Riassunto esame Geologia, prof. Critelli

N CONSISTENZA

SPT

< 2 privo di consistenza

TERRENI 2 - 4 poco consistente (molle)

COESIVI 4 - 8 moderatamente consistente

8 - 15 consistente

15 - 30 molto consistente

> 30 estremamente consistente (duro)

Tabella 3. Stato di addensamento nelle sabbie e consistenza nei terreni coesivi (AGI, 1977).

Misure delle pressioni neutre

All’interno di un terreno, normalmente, l’acqua è in movimento, poiché si verificano

moti di filtrazione da punti a maggiore energia potenziale a punti a minore energia

potenziale. Si definisce “falda idrica” una massa porosa che consente il movimento di

una massa idrica. Analogamente, la falda idrica (o semplicemente falda) rappresenta

l’acqua che circola nella zona di saturazione, che corrisponde alla parte inferiore

dell’acquifero dove tutti i meati sono saturi (mentre la zona di aerazione corrisponde

alla parte superiore, dove circolano aria e acqua nello stesso tempo). La superficie che

separa la zona di saturazione e la zona di aerazione è detta “superficie piezometrica” e il

livello relativo è chiamato “livello piezometrico”.

In un terreno ci sono, quindi, forze che agiscono attraverso il fluido che riempie i vuoti.

Esse sono chiamate pressioni dell’acqua dei pori o “pressioni neutre”. Su un elemento

di terreno in cui sia presente una falda freatica, la pressione neutra alla profondità z si

w

ricava dal prodotto del peso specifico dell’acqua per l’affondamento sotto la falda:

γ

u = z .

w w

La misura in situ delle pressioni neutre si effettua mediante i piezometri. In generale, un

piezometro è un elemento poroso cavo, pieno d’acqua, in cui la pressione dell’acqua è

uguale a quella del terreno circostante. La presenza del piezometro non altera il regime

della pressione dell’acqua. I piezometri vengono installati all’interno di un foro di

sondaggio o delle prove penetrometriche. 32

Figura 10. Schema del piezometro a tubo aperto.

Esistono diverse tipologie di piezometri e la scelta dipende dalla permeabilità del

terreno. Il tipo più semplice, detto a “tubo aperto”, è costituito da un tubo di metallo o di

plastica avente un tratto finestrato del diametro di circa 50mm

mm all’interno del

de quale

viene calata una sondina (freatimetro) che emette un segnale elettrico quando viene a

contatto con l’acqua e consente la misurazione della

del la profondità della superficie libera

all’interno del tubo (fig. 10).

10)

. Tale tipo di piezometro è adatto per terreni

terre molto

permeabili. Il piezometro va posto entro un foro rivestito con una tubazione provvisoria,

di diametro utile pari almeno al doppio del diametro dei tubi di misura adottati. Una

volta eseguita la pulizia del foro, si inserisce la colonna fino a fondo

fond foro; quindi si

procede all’immissione, nell’intercapedine colonna - tubazione, di materiale granulare

(sabbia, sabbia - ghiaietto) in modo da realizzare un filtro poroso attorno al tratto di

colonna fenestrato. Tale operazione va eseguita ritirando la tubazione

t ubazione provvisoria mano

a mano che si procede con l’immissione dall’alto del materiale filtrante. Per garantire

l’isolamento idraulico della sezione di misura dagli altri strati attraversati dalla

perforazione, al di sotto ed al di sopra di tale sezione vengono piazzati due tamponi di

bentonite. In superficie, si esegue un idoneo pozzetto per il contenimento e la protezione

del piezometro. La pressione dell’acqua all’interno del piezometro può risultare diversa

da quella esistente nel terreno circostante a causa del disturbo provocato

dall’installazione del piezometro, o a causa di eventuali perturbazioni. È pertanto

necessario che un certo volume di acqua fluisca verso o dal piezometro perché si

raggiunga

a una condizione di equilibrio; in questa fase la pressione

pr

essione dell’acqua nel

piezometro è diversa da quella nel terreno circostante e ogni misura non è

33

rappresentativa del reale regime delle pressioni interstiziali. La misurazione viene

effettuata dopo il raggiungimento della condizione di equilibrio.

In caso di terreni meno permeabili, si può utilizzare il piezometro “Casagrande”. Esso è

costituito da un cilindro di pietra porosa la cui estremità superiore è collegata alla

superficie tramite due tubicini di PVC.

Per terreni poco permeabili si usano le celle piezometriche e i piezometri idraulici.

Misure inclinometriche

L’inclinometro è uno strumento utilizzato per effettuare misure di precisione degli

spostamenti orizzontali del terreno lungo un allineamento verticale. In particolare, nella

applicazione al monitoraggio dei movimenti di versante, le misure inclinometriche

consentono di individuare: la cinematica del movimento, la presenza o meno di

superfici di scorrimento, lo spostamento orizzontale di alcuni punti del pendio e la sua

variazione nel tempo.

Un inclinometro è costituito da:

1. un tubo di alluminio anodizzato o materiale plastico, detto tubo inclinometrico, dotato

di quattro scanalature longitudinali disposte lungo il perimetro a 90° l’una dall’altra.

Tale tubo viene installato all’interno del foro di sondaggio e vincolato con miscele di

boiacca di cemento, iniettata tra il tubo e la parete del foro, in modo che esso possa

deformarsi seguendo i movimenti del terreno.

2. una sonda inclinometrica, costituita da un corpo cilindrico dotato di due coppie di

rotelline che scorrono all’interno delle guide. All’interno della sonda inclinometrica è

installato un trasduttore che consente di registrare in ogni istante l’inclinazione dell’asse

dello strumento rispetto alla verticale.

Per l’esecuzione delle misure, la sonda viene calata nel tubo lungo una coppia di guide,

fino a raggiungere il fondo del tubo, quindi si procede al recupero della sonda,

arrestandone la risalita ad intervalli regolari L di 0,5m – 1,0m per rilevare l’inclinazione

della sonda, coincidente con quella del tubo inclinometrico nel punto di misura. Una

volta estratta la sonda, le misure vengono ripetute sulla stessa coppia di guide ruotando

la sonda di 180°. Esattamente le stesse procedure sono quindi ripetute per le guide

ortogonali. 34

Indagini geofisiche

Tra le indagini in situ,

, oltre a quelle viste, rientrano anche prove indirette non distruttive

che impiegano alcuni metodi geofisici classici,

classici e prevalentemente quelli sismici.

La sismica a rifrazione

ifrazione è una tecnica d'indagine sismica basata sull'analisi della

velocità di propagazione delle onde sismiche nel sottosuolo tramite una

sollecitazione artificiale. Le differenze elastiche, dovute alle frequenti variazioni

litologiche, determinano variazioni

vari azioni di velocità delle onde sismiche con gradienti

spesso molto elevati, sia in senso verticale che laterale. La determinazione delle

velocità viene ricavata misurando i “tempi

“ di primo arrivo” delle onde sismiche

generate in diversi punti sulla superficie

superfic topografica. Mediante questo tipo di

indagine si può risalire alla probabile composizione litologica di massima dei

terreni, al loro grado di fratturazione, alla geometria delle prime unità sottostanti la

coltre superficiale, alla profondità in cui si trova il bedrock e talora, in terreni

alluvionali, alla profondità della falda freatica. Il metodo sismico a rifrazione

permette la costruzione di dromocrone (diagrammi Tempo - Distanze) dalle quali è

possibile calcolare la velocità e la profondità delle interfacce

in terfacce profonde.

profonde I “tempi

rifratti” si riferiscono ad onde sismiche longitudinali o di compressione (Vp)

( che

incidono con “angolo critico” la superficie di separazione dei due mezzi,

mezzi a velocità

diverse

se e crescenti verso il basso (ad

( esempio V e V , con V >V ), poiché

1 2 2 1

procedendo in profondità si incontreranno, generalmente, rocce più dense e con

grado di compattazione maggiore (fig. 11).

Figura 11. Esempio di prospezione sismica e rifrazione.

35

Queste onde possono propagarsi lungo l’interfaccia e tornare in superficie fornendo

informazioni sugli spessori, variazioni degli stessi, sulle velocità dei due mezzi e

sulla pendenza dell’interfaccia. E’ possibile, così, desumere informazioni sui

caratteri elasto-meccanici dei mezzi attraversati dalle onde longitudinali, essendo il

valore velocità delle onde sismiche dipendente dalla densità del litotipo investigato.

In campagna si esegue una disposizione lungo una retta di geofoni, lungo la sezione

che si desidera investigare. La spaziatura tra i geofoni varia da 2m a 5m a seconda

delle finalità e del tipo di informazioni che si vogliono ottenere: per avere un

maggiore dettaglio in superficie piuttosto che in profondità si effettua una spaziatura

minore di 5m, che implica, tuttavia, una minore profondità di investigazione;

viceversa, aumentando la distanza tra i geofoni, aumenta la profondità di

investigazione. Il geofono è un sensore atto a rilevare le onde sismiche, collocato in

un contenitore robusto, tipicamente a forma di cilindro appuntito, adatto ad essere

conficcato nel suolo. Per generare le onde sismiche si utilizza una mazza battente

verticalmente su una piastra in acciaio posta direttamente sul piano campagna. Le

vibrazioni così generate nel terreno sono percepite dai geofoni e trasmesse al

sismografo (unità di acquisizione dei dati) sotto forma di impulsi elettrici che li

memorizza e converte in un carattere alfanumerico; il sismografo è collegato al

computer, dotato del programma di elaborazione dei dati. L’elaborazione dei dati

rilevati consiste nell’individuazione sul sismogramma dei primi tempi d’arrivo degli

impulsi sismici longitudinali (onde di compressione) ai vari geofoni dello

stendimento. Il metodo d’interpretazione utilizzato in questo lavoro è del tipo

tomografico, che consente di evidenziare, in maniera migliore, eventuali variazioni

laterali di velocità.

Il metodo MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) è una tecnica di

indagine non invasiva che permette di individuare il profilo di velocità delle onde di

taglio Vs, in base alla misura delle onde superficiali eseguita in geofoni posti sulla

superficie del suolo. La componente principale delle onde superficiali è data dalle

onde di Rayleigh (R), che viaggiano con una velocità correlata alla rigidezza della

porzione di terreno interessata. In un mezzo stratificato le onde di Rayleigh sono