Caratterizzazione geotecnica dei depositi sabbiosi sul litorale di Minturno

DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA

LABORATORIO DI GEOLOGIA APPLICATA

data della prova /

Valerio Ambrogi 26/02/2009

Analista / tested by date of testing

TARATURA DELLA SABBIA CALIBRATA (post ripascimento)

Standard Test Method for Density of Soil in Place by the Sand-Cone Method

Carica n. 1 1 1 2

Peso della bottiglia (a) 303,1 g 303,1 g 303,1 g 303,6 g

Peso della carica (b) 7800 g 7800 g 7800 g 7800 g

Peso carica residua + bottiglia (c) 1247,0 g 1243,8 g 1230,0 g 1250,7 g

Peso carica utilizzata [b-(c-a)] 6856,1 g 6859,3 g 6873,1 g 6852,9 g

cm cm cm cm

Volume cono c) 1.058,0 1.058,0 1.058,0 1.058,0

3 3 3 3

cm cm cm cm

Volume cilindro (d) 4.003,4 4.003,4 4.003,4 4.003,4

3 3 3 3

cm cm cm cm

Volume spessore lamiera (e) 47,16 47,16 47,16 47,16

3 3 3 3

cm cm cm cm

Volume totale (c+d+e) 5.108,5 5.108,5 5.108,5 5.108,5

3 3 3 3

Densità (g/cm ) 1,342 g/cm 1,343 g/cm 1,345 g/cm 1,341 g/cm

3 3 3 3 3

Carica n. 2 2 3 3

Peso della bottiglia (a) 303,6 g 303,6 g 303,6 g 303,6 g

Peso della carica (b) 7800 g 7800 g 7800 g 7800 g

Peso carica residua + bottiglia (c) 1246,6 g 1246,4 g 1287,5 g 1285,3 g

Peso carica utilizzata [b-(c-a)] 6857 g 6857,2 g 6816,1 g 6818,3 g

cm cm cm cm

Volume cono c) 1.058,00 1.058,0 1.058,0 1.058,0

3 3 3 3

cm cm cm cm

Volume cilindro (d) 4.003,4 4.003,4 4.003,4 4.003,4

3 3 3 3

cm cm cm cm

Volume spessore lamiera (e) 47,16 47,16 47,16 47,16

3 3 3 3

cm cm cm cm

Volume totale (c+d+e) 5.108,5 5.108,5 5.108,5 5.108,5

3 3 3 3

Densità (g/cm ) 1,342 g/cm 1,342 g/cm 1,334 g/cm 1,335 g/cm

3 3 3 3 3

Tab. 3.1 Foglio di calcolo utilizzato per la determinazione delle densità della sabbia calibrata.

Esempio di densità ottenute per tre ‘cariche’.

DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA

Provenienza campione QUARTA CAMPAGNA (FEBBRAIO 2009) A 21 MESI DAL RIPASCIMENTO

Provenance of sample

Descrizione campione/

description of sample data della prova /

Valerio Ambrogi

Analista / tested by date of testing 10-11/03/09

DENSITA' IN SITO CON VOLUMOMETRO A SABBIA

Standard Test Method for Density of Soil in Place by the Sand-Cone Method

Sito (stabilimento Plinius) Pozzo D Pozzo D Pozzo D Pozzo D

Quota Punto (s.l.m.) cm cm cm cm

Distanza dal riferimento* 18 m 18 m 18 m 18 m

Profondità Falda dal P.C. 90 cm cm cm cm

Profondita Piastra dal P.C. 27 cm 42 cm 60 cm 80 cm

Profondità buchetta 16 cm 13 cm 19 cm 10 cm

Profondità di riferimento (cm) 35 cm 48,5 cm 69,5 cm 85 cm

Carica n. 1 2 3 4

Peso della bottiglia+tappo (a) 301,1 g 303,6 g 303,6 g 303,5 g

Peso della carica (b) 7800 g 7800 g 7800 g 7800 g

Peso carica residua+bott.+tappo (c) 3290,4 g 4020 g 3447,6 g 5134,8 g

Peso carica utilizzata [b-(c-a)] 4810,7 g 4083,6 g 4656 g 2968,7 g

g/cm g/cm g/cm g/cm

Densità secca (g/cm ) 1,343 1,342 1,335 1,362

3 3 3 3

3

3 cm cm cm cm

Volume totale (cm ) 3582,06 3042,92 3487,64 2179,66

3 3 3 3

cm cm cm cm

Volume Buca Scavata 2476,93 1937,79 2382,51 1074,53

3 3 3 3

Peso totole dei contenitori 300,0 g 300,0 g 300,0 g 300,0 g

Peso tot cont. + materiale asportato 5360,7 g 4266,0 g 5246,5 g 2470,8 g

Peso terreno asportato 5060,7 g 3966,0 g 4946,5 g 2170,8 g

g/cm g/cm g/cm g/cm

Densità naturale (g/cm ) volumom. 2,043 2,047 2,076 2,020

3 3 3 3

3

Densità naturale (g/cm3) fustelle 1,838 1,919 2,035 2,032

Scarto tra d nat. volum. e fustelle -10,02% -6,24% -1,98% 0,58%

Tab. 3.2 Foglio di calcolo che mostra come si perviene alla densità naturale in sito attraverso la

determinazione col volumometro (misure effettuate al transetto 1 nell’ambito della terza campagna) 57

3.2 Determinazione del contenuto naturale in acqua w dei

n

campioni prelevati (ASTM D2216-05)

Per determinare il contenuto naturale in acqua w , i campioni (contenuti in capsule di

n

alluminio con coperchio opportunamente catalogate), di cui era già stato determinato il

peso umido al momento del prelievo, sono stati asciugati in forno essiccatore a 105°C

per 24 h (fig. 3.2). Con questa procedura, si è determinata l’umidità naturale (w ),

n

espressa in percentuale in peso:

w = (Peso Acqua / Peso sabbia essiccata) × 100

n

dove il peso acqua è la differenza tra il peso della sabbia umida prelevato in sito e il

peso della stessa sabbia essiccata.

Il contenuto d’acqua di ciascun livello, fornito nel presente elaborato, è stato definito

dalla media delle 3 determinazioni ottenute per ogni livello (tab. 3.3).

Fig. 3.2 I campioni asciugati nel forno essiccatore a 105°C per 24 h 58

POZZETTO D 1D1 (I) 1D1 (II) 1D1 (III)

Capsula

Profondità dal piano campagna(cm) 35 cm

Peso capsula 65,2 g 69,8 g 68,3 g

Peso terreno umido + capsula 249,4 g 232,4 g 244,7 g

Peso terreno umido 184,2 g 162,6 g 176,4 g

Peso terreno secco + capsula 239,9 g 223,9 g 235,6 g

Peso terreno secco 174,7 g 154,1 g 167,3 g

Peso acqua 9,5 g 8,5 g 9,1 g

Contenuto 5,4 % 5,5 % 5,4 %

W Media (%) 5,5

Tab. 3.3 Foglio di calcolo usato per ottenere w n

3.3 Determinazione del peso di volume della parte solida (γ )

s

(ASTM D854-06)

Il peso di volume della parte solida (γ ), è il rapporto tra il peso del solido (P ) ed il

s s

volume del solido (V ). Il γ è un parametro indice, cioè, per qualunque stato in cui si

s s

trovi il sedimento, il γ non cambia. Esso è funzione della composizione mineralogica

s

degli elementi costituenti il sedimento, i quali avendo un peso specifico proprio

contribuiscono ognuno in misura proporzionale alla loro abbondanza percentuale

all’interno del campione.

Il γ dei campioni prelevati è stato determinato con il metodo dei picnometri (ASTM

s

D854-06).

Vengono selezionati circa 75 g di materiale precedentemente asciugato in forno

essiccatore a 105°C per 24 h. Il materiale viene polverizzato mediante l’utilizzo di un

mulino planetario (fig. 3.3), in modo da ridurre la possibilità che eventuali grumi

possano inglobare aria al loro interno, ed omogeneamente distribuito all’interno di tre

picnometri di cui si è precedentemente determinata la tara. I picnometri, contenenti

ognuno circa 25 g di materiale, vengono quindi pesati con una bilancia di precisione

(con un’accuratezza di 0,001 g) (fig. 3.4). Viene quindi aggiunta acqua distillata fino a

59

ricoprire completamente il campione ed il tutto viene miscelato e poi posto a disareare

a all’interno di contenitori in cui viene creato il vuoto tramite una pompa (fig. 3.5 e 3.6 e

3.7).

I picnometri vengono riempiti con acqua distillata e disareata fin quando il menisco,

formato dall’acqua, non risulta tangente alla linea di fede impressa sul collo del

picnometro stesso (fig. 3.8); e vengono pesati. I picnometri vengono infine svuotati,

lavati e riempiti nuovamente con acqua distillata disareata in modo da far raggiungere al

menisco lo stesso livello ottenuto in precedenza; si passa quindi all’ultima fase di

pesatura.

Il γ viene quindi determinato utilizzando la seguente relazione:

s γ .= P / [(P + T ) – Plu)]

s s s a

dove P è il peso del campione secco, T è il peso del picnometro riempito di acqua

s a

distillata disaerata e Plu è il peso del picnometro riempito del campione e acqua

3

distillata disaerata. Il valore finale, espresso in g/cm , sarà dato dalla media dei tre

risultati ottenuti per ogni picnometro.

Come prescritto dalla normativa ASTM, la precisione dovrà essere tale per cui la

σ

deviazione standard tra le tre determinazioni risulti minore di 0,021.

X

La deviazione standard che si utilizza è data dalla seguente formula:

In cui: 60

n = numero delle determinazioni

x = valori di γ di ciascuna determinazione

i s media del valore delle 3 determinazioni

La deviazione standard non è stata mai riscontrata maggiore di 0,021 nei campioni

analizzati.

Si è notato che il motivo che può portare ad una deviazione standard troppo alta è nella

distribuzione non omogenea del campione nei tre picnometri. Se infatti il campione di

75 g è contenuto tutto nello stesso contenitore e se ne versano 25 g nel primo

picnometro, 25 g nel secondo e i restanti nel terzo, quest’ultimo dà un valore di γ più

s

elevato degli altri due. Questo perché nel versare la sabbia si verifica un fenomeno di

classazione, sia granulometrica che mineralogica. In pratica tendono a segregarsi i

granuli più grossi e gli elementi più densi costituiti da minerali femici.

. Fig. 3.3 - Mulino planetario Fig. 3.4 - Bilancia con accuratezza di 0,001 g 61

Fig. 3.5 - Pompa che genera il vuoto (-1 bar) Fig. 3.6 - Camere di disareazione

Fig. 3.7 - Gorgoglio della miscela acqua-campione Fig. 3.8 - Menisco dell’acqua tangente alla tacca

che viene disareata impressa sul collo del picnometro

Valerio Ambrogi

Analista / tested by

a CAMPIONE N. 1D2

Profondità (cm dal P.C.) 48,5 cm

Data misura 26/03/2009

Picnometro Numero 6 7 4

picnometro+campione secco 89,569 89,532 88,662

picnometro 64,56 65,961 63,648

campione secco 25,009 23,571 25,014

picnometro+acqua 164,181 165,506 163,115

189,19 189,077 188,129

picnometro+campione+acqua 179,814 180,346 178,772

9,376 8,731 9,357

Peso Specifico Reale(Ys) 2,667 2,700 2,673

2,680

Media Peso Specifico Reale(Ys) 0,0172 ok

Standard Deviation

Tab. 3.4 Foglio di calcolo per la determinazione del γ s 62

3.4 Determinazione degli indici dei vuoti massimo (e ) e

max

minimo (e ) (ASTM D4254-00 & D4253-00)

min

L’indice dei vuoti di un terreno (espresso simbolicamente come “e”) è il rapporto tra il

volume dei vuoti (V ) e il volume del solido (V ). L’indice dei vuoti naturale (e ) può

v s nat

variare in funzione dell’addensamento. La composizione granulometrica propria del

sedimento, influenza l’indice dei vuoti massimo (e ) e minimo (e ) che il sedimento

max min

può assumere. All’ e corrisponde lo stato di addensamento minimo del sedimento (γ

max d

), mentre l’ e si avrà in corrispondenza dello stato di massimo addensamento (γ

min min d

). I due valori rappresentano quindi gli estremi dell’intervallo di valori in cui può

max

essere compreso il valore dell’e .

nat

Tali indici possono essere determinati in laboratorio attraverso una strumentazione e

una procedura standard normata dalla ASTM D4254-00 (per la determinazione

dell’e ) e dalla ASTM D4253 (per la determinazione dell’e ).

max min

Per i campioni raccolti, questi due indici sono stati determinati tramite un dispositivo

costr