18.b - Prove in sito

7/22/2019 18.b - Prove in sito

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Tipo di prova Natura DR

Resistenza RigidezzaPropriet

idraulicheFV/VST cu

PLT ESPT X X !, cu E GCPT X X !, cu E G Eu

CPTU X X !, cu E G Eu K CVHSCPTU DH X X !, cu G0 E G Eu K CVH

DMT X (K0) X !, cu E G Eu K CHSDMT X (K0) X !, cu G0 E G Eu K CHSBPMT X (K0) !, cu G K CHCH DH G0 M0SASW G0

RIFR - RILF G0

PROVE IN SITO GEOTECNICAA.A. 2012-2013


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VANTAGGI

! Terreni a grana grossa(a volte le uniche possibili)! Rapide ed economiche! Descrizione continua

(o quasi)! Volume di terreno maggiore

(vs. prove di laboratorio)

! Terreno indisturbato

SVANTAGGI

! Incertezze sulle condizionial contorno! Incertezze sulle condizioni

di drenaggio

!Stato tensionale edeformativo con fortigradienti

Interpretazione mediantecorrelazioni empiriche da:

Prove di LaboratorioBack AnalysisCamera di Calibrazione



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APPLICABILIT PROVE IN SITO (Mayne et al. 2002)

!"##$%&'(")$*%+&



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STANDARD PENETRATION TEST SPT

Sviluppata negli USA nel 1927, consiste nellinfissione a percussione di uncampionatore a pareti grosse standardizzato (campionatore Raymond).Viene eseguita al fondo di un foro spinto alla profondit desiderata (nelcorso di un sondaggio oppure in un foro appositamente trivellato).

GEOTECNICAA.A. 2012-2013

Si effettua facendo cadere un maglio di 63.5 kg da unaltezza di 76 cm;

lattrezzo viene infisso per tre avanzamento consecutivi di 15 cmciascuno, contando i numeri di colpi necessari per ciascun avanzamento:N1, N2 eN3. A caratterizzare la prova si assume il numero di colpi:

NSPT :ncolpi/300mmNSPT = N2 +N3

NB Il campionatore fissato allestremit inferiore di una colonna diaste, anchesse standardizzate, alla sommit della quale si fa agire ilmaglio. Al termine di ciascuna prova, viene riportato in superficie perconsentire lapprofondimento del foro e per recuperare il campione (diclasse Q2 o Q3). La prova fornisce misure discontinue.

PROVE IN SITO


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GEOTECNICAA.A. 2012-2013PROVE IN SITO


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Mediante prove SPT possibile valutare alcuni parametri meccanici delterreno, attraverso luso di correlazioni empiriche:- Dr, !p- Cuper i terreni fini

Sperimentalmente si osserva che:- N

SPT aumenta quasi linearmente con la tensione verticale

efficace- Dato lo stato tensionale verticale efficace, NSPTaumenta circa

con il quadrato di Dr- Dato lo stato tensionale verticale efficace e Dr, NSPT aumenta

allaumentare di D50


Inoltre, possibile interpolare i dati ai fini del:- Calcolo dei cedimenti di fondazioni superficiali in sabbia- Calcolo della capacit portantedi pali

PROVE IN SITO


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STANDARD PENETRATION TEST SPTInterpretazione della prova

8



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!pTerreni GranulariDe Mello 1971


PROVE IN SITO


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Schmertmann 1978

)',(

)',('

vSPT

vp

NfDr

Drf

!

!"

=

=


PROVE IN SITO


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ENERGIA DEL SISTEMA

Rendimento energeticodel sistema di battutadove:ER = energia effettivamente trasmessa alle asteE* = 474 J, energia potenziale del sistema per una massa di 63.5 kgche cade da 760 mm di altezza

Il valore di NSPT convenzionalmente riferito ad un valore energeticopari al 60%.Skempton(1986) introduce il parametro di riferimento:

Con


( )%100*E

ErER =

2601 /)( DrN

60N1

260601

60

NCNdaricavabile

/1')(

battituradisistemadelenergeticorendimento

60

!=

==

=

=

cmkgperNN

ER

ERNN

v

SPT

"

SABBIE (N1)60/Dr2

Fini 55Medie 60Grosse 65

PROVE IN SITO


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PROVA PENETROMETRICA DINAMICA CONTINUA DP



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PROVA SCISSOMETRICA


Prova utilizzata in terreni coesividi bassa e media consistenza perla determinazione della resistenzanon drenata Cu.Lo scissometro (o vane) costituito da 4 rettangoli dilamiera dacciaio (s = 2 mm),saldati a croce allestremit diunasta metallica. Ruotando lasta,le palette descrivono un cilindro didiametro scelto in funzione dellamassima coppia torcente che siprevede di dover applicare perprovocare la rottura del terreno.

cu=

6M

!d2

d+3h( )

Dallequilibrioalla rotazioneattorno allasta:

PROVE IN SITO


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PROVA PENETROMETRICA STATICA (CPT)Mediante tale prova possibile:" Valutare i parametri meccanici dei terreni" Determinare il profilo stratigrafico" Identificare la natura dei terreni( complementare al sondaggio NON sostitutivo)" Interpolare i dati del sito ai fini del:

Attrezzatura

macchina di contrasto e sistema di reazione batteria di aste sonda penetrometrica sistema di misura e registrazione dati

Terreni indagati: dalle argille alle sabbie grosse (non cementate)Max profondit raggiungibile: dipende dallattrezzatura

+ calcolo cedimenti fondazioni superficiali in sabbia+ calcolo capacit portante pali



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1953+ manicotto per misurare attrito laterale (Begemann)

PROVA PENETROMETRICA STATICA (CPT)

Static Penetration Test1917Swedish State Railways 1927Danish Railways1935Department of Public Works Olandese

semplice cono da spingere nei terreni deltizi (progetto pali)

qcresistenza alla punta [FL-2]fs resistenza laterale [FL-2]

Limiti della prova meccanica qce fs riferite a profondit diverse misure fatte dal piano di campagna (attriti) discontinuit (prova ogni 20 cm)

POCO IDONEE PERTERRENI NON

OMOGENEI



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Cone Penetration Testdal1948 (ma usato negli anni 60)

penetrometro elettricocelle di carico per le misure di qcfsmontatesul cono

Vantaggi punta elettrica

Accuratezza e ripetitibilit delle misure Migliore definizione di strati sottili Velocit esecutive e di acquisizione dati Interpretazione (correlazioni empiriche) Alloggiamento per altre misure:

# pressione dellacqua (piezocono)# VS(down hole)# chimico/ambientali (envirocone)# resistivit



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PIEZOCONO (dal 1974)

Vantaggi rispetto alla CPT maggiore dettaglio stratigrafico

u non dipende da effetti scala valutazione propriet idrauliche

prove di dissipazione

misure livello di falda

CPTU

Misura pressione interstiziale u "u in argilla NC (+) in sabbia (-) condizioni di falda u0

N.B. deareazione sistema di misura



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PORTO TOLLE 1981



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0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20

qc(MPa)

Depth

(m)

00,050,10,150,2

fs(MPa)

-0,5 0 0,5 1

u (MPa)

CPTUdepositi delta del Po

Porto Garibaldi,Ferrara



21/54

0

0,25

0,5

0,75

1

1 10 100 1000 10000

Dissipation Time (s)

Nor

malisedexcesspor

epressure

16,8

20,8

23,0

29,7

Depth (m)

CPTU - depositi delta del Po - Porto Garibaldi, Ferrara



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sabbie

Rf= fs/qc

argille

qc

NATURA ed IDENTIFICAZIONE dei TERRENI (Robertson & Campanella 1983)



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NATURA ed IDENTIFICAZIONE dei TERRENI (Robertson 1990)



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DR - materiali granulari (Jamiolkowski et al. 1985)



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qc

#V0

$

- materiali granulari (Durgunoglu e Mitchell 1975)



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qc M=(1315)(qc)0,5

G0=(1,82,3)qc+59

G0ed M - materiali granulari (Fioravante et al. 1991)



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E50 E25

qc

E25 - E50 materiali granulari (Baldi et al. 1981)



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io

Cu materiali fini

NK = 15 Porto Tolle (Jamiolkowski et al. 1982)

Soluzioni teoriche:Capacit portante

Espansione della cavitStrain path methodApproccio numerico con modelli non lineari

qc= NKCu+#V0

NK

PI %

da Piezocono"u = NUCu

Argille Canadesi

NU=7,9+0,7 per 0,8 < LI < 2NU=11,7+2 per LI > 2


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io

Eu materiali fini Duncan e Buchignani 1976

Eu/Cu = f(PI, OCR)


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io

M materiali fini Sanglerat 1979

M = %Mqc

Classificazione USCS %M NC %M OCArgille molto plastiche CH, MH 2,57,5 2 6

Argille di media e bassaplasticit

CI, CL (qc < 0,7 MPa) 3,710(qc > 0,7 MPa) 2,56,3

25 (qc2)

Limo di bassa plasticit MI, ML 3,57,5 36 (qc2)

Limo organico OL 2,510 -Torba e argilla organica Pt, OH 0,5 5 -


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io

K Cv dissipazioni CPTU Fioravante 1983

U="u/u0

cv =TvH2/ t

Kv= cv mv &w

K= T50R2mv&w/ t50


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Classificazione tecniche geofisiche G0=VS2

tipo sorgente- attive: onde generate da sorgente- passive: sorgente = rumore ambientaleubicazione sorgente e ricevitori

- non intrusive: sorgente e ricevitori in superficie- intrusive: ricevitori e/o sorgente in foro di sondaggiomodello interpretativo

- dirette: misura diretta VS- indirette: misura indiretta VSIpotesi interpretative: terreno come mezzo omogeneo,isotropoe non confinato, legame costitutivo elastico lineare



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Classificazione tecniche geofisiche G0=VS2



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CROSS HOLE

Prova cross-hole 3 fori: si fa riferimento solo alle onde dirette e si supponeche le onde si propaghino orizzontalmente senza subire deviazioniMezzo trasversalmente isotropo

Metodo diretto:

V=V2-V1=L2/T2 L1/T1Metodo intervallo (true timeinterval):

V= "L/"T=(L2 L1)/(T2-T1)

"#

"$



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DOWN-HOLE 1 RICEVITORE

Z

L

D

Linterpretazione assume che itempi di primo arrivo deisegnali facciano sempreriferimento alla propagazionedelle onde dirette cheviaggiano lungo

percorsi rettilinei dallasorgente al sensore

Si correggono i tempi per tenerconto dei percorsi di propagazioneinclinati (tc= tempo che le ondeimpiegherebbero a parit di V sefossero verticali)

D = (L2+ z2)0.5tc=z*t/D

Sorgente + geofoni (ricezione) + trigger + sismografo (acquisizione)



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DOWN-HOLE 1 RICEVITORE

Z

L

D

tc

z

V

1

0

10

20

30

40

50

60

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Profondit

Vp

Vs

Velocit onde di taglio e di compressione (m/s)



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DOWN-HOLE 2 RICEVITORI

t1t2



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SCPTU

Aste di spinta

Amplificatoredi segnaleInclinometrobiassialeGeofono biassiale

Cella di carico fs

Manicotto(150 cm2)Cella di carico qcFiltro

Sorgente



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Beam

Static

Load

Seismic ConePenetrometer

TriaxialAccelerometers

Lateral Offset

Sledge-hammer

MechanicalHammer

LT

LB

tT

tB

Depth

TB

TB

S

tt

LLV

!

!

=

down-hole SCPTU

t = time of each signalL = length of each signal pathVS= shear wave velocity



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0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100

G0(MPa)

Depth(m

)

0 2 4 6 8 10

qc(MPa)

CH DH7

SCPTU7

G0profiles fromCross Hole and DownHole -SCPT tests in

alluvial depositPARMA



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TECNICHE GEOFISICHE NON INTRUSIVE E ATTIVE

Sorgente e ricevitori si trovano in superficie- prove di rifrazione e prove di riflessione (dirette)- onde di superficie (indirette)



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TECNICHE GEOFISICHE NON INTRUSIVE E ATTIVE

VANTAGGI/SVANTAGGI

+ non sono invasive

+ sono economiche

+ consentono di studiare aree molto estese

- i valori della V sono mediati su ampi volumi di terreno e interreni molto stratificati possono essere non significativi

- molto difficile indagare profondit elevate (>20-30m)- tecniche di elaborazione e interpretazione sofisticate



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SASW, MASWdeterminazione VR(onde Rayleigh) per inversione profilo VS

%&''(

()(*&+&(

%&''(

,-./012/-(

!piccola:deformazioni concentrate in A: VR= VRA!grande: deformazioni concentrate in B: VR= VRB

! lampiezza delle onde R decresce velocemente con la profondit! lenergia trasportata si trasmette quasi completamente negli strati a z < !! VRdipende dalle propriet meccaniche degli strati a z < !



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PROVA SASW A DUE STAZIONI

campo di moto superficiale



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Prova SASW multistazione o MASW (4 o 8 geofoni)



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PARAMETRI DINAMICI MISURE IN SUPERFICIE

[ ][ ]

( )( )[ ] ( )!"

#

!

!!

!!

!

!

$==

%=

=

=

XfXV

tyFFT

tyFFT

R

2

arg

:fasediVelocit

)()(

:SpectrumPowerCross

)()(

)()(

:lineariSpettri

*

2

1

12

2112

2

1

G

YYG

Y

Y

ANALISISPETTRALE

DEI SEGNALI

PROPAGAZIONE DELLE ONDE NEI TERRENIGEOTECNICA

A.A. 2012-2013


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CURVA DI DISPERSIONESPERIMENTALE


A.A. 2012-2013


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PROCEDURA DI INVERSIONE


A.A. 2012-2013


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PROFILO DELLE VELOCIT DI TAGLIO VS(Z)

VR= f(')(VS

VR= VR(f)


A.A. 2012-2013

0 50 100 150


51/54

0

5

10

15

20

0 50 100 150

Go (MPa)

Depth

(m)

SASW

SCPT

G0profiles fromDH-SCPT and SASW tests

from deltaic deposit of

Po riverFERRARA (Madonna)

GEOTECNICA


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!"#$%&'%"()

+, -%../ /0/#%"%/ '11'0'232/ 45/1/ /"&% &' 6/170%89, 9: ;$'"


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PROPAGAZIONE IN UN MEZZO OMOGENEO ELASTICO ISOTROPO CONFINATO

in corrispondenza della superficie libera, dove le tensionitangenziali si annullano, le equazioni del moto ammettano soluzioniaddizionali che descrivono delle onde che si propagano nellostrato pi superficiale

La velocit di propagazione delle onde R funzione della VS(VR/VS)6-8(VR/VS)4+[24-16(VS/VP)2](VR/VS)2+16[(VS/VP)2-1]=0

Soluzione (approssimata) di Viktorov (1967):VR/VS= (0.874 + 1.117 ")/(1 + ")

"= rapporto di Poisson0.87 < VR/VS< 0.96


A.A. 2012-2013


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