Appunti di Opere geotecniche

VANTAGGI DELLE PROVE IN SITO

• 

Rapide ed economiche ad esempio una prova penetrometrica a spinta 25 metri la si fa in mezza

giornata, tenendo conto anche delle fasi di preparazione, mentre per una prova triassiale ci vuole

all’incirca 3 giorni e per una prova edometrica 1 settimana);

• Descrizione continua con la profondità;

• Maggiore volume di terreno investigato;

• Stato tensionale e permeabilità definite meglio perché facciamo una prova nello stato tensionale che

agisce in sito cosi come facciamo una prova nelle condizioni di permeabilità che esistono nel sito che

stiamo analizzando.

SVANTAGGI DELLE PROVE IN SITO

• Condizioni al contorno di complessa individuazione;

• Condizioni di drenaggio spesso incerte;

• Effetti di disturbo indotti sul terreno circostante;

• Necessità di ricorrere a correlazioni empiriche ovvero dal dato misurato passiamo a un parametro

geotecnico, quindi misureremo una resistenza alla punta oppure una pressione necessaria per fare

dilatare una certa membrana e da questi valori ci ricaviamo ai parametri meccanici.

Per la definizione del modello geotecnico in sede di programmazione delle indagini occorre decidere:

• NUMERO ED UBICAZIONE dei punti di indagine;

• PROFONDITÀ da raggiungere;

In relazione al tipo di opera che andiamo a considerare il volume significativo è diverso e soprattutto le

profondità che dobbiamo raggiungere sono diverse. Con riferimento alle fondazioni dobbiamo avere chiaro

il criterio per definire la profondità di prova.

1. DEFINIZIONE DELLA STRATIGRAFIA

• METODI DIRETTI

Sondaggi, con estrazione continua di carote e guardo di che terreno si tratta. In un sondaggio

o a carotaggio continuo portiamo in superficie dei cilindri di terreno che sono dei campioni

rimaneggiati/disturbati, ma possiamo anche prevedere un sondaggio a campionamento

indisturbato in cui bisogna prevedere delle fustelle e una tecnica di campionamento

opportuna che garantisca che il campione rimanga indisturbato (sigillato in laboratorio).

Scavi ispezionabili;

o

• METODI INDIRETTI

Comprendono tutte quelle procedure, che vedremo sia con il piezocono sia con il dilatometro, che

misurano la variazione di determinate caratteristiche e permettono di risalire alla definizione del

profilo stratigrafico.

• CAMPIONATORI Questi sono esempi di campionatori/fustelle che

utilizziamo nel corso di un sondaggio per prelevare un

campione indisturbato.

• Campione indisturbato: è un campione che conserva la struttura, il contenuto di acqua e la

composizione chimica del terreno in sito, e che risulta quindi rappresentativo ai fini della

determinazione dei parametri di resistenza al taglio, deformabilità, permeabilità. I campioni di sabbia

vengono ricostituiti in laboratorio con delle tecniche di deposizione.

I risultati delle indagini (e in particolare dei sondaggi) devono essere interpretati e sintetizzati per fornire



una rappresentazione delle formazioni indagate uso di simboli e termini consigliati nelle

Raccomandazioni AGI.

Questo è l’output che viene fornito dalla ditta che ha fatto i sondaggi. Normalmente abbiamo a che fare con

la profondità, ci viene indicato dove è stato incontrato il livello di falda, dove sono stati prelevati i campioni.

Quindi ci sarà consegnata sia una descrizione in termini grafici ma soprattutto una descrizione nel dettaglio

che considera tutte le possibili informazioni che si possono dare sulla base di una classificazione di tipo visivo.

In una cassa di sondaggio vediamo tutte le carote estratte poi è possibile ci siano dei buchi che sono

tipicamente associati a un prelievo del campione. A volte questi buchi sono anche dovuti al fatto che si fanno

in itinere delle prove SPT durante un sondaggio. Questi sono tutti campioni disturbati in cui si fanno tutte le

prove non meccaniche, quindi posso determinare una granolometria o tutte le proprietà fisiche.

• LA PROVA PENETROMETRICA STATICA (CPT)

E’ la prova più utilizzata per i nostri terreni di pianura. Consiste nell’infiggere nel terreno una punta conica a

velocità di avanzamento costante v = 2cm/s, misurando:

• La resistenza alla punta q cioè lo sforzo necessario per la penetrazione della punta a una

C

v = 2cm/s, quindi dobbiamo avere una attrezzatura di spinta per infiggere la punta nel

terreno mantenendo una velocità costante. ;

• l’attrito che si sviluppa sul manicotto posto al di sopra della punta, f

S

Noi faremo riferimento alla prova penetrometrica con piezocono. E’ una prova in cui la

punta è munita di settore/pietra poroso e relativo trasduttore (piezocono) che ci permette

di misurare la pressione interstiziale nei pori u. Quindi nel piezocono misuriamo 3 grandezze

q , f e u. Se faccio due prove parallele, una con piezocono che ha la pietra porosa alla base

C S

del cono l’altra la faccio con pietra porosa a metà cono, i valori delle u che ricavo sono

diversi. La pietra porosa se viene messa nella punta si intasa e il piezocono andrebbe subito

fuori uso, quindi è meglio metterla nella posizione che da meno problemi che è quella alla

.

pari delle frecce di u

2

La parte fondamentale è la punta conica che arriva fino a una profondità di 40 m nelle prove di routine,

l’attrezzatura comprende un sistema di aste per l’infissione della punta penetrometrica e un dispositivo di

spinta, zavorrato e/o ancorato (tutta l’attrezzatura viene installata in un camion). Tutti i penetrometri hanno

anche un inclinometro perché mentre infiggiamo la punta dobbiamo controllare di andare sulla verticale, si

avrà lo stesso una deviazione ma dovrà essere minima.

Prova penetrometrica statica con punta elettrica

La resistenza alla punta e l’attrito laterale locale vengono misurati mediante trasduttori montati

direttamente al di sopra del cono e della punta e quindi ci permette di avere delle misure molto più accurate.

La punta elettrica permette di fare le misure in continuo e abbiamo una restituzione

del dado che viene raccolto classicamente ogni 2 cm. La punta elettrica è soggetta

di standardizzazione quindi non possiamo usare una punta di dimensioni qualsiasi,

2

, l’angolo del cono avrà un’apertura di 60°, la

l’area di base dovrà essere 10 cm 2

superficie laterale del manicotto di 150 cm , oltre al fatto che l’avanzamento dovrà

avvenire per 2 cm/s.

Il penetrometro statico elettrico è stato fatto oggetto di standardizzazione (ASTM, 1979)

2

Nella prova penetrometrica statica il cono da 10 cm è in assoluto la punta più diffusa però ci sono anche

2

quelle da 15 cm un po’ meno usate. Bisogna stare attenti perché le correlazioni che si usa sono legate al

tipo di piezocono.

Piezocono (CPTU)

Il piezocono contiene una pietra porosa collegata ad un trasduttore che permette di misurare la pressione

dell’acqua interstiziale durante l’avanzamento. In questa situazione abbiamo due configurazioni di piezocono

nella quale in quella a sinistra è la stessa situazione trattata in precedenza, ovvero si ha nella punta il settore

poroso che ha lo svantaggio di intasarsi con le particelle più fini di terreno incontrate nell’avanzamento e

quindi la pietra porosa non è più in grado di svolgere il suo ruolo perché perde le sue elevate caratteristiche

di permeabilità.

Piezocono sismico (SCPTU)

Si prevede l’inserimento di un geofono sulla punta che permette di misurare la velocità (v ) delle onde di

S

taglio che durante la prova generiamo in superficie. Abbiamo una trave in acciaio che colpiamo in superficie

con un martello generando un’onda sismica di cui andiamo a misurare la velocità sulla base del tempo

impiegato da quest’onda per raggiungere il geofono installato nella punta.

Quando abbiamo un piezocono sismico la misura delle v la facciamo ogni metro.

S

INTERPRETAZIONE DELLA PROVA

Abbiamo una stratigrafia che non conosciamo, abbiamo un substrato da analizzare e la falda si trova ad una

certa profondità, siamo in condizioni idrostatiche quindi il profilo di pressione neutra è individuato

dall’andamento triangolare in cui la pendenza sarà governata da γ . Durante la prova si misurano:

W

• Resistenza alla punta q

C

• Attrito laterale f

S

• Pressioni neutre u (piezocono)

vuol dire stiamo considerando un piezocono che la pietra porosa alla base del cono. Ci

Quando vediamo u

2

accorgiamo che passando da una sabbia a un’argilla la risposta in termini di resistenza alla punta è molto

significativa. In una grana grossa solitamente la q è sopra i 10 Mpa poi man mano che andiamo in profondità

C

aumenta arrivando fino a 30 Mpa, mentre per un’argilla il q può essere di 1 o 2 Mpa e per un limo può

C

arrivare massimo a 5 Mpa. Nel diagramma a destra vediamo il valore misurato della u e viene messo a

confronto con il profilo della u legato alle condizioni di falda. Quello che si nota è che quasi mai il valore

misurato coincide con il valore di equilibrio della pressione neutra. Il valore misurato della u e il valore di

equilibrio dovuto alle condizioni di falda coincidono solo nella sabbia mentre quando vado nella grana fine

quello che misuro è radicalmente diverso rispetto al valore di equilibrio perchè con l’avanzamento della

punta nel terreno a grana fine si determina l’insorgere delle sovrappressioni interstiziali, quindi quello che

misuro sarà u + ∆u. La ∆u sarà positiva dove la u che misuro è più grande della u ma può essere anche

0 0

negativa quando la u che misuro è al di sotto del valore di equilibrio u .

0

Si possono immediatamente calcolare:

• Rapporto di Frizione R :

F

Il rapporto di frizione è parente di f , tipicamente nei terreni a grana fine è un

S

valore grande.

• Resistenza alla punta corretta q :

t

q è parente di q . q solitamente è una quantità che noi definiamo nel

t C t

piezocono cioè in un contesto che possiamo misurare le pressioni

, che è quella che noi facciamo sempre riferimento nelle prove

interstiziali. La resistenza q

t

penetrometriche con piezocono, si chiama resistenza alla punta corretta ed è quel valore della

resistenza alla punta che otteniamo dal valore misurato che andiamo a correggere per il fatto che il

piezocono per come è costruito ha una camera all’interno della quale entra l’acqua con la sua

pressione che stiamo misurando. Questa pressione determina una riduzione nel valore della q per

C

cui misuriamo una resistenza alla punta