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Caratterizzazione geotecnica dei depositi sabbiosi sul litorale di Minturno Appunti scolastici Premium

Appunti di Geologia applicata per l'esame del professor Scarascia Mugnozza contenenti un elaborato sulla caratterizzazione dei terreni costituenti l’arenile di Minturno (LT), in questa quarta campagna di monitoraggio, è stata organizzata in modo da affinare le metodologie di studio seguite nelle campagne precedenti.
Infatti, non esistendo, in merito, una procedura collaudata né... Vedi di più

Esame di Geologia applicata docente Prof. G. Scarascia Mugnozza

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ESTRATTO DOCUMENTO

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). 14

Capitolo 2

Indagini in sito e campionamento 15

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 del

lido“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. 16

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

quattro campagne.

Fig. 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. 17

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. 18

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

ridistribuzione 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. 19

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

Pozzetto Coordinate WGS84 UTM33

Long Lat

392608.259 4567187.468

1A 392613.970 4567195.677

1B 392622.537 4567207.990

1C

1D 392631.121 4567220.329

Tab. 2.1 – Coordinate ubicazione dei pozzetti transetto 1

Transetto 2

Riferimento topografico: stabilimento balneare Delfini

Pozzetto Coordinate WGS84 UTM33

Long Lat

392354.240 4567341.495

2A 392361.701 4567354.508

2B 392369.162 4567367.521

2C

2D 392376.599 4567380.546

Tab. 2.2 – Coordinate ubicazione dei pozzetti transetto 2 20

2.2.1 Esecuzione Pozzetti

I pozzetti di indagine sono stati eseguiti prevalentemente con scavo manuale,

utilizzando una pala, e con la seguente metodologia:

• si è operato in modo tale da realizzare il pozzetto ad una distanza al massimo 40

cm dal punto dove in precedenza è stata effettuata la prova penetrometrica;

• si è eseguito ogni volta uno scavo di circa 20 cm, così da realizzare un livello

piano sul quale effettuare correttamente la prova di densità in sito, sia tramite il

volumometro a sabbia (norma ASTM D1556-00) che con l’utilizzo delle fustelle

(in particolare nel transetto 1);

• si è realizzato il pozzetto di indagine lungo l’asse del transetto, mantenendosi a

circa 20 cm al di sopra falda. Lo scavo viene realizzato avendo cura di non

disturbare il materiale sottostante e quindi evitare di falsare il campionamento;

• la profondità di ogni pozzetto risulta compresa tra la superficie topografica della

spiaggia e quella della falda. Queste due superfici presentano, ovviamente, una

inclinazione verso mare e si intersecano sulla linea di riva. 21

2.2.2 Modalità di campionamento

Il campionamento del materiale si è effettuato nel seguente modo:

• si è diviso lo scavo del pozzetto, in funzione della sua altezza in un numero

opportuno di livelli (al massimo 4), equidistanti tra loro almeno 20 cm;

• si è determinata, per ogni livello, la densità naturale sia tramite il volumometro a

sabbia (norma ASTM D1556-00) che con l’utilizzo di tre fustelle, al fine di

avere un dato estremamente affidabile. Questo per confrontare se i due metodi

portavano allo stesso risultato. Nell’elaborazione statistica dei valori ottenuti, si

è potuto riscontrare che la media delle tre determinazioni ottenute dalle fustelle e

i dati relativi al volumometro, sono del tutto confrontabili fra loro (scarto medio

tra i due metodi dello 0,01%);

• si è misurata la sezione esposta e la si fotografava, osservandone le

caratteristiche sedimentologiche (in alcuni casi, il deposito si presentava in

laminazioni piano – parallele evidenziate da un’alternanza di livelli più o meno

ricchi in minerali femici e quindi dal colore più o meno scuro);

• le fustelle utilizzate, in acciaio inox appositamente realizzate, hanno

caratteristiche geometriche (di seguito sintetizzate) tali da considerarle come

campionatori a pareti sottili (ASTM D1587-00):

- Diametro esterno: 4,00 cm,

- Diametro interno: 3,71 cm,

- Spessore pareti: 0,145 cm,

- Lunghezza: 8,05 cm, 22

- Volume della fustella (V): 87,49 cm³;

• disponendo di una bilancia di precisione, alimentata da una batteria portatile e

posizionata al riparo dal vento, le fustelle piene di sabbia venivano pesate sul

luogo, onde evitare variazioni dell’umidità naturale per evaporazione.

Ovviamente la determinazione della densità naturale veniva data dalla seguente

relazione: γ = (P – P ) / V

nat totale fustella fustella

• al termine delle operazioni di determinazione fisica, per ogni livello venivano

raccolti tre campioni in delle capsule di alluminio, per le analisi di laboratorio

(granulometriche, mineralogiche, della densità della frazione solida con il

metodo del picnometro, ASTM D854-06, del contenuto dell’umidità e per la

determinazione degli indici dei vuoti massimo e minimo). 23

2.2.3 Determinazione della densità in situ tramite il volumometro a

sabbia (ASTM D1556-00)

La determinazione della densità naturale della sabbia costituente il fondo dei pozzetti è

stata condotta secondo le specifiche tecniche ASTM tramite il volumometro a sabbia.

L’apparato in metallo è costituito da una piastra – vassoio quadrata con un’apertura

centrale di diametro 165,1 mm che va poggiata sul terreno, preparato in modo di essere

livellato e perfettamente a contatto con la superficie della piastra. La piastra – vassoio

viene ancorata al terreno tramite dei picchetti e attraverso l’apertura centrale si scava nel

sedimento una cavità, che nel caso in esame era profonda circa 20 cm. Il foro deve

essere realizzato cercando di mantenere una forma regolare, leggermente a cono e con

pareti lisce; lo scavo avviene manualmente con una sessola a sezione tonda (fig. 2.2).

Importante è che tutta la sabbia asportata dalla cavità venga messa in un becher per

essere immediatamente pesata (fig. 2.3). A questo punto si avvita un contenitore, con

1

all’interno sabbia calibrata asciutta (nel nostro caso, 7,8 kg) al cono, il quale va ad

incastrarsi perfettamente in una apposita flangia dell’apertura della piastra – vassoio

(fig. 2.4). Si apre la valvola (apertura 12,7 mm) e la sabbia calibrata comincia a fluire a

caduta, riempiendo completamente la cavità e il cono del volumometro (fig. 2.5).

1 Per sabbia calibrata si intende una sabbia a densità nota, preparata in laboratorio, avente un coefficiente

/∆10)

di uniformità (D inferiore a 2.0, e costituita da granuli completamente passanti al setaccio ASTM

60

10 (φ µm)

= 2.00 mm) e con un passante al setaccio ASTM 60 (φ = 250 inferiore al 3% in peso (vedi

paragrafo 4.1) 24

Fig. 2.3

Fig. 2.2 Fig. 2.5

Fig. 2.4

A questo punto si richiude la valvola e si pesa la sabbia rimasta nel contenitore. Da qui

si ottiene il peso di quella necessaria a riempire la cavità e il cono. Ora, essendo nota la

densità della sabbia calibrata, ottenuta attraverso tre determinazioni di laboratorio

eseguite con l’utilizzo di un cilindro di taratura (4.003,4 cm³), si calcola il volume totale

occupato dalla sabbia. Per ottenere il volume relativo allo scavo, si sottrae al totale, il

volume noto del cono con quello della piastra – vassoio.

Infine, conoscendo il peso e il volume della sabbia asportata si arriva a determinare la

densità naturale in situ. 25

2.2.4 Lista Attrezzatura di campagna

1.10 bottiglie numerate con sabbia calibrata già tarate in laboratorio (+ 2 di riserva)

2.Tromboncino, piastra e cilindro di taratura, picchetti di ancoraggio

3.Livella

4. 3 becher

5.Capsule per determinazione umidità (con nome già ordinate e pesate vuote)

6.Palette di plastica a sezione circolare (2)

7.Spatole per rasare sabbia dalle fustelle e per raccogliere sabbia dalla piastra

8.Pennelli da spolvero (di cui uno lungo da bottiglia per pulire fustelle)

9.Fogli di polietilene

10. Imbuto

11. Moduli preimpostati raccolta dati,

12. cartellina e vecchi dati di campagne precedenti

13. Penna rossa/blu, matita, gomma e pennarelli indelebili

14. Calcolatrice

15. Bilancia con batteria da caricare 13h la sera prima e protezione per il vento

16. Tavolo d’appoggio per bilancia e tavolo per scrivere

17. Gruppo elettrogeno con tanica benzina

18. Prolunga per collegare bilancia e gruppo elettrogeno

19. 1 Rotella da 20 m per misure ampiezza spiaggia e interdistanza pozzetti

20. 1 Rotelle da 5 m per misure profondità pozzetti e livelli

21. Fustelle, spingi fustelle e vaselina

22. Buste varie taglie 26

23. Pinzatrice o laccetti di plastica con chiusura a dente di sega per chiudere buste

24. Calibro

25. Scarpe infortunistiche + guanti

26. Pala e zappa

27. Macchina fotografica (con batterie di riserva)

28. Telo con sostegni per proteggere il pozzo in caso di vento

29. Scotch

30. 2 Vassoi di alluminio

31. Attrezzi per tagli (taglierino, forbici)

32. Martello

33. Picchetti per posizionamento pozzi

34. Cassette per contenere le buste con i campioni (3 o 4)

35. Lacci e picchetti per riferirsi al piano campagna

36. Assicurazione infortuni 27

2.2.5 Rassegna fotografica della quarta campagna

Fig. 2.6 – Pozzetto 2D, livello 1 a circa 20 cm dal piano campagna

Fig. 2.7 – Misura della profondità della falda nel pozzetto 2D 28

Fig. 2.8 – Scavo foro nel pozzetto 2C al livello 2 a circa 40 cm dal piano campagna

Fig. 2.9 – Fustelle infisse nel pozzetto 2A al livello 2 a circa 40 cm dal piano campagna, per la

determinazione della densità naturale in sito 29

Fig. 2.10 – Esecuzione della prova con il volumometro nel pozzetto 1C

Fig. 2.11 – Preparazione delle fustelle, per la determinazione della densità 30

2.2.6 Analisi dei risultati delle prove penetrometriche

Dal numero di colpi necessario all’infissione delle aste del penetrometro si ricavano i

valori di densità relativa per le varie profondità. In tabella 2.1 è riportata la correlazione

tra il numero di colpi (N ) con le definizioni di densità relativa qualitativa introdotta

SPT

da TERZAGHI & PECK (1948) e quantitativa di GIBBS & HOLTZ (1957).

Le caratteristiche tecniche del penetrometro utilizzato (di tipo leggero) e la restituzione

grafica dei dati sono mostrate nelle figure di seguito:

Densità

N (Colpi/30 cm)

SPT Terzaghi & Peck (1948) Gibbs & Holtz (1957)

molto sciolta 0 - 15%

0 - 4 sciolta 15 - 35%

4 - 10 media 35 - 65%

10 - 30 densa 65 - 85%

30 - 50 molto densa 85 - 100%

oltre 50

Tab. 2.3 – Correlazione tra N con le definizioni di densità relativa qualitativa e quantitativa

SPT 31

Fig. 2.12 - Penetrometro utilizzato per la stima della Dr (febbraio – marzo 2009)

Fig. 2.13 - Risultati della prova penetrometrica effettuata in parallelo al pozzetto 1A. Il numero di colpi,

da cui si ricava Dr, viene conteggiato per ogni 10 cm di approfondimento (fonte Overland, 2009) 32

Fig. 2.14 - Restituzione grafica dei risultati di Dr e Rpd, correlati al numero di colpi della stessa prova

penetrometrica della figura precedente (fonte Overland, 2009)

Fig. 2.15 – Confronto delle densità relative tra i pozzetti del transetto 1 (fonte Overland, 2009) 33

Fig. 2.16 – Confronto delle densità relative tra i pozzetti del transetto 2 (fonte Overland, 2009)

Le curve che rappresentano l’andamento della D con la profondità, sono caratterizzate

r

da diversi picchi e depressioni. Purtroppo, non si dispone del dato granulometrico, con

cui sarebbe fondamentale il confronto.

Volendo fare una descrizione alquanto interpretativa dei valori di D escludendo la

r

variabile granulometrica, si può dire che in linea generale la fascia in cui si ha

l’oscillazione della falda dovuta alle escursioni di marea, è caratterizzata da un picco

delle D . Lo stato tensionale di questa fascia, infatti, cambia continuamente, ed è proprio

r

l’alternarsi di forze che causa un grado di addensamento elevato, rispetto a forze di

intensità maggiore e continue. 34

Nel dettaglio, i risultati delle prove effettuate nella quarta compagna sono i seguenti:

• Per il transetto 1 (Lido Plinius) osserviamo che per i pozzetti posti sull’arenile

ricostruito (1C, 1B, 1A) i picchi della curva della densità relative, oscillano tra

60 cm e 100 cm dal piano campagna, mentre per il pozzetto 1D, i valori

massimi si riscontrano ad una profondità maggiore intorno ai 170 cm.

• Per il transetto 2 (Lido Delfini), invece, sono stati registrati andamenti delle

curve della densità relativa, differenti rispetto ai precedenti. Nel caso specifico,

per i pozzetti 2A e 2B i valori massimi variano tra 80 cm e 130 cm, mentre per i

pozzetti 2C e 2D riscontriamo intervalli di profondità in cui le densità relative si

annullano: nel il primo l’intervallo è compreso tra 90 cm e 130 cm dal p.c., nel

secondo si attesta tra 80 cm e 180 cm dal p.c.. 35

2.2.7 I divers

Al fine di conoscere le oscillazioni della superficie di falda all’interno del corpo

spiaggia, si è provveduto all’istallazione di 3 sensori di pressione (divers), alloggiati

all’interno di 3 fori rivestiti da tubi sfinestrati in PVC, del diametro di 2 pollici.

L’allineamento è stato disposto su un transetto trasversale presso il lido “Delfini”.

I 3 fori sono stati realizzati il 2 luglio 2008 dalla Overland Services & Consulting,

mediante penetrometro utilizzato in modalità di trivellazione (fig. 2.18). Sempre

attraverso l’uso del penetrometro, ma stavolta utilizzato a battitura (fig.2.19), all’interno

dei fori profondi mediamente 2,5 m, sono stati infissi i tubi in PVC di lunghezza 1 m

ciascuno (dato che il penetrometro utilizzato, di tipo leggero, lavora con aste di

lunghezza max 1 m). Per arrivare a fondo foro, quindi, si è collegato ogni tubo al

successivo con del nastro isolante (fig. 2.20). I fori non sono stati fatti da piano

campagna, ma a partire da una profondità di almeno 60 cm, per far si che il boccapozzo,

costituito da una scatola cubica in PVC, dotata di coperchio e al cui interno alloggia la

testa del tubo (fig. 2.21), venisse poi sotterrato da almeno 30-40 cm di sabbia, e quindi

reso invisibile per evitare manomissioni. Le quote assolute della testa dei tubi (riportate

in tabella 2.4 e calcolate dal punto più basso del taglio diagonale) sono state prese in

occasione di un rilevamento topografico di precisione (9 luglio 2008) effettuato

nell’area circostante il transetto. 36

Fig. 2.17 - Il primo foro distante dalla riva circa 10 m. Sulla sinistra sono visibili il maglio utilizzato in

modalità battitura e la scatola del boccapozzo.(lido “Delfini” 2 luglio 2008)

Fig. 2.18 - Esecuzione mediante trivellazione del foro 37

Fig. 2.19 - Infissione a battitura del primo tubo Fig. 2.20 - Unione al secondo tubo con nastro

isolante

Fig. 2.21 - Riempimento della base del boccapozzo Fig. 2.22 - Chiusura del boccapozzo con coperchio

con calcestruzzo per dare peso alla scatola prima del ricoprimento definitivo

Nel periodo precedente all’installazione dei divers (messi in opera il 10 novembre

2008), sono state eseguite tre letture del livello di falda a mezzo di freatimetro, e si è

accertato il grado dell’eventuale interramento che poteva verificarsi per le estremità

inferiori dei tubi. I risultati di queste misure sono riportati in tab. 2.4. Come si nota dalle

misure di profondità del foro, l’interramento avvenuto nei 4 mesi intercorsi è risultato

minimo. 38

Sigla tubi piezometrici (numerati da riva) Pz 1 Pz 2 Pz 3

Coordinate assolute WGS 84(Nord) 4567443,90 4567448,07 4567453,268

4

Coordinate assolute WGS 84(Est) 392266,82 392284,097 392301,901

Quota testa tubo piezometrico 0,418 m 1,222 m 1,149 m

Profondità testa tubo da P.C. 37 cm 36 cm 30 cm

Profondità foro(da testa tubo) 2/7/08 1,70 m 2,72 m 2,50 m

Profondità foro(da testa tubo) 6/10/08 1,70 m 2,69 m 2,40 m

Profondità foro(da testa tubo) 10/11/08 1,57 m 2,64 m 2,36 m

Quota assoluta Falda 9/7/08 (fonte Overland) 0,118 m 0,212 m 0,209 m

Quota assoluta Falda 6/10/08 0,098 m 0,192 m 0,359 m

Quota assoluta Falda 10/11/08 -0,062 m 0,194 m 0,379 m

Tab. 2.4 - Dati su i tre tubi piezometrici installati presso il lido “Delfini” il 2 luglio 2008

I tre dispositivi sono stati calati tramite un cavo d’acciaio (con un peso a un’estremità)

all’interno dei tubi piezometrici e posizionati cautelativamente ad un’altezza di almeno

mezzo metro inferiore al livello minimo di marea.

Le misure di pressione, registrate dal sensore, restituiscono il valore di altezza della

colonna d’acqua. Queste vengono compensate in base ai valori di pressione atmosferica

registrati, con la stessa frequenza di campionamento, da un barometro (fig. 2.25) posto

nel boccapozzo del Pz 3. La compensazione viene fatta inoltre in base alla temperatura

dell’acqua, registrata da termometri all’interno dei divers. I dispositivi non sono dotati

invece di rilevatori della salinità, che pure influisce sulla densità dell’acqua, per cui non

viene fatta nessuna correzione in tal senso.

I sensori acquisiscono i dati a intervalli che sono stati predefiniti nella fase di

configurazione. Si è ritenuto opportuno impostare la frequenza di campionamento ogni

10 minuti in modo da avere un periodo di full memory di 110 giorni, e registrare

39

comunque le oscillazioni della falda in modo dettagliato. Prima dell’esaurimento della

memoria i divers devono quindi essere prelevati per scaricare direttamente su un PC,

tramite un interfaccia hardware (fig. 2.23), i dati registrati in quell’arco di tempo.

Possono quindi, una volta ‘resettati’ e calati nei tubi, riprendere a registrare le nuove

misure. Si prevede di protrarre il monitoraggio tramite divers fino a settembre 2009.

Fig. 2.23 – Interfaccia hardware per il download dei Divers.

Le specifiche tecniche degli strumenti sono di seguito riportate.

Il CeraDIVER è realizzato interamente in ceramica per poter essere utilizzato in

ambienti potenzialmente aggressivi, inclusa l'acqua di mare. 40

Misure: 22x90 mm

Memoria: 48.000 misure (non volatile)

Frequenza di campionamento: 10 minuti

Tempo di full memory: 110 giorni

Materiale: ceramica (Zi0 )

2

Sensore: ceramico (Al O )

2 3

Temperatura: da -20 a 80°C

Accuratezza pressione: ±0.5 cm H O

2

Fig. 2.24 – CeraDIVER Risoluzione pressione: 0.25 cm H O

2

Accuratezza T°: ±0.1°C

Risoluzione T°: 0.01°C

Compensato: da 0 a 40 °C

Batteria: max 10 anni (durata legata

all'utilizzo)

Peso: 55 grammi

Il BaroDIVER è stato sviluppato con lo scopo di misurare la pressione ambientale,

consentendo così al software di compensare le misure rilevate dai sensori inseriti in

acqua. In questo modo non si rende più necessario l'utilizzo degli ingombranti, e

costosi, cavi di compensazione. Non solo: un solo BaroDIVER può fornire il dato di

41

compensazione per un numero teoricamente infinito di sensori. L'unica condizione, e

che siano installati in un'area barometricamente omogenea.

Misure: 22 x 90 mm

Memoria: 24.000 misure (non volatile)

Frequenza di campionamento: 10 minuti

Materiale: RVS 316L

Sensore: ceramico (Al O )

2 3

Temperatura: da -20 a 80°C

Accuratezza T°: ±0.1°C

Risoluzione T°: 0.01°C

Fig. 2.25 - BaroDIVER Accuratezza pressione: ±0.5 cm H O

2

Risoluzione pressione: 0.25 cm H O

2

Compensato: da 0 a 40°C

Batteria: max 10 anni (durata legata

all'utilizzo)

Peso: 70 grammi

Purtroppo il diver installato nel Pz 1, che distava 9,45 m dalla riva fino al 10 novembre

2008, è andato perso a causa delle mareggiate straordinarie che si sono verificate alla

fine di novembre. Esattamente un mese dopo, infatti, la linea di riva risultava arretrata

di ben 17 m e la quota del piano campagna dove il Pz 1 si trovava, si era abbassata di

oltre un metro. 42

Fig. 2.26 - Pz 1 raggiunto dal mare (10 dicembre 2008, Minturno) 43

Fig. 2.27 - Litorale di Minturno dopo le mareggiate del 22, 25, 29 novembre e del 1 e 6 dicembre 2008.

In figura 2.26, quello che affiora, è la sezione inferiore di tubo da un metro del Pz 1. La

sezione superiore, lunga 70 cm, e il boccapozzo, sono stati, insieme ad uno spessore di

oltre un metro di spiaggia, erosi dal mare.

Nel dettaglio, i dati ottenuti dei divers, relativi al periodo di monitoraggio considerato

(10 novembre 2008 – 15 aprile 2009), mettono in evidenza le oscillazioni del livello di

falda all’interno del corpo spiaggia, come si evince dalle figure 2.28 e 2.29, relative

rispettivamente al Pz 3 (Minturrno_terra) e Pz 2 (Minturno_mean).

I grafici riportano tre curve: la prima (in tratto nero) rappresenta le oscillazioni del

livello piezometrico (in cm H O) compensato dalle letture della pressione barometrica

2

operate dal barodiver presente nel transetto collocato nel pozzetto Pz 3 (fig. 2.30); la

44

seconda (in tratto blu) le misure barometricamente non compensate e la terza (in tratto

verde) l’andamento delle temperature dell’acqua di falda (in °C).

Fig. 2.28 – Curve relative al diver Minturno_terra

Fig. 2.29 - Curve relative al diver Minturno_mean

Dall’andamento delle oscillazioni è chiaro che quest’ultime sono imputabili

essenzialmente alle condizioni meteomarine; in particolare i picchi rilevati più elevati

45

sono legati agli intensi eventi di mareggiate (novembre – dicembre 2008), a cui fanno

seguito altri di più modesta intensità distribuiti su un arco di tempo maggiore (tra

gennaio e febbraio 2009). Questa considerazione è confortata dal raffronto con i

bollettini meteo raccolti (fonte www.protezionecivile.it, fig. 2.31), che in

corrispondenza dei valori più elevati registrati, riportavano condizioni meteomarine

avverse ed intense.

Fig. 2.30 – Interno del pozzetto Pz 3, in cui è visibile il barodiver 46

Fig. 2.31 – Esempio del bollettino meteo consultati

Un ulteriore considerazione nell’osservazione dei dati, è che il diver che equipaggiava il

Pz 2 (quello più a mare), ha risentito maggiormente delle dinamiche meteomarine in

quanto presenta valori assoluti della quota di falda più elevate, rispetto a quello di terra,

come si evice dal grafico riportato in fig. 2.32.

Quindi possiamo dedurre che le variazioni del livello piezometrico all’interno del corpo

spiaggia dipendono principalmente dalle condizione meteomarine.

Nella fig. 2.29, inoltre, è ben visibile l’assenza di dati dal 10 dicembre 2008 al 17

febbraio 2009, periodo in cui il diver che equipaggiava il Pz 2, è stato rimosso per

precauzione al fine di evitare la perdita della strumentazione, già verificatesi per il Pz 1.

Oscillazione quota assoluta del livello di falda

200

150

100

mare

del Mint_terra

livello 50 Mint_mean

sul

cm 0

19/10/2008 08/11/2008 28/11/2008 18/12/2008 07/01/2009 27/01/2009 16/02/2009 08/03/2009 28/03/2009 17/04/2009 07/05/2009

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

-50

-100 Tempo

Fig. 2.32 – Grafico relativo al confronto delle curve compensate delle oscillazioni della quota assoluta

della falda, registrate dei divers Mint_terra e Mint_mean 47

2.2.8 Prova di permeabilità a carico costante in situ

Nell’ambito delle attività svolte in campagna, si è realizzata una prova di permeabilità a

carico costante per determinare la permeabilità in situ dei depositi sabbiosi costituenti il

corpo spiaggia.

Il materiale necessario per la realizzazione della prova è il seguente (fig.2.28):

• un tubo di PVC di 3 m di lunghezza e di diametro 80 mm;

• un contatore d’acqua (mod. GSD5 BMETERS);

• un contenitore di plastica con rubinetto;

• tubi in plastica e delle fasciette per effettuare i collegamenti tra i vari

componenti;

• cemento a presa rapida;

• un cronometro;

• un libretto per appuntare i dati. 48

Fig. 2.28 – Prova di permeabilità in situ

La metodologia, per eseguire questo tipo di prova, ha seguito il seguente iter:

• si è operato uno scavo manuale con una pala, per raggiungere la superficie di

falda;

• si è infisso nel terreno il tubo di PVC, per una profondità di circa 10 cm,

all’interno della falda;

• si è applicato del cemento a presa rapida tra il tubo e le pareti del foro per evitare

fuoriuscite di acqua e, quindi, rendere impermeabile il sistema tubo – corpo

spiaggia;

• si è riempito,con acqua corrente il contenitore di plastica, che nel nostro caso

rappresentava la camera di carico costante; 49

• si è aperto il rubinetto del contenitore per far riempire i tubi di adduzione e

quelli del contatore;

• si atteso del tempo per il riempimento del tubo piezometrico e per la saturazione

del volume di sabbia indagato.

In fig. 2.29 è riportato, in forma schematica, il circuito riprodotto in sito.

Fig. 2.29 – Schema della prova di permeabilità a carico costante 50

Dopo aver completato le operazioni precedenti, è iniziata la lettura dei valori di portata

dal contatore, con uno step di un minuto, e per una durata complessiva di circa 70

minuti, durante il quale si misurava l’assorbimento di acqua.

Per la determinazione del coefficiente di permeabilità, è stata calcolato tramite la

-5

formula di Hvorslev (1951), la quale ha fornito un valore pari a 4,6 * 10 m/s. Il

risultato ottenuto, poi, è stato confrontato con quello che si ottiene dalla relazione,

proposta per le sabbie da Hazen, e si è visto che sono del tutto correlabili (fig. 2.30).

Quindi, in base al coefficiente di permeabilità determinato, possiamo classificare la

porzione di spiaggia indagata, secondo Terzaghi e Peck (1967), come un sedimento

avente una permeabilità media (Tab. 2.5)

Permeabilità Valori di k (cm/s)

-1

> 10

Alta -1 -3

10 – 10

Media -3 -5

10 – 10

Bassa -5 -7

10 – 10

Molto bassa -7

<10

Praticamente impermeabile

Tab. 2.5 – Classificazioni dei terreni in base alla permeabilità (Terzaghi e Peck, 1967) 51

Fig. 2.30 – Foglio di calcolo, per la determinazione del coefficiente di permeabilità 52

Capitolo 3

Analisi di laboratorio 53

3.1 Preparazione della sabbia calibrata e determinazione

della sua densità

Per effettuare la prova della determinazione della densità in situ tramite il volumometro

a sabbia (ASTM D1556-00) ad ogni livello stabilito, con le modalità già viste nel

paragrafo 2.2.3, è stata necessaria la preparazione di un consistente quantitativo di

sabbia calibrata.

Per sabbia calibrata si intende una sabbia a densità nota, preparata in laboratorio, avente

un coefficiente di uniformità (D /D ) inferiore a 2.0, con granulometria interamente

60 10

passante al setaccio ASTM 10 (φ = 2.00 mm) e con un passante al setaccio ASTM 60

μm)

(φ = 250 inferiore al 3% in peso. Una sabbia di queste caratteristiche ha infatti la

proprietà, se lasciata cadere all’interno di un contenitore, con un flusso costante e da una

certa altezza (condizioni standardizzate dalla ASTM) di disporsi con una struttura e una

porosità pressoché costante, come ad esempio la sabbia di una clessidra ha la proprietà

di passare attraverso la strettoia sempre nello stesso tempo. In pratica la relazione che si

utilizza è che ad un determinato peso corrisponde sempre lo stesso volume.

La sabbia calibrata è stata preparata in laboratorio mediante il lavaggio, l’essiccazione e

la setacciatura di sabbia di fiume ad uso edilizio, la quale per la presenza di significative

frazioni ghiaioso – limose e l’elevato contenuto in acqua ha reso materiale utile alla

prova per circa il 60% del totale.

Una volta lavorata, la sabbia è stata asciugata in forno essiccatore per 24 h a 105°C,

dopodichè si sono confezionate delle cariche di 7800,0 g all’interno di bottiglie

numerate, in dotazione col volumometro, da avvitare al cono dello strumento. 54


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DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti di Geologia applicata per l'esame del professor Scarascia Mugnozza contenenti un elaborato sulla caratterizzazione dei terreni costituenti l’arenile di Minturno (LT), in questa quarta campagna di monitoraggio, è stata organizzata in modo da affinare le metodologie di studio seguite nelle campagne precedenti.
Infatti, non esistendo, in merito, una procedura collaudata né una bibliografica, è stata progettata ex novo, sin dall’inizio del progetto, e con le esperienze fatte di volta in volta nelle indagini eseguite, si è arrivati ad ottenere una metodologia sperimentale di studio, il più idonea possibile in questo ambito


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze geologiche
SSD:
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher cicciofra85 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Geologia applicata e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Scarascia Mugnozza Gabriele.

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