Alternative progettuali

1. ridurre i carichi della struttura e/o sul terreno(fase progettuale)

3. migliorare le caratteristiche dei terreni

(fase progettuale e di verifica)

2. abbandonare il sito e scegliere un altro sito

con migliori caratteristiche geotecniche

(fase progettuale)

Interventi sul terreno

Nuovo progetto

Nuovo sito


4/554/55

1.Introduzione

Le motivazioni per cui oggi si deve sempre più ricorrere al miglioramento dei terreni sono essenzialmente legate a tre necessità:


Perché migliorare i terreni ?

1. utilizzare aree marginali (siti inquinati e terreni di caratteristiche scadenti per la costruzione di nuove opere e infrastrutture);

2. garantire la stabilità di strutture esistenti durante la costruzione di nuove opere e infrastrutture (scavi, gallerie, ecc.)

3. prevenire l’impatto di rischi naturali (terremoti, frane, alluvioni, vento, ecc.) e antropici (inquinamento, attività estrattive, ecc.)

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica 1.Introduzione

Obiettivi generali: modificare punto per punto nel senso desiderato le proprietà dei terreni in modo da prevenire o ridurre gli effetti temuti

Proprietà da modificare:

densitàpermeabilitàdeformabilitàresistenza a rotturaetc.

Direzione Generale Ambiente e Difesa del SuoloDirezione Generale Ambiente e Difesa del Suolo--Servizio Geologico, Sismico e dei SuoliServizio Geologico, Sismico e dei SuoliCorso di aggiornamento Corso di aggiornamento –– GeotecnicaGeotecnicaL’acqua nel terrenoL’acqua nel terreno 5/555/55

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica 1.Introduzione

• accrescere la capacità portante di un terreno

• controllare le deformazionie accelerare i processidi consolidazione

• accrescere la stabilità dei pendii (naturali e artificiali) e degli scavi

• controllare i moti di filtrazione

• accrescere la resistenza alla liquefazione

Obiettivi specifici:

drenaggi

Base rocciosa

Trincea drenante

precaricopiezometri

6/556/55Direzione Generale Ambiente e Difesa del SuoloDirezione Generale Ambiente e Difesa del Suolo--Servizio Geologico, Sismico e dei SuoliServizio Geologico, Sismico e dei SuoliCorso di aggiornamento Corso di aggiornamento –– GeotecnicaGeotecnicaL’acqua nel terrenoL’acqua nel terreno



1.Introduzione

Criteri di classificazioneLe tecniche di miglioramento dei terreni possono essere classificate in base a diversi criteri:

1. Natura dei materiali

2. Natura del problema geotecnico

Rocce, terreni incoerenti grossolani e fini, terreni coesivi

Stabilità in condizioni statiche o dinamiche, bonifica da inquinamento, ecc.

3. Fattori costitutivi Porosità, composizione mineralogica, fasi, etc.

4. Procedimenti tecnologici Principi, modalità e attrezzature



1.IntroduzioneCriteri di scelta

Possono essere usati da soli o in combinazione

I metodi di miglioramento dei terreni sono oggi numerosissimi;alcuni sono ben consolidati , altri sono in fase di sperimentazione

Si devono infatti tenere presenti i seguenti fattori:

- l’importanza dell’opera e i requisiti richiesti per la soluzione del problema geotecnico (miglioramento della capacità portane, riduzione dei cedimenti, stabilizzazione di pendii, ecc. )

- il tipo di terreno e le sue proprietà iniziali

- i fattori ambientali e climatici

- la disponibilità di materiali richiesti dal procedimento- la disponibilità di personale e attrezzature specializzate

- i costi

La scelta del metodo ottimale è molto complessa perché ogni metodo presenta vantaggi e svantaggi e i fattori da considerare sono molti

- i costi

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica 2.Procedimenti tecnologici


I procedimenti tecnologici possono essere classificati in base:

I. al il principio fisico con cui avviene la modificazione delle proprietà fisico-meccaniche del terreno

II. alle proprietà fisico-meccaniche del terreno modificate

Procedimenti tecnologici



Classificazione I

APPORTO DI ENERGIA Si inducono nel terreno processi di densificazione, di consolidazione, di filtrazione controllata, processi chimici, che in generale danno come risultato una modificazione della struttura del terreno

Si opera una bonifica del terreno o mediante asportazione dei materiali scadenti (o inquinati) o mediante eliminazione e sostituzione di una o più fasi

Si introducono nel terreno elementi resistenti a trazione e a taglio oppure si opera un trasferimento dei carichiin zone a maggiore resistenza o ancora si crea uno stato artificiale di sollecitazione interna (precompressione)

attraverso l’applicazione di azioni meccaniche (dinamiche, statiche), elettriche, termiche

SOSTITUZIONE INTEGRALE O PARZIALE DEL TERRENO

MODIFICAZIONE DELLO STATO DI SOLLECITAZIONE INTERNA

2.Procedimenti tecnologici



Classificazione II

Miglioramento meccanico

Strati profondi

Miglioramento idraulico

precarico

drenaggi

elettro-osmosi

vibroflottazione

heavy tamping

esplosivi

Strati superficiali

Rinforzo del terreno

Modifiche fisiche e chimiche del terreno terre armatemiglioramento con miscelatura di additivi terra rinforzatajet grouting

tiranti e ancoraggi

miglioramento con iniezioni

stabilizzazione termica

rulli, piastre vibranti, ecc..




I metodi che modificano la struttura del terreno attraverso apporto di energia vengono raggruppati, in relazione al tipo di azioni applicate, in quattro categorie fondamentali

RullaturaEsplosioniVibroflottazionePali compattantiHeavy tamping

1. Metodi dinamici

4. Metodi termici

3. Metodi elettrici

2. Metodi statici Applicazione di sovraccarichiInstallazione di dreni

Consolidazione elettrosmoticaStabilizzazione elettrosmotica

CotturaCongelamento

Apporto di energia

Indice dei vu

otiC

omposizion

e m

ineralogica




Rullatura


Metodi dinamici

densificazione del terreno per effetto delle azioni di compressione, taglio, punzonamento o per effetto di vibrazioni

prevalentemente incoerenti

ATTREZZATURA: mezzi prevalentemente statici (rulli lisci, rulli gommati e a punte) e prevalentemente dinamici (rulli lisci vibranti, piastre vibranti, piastre battenti)

1÷ 3 m

bassi

variabili (dipendenti dall’estensione dell’area da trattare)

si limita agli strati più superficiali

PRINCIPIO:

TERRENI:

PROFONDITÀ DEL TRATTAMENTO:

COSTI:

TEMPI:

SVANTAGGI:


Rullo compressore vibrante


Rullo compressore a punte



Esplosioni


Metodi dinamici

densificazione del terreno per effetto delle vibrazioni indotte dalla detonazione di cariche esplosive in profondità; il rilascio immediato e violento di energia genera delle onde sismiche che producono la liquefazione del terreno a cui consegue una più stabile e addensata configurazione dell’aggregato granulare

terreni incoerenti sciolti saturi sotto falda

ATTREZZATURA: attrezzatura per carotaggi, tubazioni in PVC, detonatori ed esplosivi (dinamite, tritolo, ammonite)

illimitata

medio-bassi (incide l’esecuzione e rivestimento del foro)

TEMPI: molto rapidi (se non si considera l’esecuzione del foro)SVANTAGGI: non è applicabile negli strati superficiali, è pericoloso,

non può essere utilizzato in aree edificate

PRINCIPIO:

TERRENI:


COSTI:



2.Procedimenti tecnologici0.00

- 10.00 (5.5 kg)

Tubo in PVC

- 5.00 (4.5 kg)8.00 m

esplosivo

Tubo PVC

Filo detonatore

Riempimento con sabbia

Interasse 7.5 m

1 serie

2 serie

3 serie

4 serie



Vibroflottazione


Metodi dinamici

densificazione del terreno per effetto delle vibrazioni indotte da un a sonda vibrante a punta conica (vibroflot) e compattazione mediante il riempimento del foro con materiale granulare che viene addensato dal vibratore contro le pareti del foro

terreni incoerenti sciolti saturi sotto falda con meno del 20% di fini

ATTREZZATURA: vibroflottatore e materiale granulare

30m

medio-alti

TEMPI: molto rapidi

PRINCIPIO:

TERRENI:


COSTI:



Heavy tamping


Metodi dinamici

PRINCIPIO: applicazione ripetuta di impatti alla superficie del deposito ottenuti mediante la percussione di una massa pesante (M = 15÷200t) lasciata cadere da diversi metri di altezza (H = 7÷40 m). Nei terreni non saturi il meccanismo di densificazione è simile a quello della prova Proctor; nei terreni granulari saturi provoca liquefazione

terreni incoerenti sciolti anche con fini

ATTREZZATURA: macchina per il sollevamento della massa battente costituita da un blocco di calcestruzzo oppure da una serie di piastre d’acciaio imbullonate tra loro oppure da un guscio di acciaio riempito di calcestruzzo o di sabbia

D= (0.65 ÷0.80) √ WH (m)

medio-altiTEMPI: molto rapidi

TERRENI:


Peso della massa battente (t)

Altezza di caduta (m)

COSTI:


20/5520/55

Tamper





Pali compattanti


Metodi dinamici

densificazione per effetto delle vibrazioni e degli spostamenti laterali dovuti all’infissione del palo

terreni incoerenti sciolti anche con fini

dispositivo di infissione e palo, materiali di riempimento o calcestruzzo

20 m

medio-alti

TEMPI: medi

Si possono ottenere anche elevate densità

PRINCIPIO:

ATTREZZATURA:

TERRENI:


COSTI:

VANTAGGI:



Applicazione di precarichi e sovraccarichi


Metodi statici

il carico è applicato sufficientemente in anticipo rispetto alla costruzione dell’opera così che la consolidazione del terreno è terminata prima della realizzazione dell’opera

argille soffici normalmente consolidate, limi, depositi organici, torbe, riempimenti artificiali

ATTREZZATURA: macchine per movimenti di terra, materiali terrosi per il sovraccarico

PROFONDITÀ DEL TRATTAMENTO: dipende dall’estensione del carico

bassi

lunghi

PRINCIPIO:

TERRENI:

COSTI:

TEMPI:



Installazione di dreni


Metodi statici

si accelera la consolidazione sfruttando anche la permeabilità in direzione orizzontale (generalmente maggiore di quella verticale) mediante l’installazione di colonne di materiale drenate

argille soffici normalmente consolidate, limi, depositi organici, torbe, riempimenti artificiali

ATTREZZATURA: dispositivo per l’installazione dei dreni e materiale drenante (ghiaia, geosintetici, etc.)

PROFONDITÀ DEL TRATTAMENTO: dipende dalla profondità dei dreni

medi

medio-lunghi

PRINCIPIO:

TERRENI:

COSTI:

TEMPI:




Disposizione dei dreni



Applicazione combinata di dreni e sovraccarico

precaricopiezometriassestimetri



Consolidazione elettrosmotica

2.Procedimenti tecnologiciMetodi elettrici

viene applicata una differenza di potenziale tra anodo e catodo che provoca un processo di migrazione dell’acqua (applicando una differenza di potenziale di 50-150 volt l’acqua interstiziale migra dall’anodo al catodo con velocità di 30-45 cm/h), che viene quindi allontanata per pompaggio

argille soffici normalmente consolidate e limi

ATTREZZATURA: macchine speciali

20 m

alti

rapidiun notevole miglioramento della rigidezza e della resistenza del materiale trattato, ma il risultato non è uniforme

PRINCIPIO:

TERRENI:


COSTI:

TEMPI:VANTAGGI E SVANTAGGI:



Congelamento


Metodi termici

il terreno viene congelato in modo da aumentarne la rigidezza e la resistenza e da ridurne la permeabilità

tutti

ATTREZZATURA: macchine speciali refrigeranti e liquido refrigerante

qualche metro

alti

rapidi

si mantiene intatta la struttura del terreno, ma è un miglioramento temporaneo edè inapplicabile in terreni con acqua in circolazione

PRINCIPIO:

TERRENI:


COSTI:

TEMPI:VANTAGGI E SVANTAGGI:



Cottura


Metodi termici

il terreno viene essiccato (basse temperature), oppure ne viene alterata la composizione (medie e alte temperature) per ridurre l’acqua, controllare la plasticità, aumentare la resistenza

terreni fini, specialmente argille parzialmente sature e limi

ATTREZZATURA: bruciatore, gas

15 m

Medio-alti

rapidi

si ottengono aumenti di resistenza molto elevati e irreversibili

PRINCIPIO:

TERRENI:


COSTI:

TEMPI:VANTAGGI :



Terreni relativamente permeabiliArgille



Si opera una bonifica del terreno o mediante asportazione dei materiali scadenti (o inquinati) o mediante eliminazione e sostituzione di una o più fasi. Si suddividono in:

Applicazione: terreni organici, torbosi, liquefacibili, inquinati

1. Metodi che operano un’asportazione integrale

2. Metodi che operano una sostituzione parziale attraverso:

Applicazione: stabilizzazione di pendii, di fondazioni in roccia, cavità, terreni liquefacibili, ecc

Sostituzione integrale o parziale di terreno


Drenaggi La fase liquida viene sostituita da aria

La fase liquida viene sostituita da miscelesolidificanti

Iniezioni

Intasamenti e riempimentiI vuoti vengono riempiti con materiali di varia granulometria, eventualmente intasati con miscele solidificanti



Si suddividono in:

Modificazione dello stato di sollecitazione interna


1. Metodi che introducono nel terreno elementi resistenti a trazione

3. Metodi che creano uno stato artificiale di sollecitazione interna (precompressione)

chiodature

tirantature

2. Metodi che effettuano un trasferimento di carichi in zone a maggioreresistenza

ancoraggi


34/5534/55

3.Mitigazione del rischio di liquefazione


Durante i terremoti (di una certa durata e magnitudo) possono verificarsi fenomeni di liquefazione (liquefazione ciclica, mobilità ciclica e fluidificazione) in terreni incoerenti saturi che comportano una caduta di resistenza al taglio e rigidezza determinato dall’aumento di pressione nei pori con effetti di estensione e gravità differenti (a seconda delle caratteristiche geomorfologiche del deposito e dell’intensità dell’evento).

Gli effetti, a livello del singolo manufatto, possono essere diversi:

- perdita di capacità portante e affondamento

- rotazione e ribaltamenti

- cedimenti differenziali e assoluti

- movimenti orizzontali (lateral spreading)

- crolli e collassi strutturali

- allagamenti e incendi

Effetti della liquefazione

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica 3.Mitigazione del rischio di liquefazione


Vi sono tre vie principali per ridurre il rischio di liquefazione quando si progettano nuove strutture o opere ingegneristiche quali ponti, strade, lifelines, ecc.:

I. Evitare di costruire sui depositi liquefacibili, scegliendo altri siti

II. Progettare le strutture di fondazione in modo che possano adeguatamente resistere al fenomeno della liquefazione

III. Migliorare le caratteristiche del sottosuolo incrementandone la resistenza, la densità, le caratteristiche di drenaggio

Come ridurre il rischio di liquefazione



Vi sono tre vie principali per ridurre il rischio di liquefazione quando si progettano nuove strutture o opere ingegneristiche quali ponti, strade, lifelines, ecc.:

Come ridurre il rischio di liquefazione migliorando il terreno

I. Evitare di costruire sui depositi liquefacibili, scegliendo altri siti

II. Progettare le strutture di fondazione in modo che possano adeguatamente resistere al fenomeno della liquefazione

III. Migliorare le caratteristiche del sottosuolo incrementandone la resistenza, la densità, le caratteristiche di drenaggio




Obiettivo:

Strategia per il recupero dei terreni liquefacibili

I. Stima del potenziale di liquefazione per il terreno di fondazione

II. Valutazione degli effetti della liquefazione in termini di cedimenti o perdita della capacità portante

III. Scelta del metodi di trattamento migliore per il terreno

ridurre le effetti della liquefazione localmente a livello di singolo manufatto per strutture quali: abitazioni, lifelines, edifici strategici;

La strategia si sviluppa secondo i seguenti passi:

IV. Valutazione dell’efficacia dell’intervento



Metodi di miglioramento per i terreni liquefacibili

Un metodo adottato per ridurre il rischio di liquefazione in un deposito consiste nell’aumentarne la densità relativa (riducendo o annullando la suscettibilità alla liquefazione).

Densificazione:

Tale scopo può essere raggiunto applicando uno dei metodi dinamiciprecedentemente illustratiLa scelta del metodo è legata alla profondità da raggiungere e all’estensione dell’intervento ( e quindi ai costi)Drenaggio:In questo caso, mediante l’installazione di dreni verticali si facilità lo smaltimento delle sovrapressioni interstiziali durante l’evento sismicoTale intervento può risultare costoso, ma se ben progettato garantisce buoni risultati e a profondità elevate


In questo caso si incrementa la resistenza del terreno introducendo degli elementi resistenti a taglio e a trazione (diaframmi, tiranti e ancoraggi)

Rinforzo del terreno:



Metodi di miglioramento per i terreni liquefacibili

Un altro modo per ridurre il rischio di liquefazione in un deposito consiste nel diminuire il livello di falda (fino profondità maggiori di 15-20 m).

Allontanamento dell’acqua interstiziale:

Tale scopo può essere raggiunto applicando uno dei metodi elettrici basati sull’elettrosmosi o uno dei metodi termici precedentemente illustrati, naturalmente garantendo con apposite trincee e barriere impermeabili, l’allontanamento permanente dell’acqua.Tale metodo risulta in genere molto costoso e può generare cedimenti differenziali.Solidificazione:In questo caso si aumenta la rigidezza del terreno mediante processi termici (di cottura o congelamento) oppure mediante il riempimento dei vuoti (sostituzione con l’aria o l’acqua interstiziale) con miscele soldificantiottenuto mediante iniezioni o riempimentiTale intervento può risultare costoso e non sempre garantisce l’efficacia desiderata.




Dissipazione di ∆u

Dreni di ghiaiaTubi drenanti, etc.

Pali in sabbiaVibroflottazioneRullatura, etc

Rinforzo del terreno Diaframmi,etc.

Metodi di Miglioramento delle caratteristiche del

terreno

Abbassamento del livello di falda

ElettrosmosiCottura

pozzi, etc.

Solidificazione

Densificazione

CongelamentoCotturainiezione

Jet grouting, etc.


41/5541/55

Mitigazione del rischio di liquefazione a Nocera Scalo

4.Esempio

26/9/97, 11:40 (M = 5.8)

NoceraUmbra

26/9/97, 2:33 (M = 5.5)

CH2CH1CH3

Pozzo

DH1

34

39

390

27

31

30

32

26

29

N


9 CPTU (1999)

1 CH1 DH

33 CPT (2002)

2 sondaggi

Accumuli antropici


42/5542/55

4.Esempio


0,00 m

5,60 m

12,00 m

14,10 m15,50 m

3m-5mLimisabbiosi

Stratigrafia CH1

Ghiaia

Sabbiaghiaiosa

Argilliti

Marne arenarie

0

5

10

15

0 2,5 5 7,5 10

z (m

)

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5

z (m

)

FR Ic

Sabbiaghiaiosa

SabbiaMiscele di sabbia

Miscele di limi

Argille


43/5543/55

4.Esempio


o Verticali indagate:

o Ipotesi:

6 CPT (1999)32 CPT (2002)

Zfalda= 3m

amax/g= 0,37; M = 6.5(Trit = 474 anni)

LEGENDA

Nord

Stima del potenziale di liquefazione

> 25

15 - 25

5 - 10

10 - 15

1 - 5

0 - 1

Valori di PL


44/5544/55

4.EsempioLocalizzazione dell’intervento

3 87

6

9

23

7

21

22

8

4

28

2627

9

11 12

2524

3210

2

153

5

14

13 33

1920

N

1

7

12

30

25

3

4

298

31

32 618

17

390

1

Pozzo

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica 4.Esempio

Il metodo dei dreni di ghiaia


I dreni verticali sfruttano la maggiore permeabilità di alcuni strati per dissipare le pressioni neutre accumulate. Metodo di installazione dei dreni

Kh,

kd

h amv

b

Il metodo dei dreni verticali è basato sull’equilibrio tra la sovrappressioneinterstiziale indotta dal sisma (che aumenta all’aumentare dell’intensità dell’evento ed e’ maggiore per i terreni più sciolti) e la parte di essa dissipata dai dreni (che aumenta infittendo i dreni e utilizzando per i dreni un materiale molto permeabile). Tale metodo è meno efficace nel caso di:- bassa permeabilità del terreno- elevato coefficiente di compressibilità divolume del terreno

- bassa resistenza alla liquefazione del terreno- spessore elevato dello strato liquefacibile- sisma di breve durata ed elevata magnitudo



o Dati relativi al terreno (noti o da stimare):

• coefficiente di permeabilità del dreno, kd (cm/s) ⇒ kd≥ kh(h/a)2

• profondità di installazione del dreno h (cm)• raggio del dreno, a (cm)• raggio di influenza del dreno, b (cm)

• coefficiente di permeabilità orizzontale del terreno, kh (cm/s)• coefficiente di compressibilità volumetrica del terreno, mv (MPa-1)

• magnitudo, M• numero di cicli di carico equivalenti, N• durata del terremoto, td• rapporto tra sovrappressione interstiziale generata dalle tensioni di taglio cicliche

indotte dal sisma e la pressione di consolidazione, rg

o Dati relativi al terremoto di progetto

o Parametri di progetto relativi ai dreni

• numero di cicli di carico che portano alla liquefazione, N1




Il metodo proposto consente di determinare le caratteristiche geometriche dei dreni basandosi sulla legge di Darcy, a partire dall’equazione di continuità:

tzuk

zyuk

yxuk

x w

v

w

h

w

h

∂∂

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂ ε

γγγ

( )[ ]dNNuum gv ∂∂−∂=∂ /3ε

In un intervallo di tempo dt un elemento di terreno subisce una variazione du e sarà soggetto a dN cicli tensionali di taglio.

mv3 = costante,simmetria radiale del dreno

tN

Nu

tu

ru

rru

mk g

vw

h

∂∂

∂

∂−

∂∂

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

∂∂

+∂∂ 1

2

2

3γ

EQUAZIONE DI FLUSSO


48/5548/55



Sotto condizioni di flusso puramente radiale, l’equazione di flusso è stata risolta da Seed e Booker (1977) ed espressa in forma adimensionalemediante i grafici:

In cui:a raggio del drenob raggio equivalente

del drenorg massimo rapporto di

pressione interstizialetd durata del terremoto

a/b

rg

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= 2

3amtkT

v

d

w

had γ

N/N1 =1

N/N1 =3

N/N1 =2

N/N1 =4


49/5549/55

4.EsempioLocalizzazione dell’intervento

3 87

6

9

23

7

21

22

8

4

28

2627

9

11 12

2524

3210

2

153

5

14

13 33

1920

N

1

7

12

30

25

3

4

298

31

32 618

17

390

1

Pozzo


50/5550/55

4.Esempio


Stima del coefficiente di permeabilità orizzontaleIl coefficiente di permeabilità orizzontale kh può essere determinato diretamente da prove di dissipazione con il piezocono, oppure mediante correlazioni con l’indice Ic.

Kh=-3E-0,7Ic+2E-0,6

Terreni a grana fine

Sabbie da pulite a limose

Sabbie ghiaiose

Kh=-0,1216Ic+0,2593

Kh=-0,6115Ic+0,901

mv ≈1/(4qc) (Lunne et al., 1997)


51/5551/55

4.Esempio

In corrispondenza dell’edificio considerato (n.4) a partire dai risultati della prova CPT (qci, fsi) disponibile si determina per ogni strato investigato il valore dell’indice Ici, di khi e mvi, quindi si trova un valore medio esteso alla intera colonna di terreno interessata dalla liquefazione (Pl = 14.62):

Si determina il numero di cicli equivalenti, N (7) e la durata Td (20 s)dell’evento sismico atteso, a partire dalla magnitudo M = 6.5 e il rapporto di pressione rg (0.41):

mv=1,3x10-4m2/kNk*h=2,8x10-4m/s

N

M6,5

7

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 5 10 15 20 25

Indice PL

r g

PL

rg

0,41

PL <5 rg=-0,02PL+0,65 < PL <15 rg=-0,01PL+0,55PL > 15 rg=0,4


52/5552/55

Dimensionamento dei dreniSi ipotizza un raggio per la colonna in ghiaia a = 0.4 mUna volta ricavato il numero di cicli che portano alla liquefazione (N1 = 7) da prova TXC, applicando il metodo di Seed e Booker (N/N1 = 1) si ottiene:

( ) ( )4,27

41,010*30,120

81,9/10*8,2

2243

4

2 =⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

−

−

mkNms

mkNsm

amtkT

v

d

W

hAD γ

a/b=0,19 ⇒ raggio equivalente del dreno, b=2.10 m

rg

a/b

0,41

0,19



53/5553/55

4.Esempio


da20,8

demolire

Strada principale

9,3

Edificio

bb


54/5554/5554/5554/55Direzione Generale Ambiente e Difesa del SuoloDirezione Generale Ambiente e Difesa del Suolo--Servizio Geologico, Sismico e dei SuoliServizio Geologico, Sismico e dei SuoliCorso di aggiornamento Corso di aggiornamento –– GeotecnicaGeotecnicaL’acqua nel terrenoL’acqua nel terreno

Il metodo dei dreni presenta vantaggi tecnici ed economici:- basso impatto ambientale in termini di rumore e vibrazioni indotte- costo contenuto (stimabile intorno ai 700.000 euro per gli 8 edifici daricostruire, 245 euro/mq).

L’installazione dei dreni comporta anche un aumento delle proprietà di rigidezza del terreno, ciò determina un miglioramento delle caratteristiche meccaniche del deposito e una riduzione dell’amplificazione delle onde sismiche.

In realtà l’aumento di FS è maggiore di quello stimato, non avendo determinato la riduzione di CSR, e non avendo tenuto conto di altri fattori quali l’incremento della pressione di confinamento dovuta alla presenza di edifici.

Osservazioni

Stimando che dopo l’intervento si passi a qcm=1,5qc, e considerando soltanto l’incremento di CRR, si ha un aumento del fattore di sicurezza contro la liquefazione, FS , del 40%.



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Libri:

Siti internet:http://www.ce.berkeley.edu/~hausler/home.html

Riferimenti bibliografici

“TECNICHE DI MIGLIORAMENTO DEI TERRENIgeotecnica.dicea.unifi.it/bologna_facciorusso2.pdf ·...

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