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• Larghezza superficie di rottura wr

• Spessore del materiale mobilizzato dd

• Profondità della superficie di rottura dr

• Lunghezza totale L

• Lunghezza della linea mediana Lcl

Si possono inoltre calcolare:

• Volume di materiale mobilizzato (prima del movimento)

Vp= ( π

* Dr *Wr *Lr)/6

• Volume di materiale mobilizzato

Vd=( π* Dd*Wd*Ld)/6= Vp+(Vp*Sf)

Dove Sf è il coefficiente di rigonfiamento

• Dislivello H differenza quota coronamento e estremità inferiore

• Inclinazione del movimento franoso I=arctg H/L

Attività della frana

L’attività di una frana può essere considerata descrivendone:

• Stato

- Attiva

- Riattivata

- Sospesa

- Inattiva -dormiente

-abbandonata

-stabilizzata

-relitta

-antica

-sepolta

• Distribuzione

- in ampliamento

- confinato

- In diminuzione

- in movimento

• Stile

- complesso

- composito

- multiplo

- successivo

- singolo

• Stadio

- incipiente

- avanzato

- senile

- esaurito

Velocità di movimento

Vengono definite 7 classi di movimento 23

Occorre aggiungere che le deformazioni che possono verificarsi internamente alla massa

mobilizzata influiscono grandemente sulla capacità distruttiva della frana

Si definisce rischio specifico da frana P*V

Contenuto d’acqua

Dalla osservazione in sito del materiale mobilizzato possiamo distinguere le seguenti condizioni di

umidità:

• Asciutto

• Umido

• Bagnato

• Molto bagnato

Materiali

Il materiale prima che si mobilizzi può essere descritto come:

• Roccia + nome litologico

• Terreno + definizione granulometrica

Tipi di movimento

La distinzione in diversi tipi di movimento costituisce sia un sistema classificativo, sia un

importante punto di partenza sia per la scelta del modello più indicato per condurre eventuali

analisi.

5 tipologie di base

• Crollo

• Ribaltamento

• Scivolamento

• Espandimento

• Colata

CROLLO

Inizia con distacco di terreno o roccia da un pendio ripido lungo una superficie ove non avviene

una deformazione di taglio.

Il materiale si muove prevalentemente in aria per caduta libera, rotolamenti, rimbalzi, movimento

rapido.

Il pendio da cui ha origine il crollo ha normalmente un’inclinazione non inferiore a 75°

Nota: valanghe di roccia 24

RIBALTAMENTO

Costituito dalla rotazione verso l’esterno del pendio di una massa di terreno o roccia attorno ad un

punto o ad uno asse di rotazione posto al di sotto del baricentro della massa.

La spinta può essere data dal materiale esistente a monte o dalla pressione di acqua e ghiaccio.

Il ribaltamento può evolvere in crollo o scivolamento del materiale mobilizzato in funzione della

geometria di questo.

Si possono distinguere:

• Ribaltamento a blocchi

• Ribaltamento con flessione

• Ribaltamento misto

• Ribaltamento tipo chevròn

SCIVOLAMENTO

Avviene lungo una ben precisa superficie di rottura o lungo una zona di limitato spessore soggetta

a intense deformazioni di taglio.

Spesso i primi segnali di instabilità sono costituiti da fratture che si formano nella zona che

evolverà nella scarpata principale.

Possiamo distinguere:

• Scivolamenti rotazionali : la sup. di rottura è curva e concava verso l’alto.

Il rapporto tra la profondità massima della sup. di rottura e la sua

lunghezza è compreso tra 0.15 e 0.33.

• Scivolamento transitivo: la sup. di rottura è planare o ondulata

Il rapporto profondità/lunghezza è nei terreni < di 0.1

In ammassi rocciosi si distinguono all’interno degli scivolamenti

traslativi: -scivolamento a blocco

-scivolamento a cuneo

-scivolamento a gradini

• Scivolamenti compositi: frane con caratteristiche intermedie tra lo scivolamento

rotazionale e quello traslativo puro. 25

• Scivolamenti complessi e compositi: si hanno soprattutto in terreni

Si posssono distinguere:

-mud slide (movimento lento)

-flow slide (movimento rapido)

ESPANDIMENTO

Si tratta di movimenti essenzialmente laterali di terreno coesivo o di porzioni rocciose, le quali si

spostano su materiale più debole subendo anche cedimenti più o meno grandi.

La superficie di rottura è sede di liquefazione e flusso plastico del materiale debole.

Si possono distinguere:

• Espandimento a blocchi

• Espandimento per liquefazione

COLATA

Si tratta di un movimento areale in cui le superfici di taglio hanno breve durata, sono numerose e

tra loro vicine e non si riconoscono al termine dell’evento.

Si possono distinguere:

• Colate di terra

• Colate pellicolari

• Colate di detrito

Processi e caratteristiche che contribuiscono alla formazione di una frana

La conoscenza di cause e processi che in un determinato sito possono portare alla formazione di

una frana è indispensabile per programmare le indagini di dettaglio e poi eventuali interventi di

consolidamento.

Il rilevamento geologico-tecnico deve portare a ipotizzare le cause del movimento o del supposto

movimento.

Esse possono essere ricercate fra le seguenti:

• Cause geologiche (mat. Deboli) rilevamenti geologici

• Cause morfodinamiche (sollevamenti tettonici) riprese aeree

• Cause origine fisica (intense precipitazioni) strumenti vari

• Cause antropiche (escavazione) disegni progettuali

Procedure di indagine

In generale, tutti i processi sopra indicati tendono ad agire, portando ad un aumento degli sforzi di

taglio sul versante che è per lo più conseguenza dell’asportazione di materiale al piede del

versante. 26

CAPITOLO 9

AZIONE DEI CORSI D’ACQUA

Il moto dell’acqua incanalata

Una parte cospicua delle acque che raggiungono la superficie terrestre confluisce nei corsi

d’acqua e attraverso questi raggiunge mari e oceani.

I corsi d’acqua sono mezzi di erosione, trasporto e sedimentazione di materiale.

La distinzione tra torrenti e fiumi viene basata sull’andamento delle portate:

• Portata torrente molto variabile

• Portata fiume costante

PORTATA= quantità d’acqua che attraversa la sezione stessa nell’unità di tempo (sezione

dell’alveo).

Q= S*Vmedia [m³\s]

Q= portata

S=area sezione bagnata

Vmedia= velocità media dell’acqua

Da notare che in realtà la distribuzione della velocità dell’acqua non è uniforme causa attriti col

fondo.

La velocità media si può misurare a circa il 60% della profondità dell’alveo nel punto mediano dello

stesso.

Circa pari all’80% della velocità massima riscontrabile in quella sezione.

l’alveo può essere definito mediante alcune grandezze:

• Larghezza L

• Area sezione trasversale S

• Perimetro bagnato p

• Raggio idraulico r=S/p

• Profondità media h

• Pendenza i

• Rugosità n

La velocità media della corrente in un corso d’acqua è in funzione del :

• Raggio idraulico

• Inclinazione alveo

• rugosità

chezy: Vm= (r*i)^1/2

n

migliorata da manning: Vm= (r^2/3*i^1/2)

n 27

situzione ottimale per lo scorrimento dell’acqua incanalata a parità di sezione trasversale, quella

con maggiore raggio idraulico.

A parità della forma dell’alveo il raggio idraulico cresce al crescere della sezione.

In realtà il flusso di un corso d’acqua è raramente lineare, prevalendo infatti le condizioni che

favoriscono il moto turbolento.

Il moto turbolento si istaura quando il numero di Reynolds è > 2000

Re= [Vm*h* ] /μ>2000

ϒ

In termini di bilancio energetico si può innanzi tutto ricordare che il flusso in un corso d’acqua

comporta una continua trasformazione di energia da una forma all’altra.

In una valle fluviale si distinguono:

• alveo di magra

• alveo ordinario

• piana di inondazione

erosione, trasporto e sedimentazione

ambiente fluviale = ambiente dinamico

per erosione fluviale si intende la produzione e presa in carico di elementi lapidei da parte

di una corrente d’acqua

come avviene l’erosione?

Diversi meccanismi:

• erosione 28

Attenzione punto 2 al di sotto(…) ciò è dovuto ai legami che nei terreni fini esistono tra le

particelle costituite da minerali delle argille, e che chiamiamo coesione

• abrasione si intendono le azioni meccaniche compiute sulle pareti dell’alveo, sia sulle altre

particelle, dai clasti in movimento tale azione è attiva con elementi grossolani e clasti

sabbiosi.

• Cavitazione azione erosiva data dalle bolle d’aria presenti nell’acqua.

• degradazione spondale

vedi azione regressiva, cioe propaga la testata del solo verso monte.

CARICO= volume di materiale solido trasportato da un corso d’acqua in una

determintata sezione nell’unità di tempo.

Modalità di trasporto del carico:

• galleggiamento

• soluzione

• sospensione

• saltazione

• rotolamento

• strisciamento 29

NB: TRASPORTO DI MASSA (moto rapidissimo di detriti anche grossolani ed acqua

che avviene in versanti acclivi costituiti da ciottoli e massi)

la massima capacità di trasporto si ha nel momento di massima piena, e man mano che le portate

diminuiscono si ha la deposizione delle frazioni granulometriche minori.

Sedimentazione, fasi evolutive:

• massima piena= erosione di fondo

• inizio deposito grossolano

• deposito di strati via via più fini

effetto lastricato:

ho il mio alveo e l’acqua tende a rimuovere le particelle superficiali, leggere. E cio in fase di analisi

può causare risultati errati per quanto riguarda la granulometria.

Dalla sedimentazione in alveo alla sedimentazione nella piana alluvionale.

In condizioni naturali, il deposito in alveo porta gradatamente all’innalzamento del fondo dell’alveo

stesso, ed in occasione di modesti fenomeni di piena si ha anche l’innalzamento, rispetto alla

piana alluvionale limitrofa, degli argini naturali (alveo pensile)

Morfologie legate all’attività dei corsi d’acqua

Abbiamo una piana alluvionale e possiamo distinguere oltre a questa una piana pedemontana ,

nelle piane alluvionali possiamo distinguere:

• terrazzi alluvionali cioè dei piani posti a quote maggiori rispetto al corso d’acqua.

Forme caratteristiche che si trovano nelle piani alluvionali: 30

ansa

si formano e si accentuano in quanto in un alveo non perfettamente rettilineo, la linea di massima

velocità della corrente non di trova al centro del flusso ma spostata verso l’esterno, questo porta

alla creazione di una zona di erosione e una di deposito sul lato opposto. Di conseguenza

aumenta la curvatura verso l’esterno dell’ansa e si pian piano si forma un:

meandro

che migra verso valle e si evolve nel salto nel meandro, cioè con una nuova piena si crea

una nuova via d’acqua che isola un meandro che formerà una lanca.

Conoide di iezione: forma troncoconica convessa che risulta dal deposito del materiale

trasportato da un corsa d’acqua quando si immette in una valle maggiore

L’ambiente fluviale come sistema dinamico a scale temporali diverse

L’ambiente fluviale è un sistema dinamico che incide in modo evidente sul paesaggio, ad esempio

considerando la tettonica notiamo alcuni fiumi come l’Adda o il Ticino deviano nettamente da N-S a

Est ciò infatti è rintracciabile dalle spinte verso nord degli Appennini.

Un altro esempio è fornito dai laghi lombardi dove si uniscono cause tettoniche e cause climatiche,

in quanto presentano caratteristiche come:

• Profilo a “V”

• Profondità di alcune centinaia di metri al di sotto del livello del mare.

Tutto questo fa ritenere che anche l’origine di queste grandi valli alpine, cosi come quelle delle

altre sia legata all’azione dei fiumi che circa 5.000.000 di anni fa hanno profondamente inciso il

substrato roccioso in quanto il loro livello di base si era grandemente abbassato: messiniano. 31

CAPITOLO 10

AZIONE DEI GHIACCIAI

Modificazioni naturali del clima

Variazioni climatiche sono sempre avvenute sulla terra.

Per l’ultimo milione di anni siamo in grado di ricostruire ciò che è accaduto

Ultime 4 glaciazioni:

• Gunz

• Mindel

• Riss

• Wurm

Intervallate da periodi più caldi

Erosione, trasporto e sedimentazione

Come per i corsi d’acqua anche per i ghiacciai possiamo distinguere:

• Attività erosiva

• Attività di trasporto

• Attività di sedimentazione 32

Anche i ghiacciai hanno infatti un movimento verso il basso legato alla gravità.

Le velocità non sono paragonabili a quelle di un corso d’acqua, ma la capacità di modellare la

superficie topografica rimane imponente.

ESARAZIONE= azione erosione dei ghiacciai

È in funzione di:

-caratteristiche erodibilità materiale

-spessore ghiaccio

-velocità

-durata processo

Tra i detriti trasportati si distinguono quelli provenienti dalle parete soprastanti, e quelli prodotti dal

ghiaccio stesso.

I clasti in trasporto hanno 2 azioni principali:

• Abrasione

• Accentuare l’azione di divaricamento e asportazione di porzioni di roccia

I detriti vengono portati a quote inferiori dal movimento del ghiacciaio costituendo le morene

mobili

Tra queste si distinguono:

• Morena interna

• Morena laterale

• Morena mediana

• Morena di fondo

• Morena di superficie

A seguito del ritiro di un ghiacciaio i detriti trasportati vengono depositati: morene deposte

• Morena frontale terminale

• Morena frontale stadiale

• Morena laterale mediana

• Morena di fondo e superficiale 33

Forme legate all’azione dei ghiacciai

L’azione dei ghiacciai wurmiani sono ben visibili nel nostro territorio

• Circhi glaciali

• Valli con profilo a “U”

• Rocce montonate

• Valli sospese

• Laghi vallivi

• Laghi intramorenici CAPITOLO 11

CARTOGRAFIA GEOLOGICO E GEOLOGICO-TECNICA

La cartografia geologica e geologico-tecnica costituisce una parte di quel vastissimo argomento

che è la CARTOGRAFIA TEMATICA

CARTOGRAFIA

GEOLOGICA CARTOGRAFIA

GEOLOGICO-

TECNICA

CARTOGRAFIA TEMATICA: supporto sul quale viene rappresentato a varia scala e per

mezzo di opportuni simboli uno o più aspetti caratteristici dei luoghi

considerati.

Una cartografia tematica si rivolge a due settori:

• Rappresentazione caratteri fisici e naturali di un territorio

• Aspetti socio-economici

A noi interessano i caratteri fisici e naturali sul quale possono essere redatte carte di tipo 34

• Geologico (carte tematiche volte a rappresentare le caratteristiche geologiche di un’ area e

quindi riportano sostanzialmente la distribuzione di rocce e terreni affioranti)

• Faunistico

• Botanico

• Vegetazionale

• Climatiche

Tutto il territorio nazionale è coperto da carte geologiche in scala 1:100.000

Le carte tematiche in base al loro contenuto si distinguono in:

• Carte di base

• Carte ausiliarie

• Carte analitiche

• Carte derivate

In questo ambito si collocano le carte geologico tecniche.

CARTE GEOLOGICO-TECNICHE: devono fornire una rappresentazione delle componenti

di un ambito geologico che hanno una qualche importanza

nell’uso del suolo e per il progetto, la realizzazione e il

mantenimento di opere di ingegneria civile e in campo minerario.

Si possono distinguere:

• Carte ad uso specifico

• Carte ad uso multiplo

Scale di rappresentazione:

• Grande scala (>1:10.000)

• Media scala (1:10.000 a 1:100.000)

• Piccola scala ( < 1.100.000)

Le carte geologico-tecniche devono essere accompagnate da un testo descrittivo ed esplicativo e

da sezioni interpretative.

Cartografia tematica nella pianificazione territoriale

Lo strumento cartografico costituisce il supporto indispensabile sia per la rappresentazione dei dati

rilevati, che per la loro sintesi e in particolare nelle attività di pianificazione territoriale

Pianificazione territoriale CONOSCENZA DEL TERRITORIO

ASPETTI AMBIENTALI aspetto socio economici beni

ambientali

CARATTERISTICHE risorse naturali pericolosità ambientali 35

AMBIENTALI

COMPONENTI FISICHE componenti biologiche

GEOLOGIA Idrologia climatologia

La cartografia tematica in supporto alla progettazione di opere di ingegneria civile:

La geologia tematica deve adattarsi al tipo di opera e alle sue forme e dimensioni

• Opere puntiformi

• Opere lineari

• Opere areali CAPITOLO 12

CARATTERISTICHE FISICHE DELLE TERRE

Scopo del capitolo: studio del terreno da un punto di vista fisico

Terre granulari e terre coesive

TERRA: è un mezzo plurifase costituito da:

• Fase solida

• Fase liquida

• Fase gassosa

Che derivano dalla degradazione chimica e/o meccanica di rocce preesistenti.

In base alla costituzione della fase solida abbiamo:

TERRENI GRANULARI: Fase solida costituita da frammenti di rocce o minerali di rocce

primarie. -processo di degradazione prevalente: meccanico

-d clasti > 0,002mm

-prevalgono le forze di massa 36

-le proprietà meccaniche dei terreni granulari sono in f(granulometria

e del grado di addensamento)

TERRENI COESIVI: Fase solida costituita da minerali del gruppo delle argille

-processo di degradazione prevalente: chimico

- d clasti < 0,002mm

-prevalgono le forze di superficie (si generano forze di tipo

elettrochimici che costituiscono la proprietà “coesione”).

Classificazione delle terre: l’analisi granulometrica

Le terre vengono innanzi tutto classificate in base alla loro granulometria

laboratorio analisi granulometrica

la determinazione viene seguita con 2 tecniche diverse in funzione del diametro delle particelle (in

mm):

• >0.075 SETACCIATURA ( Poi metto i miei risultati in un diagramma

%passante-diametro grani e ottengo la mia curva granulometrica unendo i punti)

• <0.075 SEDIMENTAZIONE

Si tratta di misurare ad interavalli di tempo prefissati la densità di una

sospensione di terreno in acqua distillata posta in un cilindro di vetro, si fa

riferimento alla legge di Stokes che dice come si possa conoscere il

diametro di una sfera dalla sua velocità di caduta, ovviamente avendo peso

specifico e viscosità del liquido conosciuti. Le misurazioni vengono eseguite

tramite un densimetro

NB nelle torbe prima opero una combustione e poi dalla quantità di materiale fine ottenuto eseguo

l’analisi granulometrica.

Caratteristiche fisiche

Fase gassosa: aria, vapore acqueo e altri gas

Fase liquida: acqua e più o meno abbondanti Sali minerali in soluzione .

Il contenuto d’acqua condiziona il comportamento meccanico dei terreni.

La conoscenza della tipologia e della quantità di ioni in soluzione può essere di grande

importanza pratica.

Ecco le caratteristiche fisiche che possono essere determinate su una terra:

• PESO DI VOLUME : peso provino terreno (P)/ Volume (V)

ϒ Analogamente posso calcolare il peso di volume allo stato saturo e

allo stato secco.

• PESO SPECIFICO PARTE SOLITA (G): Peso grani (Ps)/ Volume grani (Vs) * densità

acqua ( )

ϒ w

• POROSITA’ TOTALE (n): volume vuoti presenti/Volume provino 37

La porosità totale nei terreni è inversamente proporzionale alle dimensioni dei grani

• INDICE DEI VUOTI (e): volume vuoti (Vv)/ volume parte solida (Vs)

• POROSITA’ EFFICACE: Volume vuoti tra loro comunicanti suff grandi da permettere il

passaggio dell’acqua/tot volume del terreno

la porosità efficace è pressoché coincidente con la

porosità totale nei terreni ghiaiosi e ciottolosi ed è

massima nelle sabbie grossolane.

• CONTENUTO D’ACQUA (w): peso d’acqua nel terreno (Pw)/ peso parte solida (Ps)

• GRADO DI SATURAZIONE (s) fase liquida (Vw)/ volume vuoti (Vv)

• DENSITA’ RELATIVA (Dr): Si determina solo su alcuni terreni granulari

Dr = e – e/ e – e

max max min

E è l’indice dei vuoi massimo che si può ottenere con il terreno in

max

esame

E è l’indice dei vuoti minimo che si può ottenere con il terreno in

min

esame

Dal valore di Dr si definisce il grado di addensamento

• ARROTONDAMENTO DEI GRANI

• SFERICITA’ GRANI

• CLASSAZIONE

• FORMA DEI GRANI

• ALTERAZIONE GRANI

I TERRENI FINI

Struttura dei minerali argillosi 44-

I minerali delle argille sono fillosilicati idrati costituiti da tetraedri SiO e ottaedri collegati a formare

reticoli elementari (pacchetti)

+ pacchetti = argilla caoliti

Esiste un elevato numero di tipi di minerali argillosi illiti

Montmorilloniti

La singola particella di argilla ha carica elettrica nulla con ioni ossigeno distribuiti sulla superficie

che tendono appunto a interagire con la molecola dipolare dell’acqua. Si forma il doppio strato

elettrico Ioni idrogeno 38

Gli ioni ossigeno tendono a legarsi con

Con ioni positivi in soluzione nell’acqua stessa

Struttura delle argille:

• Particelle depositate in acqua dolce tenderanno a respingersi dando vita a una struttura

dispersa o orientata

• Particelle depositate in acqua salata daranno vita a una struttura flocculata

Classificazione terreni fini

È necessario conoscere lo stato fisico ed il comportamento fisico-meccanico della terra in funzione

del suo contenuto d’acqua.

Lo stato fisico e il comportamento vengono determinati per mezzo della misura dei limiti di

consistenza, detti anche limiti di Atterberg

Setaccio a maglia 0.425mm

In funzione del contenuto d’acqua il materiale può trovarsi nello:

• Stato fluido

• Stato plastico

• Stato semisolido

• Stato solido

Ciascun limite di consistenza definisce il contenuto d’acqua espresso in percentuale

in peso rispetto al peso secco del terreno

• Limite liquido cucchiaia di Casagrande

Ripetendola più volte ovrò 3 coppie di valori che andrò a collocare su

un diagramma logaritmico e unirò formando un segmento di retta.

Il calore di umidità corrispondente ad un numero di 25 colpi

rappresenta il limite liquido di una terra. 39

• Limite plastico : si determina su una porzione di terreno manipolata in modo che a contatto

con l’aria perda un poco di umidità cioè faccio dei piccoli cilindri come se

giocassi con la plastilina, quando cominciano a fessurarsi li pongo in forno

l’umidità che se ne ricava è appunto il limite plastico

indice plastico (Ip) = limite plastico – limite liquido

limite liquido, limite plastico e indice plastico sono indispensabili per la classificazione dei terreni

fini e della porzione di terreno fine.

• Più un terreno fine contiene acqua < interazione elettrostatica

• <quantità d’acqua adsorbita > forze attrazione elettrica

• Limite di ritiro : contenuto d’acqua per il quale non si registra più alcuna variazione di

volume Il passaggio dallo stato solido allo stato semisolido

Viene determinato per mezzo del progressivo essiccamento di una porzione

di terra tenendo sotto controllo sia il suo volume che la corrispondente

umidità

Preciso significato fisico

Confrontando i valori dei limiti di consistenza di un terreno con la sua umidità naturale si possono

ricavare alcune importanti informazioni :

• Stato fisico in condizioni naturali

• Consistenza (= capacità di una terra di resistere a sollecitazioni meccaniche)

Indice di consistenza= limite liquido- contenuto di acqua/ indice plastico

La consistenza può essere definita anche come la capacità di un terreno di resistere alla

penetrazione, avendo a disposizione un penetrometro tascabile si può definire la consistenza in

modo accurato poiché un cursore indica su scala graduata la resistenza offerta dal terreno alla

penetrazione. CAPITOLO 13

IL MATERIALE ROCCIA

MATERIALE ROCCIA: elemento costituito da particelle discrete, granuli o cristalli legati tra

loro da forze coesive a carattere permanente,privo di discontinuità (=

qualsiasi 40

superficie di debolezza strutturale)

AMMASSO ROCCIOSO: si indica il corpo fisico costituito dall’insieme del materiale

roccioso e delle Discontinuità; il comportamento meccanico dell’ammasso dipende

dal comportamento del materiale roccia più quello delle discontinuità.

Caratteristiche del materiale roccia che è utile sapere in qualunque problema applicativo:

• Caratteristiche petrografiche : breve descrizione litotipo e in alcuni casi si può mettere in

evidenza la quantità percentuale di materiali duri che avranno un

ruolo importante nella lavorabilità della roccia.

• Caratteristiche fisiche la roccia è un mezzo plurifase costituito fa fase solida liquida e

gassosa. Tra le caratteristiche misurabili:

-peso di volume bilancia idrostatica

-peso specifico parte solida

-porosità

-indice vuoti

-contenuto d’acqua

-grado saturazione

-permeabilità

• Caratteristiche meccaniche utili da conoscere:

-quelle che mostrano la resistenza a rottura:

-prova di resistenza a compressione monoassiale

-prove a trazione diretta e indiretta

-prove di taglio diretto

-prova a flessione

-prova a compressione triassiale

-prova a torsione

-quelle che descrivono il comportamento del materiale roccia prima che si

rompa

Resistenza a compressione monoassiale

Si sottopone un provino di forma regolare, posto tra 2 piastre piano parallele ad una

forza perpendicolare alle piastre stesse.

Viene definita come: massima forza applicata

area della sezione iniziale del provino

al fine di uniformare e rendere confrontabili i risultati, sono state introdotte delle procedure

standard, frequentemente applicata è la procedura prevista dall’international Society for Rock

Mechanics: 41

• I piani devono essere perfettamente paralleli e lisci

• Il provino deve essere di forma cilindrica con un rapporto altezza/diametro compreso tra 2.5

e 3

• Il diametro non deve essere < 54mm

• I provini devono essere conservati in condizioni di umidità naturali

In Italia viene ancora impiegata una procedura che porta alla rottura di 8 provini cubici e la

resistenza a compressione monoassiale viene ricavata dalla media delle 8 prove.

Resistenza a trazione diretta

Definita come “la resistenza a rottura di un provino sottoposto a 2 forze uguali e contrarie

applicate lungo la stessa retta d’azione.

Provino fissato con resine epossidiche aventi resistenza alla trazione superiore a quella della

roccia.

La resistenza a trazione è definita come: massima forza applicata

area della sezione iniziale del provino

alcuni problemi legati all’uso e all’affidabilità delle resine ect si sono sviluppate alcune prove

indirette in alternativa. (prova a carico puntiforme)

resistenza a trazione indiretta: prova a carico puntiforme

apparecchiatura portatile di impiego rapido.

Permette di operare anche su provini di forma irregolare, posizionandoli tra una coppia di

punte coniche, tramite le quali viene esercitato lo sforzo di compressione.

Quando la dimensione caratteristica del provino è =50mm:

Indice di resistenza al carico puntiforme (Is ) = forza di compressione assiale a

50

rottura (P) 2

quadrato delle dimensione caratteristica (D )

I provini devono essere nelle condizioni di umidità naturale

La distanza tra le punte deve essere prossima o uguale a 50mm

Per campioni irregolari occorre eseguire almeno 20 misure.

Per i provini che presentano un valore di D diverso da 50mm l’indice Is viene ricavato dalla Size

50

Corretion Chart. Correzione ritenuta necessaria quando tramite osservazioni si notò come i valori

Is variassero in relazione della dimensione del provino.

50

Possiamo dunque definire l’indice di anisotropia alla prova di carico puntiforme:

Ia= Is perpendicolare

50 42

Is parallelo

50

Vi sono relazioni tra point-loand e resistenza a trazione σ τ

Tra point-loand e compressione monoassiale σ c

σ = 0.9 Is

τ 50

σ = 24 Is

c 50

in considerazione dell’ampia diffusione della prova vi sono delle integrazione delle norme ISRM

proposte da vari autori:

forme e dimensioni dei provini

anche se di forme irregolari deve essere almeno assimilabile ad un parallelepipedo

D dovrà essere non inferiore a 30mm

Preparazione del campione

Vanno scartati campioni che mostrano fratture, anche se piccole e ovviamente quelli non ritenuti

rappresentativi del campione in esame.

Calcolo dell’indice di resistenza a carico puntiforme

GREMINGER: considerando i fattori correttivi e l’effetto scala

Per spezzoni cilindrici con carico diametrale:

Is= F = 0.141F

1.5 0.5 1.5

D * d D

Per tutti gli altri casi:

Is= 0.834 F = 0.118F

0.75 0.5 0.75

(D*l ) * d (D*l)

F= sforzo a rottura

d= diametro di riferimento =50mm

l= dimensione sul piano normale alla direzione di applicazione dello sforzo lungo la quale si sviluppa la

Rottura

D= distanza tra le punte al momento della rottura

La resistenza a trazione indiretta: La prova brasiliana

Anche in questo caso si tratta di applicare uno sforzo di compressione per ottenere una

rottura per trazione.

Un provino di materiale roccia viene sagomato per segagione facendogli assumere una

forma discoidale con diametro D=54 pari al doppio dello spessore.

Il provino viene allora posto tra le 2 ganasce metalliche e viene applicata una forza F che

porta alla rottura del provino.

La resistenza alla prova viene calcolata secondo la formula:

σ (brasiliana)= 2F/πDs

τ

procedura normata ISRM

resistenza al taglio puro (o diretto) 43

Si può ottenere con diversi strumenti.

Il più semplice è quello mostrato in figura.

Constati elastiche statiche

(parametri che descrivono il comportamento del materiale roccia prima che questo giunga a rottura)

Il test di compressione monoassiale è anche il modo più semplice per calcolare le costanti

elastiche di campione roccioso.

In pratica si tratta di applicare una forza su un provino e misurare le variazioni assiali e diametrali

del provino per mezzo di un trasduttore parallelo e uno perpendicolare alla direzione di

applicazione dello sforzo sino a giungere a rottura.

Diagramma sforzi-deformazioni:

Si definiscono normalmente:

deformazione assiale: ε = H – H = ΔH

h 0 r H H

0 0

Deformazione radiale: ε = d – d = Δd

d 0 r

d d

0 0

il rapporto di Poisson: μ= ε

d

ε

h

resistenza a rottura: σ = forza a rottura (N)

c 2

area del provino (m )

modulo elastico tangente alla curva in corrispondenza del punto di ordinata σ /2

c

E = Δσ

t50 Δε

Modulo di deformazione: M = σc = σc

d 44

(H – H )/ H ΔH/H

0 r

H = altezza iniziale

0

H = altezza a rottura

r

d = diametro iniziale

0

d = diametro a rottura

r

Δσ= intervallo sufficientemente piccolo della pressione esercitata attorno a σ /2

c

Δε= intervallo di deformazione corrispondente

Costanti elastiche dinamiche

Il materiale roccia può essere sottoposto anche a prove dinamiche, le quali consentono la

definizione di alcuni parametri importanti.

La prova più comune prevede di misurare la velocità di onde ultrasoniche attraverso un provino di

forma irregolare posto fra 2 piastre.

I valori dinamici risultano normalmente superiori di quelli statici

CAPITOLO 14

CARATTERISTICHE FISICHE E MECCANICHE DELLE DISCONTINUITA’

Le discontinuità nell’ammasso roccioso rappresentano un elemento debole, (poiché isolano

porzioni di materiale roccia) di grande importanza è dunque lo studio di questi elementi di

debolezza. In particolare: resistenza al taglio della discontinuità per prevedere il

comportamento del blocco, scopo del capitolo è definire una procedura che consenta di definire la

resistenza al taglio nelle discontinuità naturali in roccia. 45

Caratteristiche fisiche

• Orientazione nello spazio

• Persistenza

• Forma e rugosità

• Resistenza ed alterazione superficiali

• Apertura

• Presenza di riempimento e di umidità

ORIENTAZIONE NELLO SPAZIO

Le discontinuità nell’ammasso roccioso sono raggruppate in famiglie sulla base della loro

orientazione nello spazio = giacitura.

Un ammasso roccioso può essere interessato da famiglie di discontinuità di diversa origine:

• Superfici di strato (St)

• Piani di scistosità (Sc)

• Superfici di frattura (K)

La giacitura delle discontinuità viene definita da

• Immersione

• Inclinazione

Il numero delle misure di giacitura da effettuare per avere un quadro sufficientemente accurato è

innanzi tutto in funzione della complessità dello schema strutturale.

Lo scopo principale comunque è quello di consentire una rappresentazione completa e sintetica

dello schema strutturale relativo alla posizione nello spazio della discontinuità.

PERSISTENZA

Una superficie di discontinuità può presentarsi formata da zone di totale separazione tra le due

pareti, e da ponti di roccia.

DEFINIZIONE: • Persistenza areale: (in %)

Area di effettiva separazione

Area del piano che contiene la discontinuità

• Persistenza lineare: (in %)

Estensione di una discontinuità rispetto ad una linea di riferimento

appartenente al piano in cui giace la discontinuità

La persistenza è senza dubbio uno dei parametri più importanti dell’ammasso roccioso, ma anche

uno dei più difficili da misurare.

Le osservazioni devono essere effettuate per ogni singola famiglia.

Il più delle volte è sufficiente stimare la persistenza lineare media di una famiglia distinguendo 3

classi: • <50%

• Tra 50% e 90%

• >90%

Quando è possibile eseguire osservazioni dirette su due superfici di affioramento contigue e

orientate differentemente è possibile stimare la persistenza areale distinguendo 3 classi: 46

• <25% la resistenza al taglio dipende quasi del tutto dalle caratteristiche

meccaniche del materiale roccia

(ISRM: non persistente)

• Tra 25% e 80% (ISRM: sub-persistente)

• >80% il comportamento dell’ammasso roccioso è condizionato

essenzialmente dalla resistenza al taglio lungo le discontinuità

(ISRM: persistente)

2 DEFINIZIONE: la persistenza a volte viene anche definita come

Effettiva estensione della discontinuità nell’ammasso roccioso espressa in metri

lineari

Quando voglio mettere in relazione le variazioni del valore della persistenza da una stazione

all’altra calcolo l’indice di terminazione: (In %)

I = ∑ n° delle terminazioni laterali delle discontinuità/ 2* n° discontinuità considerate

T

(>I < persistenza media di una famiglia di discontinuità)

T

IRREGOLARITA’: FORMA E RUGOSITA’

FORMA:

• Sup. Planare

• Sup. ondulate

• Sup. seghettate o irregolari

RUGOSITA’

Viene stimata tramite una dima (pettine di Barton)

Viene misurata in termini di JRC (joint Roughness Coefficient), secondo la seguente tabella: 47

La rilevazione della discontinuità viene effettuata lungo l’immersione.

RESISTENZA E ALTERAZIONE DELLE SUPERFICI DI DISCONTINUITA’

ALTERAZIONE:

viene descritta secondo la seguente tabella:

RESISTENZA:

Si usa uno sclerometro (o martello di schimidt) .

Strumento portatile e di semplice utilizzo, composto essenzialmente da una mazza battente che

viene proiettata da una molla calibrata contro un’asta metallica posta a contatto con la roccia. Il

rimbalzo elastico R, della mazza battente, che è in funzione della quantità d’energia elastica

restituita dalla superficie d’appoggio, viene misurato da un cursore la cui scala va da 10 a 100.

( Va impiegato in superfici non troppo irregolari, generalmente si accetta una rugosità non superiore di 8

JRC) 48

La resistenza della roccia si ottiene dunque attraverso la lettura di una risposta ad una

sollecitazione dinamica.

Il valore R del rimbalzo letto sullo strumento viene corretto in funzione dell’angolo positivo o

negativo

Per ottenere un risultato significativo si eseguono gruppi di 10 misure scartando le 5 minori,

ottenuto questo valore si ricava la resistenza a compressione apparente utilizzando la relazione di

miller:

(Joint Wall Compressive Strength, JCS) (0.00088 1.01)

JSC= σ (app) = 10 ϒR+

c

NB: Il valore di resistenza ottenuto con lo sclerometro dovrebbe essere uguale al valore della

resistenza alla compressione monoassiale ottenuto con prove dirette o indirette

APERTURA

Per apertura si intende la distanza misurata perpendicolarmente al piano di discontinuità, tra le due

pareti della stessa. Se l’apertura è limitata, le misure di apertura vengono effettuate con uno

spessimetro o con un calibro. Si divide in classi secondo la normativa ISRM.

MATERIALE DI RIEMPIMENTO

La presenza di materiale di riempimento nelle discontinuità deve essere registrata

considerandone:

• Spessore

• Composizione mineralogica

• Granulometria

• Condizioni di umidità

CONDIZIONI DI UMIDITA’

La circolazione idrica negli ammassi rocciosi avviene normalmente nelle discontinuità.

Di solito è sufficiente distinguere le condizioni delle singole famiglie di discontinuità secondo uno

schema descrittivo .

In caso di circolazione è opportuno se possibile, fornire una quantificazione della portata.

RESISTENZA AL TAGLIO LUNGO UNA DISCONTINUITA’

L’esperienza di Coulomb sulle terre

Coulomb esplorò il concetto di resistenza al taglio nelle terre.

SINTESI: lavorò prima sui materiali granulari e successivamente sui materiali coesivi. Trovò una

relazione generale tra:

- lo sforzo necessario a produrre un taglio (τ) in una terra lungo un piano

-la pressione normale agente su questo piano (σ )

n

E due caratteristiche proprie del materiale testato:

-coesione (c)

-angolo di attrito (φ) τ = c + σ tan φ

n

Tempo dopo si cominciò a indagare sulla resistenza al taglio in roccia

Supponiamo di avere dei provini cubici, e tagliarli per segagione in 2

parallelepipedi uguali. 49

Prendendo uno di questi provini ed eseguendo una prova di taglio applicando uno sforzo normale

σ e una sollecitazione di taglio τ nel piano della discontinuità fino ad ottenere uno scorrimento u.

n

Notiamo come applicando sforzi normali crescenti, sono necessari sforzi di taglio crescenti per

ottenere uno scorrimento.

Se riportiamo i valori σ / τ in un grafico notiamo com’è possibile scrivere una relazione analoga a

n

quella di Coulomb.

Si supponga ora di aver campionato una roccia con le seguenti caratteristiche:

discontinuità naturale, modesta rugosità, piana, e persistenza del 100%

eseguendo la prova analogamente a prima

riportando i dati in un grafico sforzo-deformazioni:

possiamo osservare un comportamento elastico lineare con una proporzionalità diretta tra sforzo di

taglio e spostamento per piccole deformazioni, mentre quando le deformazioni aumentano la

relazione sforzo-deformazioni diviene marcatamente non lineare.

Si nota inoltre come con piccole deformazioni si raggiunga facilmente il valore massimo della

resistenza al taglio, resistenza di picco.

Per spostamenti maggiori i valori dello sforzo di taglio richiesto diminuiscono rigidamente e

tendono asintoticamente ad un valore indicato come resistenza residua.

Applicando sforzi normali crescenti e ricostruendo il diagramma σ / τ:

n 50

Notiamo come un eventuale intersezione tra la linea d’interpolazione dei dati di picco e l’asse degli

sforzi di taglio indicherebbe un contributo alla resistenza al taglio di picco dovuto alla coesione.

Nel caso tale linea di interpolazione risultante passante per l’origine degli assi non si avrebbe

coesione.

Se il componente coesivo della resistenza al taglio di picco è presente, è indipendente dallo sforzo

normale applicato, mentre la resistenza stessa aumenta con il suo (c) aumento secondo la

relazione: τ = c + σ tan τ

p n p

una relazione analoga si ottiene considerando o valori della resistenza al taglio residua,

non vi è più coesione tra le 2 superfici, il grafico passa necessariamente per l’origine degli assi:

τ = σ tan τ

r n r

esempio 2

si immagini di avere un certo n° di provini di discontinuità naturale con persistenza < 100% e con

una certa rugosità, procedendo come sopra potremo arrivare ad un grafico come questo:

il concetto di dilatanza 51

ogni elemento della superficie reale risulta inclinato, rispetto alla direzione dello sforzo di taglio, di

un angolo i, variabile da punto a punto sulla superficie stessa.

Se assumiamo per la superficie un angolo do coesione nulla, possiamo scrivere l’equazione di

Patton: τ = σ tan (φ +

n

i)

I: rappresenta l’angolo dato dall’intersezione della direzione di sforzo applicato con la tangente alla

superficie della discontinuità

Durante il taglio si verifica, un aumento complessivo dell’ammasso roccioso, con un fenomeno che

prende il nome di dilatanza, essa svolge un ruolo estremamente importante nel comportamento

delle discontinuità reali.

Per una medesima discontinuità occorre comunque prevedere diversi valori di dilatanza, in

funzione dello sforzo normale agente sulla discontinuità.

Dunque è fondamentale un corretto valore dell’angolo i da introdurre negli algoritmi di calcolo. Tale

angolo è definito dall’intersezione della direzione dello sforzo di taglio applicato e dalla tangente,

lungo la medesima direzione, alla superficie di discontinuità. Dunque tracciando il profilo della

discontinuità è possibile distinguere diversi” ordini di irregolarità” e per ognuno di questi assumere

il valore medio dell’angolo i.

L’equazione empirica per la resistenza al taglio di N. Barton e V. Choubey (1997)

Barton e Choubey eseguirono un approccio empirico al problema della determinazione della

resistenza al taglio di una discontinuità, basandosi su accurate prove ed osservazioni condotte su

discontinuità artificiali.

Derivarono la relazione empirica:

τ = σ tan[JRC * log (JCS/ σ ) +

r n n

φ ]

b

JCS: resistenza a compressione misurata sulla superficie della discontinuità

Il termine tra parentesi quadre indica l’angolo di attrito della discontinuità

Si noti l’analogia con Patton e Coulomb .

Qual è il vantaggio di quest’equazione? 52

-fornisce precise indicazioni su come calcolare l’angolo di attrito in pratica

OSSERVAZIONI:

Il tema della resistenza al taglio lungo discontinuità in roccia è in realtà assai più complesso, ecco

alcuni temi:

• Quali valori di coesione e angolo di attrito bisogna considerare in qualunque

problema applicativo?

Non vi è una risposta univoca, vi sono comunque due approcci, uno cautelativo, ed uno

che considera i parametri dello sforzo normale

• La presenza di acqua ha influenza sulla resistenza al taglio?

La prese senza di acqua in pressione lungo la discontinuità determina una riduzione della

resistenza al taglio in seguito alla riduzione degli sforzi efficaxi secondo la relazione:

τ= c +( σ - pressione dell’acqua) tan φ

n

ovviamente l’influenza dell’acqua è legata anche al tipo di materiale di riempimento

presente lungo la discontinuità

• Nelle discontinuità non persistenti la persistenza può variare nel tempo?

Ovviamente

• Le vibrazioni possono influire sulla resistenza al taglio?

Certamente le vibrazioni peggiorano la resistenza al taglio, poiché aumentando l’apertura

abbiamo un minore angolo di attrito

• Le prove, o le osservazioni condotte sui campioni di dimensioni ridotte della

discontinuità hanno valore anche per le discontinuità a scala reale?

C’è da considerare sia un effetto scala, sia un fattore che dipende dalla forma della

discontinuità.

• Quanto influisce l’eventuale riempimento sulla resistenza al taglio di una

discontinuità? 53

SINTESI:

praticamente nel 1776 Coulomb esplorò il concetto di resistenza al taglio nelle terre, prima lavorando su terreni granulari

e poi su materiali coesivi arrivando alla seguente relazione:

τ = c + σ tan φ

n

successivamente qualcuno rifece la stessa prova su roccia e si arrivò a questa situazione:

Passando del tempo si arrivò a sviluppare una nuova relazione, la relazione di Patton:

τ = σ tan (φ + i)

n

un approccio empirico al problema della determinazione della resistenza al taglio di una discontinuità è stato eseguito da

Barton e Choubey che derivarono la seguente relazione empirica:

CAPITOLO 15

L’AMMASSO ROCCIOSO

È opportuno distinguere gli ammassi rocciosi a comportamento rigido e le rocce deboli, si sono sviluppate

tecniche descrittive e qualificative seppure indirettamente permettono di stimare i parametri geomeccanici di

base.

Rilievo geomeccanico in ammassi rocciosi a comportamento rigido

= insieme ordinato di misure e osservazioni che vengono svolte per acquisire i parametri di base

dell’ammasso roccioso

Caratteristiche dell’area di rilievo geomeccanico:

l’area dove effettuare le misure deve risultare rappresentativa di una zona con caratteristiche

strutturali almeno a grandi linee omogenee, di dimensioni non inferiori a 50mq

• operazioni preliminari:

-individuazione plano altimetrica

-misure delle dimensioni dell’affioramento

• Descrizione geologica generale della roccia:

la descrizione geologica dovrà essere sintetica e comprenderà:

-nome formazionale

-classe di appartenenza per caratteristiche litologico-tecniche

• Descrizione famiglie di discontinuità

• Spaziatura delle discontinuità

= distanza media tra le discontinuità appartenenti ad una stessa famiglia, misurata

perpendicolarmente alle discontinuità stesse

Per ogni famiglia di discontinuità si può considerare il valore della spaziatura come: 54

lunghezza base misurata

n°di discontinuità che interessano la base stessa

• Intercetta delle discontinuità

= distanza media tra due discontinuità

Viene eseguita almeno lungo 2 basi di riferimento (per trovare il valore minimo

dell’intercetta poiché più cautelativo)

L’inversa dell’intercetta è l’intensità di fatturazione (numero di discontinuità per unità di

lunghezza)

Esiste una relazione diretta tra l’intercetta della discontinuità e la profondità a cui questa

viene misurata

• Dimensione dei blocchi

L’ammasso roccioso suddiviso dalle discontinuità, risulta composto da elementi discreti di

materiale roccia indicati come Volumi Rocciosi Unitari (VRU).

Il volume roccioso unitario fornisce importanti indicazioni sull’ammasso roccioso.

I quali presentano normalmente un ampio spettro dimensionale

Può essere definito anche l’indice di densità di discontinuità per unità di volume di

roccia, espresso come numero di discontinuità per valore unitario (J ).

r

Definito anche come la somma nel n° di discontinuità per metro di ciascuna famiglia di

discontinuità.

• Forma dei blocchi

la forma dei blocchi viene sufficientemente definita introducendo poche classi descrittive

-blocchi cubici

-blocchi tabulari

-blocchi blocchi colonnari

-blocchi irregolari

Il rilievo geomeccanico in ammassi rocciosi a comportamento debole e complesso

Le rocce deboli: classificazione genetica 55

In ogni caso le rocce debole pongono problemi del tutto particolari alla Geologia Applicata,

presentando un comportamento in qualche modo intermedio tra i terreni e le rocce.

Questo fa si che le rocce deboli siano spesso difficili da descrivere, da campionare e da sottoporre

a test in sito o in laboratorio.

Poiché i parametri tecnici sono difficilmente ottenibili attraverso test di laboratorio e dato che le

indagini dirette sull’ammasso sono spesso troppo costose, è opportuno sviluppare metodologie

descrittive e classificative di queste rocce in modo da avere, almeno schemi empirici che

consentano di ridurre i diversi tipi di rocce deboli a “comportamenti meccanici tipo”.

Definizione tecnica di roccia debole

I parametri più comunemente impiegati per definire il limite tra un terreno ed una roccia debole

sono:

• La resistenza a compressione monoassiale

• La coesione

I materiali con:

-coesione < 0.3 MPa

-resistenza a compressione monoassiale < 2 MPa

sono considerati terreni.

Possono essere prese in considerazioni anche altre proprietà:

• Durabilità dipende dalla tessitura della roccia

• Rigonfiamento dipende dalla composizione mineralogica della roccia (NB presenza

argilla)

Che esercitano una forte influenza sul comportamento di questi materiali in funzione delle

modificazioni dell’umidità e del livello tensionale.

Alcune rocce moderatamente dure in condizioni normali possono diventare deboli al seguito del

variare delle condizioni di contorno (evolutive rocks)

Il rilievo geomeccanico delle rocce deboli

Nelle rocce deboli alcune delle operazioni tipiche del rilievo geomeccanico non sono realizzabili, e

a causa dell’eterogeneità di queste rocce risulta sempre indispensabile adattare il rilievo al singolo

caso specifico.

La persistenza non ha lo stesso peso che ha nelle rocce deboli.

Prove di laboratorio sulle rocce deboli

Le prove che vengono effettuate sono tratte dall’esperienza del laboratorio geotecnico ed in parte

da quello geomeccanico in funzione della resistenza del materiale da sottoporre al test.

(in pratica molte di queste prove non possono essere applicate ai diversi tipi di rocce deboli)

Oltre alle proprietà meccaniche può essere utile determinare alcune caratteristiche fisiche che in

qualche modo controllano le proprietà meccaniche.

In generale va sottolineato che la variabilità delle rocce deboli e la difficoltà di ottenere campioni di

buona qualità tendono a far aumentare la dispersione dei risultati delle prove e ciò comporta la

necessità di eseguire un maggior numero di test, rispetto a quanto viene fatto lavorando con rocce

dure, per ottenere un risultato medio significativo.

Si sottolinea infatti la praticità delle prove a carico puntiforme e l’utilità della prova ad ultrasuoni

(permettono il riutilizzo del materiale). 56

Il rilievo geomeccanico ha quindi un’importanza ancora maggiore che nelle rocce dure e dovrà in

ogni singolo caso essere adattato in funzione della classe di roccia debole e del tipo di progetto in

esame.

LE CLASSIFICAZIONI GEOMECCANICHE

In molte occasioni pratiche è importante definire un grado di “qualità” dell’ammasso roccioso nei

confronti del suo comportamento meccanico.

In sostanza si tratta di dare un “voto” al presumibile comportamento dell’ammasso roccioso sulla

base dei dati quantitativi e qualitative ottenibili per mezzo della sua descrizione ottenuta con il

rilevo geomeccanico.

Principi delle moderne classificazioni tecniche

I più importanti sistemi classificativi attualmente in uso sono:

• Rock Mass Rating (RMR)

• Q-System

L’impiego dei metodi di classificazione degli ammassi rocciosi si articola in 4 fasi

principale:

1. Conoscenza geologia sito

2. Suddivisione degli ammassi rocciosi con caratteristiche geomeccaniche almeno

apparentemente omogenee

3. Misura o stima, per unità distinte, delle caratteristiche geologico tecniche fondamentali

4. Elaborazione e sintesi dati

Tutti i moderni sistemi di classificazione sono stati realizzati in modo da avere le seguenti

caratteristiche:

• Semplici, facili da ricordare e comprensibili

• Ogni termine è chiaro e appartiene ad una terminologi tecnica accettata da Ingegneri e

Geologi

• Considerano le proprietà geologico-tecniche più significative degli ammassi rocciosi

• Si basano su parametri ricavabili velocemente ed economicamente in sito

Parametri più importanti utilizzati nelle classificazioni sono in generale:

• Resistenza del materiale roccia

• RQD

• Orientazione e condizioni discontinuità

• Venute d’acqua

• Valori degli sforzi agenti nell’ammasso roccioso

Le classificazioni vengono usate sia nella fase di studio preliminare e di progettazione, sia in corso

d’opera

Quali sono le informazioni ricavabili dalle classificazioni?

-qualità ammasso roccioso

-modulo elastico dell’ammasso roccioso

-informazioni specifiche per determinati progetti 57

La classificazione Rock Mass Rating (RMR) classificazione geomeccanica

Fu proposta da Bieniawski nel 1973.

Uno degli obiettivi espliciti era proprio quello di introdurre una terminologia standardizzata e

comune all’ingegnere e al geologo.

Per entrare nella classificazione geomeccanica occorre conoscere:

1. Resistenza a compressione monoassiale

2. RQD

3. Spaziatura delle discontinuità

4. Condizioni delle discontinuità

5. Previsioni venute d’acqua

La somma dei coefficienti relativi ai 5 parametri, varia da 8 a 100, e fornisce in termini generali, un

valore di qualità dell’ammasso roccioso (RMR di base).

Una volta ottenuta la mia somma vedo in che classe ricade l’ammasso roccioso e dunque ho una

descrizione dell’ammasso roccioso.

La classificazione Q-System

È stata sviluppata inizialmente attraverso lo studio di più di 200 casi di gallerie e caverne artificiali.

58

La qualità “Q” dell’ammasso roccioso è calcolata in funzione di 6 parametri, ognuno dei quali viene

misurato o valutato in sito.

1. RQD (in %)

2. N° di famiglie di discontinuità (Jn)

Dipende dal numero di famiglie di discontinuità

3. Irregolarità delle discontinuità (Jr)

È necessario quindi definire sia la forma che la rugosità.

Esistono 2 classi pareti a contatto/pareti che vanno a contatto con uno scorrimento <

10mm Pareti non a contatto

4. Alterazione delle discontinuità (Ja)

Indica il valore di alterazione delle discontinuità

Esistono 3 sotto classi pareti a contatto

pareti che vanno a contatto con uno scorrimento < 10mm

Pareti non a contatto

5. Venute d’acqua previste (Jw)

Basata sulle condizioni di umidità

6. Condizioni di sforzo naturale (Stress Reduction Factor) SRF

Si distinguono 4 sottoclassi: -ammassi rocciosi con zone di debolezza

-rocce rigide ( si considerano i rapporti σ /σ e σ /σ )

c l t 3

-rocce con comportamento plastico

-rocce rigonfianti

I 6 parametri danno il valore della qualità dell’ammasso roccioso mediante la formula:

descrive sforzi agenti sull’ammasso

Q= (RQD/Jn) * (Jr/Ja) *

(Jw/SRF)

Indicazioni indicazione sulla resistenza al taglio lungo le

Sulle dimensioni discontinuità

Dei blocchi

Il valore “Q” che si ottiene varia da 0.001 a 100

(per rocce molto fratturate e spingenti) (per rocce

rigide e praticamente senza giunti)

La classificazione ha il merito di utilizzare, più di ogni altra, termini quantitativi limitando la

soggettività dell’operatore e semplificandone il lavoro

Per quanto riguarda i parametri geomeccanici ottenibili si riporta la relazione per il calcolo del

modulo elastico dell’ammasso roccioso:

E ammasso = 25 + 15 Log Q

Nb i valori dell’angolo d’attrito della discontinuità variano in funzione di Jr e Ja: 59

Le relazioni tra le classificazioni RMR e Q-System

Bieniawski RMR = 9 In Q + 44

Rutledge RMR =13.5 log Q + 43

Kaiser e gale RMR = 38 + 8.7 In Q CAPITOLO 16

INDAGINI GEOGNOSTICHE

L’ indagini geognostica comprende un gran numero di attività che hanno il fine di consentire la

conoscenza di quelle caratteristiche tecniche di una terra o di un ammasso roccioso necessarie

alla stesura di un Progetto ed alla sua corretta realizzazione.

Indagini:

• Dirette sondaggi meccanici

Prove e misure in sito

• Indirette indagine geofisica

Indagine geognostica: procedura

È possibile individuare una procedura che chiarisca: significato, obiettivi, fasi, e mezzi in

un’indagine geognostica.

Occorre innanzitutto definire con chiarezza il problema, cioè l’argomento, il progetto che ci

spinge all’indagine:

• Individuare gli obiettivi

• Elencazione dei mezzi e delle tecniche utili

-rilievi geomeccanici

-indagini dirette

-indagini indirette

-indagini idrogeologiche

• Definire in dettaglio: 60


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Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria civile
SSD:
Università: Brescia - Unibs
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher luisa18 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 Brescia - Unibs o del prof Clerici Alberto.

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