Caratterizzazione geotecnica dei depositi sabbiosi sul litorale di Minturno

Facoltà Di Scienze Matematiche, Fisiche E Naturali

Laurea di I livello in scienze geologiche

Elaborato finale sperimentale in geologia applicata
Caratterizzazione geotecnica dei depositi sabbiosi sul litorale di Minturno (LT), in relazione ad interventi di ripascimento.

Relatore: Prof. Gabriele Scarascia Mugnozza
Laureando: Valerio Ambrogi
Matricola n°: 1049787

Alla mia famiglia e a tutti quelli che mi vogliono bene…

Indice

• Introduzione
• Capitolo 1 – Inquadramento geografico e geologico
• Inquadramento geografico dell’area: il Golfo di Gaeta
• 1.1 Inquadramento geologico
• Capitolo 2 – Indagini in sito e campionamento
• 2.1 Attività di campagna
• 2.2 Descrizione della campagna (febbraio – marzo 2009)
• 2.2.1 Esecuzione dei pozzetti
• 2.2.2 Modalità di campionamento
• 2.2.3 Determinazione della densità in situ tramite il volumometro a sabbia (ASTM D1556 – 00)
• 2.2.4 Lista attrezzatura di campagna
• 2.2.5 Rassegna fotografica della quarta campagna
• 2.2.6 Analisi dei risultati delle prove penetrometriche
• 2.2.7 I Divers
• 2.2.8 Prova di permeabilità a carico costante
• Capitolo 3 – Analisi di laboratorio
• 3.1 Preparazione della sabbia calibrata e determinazione della sua densità
• 3.2 Determinazione del contenuto naturale in acqua w dei campioni prelevati (ASTM D2216 – 05)
• 3.3 Determinazione del peso di volume della parte solida (γs) (ASTM D854 – 06)
• 3.4 Determinazione degli indici dei vuoti massimo (emax) e minimo (emin) (ASTM D4254-00 & D4253-00)
• 3.5 Elaborazione e parametri derivati
• 3.6 Risultati ottenuti dalle attività svolte in campagna e dalle determinazioni di laboratorio
• 3.7 Analisi dei dati
• Conclusioni
• Ringraziamenti
• Bibliografia

Introduzione

Il presente lavoro è inquadrato nell’ambito delle attività di campionamento e caratterizzazione di campioni di sabbia e di monitoraggio, riguardanti un tratto di costa di 2,5 km del litorale di Minturno (LT), oggetto di un intervento di ripascimento nell’aprile 2007, operato dalla Società Italiana Dragaggi S.p.A.

Le attività si sono svolte tra il febbraio e il marzo 2009, nell’ambito della quarta campagna di monitoraggio, a 21 mesi dall’intervento. L’approccio seguito consiste in un’analisi diacronica della variazione dei parametri geotecnici al fine di costruire un modello del corpo spiaggia, relazionandolo sia con l’evoluzione che con i processi di erosione agenti, e giungere a fornire un contributo in merito all’influenza degli stati di addensamento sull’evoluzione temporale post-intervento di ripascimento.

Per la caratterizzazione dei 26 campioni raccolti nella campagna, sono state eseguite oltre 100 prove di laboratorio. Queste attività hanno inoltre comportato, nella fase sperimentale di laboratorio, l’utilizzo di un dispositivo non convenzionale per la misura delle densità massima e minima delle sabbie. I risultati ottenuti con tale dispositivo si sono mostrati del tutto correlabili con i dati ottenuti mediante procedure standard di un laboratorio certificato. Così facendo si sono semplificate le campagne di campionamento in termini di tempi, logistica e di volumi di materiale da analizzare in laboratorio.

In questa ultima campagna, inoltre, sono stati raccolti e analizzati i dati relativi ai Divers, particolari strumentazioni atte al monitoraggio della superficie di falda all’interno del corpo spiaggia, al fine di ricostruire un modello di comportamento idraulico del corpo spiaggia stesso e monitorare periodicamente l’ampiezza della spiaggia in relazione agli eventi meteoclimatici.

Nell’articolazione del lavoro verranno sviluppati i seguenti argomenti:

• Inquadramento del litorale di Minturno, attraverso l’inquadramento geografico e geologico;
• Descrizione delle metodologie di campionamento ed analisi dei risultati delle indagini e di campionamento eseguite nella quarta campagna a 21 mesi dall’intervento di rinascimento.

Capitolo 1

Inquadramento geografico e geologico

1.1 Inquadramento geografico dell’area: il Golfo di Gaeta

Il Golfo di Gaeta si delinea come un’ampia ansa litoranea situata nel tratto più meridionale del litorale laziale (provincia di Latina). Questo tratto di litorale si sviluppa per 24 km fra il promontorio di Gaeta e la foce del Fiume Garigliano ed è delimitato nell’entroterra dai rilievi dei Monti Aurunci e dalle piane costiere del Fiume Garigliano e del Fiume Volturno (fig. 1.1).

Tra Gaeta e Formia la costa presenta un’ampia curvatura con andamento dapprima NE – SW, quindi a E di Scauri l’andamento torna ad essere quello principale tirrenico NW – SE. Percorrendo il litorale, dal punto di vista amministrativo, si incontrano i comuni di Gaeta, Formia e infine Minturno, che si estende dal Monte d’Oro (il piccolo aggetto roccioso sul quale è situata l’antica Torre Scauri, posto ad E del più grande promontorio di Monte Scauri che ricade nel comune di Formia) alla foce del Fiume Garigliano.

Il corso del fiume segna in questo tratto, oltre che il limite amministrativo comunale anche quello provinciale (tra Latina e Caserta) e quello regionale (tra Lazio e Campania). Il Fiume Garigliano, il più importamte corso d’acqua dell’area in esame (tutti gli altri hanno carattere torrentizio), prende origine dalla confluenza dei fiumi Liri e Gari presso S.Rocco e si sviluppa per circa 30 km. Considerando l’intero corso del Liri, lo sviluppo totale è di circa 180 km, con un bacino idrografico di circa 5.000 km² e una portata media, a 16 km dalla foce, di 122 m³/s.

La fascia costiera pianeggiante è piuttosto ristretta, soprattutto nei comuni di Gaeta e Formia, essendo delimitata a N dai Monti Aurunci dalle cui propaggini si sviluppano i promontori di Gaeta e di Monte Scauri (128 m s.l.m.). Verso SE, la linea di costa si allontana sempre più dai rilievi, i quali lasciano spazio alla piana alluvionale del Garigliano che degrada dolcemente in direzione SW, da quota 200 m circa presso Suio, fino al livello del mare.

Questa piana è circoscritta a NE dall’apparato vulcanico di Roccamonfina e a SE dalla struttura carbonatica del Monte Massiccio, un horst ad andamento antiappeninico che separa il bacino del Garigliano da quello del Volturno. Il comune di Minturno (141 m s.l.m.) è ubicato a 3 km dalla costa. Esso è rappresentato sul litorale da due frazioni completamente conurbate: Scauri (nella porzione a NW) e Marina di Minturno (a SE). Il limite tra le frazioni si pone a circa 2 km dal porto comunale di Scauri, all’altezza del “Lido Vascello”. A metà strada tra il porto di Scauri e la foce del Garigliano (tratto di 6 km di litorale diritto) si pone il piccolo aggetto roccioso di Monte d’Argento che raggiunge 43 m s.l.m.

Il litorale costiero della Piana Campana, situato fra Gaeta a N e Cuma a S, viene definito litorale domitio. La Regione Lazio identifica in genere il tratto di sua giurisdizione, quindi fino al limite rappresentato dalla foce del Garigliano, come appartenente al litorale pontino.

1.2 Inquadramento geologico

L’area in esame ricade all’interno del foglio 171 - Gaeta della Carta Geologica d’Italia 1:100.000 (fig. 1.2). Il litorale domitio, come già definito, costituisce il margine settentrionale della Piana Campana. Quest’ultima è strutturalmente un graben costiero plio – pleistocenico, limitato dalle strutture carbonatiche mesozoiche, che successivamente all’impilamento mio – pliocenico, hanno formato la catena appenninica centro – meridionale. La fascia litoranea in esame è cinta alle spalle dai rilievi dei Monti Aurunci, formati, in massima parte, da calcari dolomitici e dolomie.

Questo gruppo montuoso, per l’elevata altitudine e per l’immediata vicinanza del mare, presenta un aspetto particolarmente imponente (fig. 1.3).

Verso il margine tirrenico la presenza di faglie dirette ha favorito l’accumulo di potenti serie plio - quaternarie nelle attuali piane costiere. I depositi marini e continentali olocenici si rinvengono lungo tutta la fascia costiera, fatta eccezione per le zone di costa alta in cui si rilevano piccoli affioramenti discontinui.

La piana del Fiume Garigliano è costituita da una coltre di 1000 metri di depositi quaternari continentali e marini, cui si intercalano depositi piroclastici provenienti dal complesso vulcanico del Roccamonfina (BERNOULLI et alii, 1979). Le deformazioni legate alle fasi post – orogeniche dell’Appennino si riconoscono non soltanto nell’entroterra e sulla fascia litoranea, ma anche nell’area sommersa del golfo.

La piattaforma continentale, il cui ciglio è a 120 m di profondità ed ad una distanza dalla costa di 13,5 km al traverso del promontorio di Gaeta e di 23 km al traverso dalla foce del Garigliano, è caratterizzata da irregolarità legate, oltre che alla tettonica, anche alla morfologia relitta wurmiana. La scarpata presenta un profilo uniforme che si interrompe bruscamente a 400 metri di profondità, dove si sviluppa l’ampio terrazzo da cui emergono le Isole Pontine (BERNOULLI et alii, 1979).

La piattaforma continentale interna è notevolmente estesa (circa 8 km) al traverso di Minturno, con pendenza attorno allo 0,5%. L’isobata -10 m si riscontra ad oltre 1200 m dalla costa. I fondali antistanti il tratto di foce del Garigliano sono poco acclivi, avendo una pendenza media di 0,27% fino alla profondità di 30 m, dove si incontra una leggera rottura di pendio che si mantiene costante a 0,63% fino alla profondità di 70 m.

Superata questa profondità, l’acclività della piattaforma ridiminuisce, divenendo sempre più blanda fino al ciglio, che si trova ad una profondità di 120 m e ad una distanza dalla costa di 23 km.

In corrispondenza dell’attuale foce del Garigliano, i fondali sono solcati da un canale sottomarino di epoca würmiana alquanto marcato, seppellito sotto una coltre sedimentaria di età recente (COCCO et alii, 1986). Durante l’ultimo maximum glaciale, il livello del mare era di -120 m rispetto all’attuale con la conseguenza che la riva si sviluppava sul ciglio della piattaforma. Durante la trasgressione versiliana (20.000-6.000 anni fa), la linea di riva è migrata dal ciglio della piattaforma fino alla sua attuale posizione; in corrispondenza delle stasi della trasgressione si sono accumulati depositi litorali e deltizi (CORREGGIARI et alii, 1999; FEDERICI et alii, 1972; FANUCCI et alii, 1974).

Nella campagna Odin Finder del 2000, eseguita dalla G.A.S. sotto la supervisione del prof. Chiocci, è stata individuata un’area di interesse estrattivo sui fondali antistanti il litorale di Minturno. Col proseguimento delle ricerche, si è appurata la presenza di un deposito costituito da sabbie fini con un D50 compreso tra i 110 e i 170 micron, posto ad una distanza da costa di circa 11 km ed ad una profondità compresa tra 67 e 77 m. Tale deposito presenta una copertura pelitica dai 3 ai 6 m di spessore, è considerato potenzialmente utilizzabile ai fini di ripascimento, presentando una cubatura di oltre 12 milioni di m³.

Per quel che concerne i movimenti tettonici verticali durante il Quaternario dell’area costiera, compresa tra Terracina e la foce del fiume Garigliano, questa risulta in condizioni di sollevamento (REICHENBACH et alii,1993).

Capitolo 2

Indagini in sito e campionamento

2.1 Attività di campagna svolte

Le attività di campionamento e di determinazione in sito delle caratteristiche tecniche del sedimento costituente la spiaggia emersa del litorale di Minturno (LT) sono state svolte tra febbraio e marzo 2009. In particolare, questa campagna è stata l’ultima delle quattro previste nell’ambito del “Progetto Pontino” di ripascimento della spiaggia di Minturno (LT), realizzato nell’aprile 2007.

La durata della campagna è stata di quattro giorni: il 17 e il 18 febbraio 2009, per indagare il tratto di spiaggia antistante lo stabilimento Delfini, e il 10 e l’11 marzo 2009, per quello relativo allo stabilimento Plinius. Il campionamento è stato effettuato attraverso lo scavo di appositi pozzetti, realizzati lungo due allineamenti ortogonali alla linea di riva.

Il primo transetto è stato realizzato presso lo stabilimento balneare Plinius (di seguito indicato come transetto 1), il secondo, ad una distanza di circa 300 m, presso lo stabilimento Delfini (di seguito indicato come transetto 2). Suddividendo il tratto di litorale interessato dall’intervento (lungo 2500 m) in progressive metriche, che vanno, partendo da NW verso SE, dalla 0 (all’altezza dellido “Scauri”), alla 2500 (in corrispondenza dell’ultimo pennello a ridosso di Monte d’Argento), il transetto 2 si trova sulla progressiva 331, mentre il transetto 1 sulla 634, e sono quindi entrambi localizzati nel segmento che rappresenta il terzo più a NW dell’intero tratto.

In figura 2.1 è riportata una planimetria che mostra l’ubicazione dei transetti per le quattro campagne.

Figura 2.1 – Planimetria ubicativi dei transetti delle quattro campagne

Il numero di pozzetti è stato deciso in funzione dell’ampiezza della spiaggia, così sono stati scavati 4 pozzetti per ogni transetto. La profondità di scavo e, quindi, la porzione indagata e campionata della spiaggia emersa si è attestata sempre al di sopra della superficie di falda e non è comunque andata mai oltre 1,30 m dal piano campagna. Fanno eccezione le prove penetrometriche, eseguite dalla Overland Services & Consulting, che si sono spinte ad indagare il corpo della spiaggia emersa fino a 2,8 m di profondità. Queste venivano eseguite da piano campagna, in parallelo e ad una distanza di qualche centimetro da ogni pozzetto (per un totale di 8 prove) ed hanno fornito i valori di densità relativa del sedimento alle varie profondità.

In funzione della profondità del pozzetto, la sezione di scavo veniva idealmente suddivisa in un numero di livelli opportuno (in genere 4). Per ogni livello si eseguiva la determinazione in sito delle caratteristiche del sedimento e il campionamento. La sigla dei campioni, per l’attribuzione al livello campionato segue la convenzione stabilita per le tre campagne precedenti:

• Primo carattere di tipo numerico di appartenenza al transetto (1 o 2);
• Secondo carattere alfabetico di appartenenza al pozzetto (A il più prossimo alla linea di riva, D il più distante dalla linea di riva);
• Terzo carattere di tipo numerico di appartenenza al livello campionato. Il livello 1 si trova a circa 20 cm dal piano campagna, il 2 a circa 40 cm, il 3 a circa 60 cm, e il 4, che è il più profondo, si trova a 80 cm dal piano campagna. In particolare, nel pozzetto 1B, è stato campionato anche un livello 5 a circa 1.20 m dal p.c., perché la superficie di falda si trovava ad una profondità maggiore rispetto a tutti gli altri pozzetti indagati;
• In ultimo, l’attribuzione alla campagna attraverso la data (mese/anno).

Ad esempio, il campione 2C4 02/09, è quello prelevato nel secondo transetto (lido “Delfini”), nel pozzetto C (cioè il terzo partendo da riva), sul quarto livello (cioè alla profondità di 80 cm circa dal piano campagna), nel febbraio 2009.

2.2 Descrizione della campagna (febbraio – marzo 2009)

In questa quarta campagna, come si nota in fig. 2.1, l’allineamento dei transetti è stato spostato rispetto a quello delle campagne precedenti. Nonostante l’accorciamento della spiaggia avvenuto nei 21 mesi dall’intervento, dovuto principalmente alla naturale redistribuzione dei sedimenti sui fondali ad opera del moto ondoso (nel prevedibile processo di progressiva naturalizzazione del profilo di spiaggia ricostruita), si è deciso di realizzare i pozzetti con la stessa equidistanza tenuta in considerazione nella terza campagna. Nel dettaglio, le distanze tra i pozzetti del transetto 1 sono:

• 1D a 18 m dal riferimento (spigolo della colonna del muro posta a 18.40 m alla sinistra dello stabilimento),
• 1C a 15 m dal pozzetto 1D,
• 1B a 15 m dal pozzetto 1C,
• 1A a 10 m dal pozzetto 1B.

Per il transetto 2 le distanze sono:

• 2D a 10 m dal riferimento (spigolo del muro della prima cabina a destra dello stabilimento),
• 2C a 15 m dal pozzetto 2D,
• 2B a 15 m dal pozzetto 2C,
• 2A a 15 m dal pozzetto 2B.

Come si vede in figura, solamente il pozzetto 1A, ovvero quello più verso mare, disattende tale principio, a causa dell’arretramento della linea di riva. Anche la nomenclatura e il numero dei pozzetti sono gli stessi della terza campagna.

Transetto 1

Riferimento topografico: stabilimento balneare Plinius

Transetto 2

Riferimento topografico: stabilimento balneare Delfini

2.2.1 E