I MODULO – INDAGINI IN SITO - CORE
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Le indagini geotecniche devono permettere un’adeguata caratterizzazionegeotecnica del VOLUME SIGNIFICATIVO di terreno, che è la parte disottosuolo influenzata, direttamente o indirettamente, dalla costruzionedell’opera e che influenza l’opera stessa. Il volume significativo ha forma edestensione diverse a seconda del problema in esame e deve essere individuatocaso per caso, in base alle caratteristiche dell’opera e alla natura ecaratteristiche dei terreni.
Dati geotecnici necessariper il progetto dell’opera
• Successione stratigrafica• Regime delle pressioni interstiziali• Caratteristiche fisico-meccaniche
terreni• Proprietà materiali da costruzione
NTC 2008 – Circolare 6.2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE
GEOTECNICA
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I MODULO –INDAGINI IN SITO
INDAGINI E PROVE GEOTECNICHE IN SITO 1/2
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I MODULO –INDAGINI IN SITO
INDAGINI E PROVE GEOTECNICHE IN SITO 2/2
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
PROGRAMMAZIONE INDAGINI
SCOPO • Raccolta informazioni sufficienti alla scelta dellasoluzione
• Evidenziare eventuali problemi in fase esecutiva• Evidenziare potenziali rischi di natura
geotecnica/geologica• Fornire i valori dei parametri significativi
OCCORREDECIDERE
• Numero e tipo di prove• Ubicazione• Profondità
Necessita di un adeguato modello geologico dell’areaPossibilità di variare il Programma Indagini in corso d’opera
DIPENDEDA
• Importanza del progetto• Fase di sviluppo del progetto• Complessità geologica del sito
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
NUMERO DELLE VERTICALI
STRUTTUREORDINARIE
3-4 sondaggi agli spigoli(eventuale infittimento conCPT)
AREE ESTESE 1 verticale ogni 500-600 mq
AREE NASTRIFORMI 1 verticale ogni 50-300 m lungoasse
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
VANTAGGI
Rapide ed economiche
Descrizione continua
Volume di terrenomaggiore
Terreno indisturbato
Terreni a grana grossa(uniche possibili)
SVANTAGGI
Incertezze sulle condizioni al contorno
Incertezze sulle condizioni didrenaggio
Stato tensionale e deformativo conforti gradienti
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Scavi ispezionabili(pozzetti)
Cunicoli e trincee
Sondaggi meccanici
Prove geofisiche
Prove penetrometriche
ACCERTAMENTI STRATIGRAFICI
DIRETTI INDIRETTI
Eseguire SEMPRE un accertamento stratigrafico diretto!!
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
• TRIVELLAZIONE
• DISTRUZIONE DI NUCLEO
consentono una ricostruzionedella stratigrafia attraverso i«cuttings» estratti
PERFORAZIONI DI SONDAGGIO
• ROTAZIONE consentono una ricostruzione dettagliatadella stratigrafia attraverso le «carote»
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
PERFORAZIONI DI SONDAGGIO
• ROTAZIONE
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I MODULO – INDAGINI IN SITOATTIVITÀ IN CORSO DI SONDAGGIO
• Rilievo stratigrafico
• Esecuzione di Standard Penetration Test (SPT) in foro
• Esecuzione di prove di permeabilità in sito (Lefranc)
• Esecuzione di prove pressiometriche
• Prelievo di campioni di terreno (indisturbati e/o rimaneggiati)
• Installazione di strumentazione geotecnica
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I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 1/4
PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO
rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine
• Dati generali e tecnici
composto da:
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I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 1/4
PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO
rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine
composto da:
• Descrizione stratigrafica
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I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 1/4
PROFILO STRATIGRAFICO DEL SONDAGGIO
rappresentazione della successione dei terreni attraversati dai mezzi di indagine
composto da:
• Parametri di perforazione
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I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 2/4
DATI GENERALI E TECNICI
• Impresa esecutrice• Denominazione cantiere• Committente• Nome sondaggio• Quota• Data perforazione
• Metodo perforazione• Attrezzatura impiegata• Utensili impiegati (carotieri)• Diametro perforazione• Rivestimento
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I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 3/4
DESCRIZIONE STRATIGRAFICA
• Tipo di terreno o di roccia• Condizioni di umidità naturale• Consistenza• Colore o colore prevalente• Struttura
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I MODULO – INDAGINI IN SITOCome si compila una stratigrafia 4/4
PARAMETRI DI PERFORAZIONE
• Percentuale di recupero• Livello piezometrico• Campioni prelevati• Risultati eventuali prove
geotecniche (SPT, PP, TV)• Attrezzature installate
(Piezometri, inclinometri, ecc.)
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 1/6
Prova penetrometrica dinamica Standard Penetretion Test (SPT)Standard Cone Penetration Test (SCPT)
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 2/6
viene eseguita in corso di carotaggio all’interno del foro
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 3/6
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 4/6
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 5/6
• Prova economica, molto diffusa• Prova standardizzata da molti decenni (grande mole di risultati per
correlazioni)• Prelievo di un campione disturbato• Prova impulsiva (poco attendibile per terreni a grana fine) Influenza di Du• Risultati discontinui con la profondità
Correzioni:
• Sabbie limose sotto falda:
• Punta conica (depositi ghiaiosi):
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva penetrometrica dinamica (SPT) 6/6
Stima della densità relativa
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva di permeabilità Lefranc
Determinazione della conducibilità idrica dei depositi attraversati attraverso la misura degli assorbimenti di acqua nel terreno.
metodo a carico idraulico variabile
prevede il riempimento con acqua del tratto di foro, precedentemente rivestito, sino alla profondità di prova e la successiva misura del livello dell’acqua all’interno del foro (senza ulteriori immissioni) a distanza di 15”, 30”, 1’, 2’, 4’, 8’, 15’ dall’inizio dell’abbassamento, fino all’esaurimento del medesimo
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProva di permeabilità Lefranc
metodo a carico idraulico variabile
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProve permeabilità
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPrelievo di campioni di terreno
da sottoporre ad analisi di laboratorio geotecnico e/o chimico
• prelevati dal materiale recuperato con il carotaggio direttamente dalle cassette catalogatrici.
• vengono sigillati in sacchetti o barattoli in vetro a tenuta stagna per consentirne la conservazione e la misura del tenore di umidità
• la quantità necessaria per le prove di laboratorio è di circa 500 gr. per i terreni fini e di circa 2 kg per quelli grossolani
• nella scelta si avrà cura di eliminare le parti di campione alterate dall'azione del carotiere (corteccia, parti "bruciate", tratti dilavati, ecc.)
CAMPIONI RIMANEGGIATI
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPrelievo di campioni di terreno
da sottoporre ad analisi di laboratorio geotecnico e/o
chimico
• sono i campioni recuperati in corso di sondaggio con appositi utensili (campionatori)
• i campionatori da utilizzare impiegano una fustella a pareti sottili in acciaio
CAMPIONI INDISTURBATI
Il campionatore Shelby, a parete sottile, è il più comune dei tipi a pistone (ad infissione) può essere utilizzato con profitto in terreni a grana fine o coesivi, ma anche in sabbie, fino a quelle mediamente addensate.
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
PIEZOMETRI 1/5
• A tubo aperto (NORTON)
• Celle di Casagrande
controllare il livello dellafalda o delle falde di acquapresenti nel terreno e diseguirne nel tempo levariazioni
posti in opera al termine della perforazione
Installazione strumentazione geotecnica
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 2/5
A TUBO APERTO (NORTON)
• Costituito da batteria tubi in PVC rigido ciechi e microfessurati (open-stand-pipe)
è necessario colmare l’intercapedine tra tubo epareti del foro con ghiaino ben cernito erivestire con calza geotessile il tratto ove, inbase alla precedente perforazione, si supponeabbia sede la falda d'acqua.Nel fondo sarà applicato un apposito tappo dichiusura.
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 3/5
CELLA PIEZOMETRICA O CASAGRANDE
• Costituito da un filtro a candela e da un telaio
I tubi collegati alla cella porosa risalgono lungo laperforazione fino al raggiungimento del boccaforo evengono utilizzati sia per le letture, sia per eseguire lospurgo della cella piezometrica.Le misure possono essere eseguite tramite una sondapiezometrica (freatimetro), dotata di un cavocentimetrato, da calare in uno dei due tubi, oppuretramite un trasduttore elettrico di pressione installato inuno dei due tubi e collegato ad un sistema di acquisizionedati.
• Il filtro deve essere poroso (agglomerato di silice)• Telaio dotato di 2 raccordi da 1/2”
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 4/5
RILIEVO PIEZOMETRICO
consente la misura di profondità a cui si trova il livello dell'acqua in piezometri, pozzi, cisterne ecc.
Un sensore piezometrico, tramite la chiusura del circuito in presenza
d'acqua, determina un segnale sonoro.
Contemporaneamente si accende una spia luminosa (LED)
FREATIMETRO
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 4/5
RILIEVO PIEZOMETRICO
consente la misura di profondità a cui si trova il livello dell'acqua in piezometri, pozzi, cisterne ecc.
Determinano il livello dellafalda tramite la misura delpeso della colonna d’acquache lo sovrasta.Sono in grado di restituire ivalori della misura dellacolonna d’acqua riferiti allaquota di bocca pozzo o allivello medio mare
DIVER(letture in continuo)
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPIEZOMETRI 5/5
La conoscenza del livello di falda è uno degli aspetti più importanti della caratterizzazione geotecnica
Il comportamento dei terrenidipende dalle tensioni efficaci(Terzaghi)
σ’ = σ - u
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
TUBI INCLINOMETRICI 1/5Installazione strumentazione geotecnica
Consentono, attraverso letture ripetute nel tempo, lamisura dello spostamento orizzontale del terreno lungotutta la verticale.Si utilizza una sonda inclinometrica che, dotata di sensoriservoaccelerometrici o potenziometrici di elevataprecisione, consente di misurare l’inclinazione del tuboin corrispondenza di una determinata sezione.
I tubi inclinometrici sono caratterizzati da una sezionecircolare in alluminio, provvista di quattro scanalature oguide, con funzioni di guida per la sonda inclinometrica,con diametro esterno di 80÷90 mm e lunghezza noninferiore a 3,0 m.
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE PENETROMETRICHE STATICHE
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPenetrometro statico-dinamico modello Pagani TG 63/100
cingolato
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPenetrometro statico-dinamico montato su autocarro
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE PENETROMETRICHE STATICHE
PUNTA MECCANICA - CPT
(Begemann)
• 2 aste coassiali• Prova discontinua• Misura forze in
testa
PUNTA ELETTRICA - CPTE
•Infissione continua•Misura forze locale•Possibilità aggiuntaaltri sensori(piezocono)
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Cone Penetration Test (CPT)
Infissione per spinta di una punta conica con velocità v = 20 mm/s
SI MISURA • Lp
• Ll
• Qc = Lp/Ac = resistenza alla punta
• Fs = Ll/As = resistenza al manicottolaterale
• FR = Ll/Qc = Friction Ratio
Qc è molto più affidabile di Fs
Qc= resistenza PuntaLp= forza assiale agente su conoAc = Area Cono
Fs= resistenza unitaria lateraleLl=forza di attrito lateraleAs= Superficie laterale
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Cone Penetration Test (CPT)
Profilo stratigrafico
Δu>0
• Argille: Qc = 0 - 3 MPa
• Sabbie: Qc = 2 -30 Mpa
Qc dipende da ’
Nei terreni coesivi rottura non drenata Cu
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Cone Penetration Test (CPT)
Profilo stratigrafico(Schmertmann, 1978)
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Cone Penetration Test (CPT)
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Cone Penetration Test (CPT)
Taratura del profilo di Qc con sondaggi a carotaggio continuo
Vantaggioso per infittire le stratigrafie in terreni con grande variabilità
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Piezocono (CPTU)
Aggiunta di un sensore per misura pressione dell’acqua nei pori (u)
Incremento delle potenzialità dellostrumento
Maggiori difficoltà esecutive(saturazione dei circuiti)
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPiezocono (CPTU)
Profili stratigrafici di grande dettaglio
La u non risente deifenomeni di scala
«misura» del livellopiezometrico
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I MODULO – INDAGINI IN SITOProve Penetrometiche Dinamiche
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I MODULO – INDAGINI IN SITOMetodi geofisici
NTC 2008 (3.2.2):«Ai fini della definizione dell’azione sismica diprogetto, si rende necessario valutare l’effetto dellarisposta sismica locale mediante specifiche analisi,come indicato nel § 7.11.3. In assenza di tali analisi,per la definizione dell’azione sismica si può fareriferimento a un approccio semplificato, che si basasull’individuazione di categorie di sottosuolo diriferimento (Tab. 3.2.II e 3.2.III).»
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I MODULO – INDAGINI IN SITOMetodi geofisici - Categorie di sottosuolo
DESCRIZIONE DEL PROFILO STRATIGRAFICO
Parametri
VS30(m/s)
NSPT(colpi/30
cm)
cu(kPa)
AFormazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi, caratterizzati da valori di Vs,30 superiori a 800 m/s comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m
>800 - -
B
Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o argille molto consistenti, con spessori di diverse decine di metri caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 360 e 800 m/s ovvero resistenza penetrometrica NSPT>50 e cu>250 kPa
360-800 >50 >250
CDepositi di sabbie o ghiaie mediamente addensate o argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri caratterizzati da valori di Vs,30 compresi tra 180 e 360 m/s (15<NSPT<50 e 70<cu<250 kPa)
180–360 15-50 70–250
DDepositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti, caratterizzati da valori di Vs,30<180 m/s (NSPT<15, cu<70 kPa)
<180 <15 <70
EProfili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali, con valori di Vs,30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore tra 5 e 20 m giacenti su un substrato di materiale più rigido con Vs,30 >800 m/s
S1Depositi costituiti da, o che includono, uno strato spesso almeno 10 m di argille/limi di bassa consistenza, con elevato indice di plasticità (PI>40) e contenuto d’acqua caratterizzati da Vs,30 <100 m/s e 10<cu<20 kPa
<100 - 10-20
S2 Depositi di terreno soggetto a liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Metodi per valutazione Vs30:• Metodi attivi (es. MASW)
Vantaggi: economici e veloci
Metodi geofisici
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Metodi per valutazione Vs30:
• Metodi passivi (es. H/V)Vantaggi: economici e veloci
Metodi geofisici
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I MODULO – INDAGINI IN SITO
Altri metodi:•Prove in foro (Cross-hole e Down-hole)
Vantaggi: maggiore completezza diinformazioniSvantaggi: costo elevato, necessità diperforazione
Metodi geofisici
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE IN FASE DI COLLAUDO
Prove di carico su piastra per verifica compattazione terreno (es. nei rilevati)
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I MODULO – INDAGINI IN SITOPROVE IN FASE DI COLLAUDO
Prove di densità in sito Prove Proctor in laboratorio