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Riassunto esame geotecnica, prof. Guerricchio

Appunti di geologia applicata su tutti gli argomenti di geologia applicata basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Guerricchio dell’università degli Studi della Calabria - Unical, facoltà di Ingegneria. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Geologia applicata docente Prof. A. Guerricchio

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LIMITE DI ELASTICITA La legge di hooke descrive il comportamento di un corpo elastico ideale, alcuni corpi

ideali hanno un comportamento che si avvicina a quello dei solidi ideali, ma in ogni caso quando la

sollecitazione supera un certo valore , che varia da sostanza in sostanza il corpo al cessare della

deformazione non riacquisisce piu la sua forma iniziale la sua deformazione diventa plastica ossia

permanente .

CARICO DI ROTTURA se la sollecitazione aumenta sempre di piu il corpo si rompe.

Quindi possiamo considerare:

‐ELASTICI quei solidi reali che raggiungono il limite di elasticità in corrispondenza di sollecitazioni elevete;

‐PLASTICI quei solidi reali che raggiungono rapidamente il limite di elasticità, prima della rottura;

‐FRAGILE quando la rottura avviene prima del limite di elasticità.

La legge di hooke ha validità anche nel caso di una formazione da una P idrostatica o da una sollecitazione

al taglio e in questi casi si hanno 2 costanti :

IL MODULO DI COMPRESSIBILITA’ VOLUMETRICA K E IL MODULO DI RIGIDITA’

G

K= δV τ

Dove rapp la variazione nella P idrostaticache determina il cambiamento di V ; la sollecitazione

=tanψ.

del taglio che provoca la deformazione

L’elasticità dipende da 3 fattori :

1)ISOTROPIA ossia uguaglianza delle proprietà vettoriali di un corpo in tutte le direzioni

2)OMOGENITA’ distribuzione uniforme dei vari costituenti

3) CONTINUITA’ l’assenza di interruzzioni nei legami che uniscono tra loro i vari costituenti.

NESSUN CORPO PUO RISPONDERE AI REQUISITI RICHIESTI

Si distinguono 3 tipi rocce :

1) ROCCE PIU ELASTICHE sono quelle a grana fine , uniformi e piu compatte esempio alcune rocce effusive,

alcuni porfidi e alcune rocce metamorfiche.

2)MENO ELASTICHE rocce ignee e sedimentarie a grana fine compatta e con buona coesione e scarsa

porosità.

3) UNA TERZA CATEGORIA comprende rocce meno coesive e con forte porosità tra le quali rocce

sedimentarie che sono non elastiche.

2.2 IDROGEOLOGIA

OBIETTIVI DELL’IDROLOGIA

L’idrologia ha come oggetto lo studio delle acque sotterranee al fine di accertarne la presenza , valutarne

la quantità e definire i metodi piu idonei al loro utilizzo.

l ciclo idrologico è una schematizzazione dei modi in cui le acque si spostano da un luogo all'altro della

Terra, nonché dei volumi che entrano in gioco in tale bilancio: precipitazione = deflusso superficiale +

infiltrazione + evapotraspirazione P=R+I+E

Il ciclo dell'acqua ha inizio dalle precipitazioni meteoriche. Se queste cadono sugli oceani ritornano per

evaporazione nell'atmosfera chiudendo il cosiddetto CICLO OCEANICO;

CICLO IDROGEOLOGICO le acque che cadono invece sui continenti subiscono un percorso più vario.

Una parte di queste rimane in superficie e una parte si INFILTRA nel sottosuolo. Le acque che rimangono in

prossimità della superficie terrestre possono essere soggette :

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1) EVAPORAZIONE si ha quando l'acqua rimane o ritorna, per risalita capillare, a contatto con l'aria,

2) TRASPIRAZIONE avviene invece quando il passaggio allo stato di vapore è determinato dalla vegetazione,

la quale assorbe l'acqua attraverso l'apparato radicale e la trasferisce all'atmosfera attraverso le foglie.

ACQUE DI RUSCELLAMENTO le acque che rimangono in superficie scorrono invece fino al mare o bacini.

Le acque che si infiltrano nel sottosuolo viceversa sono acque che penetrano in profondità nel terreno e

alimentano le falde idriche e le sorgenti. A questi tipi di acque (dette vadose) vanno aggiunte le acque

iuvenili cioè quelle di origine profonda (idrotermali).

BILANCIO IDROGEOLOGICO consiste nel calcolare la quantità di acque che in uan determinate

regione,evapora, precipita, esiste. studiando Lo spostamento delle acque sotterranee, l’idrogeologo puo

arrivare ad una stima di acqua presente e valutarne l’entita delle risorse sfruttabili.

ROCCE ACQUIFERE E ROCCE IMPERMEABILI Gli spazi non occupati da materiale solido,esistenti

all’interno di una roccia sciolta si definiscono MEATI, INTERSTIZI O VUOTI. Tali vuoti hanno una grande

varietà di forme dimensione e disposizione laterale e la loro origine è strttamente connessa alla natura e

alla storia delle varie rocce.

La caratteristica di una roccia di contenere un certo numero di meati viene detta POROSITA’ TOTALE . la

capacità di una roccia di lasciarsi attraversarsi attraversare dall’acqua in condizioni normali di T e P viene

definita PERMEABILITA’.

Una formazione rocciosa che contiene DELL’ACQUA GRAVIFICA e ne permette lo spostamento viene detta

ACQUIFERO . E’ importante studiare l’acquifero perche :

1) è una fonte di appovvigionamento idrico

2) può creare ploblemi alle fondazioni in quanto l’acqua effettua una spinta sul terreno

3) il movimento dell’acqua negli interstizi che anche essi provocano danni alle fondazioni

4) trascinamento detto anche SIFONAMENTO cioe si creano dei vuoti che potrebbero far cedere l’opera.

COMPLESSO IDROGEOLOGICO è l’insieme dei termini litologici aventi un tipo di permeabilità relativa.

POROSITA’ DELLE ROCCE la porosità è una delle caratteristiche idrogeologiche principali dei mezzi

rocciosi essa viene espressa mediante il rapporto % tra il V somma dei vuoti o meati (VP) e il V tot della

roccia stessa (V) 100

La porosità è assai variabile in rapp al numero , alle dimensioni, alla forma , e alla disposizione dei meati.

L’origine dei meati è duplice : puo essere primario o secondaria .

In base alle dimensioni i meati si possono dividere in 2 classi :

1)MEATI CAPILLARI

2) SUPERCAPILLARI

3)SUBCAPILLARI

I limiti dimensionali non sono fissabili perche variano dai materiali che costituiscono la roccia , con la P e la

T , tutti i fattori che influenzano sui fenomeni vanno sotto il nome di CAPILLARITA’.

ACQUE NELLE ROCCE Il mezzo roccioso è costituito in volume da una parte solida e dai vuoti, ossia

dagli spazi esistenti tra granulo e granulo. Questi vuoti possono recepire acqua la quale è sottoposta a

sistemi di forze diverse. 17

In base alle forze l’acqua puo essere:

1)DI ASSORBIMENTO cioe legata alla superficie dei pori

2) PELLICOLARE dovuta ai fenomeni di adesione

3)GRAFIVICA cioe quella contenuta nei meati e soggetta a forze di gravità.

Non tutta l’acqua puo essere estraibile dalla roccia , perche quella di assorbimento e quella pellicolare

rimane legata ai granuli.

Il VOLUME D’ACQUA contenuta in una roccia satura si divide in 2 parti :

1)CAPACITA DI RITENZIONE SPECIFICA 100 Vr= acqua di ritenzione

2) POROSITA SPECIFICA O PORTATA SPECIFICA

100 Vg= acqua grafivica

L’acqua realmente utilizzata è quella grafivica contenuta nei meati ed è libera di muoversi sotto l’azione di

pressione idrostatiche diverse essa puo essere estratta mediante drenaggio o pompaggio.

CIRCOLAZIONE DELLE ACQUE SOTTERANEE . ESPERIENZA DI DARCY

Le acque che si infiltrano nel sottosuolo sono soggette a compiere 2 tipi di spostamenti :

1) VERTICALI

1.1) SUOLO contenente aria e poca acqua dovuta a occasionali fenomeni di infiltrazione

1.2) TERRENO AERATO con poca acqua capillare che in prossimità della superficie forma sacche d'acqua la

quale inumidisce il terreno senza spostarsi. Queste zone,verso il basso, si collegano costituendo la FRANGIA

CAPILLARE. Suolo e terreno aerato formano la ZONE DI AERAZIONE;

1.3)TERRENO SATURO contenente la falda che Si muove per gravità all'interno di esso;

1.4)SUBSTRATO IMPERMEABILE (roccia, terreno argilloso) o semipermeabile che sostiene la falda

2) ORIZZONTALI :

2.1)ZONA DI ALIMENTAZIONE suddivisa in zona di infiltrazione e in zona di accumulo;

2.2)ZONA DI DEFLUSSO formata dall'acquifero vero e proprio;

2.3)ZONA DI SBOCCO che rappresenta l'area in cui le acque di falda confluiscono in altri corpi idrici vengono

alla superficie formando sorgenti che di sotto della piezometrica nella zone di saturazione l’acqua

sotterranea si sposta sotto l’azione della gravità in maniera orizzontale .

Nel caso di un mezzo poroso o omogeneo poggiate su un substrato orizzontale impermeabile , il flusso

d’acqua avviene per filetti fluidi subparalleli in regime laminare .

DARCY dimostrò che la portata Q in queste ipotesi defluente attraverso una sezione retta A del mezzo

acquifero è proporzionale alla perdita di carico i, secondo un coefficiente k dipendente dal mezzo poroso:

Q=Aki

Per dimostrare ciò :considero un cilindro di sezione A per un certo spessore L di sabbia, che in

corrispondenza della parete alta e bassa è fornito da 2 tubi piezometrici fissati ad una scala metrica.

Immettendo acqua nel cilindro con un portata COST si osserva che i 2 menischi sono caratterizzati da

diversi livelli; infatti l’acqua filtrando nella sabbia perde energia con un perdita di carico per unità di

lunghezza: GRADIENTEIDRAULICO. k

LA relazione precedente puo essere scritta anche : 18

k rappresenta la VELOCITA’ DI FILTRAZIONE dell’acqua attraverso il mezzo roccioso ed è

proporzionale alla perdita di carico i. k è una costante e prende il nome di COEFFINCIENTE DI

PERMEABILITA’ e rappresenta il volume d’acqua che attraversa nell’unità di tempo l’unita di sezione

quando è soggetta a gradiente idrico. riguarda la porosità utile.

VELOCITA ‘ DI FILTRAZIONE REALE

La legge di DARCY ha dei limiti: essa non è piu valida quando il mezzo poroso è composto da materiali a

grana tanto fine e le perdite di carico sono tanto elevate che l’acqua non riesce a vincere la resistenza

dell’attrito generando un deflusso nullo . invece con meati di grande diametro non avviene piu a regime

Q=Ak√i

lamellare ma a regime turbolento o misto in questo caso abbiamo che :

STRUTTURE IDROGEOLOGICHE E FALDE ACQUIFERE

La sovrapposizione stratifica di rocce aventi diversa permeabilità è detta SERIE IDROGEOLOGICA in tale

serie i membri a permeabilità differente sono separati da un elemento detto LIMITE DI PERMEABILITA’ che

puo essere :

1) DEFINITO corrisponde ad un piano si stratificazione o da lineazione tettonica che divide due complessi a

permeabilità diversa.

2)INDEFINITO se il passaggio di permeabilità è graduale e non identificabile in modo netto.

In una STRUTTURA IDROGEOLOGICA si verificano le condizioni necessarie e sufficienti per l’accumulo di

acque sotterranea e il suo spostamento sotto l’azione della forza di gravità.

Esistono 2 STRUTTURE SEMPLICI:

1) la piu semplice è quella costituita da uno strato permeabile per porosità, poggiante su un substrato

impermeabile . l’acqua riempie completamente i meati dell’acquifero fino ad un certo livello

corrispondente alla sup. piezometrica si sposto sotto un gradiente idraulico ed è sottoposta ad una

pressione atmosferica..

LO SPESSORE DI ACQUIFERO COMPLETAMENTE SATURO COMPRESO TRA IL SUBSTRATO IMPERMEABILE E

LA PIEZOMETRICA E’ DETTO FALDE FREATICA

2)è quella nella quale uno strato permeabile sia racchiuso tra 2 strati impermeabili e che lo strato acquifero

sia completamente saturo tale che in qualunque pt la P idrostatica sia superiore a quella atmosferica.

L’intero spessore è detto FALDA ACQUIFERA IN PRESSIONE .

In particolare quando la piezometrica raggiunge un livello superiore a quello del piano di campagna è detto

FALDA ARTESIANA.

Invece quella COMPLESSA sono determinate dalla sedimentazione di potenti serie di BACINI SUBSISTENTI.

FALDA IDRICA SOSPESA si forma in situazioni geologiche complesse . in questo caso si è formata per la

presenza di un acquicludo di argilla situato al di sopra della falda principale contenuto in un acquifero di

arenaria. La dinamica della ricarica e dei flussi di una sospesa puo essere diversa da quella falda principale .

esempio la falda principale puo essere ricaricata attraverso la formazione rocciosa permeabile .

LA RAPPRESENTAZIONE DELLE FALDE

Determinando il livello al quale l'acqua di una falda si stabilizza nei pozzi e misurandone la quota (riferita al

livello del mare), si può identificare l'ideale superficie che collega tutti questi livelli, alla quale viene dato il

nome di Superficie piezometrica. Le carte a isopieze rappresentano, attraverso curve di livello, l'andamento

della superficie piezometrica; esse, per la loro analogia con le rappresentazioni topografiche, assumono

anche il nome di curve di livello della superficie piezometrica o isoipse della Falda o idroisoipse. Il metodo

per ottenere queste carte si basa su un accurato censimento dei pozzi e su un esame delle caratteristiche

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idrogeologiche delle falde da essi captate. Considerando volta per volta solamente i pozzi che captano una

medesima falda, si procederà a visitare i singoli pozzi e a misurarne il livello piezometrico, inserendovi

un'apposita sonda (freatìmetro). Interpolando i livelli si costruiranno le carte piezometriche, ognuna delle

quali rappresenta una singola falda.

LE SORGENTI sono un pt o una zona piu o meno ristretta della superficie terrestre, in corrispondenza

di cui si osserva la naturale fuoriuscita delle acque sotterranee. Distinguiamo le SORGENTI PERENNI E

TEMPORALI a secondo dalla fuoriuscita dell’acqua sia continua o soggetta a interruzioni nel tempo.

Si possono ancora distinguere in NORMALI , TERMALI, MINERALI E TERMO‐MINERALI. Una sorgente

costituisce in genere una fonte di approvvigionamento idrico che si può utilizzare per le diverse esigenze

delle attività umane, senza che si alteri il delicato equilibrio idrologico della falda acquifera che la alimenta

e questo perché si tratta di acque che vengono naturalmente a giorno, cioè che non sono estratte

artificialmente dal suolo. L'esistenza di una sorgente e il suo regime di funzionamento sono determinati

dalle condizioni geologiche e morfologiche dell'acquifero e delle formazioni geologiche che spazialmente lo

delimitano nei dintorni della sorgente stessa. L'accurata conoscenza di tali condizioni è indispensabile per la

valutazione circa le possibilità di captazione delle acque della sorgente, della realizzazione delle opere atte

a consentire tale captazione, per la gestione di tali acque e per la loro protezione da fenomeni

di inquinamento e deterioramento della risorsa idrica.

LA SUBSTENZA puo essere definita come lo sprofondamento della superficie terrestre a causa

dell’assestamento del materiale sotterraneo. In senso geologico l’intera superficie della terra ha

virtualmente subbito subsidendo o sollevamento nelle varie epoche della storia.

La subsidenza si puo classificare nelle seguenti categorie:

1) subsidenza da acqua dovuta all’estrazione o rimozione di acqua da un acquifero

2) idroconsolidazione dovuta all’aggiunta di acqua nei depositi superficiali in difetto d’acqua

3)subsidenza da giacimenti di idrocarburi, causata da estrazioni gas e olio

4) assestamento causato da carico in superficie o dalla vibrazione di sedimenti

5) subsidenza da attività minerarie, causata da scavi o crolli in miniere

6) subsidenza prodotta da terremoti

7) subsidenza da carsismo prodotta da formazione per dissoluzione di cavità sotterranea

2.3 ESPLORAZIONE DEL SOTTOSUOLO PER MEZZO DELLE PERFORAZIONI

Le perforazioni rappresentano un mezzo fondamentale che consente al tecnico di conoscere in dettaglio òa

costituzione geologia del sottosuolo, le caratteristiche petrografiche, tecniche e idrogeologiche delle

singole formazioni.

TECNICA PER EPLORAZIONI PER SONDAGGI è usati in tutti i campi dell’ingegneria : progetti di

edifici ecc

Le moderne tecniche di perforazione sono 3 :

1)PERCURSIONE adatti per l’attraversamento di depositi alluvionali e di copertura (rocce incoerenti)ma

sono utilizzate anche in rocce lapidee. Consiste in un scalpello che viene lasciato cadere violentamente a

ripetizione in cui va a colpire il terreno e sgretola progressivamente la roccia. Il materiale estratto viene

utilizzato per ina serie di esami specifici (petrografico geotecnica) per i quali necessita una campionatura o

carotaggio.

2) ROTAZIONE sono adatti per tutti i lavori di esplorazione del sottosuolo. Le attrezzature utilizzate hanno

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un moto di rotazione agendo su aste cave, avviene in serie man mano che la perforazione si approfondisce.

Le tecniche di perforazione variano da a secondo della profondità che si vuole raggiungere. Per grandi

profondità si usa spesso la perforazione a DISTRIBUZIONE DI NUCLEO dove lo scalpello ruotando intorno il

proprio asse frantumando la roccia. Per sondaggi a piccole o medie profondità lo scalpello viene sostituito

da un carotiere munito da una base di una base dentata .

Negli ultimi anni è stato emesso un sistema di perforazione a rotazione che riunisce i vantaggi della

distribuzione di nucleo e quello del carotaggio continuo ossia si ha una PERFORAZIONE CIRCOLARE

INVERSA che consiste dell’immettere un fluido di perforazione a pressione attraverso il foro stesso

sfruttando lo spazio tra le aste e le pareti dello scavo. Le carote ricavate vengono strappate

automaticamente ogni 15‐20 di avanzamento e risalgono in superficie sotto la P del fluido attraverso le aste

cave. Questo sistema non puo essere utilizzato per rocce fessurate poiche si avrebbero delle perdite di

fuido.

3)MISTI vengono usate attrezzature moderne munite sia di sistema a rotazione che di sistema a bilanciere ,

in modo da poter operare sia in rotazione che in percussione a secondo della roccia.

2.4 LA GEOFISICA NELLE APPLICAZIONI DELL’INGEGNERIA

La GEOFISICA è lo studio della terra mediante misure fisiche effettuate sulla sua superficie.

Uno studio geofisico misura le variazioni nello spazio di alcune proprietà dei terreni e delle rocce (quali

densità, elasticità, suscettibilità magnetica, conducibilità elettrica, radioattività). Questa variazione può

essere messa in relazione con un cambiamento della natura litologica o ad un diverso assetto strutturale e,

una prospezione geofisica non potrà mai

quindi, individua una discontinuità. Occorre precisare che

sostituire o essere scelta in alternativa ai tradizionali metodi di indagine, ma deve rappresentare

solo un valido aiuto e supporto ad essi.

PROSPEZIONE ELLETTRICA

METODO DELLA RESISTIVITA’

Il metodo sfrutta la resistenza elettrica che si produce in un ammasso roccioso quando viene attraversato

da un flusso di corrente elettrica. Le rocce, nella maggioranza dei casi sono isolanti. Se contengono

sufficienti quantità di minerali conduttori, sono conduttrici. La resistività delle rocce dipende in genere

dall'acqua contenuti da pori, dalla sua salinità e temperatura e dalla quantità dei pori stessi. Questi aspetti

sono di estrema importanza nella ricerca d'acqua in quanto il metodo geoelettrico può indicare non solo la

profondità alla quale può essere rinvenuto un orizzonte acquifero, ma anche la porosità della roccia

serbatoio e la salinità dell'acqua stessa. Poiche quindi la presenza di acqua dipende dalla porosità della

roccia , diremo che la resistività dipenderà da essa. Abbiamo 2 tipi di dispositivi :

1)QUADRUPOLO DI SCHLUMBERGER

2) QUADRUPOLO DI WENNER

METODO DEI SONDAGGI ELETTRICI ( PROFILI VERTICALI)

In entrami i metodi si usano 4 picchetti in acciaio ABMN un milliamperometro (G) per misurare l’intensità

di corrente e un potenziometro (P) per misurare la differenza di potenziale. I picchetti vengono conficcati

nel terreno A e B se si applica una differenza di potenziale ∆V, per la legge di Ohm fluisce nel corpo una

R=∆v/I che d

corrente elettrica d'intensità I , note queste grandezze si puo ricavare ipende da 2 fattori:

1) geometria del campione (lunghezza L e sezione S)

2)natura del materiale ( relatività specifica P) 21

R=L/sxp

I valori di resistività più alti sono dati da rocce di natura ignea o metamorfica. Bisogna però tener conto del

fatto che tali valori possono essere suscettibili a variazioni se il mezzo considerato presenta un alto grado di

fatturazione o un’alta percentuale di fratture riempite d’acqua.

METODO DEI PROFILI RESISTIVITA’ (PROFILI ORIZZONTALI) l’esecuzione di piu profili di

resistività in direzione parallele è normale fra loro consente e di disegnare le curve di isoresistività che

mediante differenziazione grafica delle singole aree costruisce una carta di resistività.

le applicazioni piu frequentate riguardano la determinazione di discontinuità, la verifica di stratificazione ,

Aumentando la distanza tra gli elettrodi di corrente, aumenta la profondità,

la presenza di eventuali falde .

entro il terreno, raggiunta dalla corrente; è inoltre possibile, dalla superficie del suolo,misurare le variazioni

di resistività, sia in profondità che lateralmente, spostando opportunamente i 4 elettrodi.

I due dispositivi più usati sono quello di SCHLUMBERGER e quello di WENNER ;

la differenza tra il metodo di SCHLUMBERGER e quello di WENNER e che nel primo si mantiene fissa la

distanza AB e si sposta il dispositivo MN lungo una direttrice , mentre nel secondo i 4 elettrodi vengono

spostati in blocco da un punto a l’altro dell’allineamento prescelto.

Il valore della resistività così ottenuto, nel caso di un terreno omogeneo e isotropo, rimane costante anche

se le distanze tra gli elettrodi vengono alterate; si misura quindi la resistività vera della formazione. Nei casi

più frequenti, cioè quando si è in presenza di terreni non omogenei, la grandezza misurata corrisponde alla

resistività apparente, cioè alla resistività media di un volume di terreno direttamente attraversato dal flusso

di corrente.

METODO SISMICOA RIFRAZIONE consiste nel ricevere, a distanze orizzontali variabili dall'origine,

le onde sismiche rifratte dalle discontinuità geologiche quando queste corrispondono a variazioni nella

tempi di arrivo alle varie distanze consente di determinare, per

velocità di propagazione: la misura dei

ciascun strato, la velocità di propagazione. La velocità dipende dalle proprietà elastiche del materiale e

alla natura geologica delle formazioni. La sorgente delle onde sismiche è costituita

quindi si può risalire da una massa battente. Per gli stendimenti, vengono usati dei GEFONI

generalmente da esplosivo oppure

(SISMOGRAFI) in numero di 6 o 12 o 24 regolarmente allineati e da conografi in grado di registrare l’istante

di esplosione. L’esplosione della carica crea 3 tipi di onde o impulsi elastici che si propagano in tutte le

direzioni ed abbiamo :

1) ONDE LONGITUDINALI P onde di compressione

2) ONDE TRASVERSALI S di taglio

3) ONDE SUPERFICIALI che si propagano parallelamente alla superficie del terreno .

22

Ii gefoni registrano le onde P e SUPERFICIALI

I raggi sonori prodotti dallo scoppio attraversano il sottosuolo seguendo percorsi differenti:

1) alcuni giungono direttamente ai gefoni piu vicini (G1,G2,G3)

2) altri vengono rifratti non appena urtano il piano di separazione fra i due strati 1 e 2 e di velocità V1 e V2

(V2>V1).

Di quest’ultimi raggi alcuni sono caratterizzati dal valore limite i dell’angolo di incidenza ed hanno l’angolo

di rifrazione r=90° cioe percorrono la superficie di separazione degli strati 1 e 2 ove creano una serie di

impulsi che ritornano in superficie in G3,G4,G5,G6,G7 secondo un inclinazione uguale ad i. i raggi che

incidono sullo strato 1 con i1<i penetrando lo strato 2 e possono ritornare in superficie G7, SOLO QUANDO

L’ANGOLO DI INCIDENZA è inferiore dello strato 2 corrisponde all’angolo i2.

Note le distanze fra un pt di scoppio e ciascun sismografo, noti gli istanti in cui sono avvenuti gli scoppi e

quelli di arrivo delle onde , noti i tempi di percorrenza è possibile costruire un diagramma DROMOCRONA,

L'andamento delle dromocrone consente di

unendo i vari punti di coordinate S (DISTANZA) e T (TEMPO).

ricavare profondità e pendenza delle discontinuità. Ciascun segmento della dromocrona è caratterizzato da

un inclinazione sull’asse delle ascisse che equivale all’inverso della velocita delle onde dello strato a cui si

riferisce e in oltre gli segmenti consentono il calcolo degli spessori h1 e h2 .

APPLICABILA’ DEL METODO SISMICO A RIFRAZIONE

• È possibile l'interpretazione soltanto di poche discontinuità sovrapposte, non più di 3 o 4 al massimo (per

interpretazioni più profonde e precise si può ricorrere alla tecnica di riflessione).

• Richiede un miglioramento delle caratteristiche meccaniche degli strati investigati con la profondità, cioè

la velocità delle onde sismiche deve aumentare con la profon ità. In caso contrario, dnon si ha riflessione

totale e quindi le onde rifratte, per esempio nel secondo strato, non ritornano mai in superficie.

• Per investigare a grandi profondità la necessità di far ricorso a forti quantitativi di esplosivo e a lunghezze

notevoli degli stendimenti di geofoni, rende il metodo sismico a rifrazione decisamente antieconomico e

quindi meglio adatto a quegli studi di piccola e media profondità che rientrano più precisamente nel campo

dell'ingegneria civile e dell'idrogeologia.

DROMOCRONE NEL CASO DI STRATI INCLINATI quando il piano di separazione di 2 strati non

è orizzontale, la velocita che si calcolano con le democrone sono falsate dall’andamento in salita e in

discesa rispetto alla direzione di propaganda del raggio sonoro. Quandi si procede a un doppio tiro di cui

 2 , 21). Se le ordinate dei pt rilevati in entrambi i

uno in direzione normale e uno in senso inverso ( 1

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casi non sono uguali, lo stato profondo è inclinato e il calcolo degli spessori dipenderà dall’opportuno

confronto dell’andamento delle due dromocrone.

PROVE SISMICHE SPECIALI

PROVA DI DOWN‐HOLE: richiede solo una perforazione ma presenta l’inconveniente di una limitata

profondità , infatti le onde generate dalla sorgente superficiale subiscono un ‘attenuazione sempre

maggiore, mentre il ricevitore si pone in profondità.

PROVE DI CROSS‐HOLE: avviene attraverso due perforazioni fornisce una misura perfetta delle velocità

delle onde sismiche fra due fori di sondaggio anche a grande profondità, infatti la distanza tra sorgente e

ricevitore rimane sempre la stessa .

2.5CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICO‐TECNICA DELLE ROCCE

GENERALITA’:ROCCE LAPIDEEE ROCCE SCIOLTE

I pendii naturali persistono nelle loro condizioni di equilibrio fino a quando le resistenze dei terreni e delle

rocce che li costituiscono sono di entità superiore alle sollecitazioni imposte. Le condizioni di stabilità di un

ammasso roccioso devono mirare a confrontare le forze che tendono a provocare la rottura: peso proprio,

eventuali accellerazioni sismiche, acque percolanti; e quelle invece che si oppongono connesse alla

resistenza al taglio del materiale.la prima distinzione da fare è quella delle ROCCE LAPIDEE ed alle ROCCE

SCIOLTE.

UNA ROCCIA SCIOLTA è un aggregato naturale di grani minerali che possono essere separati con semplice

agitazione meccanica o con cicli di immersione in acqua. I valori delle resistenze meccaniche sono molto

bassi, essi si riconoscono dal colore scuro e dall’odore caratteristico di decomposizione e sono molto

comprimibili. Esse si classificano in base alla granulometria in :GHIAIA, SABBIE, LIMI, ARGILLE. Il grano delle

rocce sciolte non è sferico ma lo assume con il raggio massimo possibile. Queste rocce tendono ad

assumere la propria configurazione di equilibrio rispetto l’orizzontale secondo L’ANGOLO NATURA

DECLIVIO O ANGOLO DI ATTRITO INTERNO.

LE ROCCE LAPIDEE è un aggregato naturale di materiali dotato di un’elevata coesione, per cui restano

compatte anche se soggette a prolungato contatto con acqua e/o a in seguito a cicli di immersione ed

essiccamento. Le rocce sono caratterizzate da elevati valori delle resistenze meccaniche. Nelle rocce sciolte

le prove per identificazione comprendono : GRANULOMETRIA, CONSISTENZA, DENSITA RELATIVA ,

CONTENUTI IN CARBONATI ED IIN SOSTANZA ORGANICHE.

ANALISI GRANULOMETRIA

serve a determinare le dimensioni delle particelle che compongono un terreno e a stabilire le percentuali in

peso delle varie frazioni (dette granulometriche) che rientrano entro limiti prefissati. Per ottenere le varie

frazioni granulometriche, si utilizzano due sistemi:

1)LA VAGLIATURA O STRACCIATURA per gli elementi più grossolani (d>0.074mm). La stacciatura si

esegue utilizzando dei setacci con caratteristiche standardizzate, facendovi passare il materiale asciutto

preventivamente pesato e misurando la quantità di materiale trattenuta ad ogni setaccio, determinando in

tal modo il “passante” ad ogni setaccio. 24

2)PER SEDIMENTAZIONE (d<0.074mm). Il materiale trattenuto al setaccio di apertura più piccola

(0.074mm) viene sottoposto (se >10% in peso del materiale) ad analisi per sedimentazione, consistente

nella misurazione della densità di una sospensione di terreno ed acqua.

Viene definito DIAMETRO EFFICACE (D10) se il diametro delle particelle corrisponde al 10% in peso

COEFFICCIENTE DI UNIDORMITA’ (U) è uguale al rapporto tra D60 e D10

I risultati dell’analisi granulometrica vengono rappresentati su un DIAGRAMMA SEMILOGARITMICO, sulle

cui ascisse vengono riportati i logaritmi in base 10 dei diametri dei setacci e sulle cui ordinate sono

riportate le percentuali (in peso) dei materiale trattenuto ad ogni setaccio.

La curva granulometrica è una curva delle frequenze cumulate delle percentuali in peso della

distribuzione del diametro equivalente d delle

particelle. Il diagramma è suddiviso in campi da diametri convenzionalmente fissati:

argille: d < 0.002mm

limi: 0.002 < d < 0.06mm

sabbie: 0.06 < d < 2mm

ghiaie: d > 2mm

La pendenza della curva granulometrica fornisce un’idea dell’uniformità del terreno: quanto più essa è

inclinata, tanto più il materiale è uniforme.

TENSIONE EFFETTIVA E PRESSIONE NEUTRA La eventuale coesione di molte rocce puo essere

indebolita dalla presenza di acqua o meglio dall’effetto della pressione dell’acqua presente nei pori e nelle

fessure.

Il principio DELLE TENSIONI EFFETTIVE O EFFICACI è applicabile alle rocce sature e mette in relazione le

seguenti 3 pressioni:

1)TENSIONE NORMALE TOTALE (δ) considera qual è la forza per unità di area totale che si trasmette

perpendicolarmente al piano;

2)LA PRESSIONE INTERSTIZIALE O DI PORO (u) ovvero la pressione alla quale si trova l’acqua all’interno dei

vuoti; ′

3) LA TENSIONE NORMALE EFFETTIVA ( cioe la tensione normale trasmessa al piano solo attraverso lo

scheletro solido.

IL PRINCIPIO PUO ESSERE ESPRESSO DALLA FORMULA:

25

ANALISI DI CONSISTENZA le rocce sciolte possono essere distinte in:

1)INCOERENTI sono caratterizzate da elementi solidi separabili (sabbie e ghiaia) quando essiccate, mentre

se umide a volte possono rappresentarsi come coerenti ovvero dotate di una coesione apparente dovuta

all’azione dell’acqua.

2)COERENTI sono sia umide che essiccate e richiedono una certa forza affinche gli elementi solidi possono

separarsi (argille).

La cosistenza per le rocce sciolte coerenti puo variare in relazione al grado saturazione.

Infatti una argilla puo presentare vari stati di consistenza, dal fluido al solido; in relazione alla presenza di

acqua.

Con IL METODO DI ATTERBERG è possibile standardizzare per quali contenuti d’acqua avvengono i passaggi

tra i vari stati nei materiali argillosi .ATTERBERG defini 3 stai limiti(RITIRO,PLASTICITA’,LIQUIDITA’) e

quattro campi di consistenza caratterizzata di acqua via via crescenti :SOLIDA,SEMISOLIDA,PLASTICA

FLUIDA.

LIMITE DI LIQUIDITA’ (LL) si definisce il contenuto d’acqua in grado di consentire il passaggio di un

campione dallo stato plastico a quello fluido.

LIMITE PLASTICO (LP) corrisponde al passaggio del materiale dallo stato plastico alla screpolatura, via via

che si riduce il contenuto d’acqua.

Tra LL e LP la miscela costituita d’acqua e materiale in esame è allo stato plastico, ed in questo intervallo il

campione puo essere deformato senza che si creano delle fessure.

L’indice di plasticità IP è dato dalla differenza tra il LL e LP. Al di sotto del LP il provino ha un

comportamento fragile.

LIMITE DI RITIRO corrisponde ad un contenuto d’acqua al di sotto del quale il materiale non subisce

ulteriori riduzioni di volume.

INDICE DI CONSISTENZA (Ic) nelle rocce argillose è il rapporto tra le 2 differenze : LL‐ contenuto d’acqua

iniziale e la differenza tra LL e LP ossia :

DETERMINAZIONE DEL “LL” si usa l’apparecchio di CASAGRANDE. Il campione di terra viene fatto

essiccare all’aria , poi viene pestato in modo da rompere tutti i aggregati di particelle, in oltre il campion

viene stacciato perdendo circa 250g di terreno che vengono impastati con acqua distillata fino ad ottenere

una pasta omogenea cremosa . dopo l’impasto il campione viene modellato a forma sferica e riposto in un

contenitore a temuta ermetica dove viene lasciato per 12/24 ore; e in questo modo per fenomeno di

capillarità le acque dell’impasto si diffondono uniformemente .

Estratto dal contenitore se ne separa una piccola parte di 50g che verrà utilizzata per determinare LP ,

mentre la restante viene lavorata con una spazzola Si passa al :

RIEMPIMENTO DELLA COPPETTA DELL’APPARECCHIO DI CASAGRANDE essa deve essere riempita circa 2/3

del suo volume e con una spazzola si traccia un solco , dopo di che si provoca la caduta della coppetta sulla

base di gomma dura. Questa azione di scuotimento provoca fenomeni di rifluimento del terreno con la la

causando chiusa del solco.

La prova termina quando il solco si chiude con una lunghezza pari a 13mm, terminata la prova si prende

una parte del campione contenuto nella coppetta e si determina il suo contenuto d’acqua.

26

PER DEFINIZIONE IL “LL” è il contenuto d’acqua corrispondente a N.25 colpi cioe quando il solco di chiude a

25 colpi. In genere si eseguono 3 o 4 prove riportando i dati in un diagramma in cui l’asse delle ascisse in

scala logaritmica si porta il N° dei colpi e sull’asse delle ordinate il contenuto d’acqua. I pt relativi si

dispongono lungo una retta e in corrispondenza di 25 un pt dell’ordinata rappresenta LL.

DETERMINAZIONE DEL “LP” il campione è costituito dai 50g lasciati da parte nella prova

precedente, viene steso su un ripiano e fatto asciugare. Per accertarsi che il campione è pronto per la prova

lo si appallotola e lo si strizza tra indice e pollice e se si formano delle fenditure piu o meno marcate si puo

eseguire la prova. Si formano dei cilindretti che si fanno rotolare con il palmo della mano su un ripiano

asciutto e pulito; quando raggiungeranno il diametro di 3mm cominciamo a spezzarli. Il corrispondete

contenuto d’acqua e per definizione il LP. Successivamente si determina il contenuto d’acqua effettuando

la prova 2 o 3 volte e il Lp è calcolato facendone la media.

LA COSOLIDAZIONE IN CONDIZIONE EDOMETRICHE Sono quelle condizioni in cui sono

impedite le deformazioni laterali.

LA CONSOLIDAZIONE rappresenta la graduale riduzione del V di una roccia sciolta satura, di bassa

permeabilità, dovuta al drenaggio di parte dell’acqua interstiziale.

PROCESSO DI RIGONFIAMENTO è l’opposto della consolidazione , è il graduale aumento del V della roccia

sciolta durante la dissipazione di sovrappressioni neutre negative dovute alla diminuzione di tensioni totali.

PROVA EDOMETRICA le caratteristiche di consolidazione di un terreno a grana fine avviene

attraverso questa prova .Si effettua su provini cilindrici ricavati da un campione indisturbato proveniente da

un foro di sondaggio. Il provino viene posto in un apparecchio chiamato ENDOMETRO costituito da un

anello metallico sul fondo del quale sii trova una piastra porosa al fine di permettere il drenaggio dell’acqua

sul provino stesso viene poi appoggiata un'altra piastra porosa, e un pistone libero di scorrerre

verticalmente l’anello.

La prova consiste nell’applicare al pistone incrementi successivi di carico normale, misurando per ciascuno

degli incrementi la diminuzione di spessore del provino. Dopo aver raggiunto l’incremento di carico

corrispondente alla tensione normale effettiva massima di interesse, il provino viene allo stesso modo

progressivamente scaricato misurandone via via lo spessore del rigonfiamento. Allo scarico puo seguire

un'altra fase di ricarico.

PER LE ROCCE SCIOLTE A GRANA FINE durante la prova i granelli si avvicinano tra loro e la porosità

diminuisce con conseguente esplosione di acqua. Col decremento delle P invece i granelli si allontanano

dagli altri con aumento della porosità.

I RISULTATI della prova possono essere diagrammati con gli accorciamenti o gli indici dei vuoti in ordinate,

e le tensioni effettive in ascisse tutto nella scala logaritmica. In questo diagramma si puo notare una curva

27

costituita da una parte convessa verso l’alto seguita da una parte virtuale rettilinea detta CURVA VERGINE

fino alla fase di scarico o ricarico detta CURVA DI SCARICO che anch’essa puo essere approssimata ad una

retta.

INDICE DI CONSISTENZA rappresenta la pendenza della curva vergine :

LA PROVA DI TAGLIO DIRETTA è la prova piu semplice per determinazione della resistenza a taglio,

di rocce sciolte e lapidee quanto di discontinuità. La prova consiste nel porre un campione di forma

parallelepipeda all'interno di un apparecchio formato da due metà libere di scorrere secondo un piano

orizzontale .

All’apparecchio è possibile applicare sia un carico N normale al piano di separazione, sia una forza T

parallela ad esso. Dividendo le due forze N e T per la superficie del campione nel piano di separazione , si

otterranno gli sforzi medi normali e di taglio τ e σ. Mantenendo costante la forza N si impone una

deformazione lungo il piano di separazione ; la resistenza del campione risulta in una forza T che viene

continuamente misurata fino a quando non si ottiene la rottura. Il valore di T corrisponde alla rottura ossia

il valore cercato.

Effettuando molte prove su campioni dello stesso materiale si otterranno altrettante coppie di valori N,T,σ

di rottura. Diagrammando tali valori in ascissa N e in ordinate T si ricaverà un grafico che prende il nome

τ

di INVILUPPO DI MOHR O DI ROTTURA. Tale sviluppo rappresenta l’unione di per i quali si avrebbe la rottura

del materiale .

IL CRITERIO DI ROTTURA DI MOHR‐COULOMB

28 in assenza di resistenza inerente al taglio

L’inviluppo di rottura per la maggior parte delle rocce sciolte

puo essere espresso da una costante μ:

μ

alla costante μ si da il nome COEFFICIENTE DI ATTRITO che puo essere considerato tra il valore della

tangente di un angolo ϕ : μ=tanϕ

τ=σ tan ϕ

l’equazione : σ‐τ

puo essere considerata l’equazione di una retta passante per l’origine degli assi inclinata sull’orizzontale

di un angolo ϕ. sia dotata anche di resistenza inerente al taglio.

Si ipotizzi ora che la roccia in esame

Supponendo che questa sia costante (uguale a C) e che in presenza di sollecitazioni normali la resistenza al

taglio aumenta linearmente con esse , la precedente relazione si puo scrivere :

τ=C+σ tanϕ

tale legge è basata sulla conoscenza di due parametri : ( c detto coesione e ϕ detto angolo di attrito)

rappresenta il criterio di rottura di MOHR‐COULOMB. ESSO FORNISCE SOLO UN LIMITE LA MASSIMA

SOLLECITAZIONE DI TAGLIO SOTTOPOSTA AD UN MATERIALE.

LA PROVA TRIASSIALE la prova consiste nel porre un provino cilindrico ricoperto d una membrana

impermeabile e deformabile, in una cella nella quale viene sottoposta ad una pressione sferica ( cioe uguale

a tutte le direzioni) per mezzo di un liquido (generalmente acqua). Si applica quindi un carico assiale

tramite un pistone situato nella parte superiore della cella. In queste condizioni la TENSIONE ASSIALE è la

principale massima (σ1); la TENSIONE PRINCIPALE INTERMEDIA (σ2) E LA PRINCIPALE MINIMA(σ3) sono tra

di loro uguali e pari alla pressione esercitata dal fluido. Avremo allora :

σ1=σ3+ ; σ2=σ3

I

l provino viene tagliato imponendogli attraverso il pistone una deformazione assiale e misurando

progressivamente il valore N fino a che non si raggiuge la rottura. Il provino puo comunicare con l’esterno

tramite una piastra porosa alla sua base mediante il quale è possibile il drenaggio dell’acqua.

Tale prova ha il vantaggio rispetto alla prova di taglio diretto di permettere il completo controllo delle

condizioni di drenaggio.

I principali tipi di prove assiali sono: 29

1)PROVA DI DRENATA: il provino viene fatto consolidare completamente sotto l’azione di una P istotropa

σ3 poi viene portato a rottura.

2) PROVA CONSOLIDATA NON DRENATA dopo la consolidazione isotropa analoga a quella della prova

precedente, il campione viene portato a rottura a drenaggio impedito;

3)PROVA NON CONSOLIDATA NON DRENATA al campione viene applica una P isotropa σ3 poi subito dopo

un sovraccarico, senza permettere alcun drenaggio in nessuna fase della prova;

i risultati delle prove triassiali possono anche essere diagrammati secondo l’inviluppo di MOHR‐COULOMB.

2.6 DISSESTI E MOVIMENTI FRANOSI

DISSESTO si intende qualsiasi situazione di equilibrio instabile del suolo, del sottosuolo o di entrambi.

Sono compresi sotto questa voce i fenomeni di degradazione , i fenomeni franosi che interessano i pendii in

profondità.

FENOMENI DI INTENSA EROSIONE

1)FALDE DI DETRITO è una forma di demolizione accelerata localmente. Consiste in un rotolio di

frammenti ciottolosi proveniente dalla disgregazione meccanica delle formazioni rocciose con accumulo

alla base dei pendii e formazione delle falde e dei coni di detrito. Sono causate da escursioni termiche, gelo

e acque meteoriche , si manifestano con continuità e interessano terreni con formazioni lapidee compatte,

specialmente se intensamente fratturate.

2)SCOSCENDIMENTI SUPERFICIALI è una forma di corrosione accelerata localmente. Le acque pluviali ,

defluendo sui pendii erodono i terreni asportandone piccoli frammenti e infiltrandosi provocano piccoli

smottamenti e crolli superficiali. Si manifestano con periodicità e interessano formazioni di tipo sabbiose .

3)LAME è una forma di ablazione accelerata localmente. Consiste in uno scorrimento esteso ma molto

superficiale di materiali eterogenei prevalentemente argillosi spappolati dalle acque e trascinati giu con

velocità variabile con l’inclinazione del pendio. Si manifestano con periodicità e interessano formazioni

argillose .

4)CALANCHI sono un fenomeno geomorfologico che si produce per l’azione delle acque dilavanti su rocce

argillose degradate, con scarsa copertura vegetale e quindi poco protette al ruscellamento. I solchi che si

30

formano all’interno del terreno si accentuano rapidamente, allungandosi e procedendo a ritroso,

moltiplicandosi e ramificandosi. Tale processo si estende ad interi versanti, suddivisi da numerose vallecole

separate a loro volta da strette creste con micro versanti nudi in rapida evoluzione.

Le possibili cause di innesco del processo di formazione dei calanchi possono

essere:

1) presenza di un substrato argilloso con discreta componente sabbiosa;

2) regime climatico caratterizzato da una lunga estate secca e piogge intense concentrate in determinati

periodi dell’anno;

3) esposizione meridionale dei versanti ;

4) acclività del pendio compresa tra i 40‐60° che favorisce il rapido deflusso dell’acqua;

5) il disboscamento, che può esporre i suoli argillosi, altamente erodibili, ai rigori del clima.

FRANE situazioni di instabilità che interessano versanti naturali di discesa veloce o lenta di masse rocciose

sciolte o lapidee e coinvolgono volumi considerevoli di materiale tutto dovuto a fenomeni naturali. In linea

generale i tipi frana piu noti sono :

1)SCARPATA PRINCIPALE superficie totalmente ripida che delimita l’area quasi indisturbata, provocata

dall’allontanamento del materiale di frano da quello non sposta. Questo e il suo prolungamento al di sotto

del materiale costituiscono la superficie di rottura.

2)SCARAPATA SECONDARIA ripida superficie che intacca il materiale spostato, prodotta da movimenti

differenziali all’interno della massa di frana.

3)TESTATA le parti piu alte del materiale di frana, lungo il limite tra il materiale spostato e la scarpa

principale.

4)MARGINE INFERIORE DELLA SUPERFICIE DI ROTTURA limite ( quasi sempre sepolto) tra la parte inferiore

della superficie di rottura e la sup originaria del versante.

5)UNGHIA DELLA FRANA il margine del materiale spostato, situato alla maggior distanza dalla scarpata

principale.

6)PUNTO INFERIORE il pt dell’unghia situato a maggior distanza dal pt sommitale della frana

7)PIEDE quella parte del materiale spostato che si trova a valle del margine inferiore della superficie di

rottura .

8)CORPO PRINCIPALE parte del materiale che ricopre la sup di rottura tra la scarpata principale e il

margine inferiore della sup di rottura

9)FIANCO lato della frana

10)CORONAMENTO il materiale rimasto al proprio posto e quasi indisturbato adiacente alle parti piu alte

della scarpata principale.

11)SUPERFICIE ORIGINARIA DEL VERSANTE la sup del versante che esisteva prima che avvenisse il

movimento franoso preso in esame. Ove possibile va precisato se detta sup è riferita ad un evento

precedente

12)SUPERFICIE DI SEPARAZIONE indica la sup che separa il materiale spostato dal materiale rimasto fermo

13)MATERIALE SPOSTATO O FRANOSO il materiale che si è allontanato dalla sua posizione originaria nel

versante che puo essere deformata o non.

14)ZONA DI DISTACCO l’area entro la quale il materiale spostato si trova a quota inferiore a quella della

superficie originaria del versante 31

15) ZONA DI ACCUMOLO l’area entro la quale il materiale spostato si trova a quota superiore a quella della

superficie originaria del versante.

16) FRONTE è il margine a valle del materiale disturbato piu distante dalla scarpata principale.

17) SINISTRA E DESTRA nella descrizione di un corpo franoso è meglio usare le direzioni ottenute con la

bussola qualora si adoperino termini destra e sinistra . questi vanno riferiti a chi guarda la frana dal

coronamento.

TIPOLOGIE DELLE FRANE I processi franosi rappresentano l’effetto risultante della combinazione dei

fattori geologici, limatici, geografici. La tipologia piu sempre che mostra chiaramente il meccanismo delle

frane e che nello stesso tempo riesce a sinteticamente a comprendere un grande numero di fenomeni

franosi è quella basata sui tipi di movimento. Una massa rocciosa in frana puo procedere secondo:

SCORRIMENTO , CADUTA LIBERA, COLAMENTO, in relazione a questi tipi di movimento si puo stabilire la

seguente tipologia:

1)FRANE PER SCOSCENDIMENTI sono le frane classiche , consistono nel movimento di discesa piu o meno

ripida di una massa rocciosa. La superficie di scorrimento è di NEOFORMAZIONE oppure solo in minima

puo essere costituita da discontinuità preesistenti nella roccia. Essa è generalmente concava verso il

materiale in frana soprattutto nelle rocce sciolte (argilla ), presenta una sezione mediana , normale sull’asse

di rotazione a forma di un arco circolare o cicloidale. La frana per scoscendimento si sviluppano con la loro

morfologia tipica nelle rocce sciolte oppure in rocce scistoso‐cristalline, quando profondamente alterate o

disfatte.

2)FRANA PER SCIVOLAMENTO sono caratterizzate da uno slittamento piu o meno rapido di una massa

rocciosa lungo superfici di discontinuità preesistenti( piani di stratificazione , piani di faglie). La condizione

neccesaria affinche il fenomeno si abbia è determinato da una giacitura o inclinazione della sup di

discontinuità, nello stesso senso del pendio esterno. Il caso piu frequente è quello di rocce rigide che

slittano su un substrato argilloso mentre quello meno frequente è il caso in cui masse argillose slittano su

un substrato rigido. Questo tipo di dissesto impegna intere pendici che si muovono in massa con tutta la

copertura di vegetazione ed eventualmente manufatti. Questo tipo di frane sono causate dall’acqua di

infiltrazione che aumentando la piezometrica delle acque di circolazione sotterranea determina una

diminuzione della resistenza d’attrito lungo le sup di discontinuità. Puo anche essere causata da scosse

sismiche che ne aumentano gli sforzi di taglio , dalle acque incanalate che provocano erosione e lo

scalzamento al piede del pendio.

3)FRANA PER SMOTTAMENTO sono processi superficiali di discesa caotica o relativamente rapida di

limitate masse di roccia con vario scivolamento o colamento. Sono molto frequenti nelle rocce a prevalente

contenuto sabbioso, argilloso oppure nei suoli: il terreno fessurato o rilassato da una causa qualsiasi ,

imbevendosi d’acqua si spappola e smotta per una profondità che si spinge fino al terreno di base

compatto e non rilassato. Classica è la forma a CUCCHIAINO della nicchia di distacco. Frequenti sono gli

smottamenti su scarpate artificiali.

LA CLASSIFICAZIONE DI VARNES lo schema di VARNES è utile poiche consente di eseguire un

indagine geologia senza avanzare ipotesi sulle cause che hanno innescato il fenomeno ; tutto cio mediante

le informazioni dalle osservazioni fatte in superficie. Distinguiamo :

1)CROLLI ( FALLS) Si ha il distacco e caduta di una massa di materiale da un pendio molto ripido o da una

scarpata; il materiale discende in caduta libera finché non raggiunge il versante. Dopo l'impatto, il moto

prosegue per rimbalzi e/o rotolamenti . Le traiettorie di caduta dipendono da molti fattori, quali la velocità

iniziale, la forma, le dimensioni e la litologia del blocco. Questa tipologia di frana è caratterizzata da una

32

elevata pericolosità e da una notevole capacità distruttiva. Generalmente si verificano in versanti aventi

delle discontinuità strutturali lungo le quali avvengono i distacchi. Le cause predisponesti sono di tipo

strutturale mentre le cause determinati sono analoghe a quelle di frane da crollo ma possono essere

causate anche da sismicità.

2)SCORRIMENTI (SLIDES) materiali coinvolti sono terre e rocce e si verificano con superamento della

resistenza al taglio dei materiali rocciosi lungo una sup o piu sup. tali fenomeni possono portare ad un

progressivo collasso del pendio. Tra gli scorrimenti si distinguono 2 tipi :ROTAZIONE (O SCOSCENDIMENTI) E

TRASLATIVI(OSCILLAMENTI).

2.1) GLI SCORRIMENTI ROTAZIONALI sono movimenti di rotazione che avvengono intorno ad un pt esterno

del versante e al di sopra del baricentro della massa in movimento. La forma delle superfici di scorrimento è

di solito arcuata e con la concavità verso l’alto, l’andamento abbastanza regolare della superficie consente

di prevedere il suo andamento all’interno dell’ammasso roccioso. Questo tipo di fenomeno è molto

sviluppato nelle sequenze sedimentarie con comportamento plastico ma si possono trovare anche delle

rocce ignee o metamorfiche. Tra le cause sono da ricordare le azioni antropiche quali sbancamenti , scavi di

trincee, eventi meteorici intensi, sovraccarichi sulla sommità del pendio, sollecitazioni sismiche,

scalzamento al piede (corsi d'acqua).

Caratteri diagnostici: Zona di accumulo (TERRENI) scorrimenti rotazionali:

• Si presenta con una superficie meno inclinata rispetto al pendio originario, con una depressione alla base

della scarpata principale dove si osserva ristagno d'acqua; sono presenti fessure trasversali, scarpate

minori, massi isolati, stratificazione diversa rispetto all'area circostante, alberi divelti

• Il corpo di frana è costituito dai blocchi originari scivolati e generalmente rotti in masse più piccole;

presenta fessure longitudinali con acqua

• Il piede presenta fessure trasversali che si estendono oltre il piede di frana, talora con acqua;

rigonfiamento

• L’unghia è spesso costituita da un deposito di terreno di forma lobata

2.2)GLI SCORRIMENTI TRASLATIVI materiali coinvolti sono terre rocce e detriti e avvengono lungo una sup

di discontinuità poco scabrosa e preesistente, quale un piano di faglia ,un piano di scistosità.

La condizione predisponente è che la sup di discontinuità sia disposta nello stesso senso del versante e con

un inclinazione uguale o minore a quella del pendio. Le cause determinati sono tutte quelle che possono

portare ad un decremento delle resistenze di attrito lungo le superfici di discontinuità ossia :

1)eventi meteorici intensi

2)sollecitazioni sismiche

3)scalzamento al piede (corsi d'acqua)

:

Zona di distacco

•TERRENI: Nicchia di distacco caratterizzata da fratture verticali che tendono a seguire l'andamento del

pendio e scarpata principale subverticale nella parte sommitale, con inclinazione decrescente verso valle. I

fianchi presentano basse scarpate con fratture verticali divergenti verso valle

•ROCCE: Nicchia di distacco caratterizzata da roccia alterata con fratture e scarpata principale a gradoni, a

seconda dell'andamento delle discontinuità. I fianchi sono irregolari

Zona di accumulo:

•TERRENI: La testa non presenta rotazioni; il corpo di frana è composto da un'unica o poche parti,

generalmente indisturbato; il piede è assente e l’unghia si presenta come una superficie rugosa,

sovrapposta alla superficie originaria

•ROCCE: La testa si presenta con blocchi di roccia; il corpo di frana è composto da una superficie rugosa con

molti blocchi di roccia che mantengono l'orientazione originaria; il piede è assente e l’unghia si presenta

con numerosi frammenti di roccia 33

ESPANSIONI LATERALI (LATER SPREAD) sono frane che si innescano quando una massa rocciosa lapidea

e fratturata è sovrapposta ad una roccia dal comportamento molto plastico. Il fenomeno è al quanto

complesso, poiche ha iniziato con il mobilitazione dei blocche rigidi sovrastanti che provocano la

deformazione plastica delle sottostanti rocce; deformandosi richiamano le sovrastanti rocce rigide che si

suddividono in blocchi spostandosi lateralmente sulla verticale e verso valle.

Tra le cause determinati ricordiamo gli incrementi delle P interstiziali nel substrato plastico e del carico

piezmetrico nelle rocce rigide.

COLAMENTI Materiali coinvolti: terreno e detriti, roccia fratturata. Sono flussi viscosi di terreno sciolto

fluidificato senza vere e proprie superfici di scivolamento; si sviluppano spesso lungo le aste torrentizie,

dando luogo a trasporti in massa di dimensioni eccezionali, grazie alla notevole capacità di rimobilizzazione

del materiale che contraddistingue il fenomeno. Si distinguono :

1)COLATE DELLE ROCCE LAPIDEE che avvengono con spostamenti lenti e con deformazioni plastiche dei

versanti. La velocita varia in base all’acqua presente che è la principale causa. Generalmente sono lenti che

si possono percepire solo ad osservazioni di lunga durata

2)COLAMENTI IN TERRENI SCIOLTI e il materiale è formato da masse intatte, e sono movimenti plastici a

velocita notevole , si distinguono in colate per caratteri morfologici somiglianti a colate di lava e di terra. Le

colate consentono il movimento del materiale allo stato fluviale incalanandosi nelle incisioni e distruggono

tutto quello che incontrano. :

Caratteri diagnostici: Zona di distacco

•La nicchia di distacco non esiste;

•La scarpata principale nella parte alta ha una forma a V; è lunga e stretta, denudata e generalmente

presenta delle striature.

• I fianchi sono profondi ed irregolari nella parte alta; possono presentare rigonfiamenti nella parte bassa

Zona di accumulo:

• Il corpo di frana è costituito da blocchi dispersi in una matrice limoso‐sabbiosa; segue i canali di drenaggio

ed è molto più lungo che largo.

• Il piede è assente.

•L’unghia è di forma lobata

RIBALTAMENTO Materiale coinvolto: roccia. Si ha la rotazione di un blocco o di una colonna, con

successiva possibilità di crolli o scivolamenti, con conseguente possibilità di verificarsi di una frana

complessa. La causa predisponente è da ricercarsi nell’assetto geologico‐strutturale e nella

litologia. Cause scatenanti possono essere:

•pressione idrostatica all'interno delle discontinuità

•crioclastesi (cicli di gelo‐disgelo)

•bioclastesi (radici delle piante)

•scalzamento al piede (corsi d'acqua o moto ondoso)

CAUSE DELLE FRANE È importante riconoscere le cause di un movimento franoso sia per la scelta del

tipo di intervento che per la prevenzione di ulteriori fenomeni di instabilità in aree geologicamente simili. E

si distinguono in :

1)CAUSE PRIME agiscono sin dalla prima affermazione dei caratteri geologici delle rocce intersecate e sono

rappresentate da tutti gli altri eventi successivi (tettonica, alterazioni, escavazione ecc)

34

2)CAUSE DETERMINANTI azioni dell’uomo (tagli disboscamenti) deflusso delle acque incanalate ,simi,

precipitazioni atmosferiche .

Sotto l’aspetto geomeccanico si distinguono in :

1)INTERNE sono quelle che conducono alla frana senza alcun cambiamento nelle condizioni di superficie

2)ESTERNE si rappresentano dall’aumento dell’acclività per erosione di un corso d’acqua o per scavi.

GRADI DI STABILITA’ Riveste particolare importanza dove la zona franosa è interessata direttamente

o indirettamente da programmati insediamenti o infrastrutture. Il grado di stabilità viene classificati :

1)FRANE ATTIVE le caratteristiche morfologiche denotano un movimento attuale(crepe gradini)

2)FRANE PARZIALMENTE STABILIZZATE la conf morfologica è identificabile , la vegetazione è piu o meno

continua, è posteriore all’evento franoso, il movimento puo essere riattivato ad opera di interventi umani

che compromettono la stabilità dall’accumulo

3)FRANE STABILIZZATE la conf morfologica è difficilmente riconoscibile, la vetazione è continua.

Le FRANE STABILIZZATE coincidono con le PALOFRANE : queste sono frane antiche di cui non si ha memoria

ma di cui si riconoscono i segni sul terreno.

MOTO FRANOSO PERCETTIBILE si manifestano i CREPACCI o spacchi piu o meno profondi del terreno nella

parte superficiale , o si tratta di INCRINATURE piu o meno ampie in manufatti esistenti sulla falda rocciosa

in movimento ( come sulle pareti delle case) .

Tali incrinature possono essere sorvegliate con l’applicazione di spie in gesso o vetro: si fa una

piccola incisione sul muro che attraversa perpendicolarmente la fessura e la si riempie di gesso. Oppure si

incastra una lastrina di vetro fissandola con una miscela o con lo stesso gesso. Se le due fessure si

allontanano allora il gesso o il vetro si rompono.

Altri segni sono il rigonfiamento del terreno nella parte inferiore della falda rocciosaoppure la comparsi

di sorgenti. Quando si verificano questi vuol dire che il moto franoso è in atto.

Per tenere sotto controllo le frane si piantano nelle zone instabili una serie di picchetti la cui posizione

rispetto ad alcuni pt fissi di riferimento viene misurata ad intervalli regolari di tempo con apparecchi di

precisione . se gli spostamenti diminuiscono non c’è da preoccuparsi perche il terreno si stabilizza , in caso

contrario vuol dire che la frana tende a precipitare.

Cause che tendono a diminuire le resistenze:

Processi di alterazione e/o modifiche strutturali dei materiali

•Rammollimento di argille fessurate

•Idratazione di minerali argillosi

•Rigonfiamento di argille montmorillonitiche

•Essicazione di rocce argillitiche

•Disintegrazione di rocce granulari

•Rimozione di cemento per soluzione

•Scambio di ioni in minerali argillosi

EFFETTI DELLE FRANE Tra i vari effetti morfologici sono frequenti gli sbarramenti naturali dei corsi

d’acqua e la formazione di laghi di frana in relazione alla vita e all’attività umane; esse danneggiano e

distruggono tutto quello che l’uomo ha costruito . le frane incidono nul bilancio economico del paese per la

manutenzione e ricostruzione di infrastrutture. In fine le frane croniche ed esterne i lenti colamenti dell

appennino sono un grava ostacolo allo sviluppo economico‐sociale delle zona colpita.

35

VELOCITA DELLE FRANE

TIPO VELOCITA’

Estremamente rapide 3m/s (colata)

Molto rapide 0.3m/min

rapide 1,6m/gg

Moderate 1,6m/mese

Lente 1,6m/anno

Molto lente 0,06 m/anno

Estremamente lente 0,006m/ann0

INTERVENTI DI SISTEMAZIONE DELLE FRANE

BACINO IDROGRAFICO prima di procedere occorre eliminare o ridurre le cause generali del dissesto

mediante piani integrati di baciano ( legge 183/89 difesa del suolo) sistemazioni idraulico‐agrarie e ifraulico

– forestali.

FRANE SUPERFICIALI si usano i metodi classici ossia metodi biologici. Dapprima si devono rimuovere le

cause locali che hanno provocato il dissesto poi si deve provvedere al consolidamento del pendio e infine

all’impianto di vegetazione. Visto che la causa di queste frane è l’acqua si realizza un fosso di drenaggio

coperto posto a monte della frana per raccogliere e allontanare le acque superficiali .

Le frane tendono ad allargarsi verso monte nel caso la velocità sia rilevante si puo intervenire con una

palizzata con pali distanti a 3 e a 6m conficcati nel suolo con profondità da 1 a 2 m. si possono realizzare

palizzate viventi costituiti da rosse tele conficcate almeno per un 3 nel terreno ; queste possono essere

opere statiche , come tramezzamenti muri a secco e gabbionate , oppure opere di consolidamento

arbustivo come fascinate opere ad intreccio , sistemazione a cespugli . subito dopo il consolidamento si

deve eseguire il rinverdimento delle opere denudate.

GLI INTERVENTI DI DRENAGGIO

Visto che la causa di queste frane è l’acqua si realizza un fosso di drenaggio coperto posto a monte della

frana per raccogliere e allontanare le acque superficiali. GLI INTEVENTI POSSONO ESSERE 2:

• opere di drenaggio di tipo superficiale;

• opere di drenaggio di tipo profondo.

TIPO SUPERFICIALE comprendenti le opere di regimazione e drenaggio delle acque superficiali e di

sistemazione del pendio di primo intervento, sono quelli di più rapida e facile installazione e manutenzione,

ma sono anche quelli che più facilmente si danneggiano e necessitano di manutenzione continua.

FOSSI DI GUARDIA: hanno un rivestimento rigido in calcestruzzo e sono situati a monte della nicchia di

distacco in modo da raccogliere le acque superficiali provenienti da monte

TIPO PROFONDITA’, che in genere hanno un carattere definitivo, necessitano di

opere e di attrezzature più complesse per la loro installazione e sono più costosi.

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A fronte di questi svantaggi assicurano però una maggiore efficacia nella

stabilizzazione di versanti in frana.

OPERE DI CONSOLIDAMENTO CON METODI DI BIOINGEGNERIA Opere che fanno uso di

piante , materiali non viventi ,sementi e hanno come scopo di prevenire l’erosione, le frane e le cadute di

massi.

1)IMPIOTAMENTO consiste nel ricoprire pendii non troppo ripidi con piante erbose , le piote o zolle

erbose devono essere prelevate in pezzi quadrangolari da patri compatti o pascoli e devono essere messi

su scarpate con sottile strato di vegetazione.

2)MANTELLATE VIVENTI si procede al ragguaglio della superficie in cui poi vengono conficcati in fila dei

picchetti di legno o ferro di almeno 50cm e distanti 70cm tra loro. Le superfici tra i picchetti devono essere

ricoperte con verghe , si devono realizzare diverse mantellate una accanto all’altra con una sovrapposizione

di 30 cm. Le mantellate devono essere fissate con un filo di ferro teso tra i picchetti , nel caso di superfici

particolarmente minacciate ed deve essere assicurata con una rete metallica . al temine del lavoro la

mantella deve essere ricoperta da un leggero strato di terra. Le mantellate costituiscono una copertura

integrale dei pendii che assicura una protezione immediata e durevole, è un metodo si consolidamento

efficace per la protezione di scarpate lungo le sponde dei corsi d’acqua esposte al pericolo di erosione.

3)MANTELLATE GRIGLIATE sono consolidamenti con materiali misti non viventi. Sono costituite da

elementi prefabbricati forzati di calcestruzzo in forma quadrata. I fori degli elementi in calcestruzzo

vengono riempiti di terra e seminati , alla fine di ottenere un rivestimento erboso che maschera l’intera

struttura. Vengono usate per aree di sosta e parcheggio inserite nel verde urbano e per il consolidamento

di scarpate adiacenti a ponti case strade.

4)VIMINATE ( OPERE DA INTRECCIO) vengono realizzate lungo le linee di livello. Inizialmente vengono

conficcate verticalmente nel terreno picchetti di legno o tondini di ferro con diametro di 3 a 10 cm e la

lunghezza di 1 m alla distanza di 1m . tra questi picchetti si dispongono altri piu corti alla distanza 33cm. I

picchetti sono quasi sempre a filo del terreno e attorno ad essi si intrecciano bacchette o verghe viventi di

specie legnose . le viminate dopo il radicamento hanno effetto consolidante nei confronti dei versanti ma

solo per gli starti superficiali. Esse vengono utilizzate per frane piccole.

5)FASCINATE lungo le linee di livello si scava dei fossi di modesta profondità sufficienti per ospitare

fascinate viventi. Le fascinate vengono fissate al suolo con picchetti di legno o di ferro ed devono essere a

filo delle fascine. Questo metodo è adatto per il consolidamento di versanti non minacciati di erosione.

6)SISTEMAZIONE A CESPUGLI sui pendii naturali iniziando dal piede verso l’alto si realizzano piccole

banchine larghe 50 70 cm con la pendenza rivolta verso monte e si disponono rami vivi incrociati tra loro.

Quest’opera è la migliore in profondità che si sviluppa con il radicamento delle tele; viene utilizzato per il

rapido consolidamento dei versanti franati in condizioni estreme.

7)PIANTAGIONI NELLE FESSURE usati materiali misti, nelle fessure di muri a secco si ricavano dei fori

con un ferro appuntito e poi si introducono le talee con larghezza sufficiente per penetrare nel terreno

dietro il muro. Il fusto delle piante crescendo attraverso le fessure esercita sulle pietre una pressione che

favorisce l’intera struttura.

8)RIVERDIMENTO DI GABBIONI sono strutture di sostegno modulari formate da elementi a forma di

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4 mesi fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria civile
SSD:
Università: Calabria - Unical
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher vasapollof 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 Calabria - Unical o del prof Guerricchio Alessandro.

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