Geotecnica

Geotecnica 2022/2023

Daniel Cucugliato

Geoscienze per lo sviluppo sostenibile

Sommario

• Definizione di terre e rocce ....................................................................................................................... 4
• Proprietà dei singoli granuli, dell’insieme dei granuli e dell’insieme dei granuli con acqua ............................ 4
• Peso specifico ................................................................................................................................................ 4
• Peso di volume .............................................................................................................................................. 4
• Porosità .......................................................................................................................................................... 5
• Indice dei vuoti .............................................................................................................................................. 5
• Densità relativa .............................................................................................................................................. 5
• Contenuto d’acqua ........................................................................................................................................ 5
• Grado di saturazione ..................................................................................................................................... 6
• Sistemi di classificazione delle terre .................................................................................................................. 6
• Prove di laboratorio ........................................................................................................................................... 8
• Analisi granulometrica ................................................................................................................................... 8
• Setacciatura ............................................................................................................................................... 8
• Sedimentazione ......................................................................................................................................... 8
• Denominazione del terreno dalla curva granulometrica .......................................................................... 9
• Indici ricavabili dalla curva granulometrica ............................................................................................... 9
• Limiti di Atterberg .......................................................................................................................................... 9
• Carta di attività di Casagrande ................................................................................................................ 10
• Potenziale di rigonfiamento .................................................................................................................... 11
• Prove di taglio diretto .................................................................................................................................. 12
• Prova di taglio triassiale ............................................................................................................................... 12
• Prova edometrica ........................................................................................................................................ 14
• Diagramma indice dei vuoti-log p (pressioni effettive) di una prova edometrica .................................. 14
• Diagramma cedimenti-log tempo nella prova edometrica ..................................................................... 16
• Diagramma indice dei vuoti-pressione verticale effettiva (senza log) della prova edometrica (non trattato) ................................................................................................................................................... 17
• Curva pressione verticale effettiva e deformazione verticale nella prova edometrica .......................... 17
• Coefficiente di permeabilità dai dati della prova edometrica ................................................................. 18
• Prova Proctor ............................................................................................................................................... 19
• Prova CBR .................................................................................................................................................... 20
• Prova di compressione assiale ..................................................................................................................... 20
• Vane test ...................................................................................................................................................... 21
• Vantaggi e svantaggi delle prove di laboratorio .......................................................................................... 21
• Prove in sito ..................................................................................................................................................... 22
• Prove penetrometriche dinamiche SPT ....................................................................................................... 22
• Parametri ricavabili dalle prove SPT ........................................................................................................ 22
• Prove penetrometriche dinamiche DPSH .................................................................................................... 26
• Prova penetrometrica statica ...................................................................................................................... 26
• Parametri ricavabili dalle prove statiche CPT e CPTU ............................................................................. 26
• Classificazione litologica .......................................................................................................................... 27
• Modulo di confinamento ......................................................................................................................... 29
• Angolo di attrito ....................................................................................................................................... 29
• Densità relativa ........................................................................................................................................ 29
• Coesione efficace e coesione non drenata .............................................................................................. 30
• Modulo elastico e modulo elastico non drenato .................................................................................... 30
• Indice di consistenza ................................................................................................................................ 31
• Grado di consolidazione .......................................................................................................................... 31
• Prove dilatometriche ................................................................................................................................... 32
• Prove di carico su piastra ............................................................................................................................. 33
• Vantaggi e svantaggi delle Indagini in sito .................................................................................................. 34
• Progettazione geologica .................................................................................................................................. 35
• Caratteristiche geotecniche ......................................................................................................................... 36
• Sondaggi e metodi di perforazione ................................................................................................................. 37
• Identificazione delle condizioni stratigrafiche del sottosuolo ..................................................................... 38
• Fondazioni e capacità portante dei terreni ..................................................................................................... 39
• Fondazioni superficiali o dirette .................................................................................................................. 39
• Calcolo della capacità portante delle fondazioni superficiali ...................................................................... 41
• Fondazioni profonde ................................................................................................................................... 43
• Micropalo ................................................................................................................................................. 44
• Pali battuti realizzati fuori opera (prefabbricati) ..................................................................................... 45
• Pali infissi e gettati in opera .................................................................................................................... 46
• Pali trivellati ............................................................................................................................................. 47
• Jet Grouting ............................................................................................................................................. 49
• Acqua nel suolo ............................................................................................................................................... 50
• Prove di permeabilità LEFRANC ................................................................................................................... 51
• Prova carico variabile .............................................................................................................................. 51
• Prova a carico costante ........................................................................................................................... 52
• Prove di permeabilità Lugeon ..................................................................................................................... 52
• Tipi di scavo in presenza di acqua ............................................................................................................... 53
• Well point .................................................................................................................................................... 54
• Indagini sismiche e classificazione dei suoli .................................................................................................... 55
• Procedure da seguire nella progettazione geologica .................................................................................. 55
• Microzonazione sismica ........................................................................................................................... 56
• Liquefazione .................................................................................................................................................... 58
• Verifica del rischio di liquefazione ............................................................................................................... 59
• Analisi di liquefazione con N ................................................................................................................ 61
• SPT
• Analisi di liquefazione con CPT ................................................................................................................ 63
• Studio della meccanica delle rocce ................................................................................................................. 65
• Parametri delle discontinuità ...................................................................................................................... 65
• Test di Markland .......................................................................................................................................... 69
• Problematiche in galleria ............................................................................................................................. 70
• Classificazione degli ammassi rocciosi ......................................................................................................... 72
• RQD – Rock quality designation .............................................................................................................. 72
• RMR – Rock mass rating .......................................................................................................................... 73
• Sistema “Q” – Rock Tunneling Quality Index ........................................................................................... 76
• GSI – Geological Strength index .............................................................................................................. 80
• Correlazioni empiriche tra i diversi sistemi classificativi ......................................................................... 81
• Stabilità in rocce carsiche ........................................................................................................................ 82
• Stabilità dei versanti ........................................................................................................................................ 83
• Stabilità dei versanti in roccia ...................................................................................................................... 83
• Classificazione dei movimenti franosi ......................................................................................................... 83
• Crolli – Falls .............................................................................................................................................. 84
• Ribaltamenti – Topples ............................................................................................................................ 84
• Scivolamenti – Slide ................................................................................................................................. 84
• Espandimenti Laterali – Lateral Spreads ................................................................................................. 85
• Colate ....................................................................................................................................................... 85
• Tipologie di intervento nella stabilità dei versanti ...................................................................................... 86
• Interventi di rinforzo ................................................................................................................................. 86
• Interventi di disgaggio ............................................................................................................................. 87
• Interventi di protezione ........................................................................................................................... 87
• Pavimentazioni stradali ................................................................................................................................... 91
• Struttura degli strati di una pavimentazione flessibile ................................................................................ 91
• Fasi di realizzazione di una pavimentazione stradale ................................................................................. 94

Definizione di terre e rocce

Una terra è un aggregato naturale di granuli di minerali, con o senza costituenti organici, che può essere separato per semplice agitazione meccanica o se immerso in acqua. Una roccia è un aggregato naturale di minerali fortemente connessi, dotato di un'elevata coesione e caratterizzato da elevata resistenza meccanica. Non sono separabili neanche con una prolungata agitazione in acqua.

Esistono dei materiali di transizione tra la definizione di terra e roccia, questi sono le marne, i tufi e le pozzolane. Questi termini sono più indicativi dell'origine o composizione dei materiali, piuttosto che della loro consistenza o cementazione, in quanto è possibile attribuire questi termini sia ai materiali integri che agli stessi materiali decomposti.

Proprietà dei singoli granuli, dell’insieme dei granuli e dell’insieme dei granuli con acqua

Proprietà dei singoli granuli

• Peso specifico
• Composizione mineralogica
• Forma
• Dimensioni
• Contenuto di sostanza organica
• Grado di arrotondamento

Proprietà dell’insieme di granuli

• Composizione granulometrica
• Porosità (n) e indice dei vuoti (e)
• Peso dell'unità di volume
• Grado di addensamento (Dr=densità relativa)

Proprietà dell’insieme di granuli con acqua

• Contenuto d'acqua
• Peso dell'unità di volume
• Grado di saturazione
• Plasticità
• Attività

Peso specifico

Dipende dalla natura mineralogica dei granuli, è dato dal rapporto tra il peso del singolo granulo (coincide con il peso specifico del minerale che forma il granulo) e il volume occupato dallo stesso. Il valore del peso specifico varia tra 2,5 e 2,8 t/m³, valori inferiori si hanno per terreni vulcanici o in presenza di sostanza organica.

Peso di volume

È dato dal rapporto tra il peso totale e il volume totale del campione di terra, dipende dal peso specifico dei granuli, dalla porosità e dalla percentuale di pori riempiti d'acqua. Il peso di volume può anche essere indicato secco, cioè dato dal rapporto tra il peso del campione essiccato e il volume totale (prima dell'essiccamento).

Valori medi delle terre:

• La ghiaia ha valori maggiori o uguali a 2 t/m³, ovvero 20 kN/m³ o 2 g/cm³
• La sabbia circa 1,8 t/m³, cioè 18 kN/m³ o 1,8 g/cm³
• L'argilla tra 1,3 e 1,7 t/m³, cioè 13 kN/m³ o 1,3 g/cm³

Porosità

È data dal rapporto tra il volume dei vuoti e il volume totale. Dipende dalla granulometria, dalla forma dei granuli e dallo stato di addensamento.

Indice dei vuoti

È definito dal rapporto tra il volume dei vuoti e il volume del solido. Dipende dalla granulometria, dalla forma dei granuli e dallo stato di addensamento.

Valori medi di indice dei vuoti:

• Sabbia uniforme non addensata 0,85
• Sabbia uniforme addensata 0,51
• Valori < 1 eccetto per le sabbie assortite a granulometria continua.