Analisi granulometrica

L’analisi granulometrica consiste nell’individuare la distribuzione percentuale in peso dei grani, costituenti la terra in esame, secondo le loro dimensioni.

La prova viene eseguita mediante crivelli e setacci (vagliatura meccanica) per la frazione solida di dimensioni maggiori di 0.075 mm (ghiaie e sabbie), mentre per quella di dimensioni inferiori (limi ed argille) si ricorre all’analisi per sedimentazione (aerometria).

L’analisi per vagliatura meccanica consiste nel far passare il campione di terra, in una quantità dipendente dal diametro delle particelle più grosse, attraverso una pila di setacci, aventi diametro decrescente e posti su di uno scuotitore meccanico.

Ciascun trattenuto al singolo setaccio viene pesato ed il rispettivo peso (andando dal setaccio a maglia più grossa a quello a maglia più piccola) viene indicato con T1, T2, …,Tn.

La percentuale Pi di terra passante per il generico setaccio i si ottiene facilmente dall’espressione:

) 100 ...

(%) ( ¹ ²  

t

i i t

P

T T

T P P

Si ottiene così la curva granulometrica dove in ascissa è riportato in scala logaritmica l’apertura della maglia del setaccio (rappresentante il diametro equivalente delle particelle) e in ordinata la percentuale del materiale passante a quel setaccio. La scala logaritmica risulta necessaria in quanto la dimensione delle particelle varia in un campo descritto da diversi ordini di grandezza.

Per l’analisi granulometrica della porzione più fine di terreno, passante al setaccio n° 200 ASTM, si procede con la tecnica di sedimentazione o aerometria. Tale analisi prevede l’applicazione della legge di Stokes, che mette in relazione la velocità di sedimentazione di una particella sferica al relativo diametro e densità, secondo la relazione:

𝜈 =𝜌_𝑠− 𝜌_𝑤 18 𝜂 𝑔 𝐷²

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Con v la velocità della particella,  la viscosità dinamica dell’acqua alla temperatura di prova, s

la densità e D il diametro della particella.

Pertanto, siccome le particelle più piccole presentano una velocità di sedimentazione minore rispetto alle particelle con diametro maggiore, dalla valutazione della densità della sospensione, a determinati intervalli di tempo via via più distanziati, è possibile risalire alla percentuale di particelle corrispondenti ad un certo diametro equivalente. Dalla seguente relazione viene ricavato il rapporto tra la quantità di materiale con diametro minore di D e il peso di materiale totale usato per la sola fase di sedimentazione:

𝑁 = 𝐺_𝑠 𝐺_𝑠− 1∙ 𝑉

𝑊_𝑠∙ 𝛾_𝑐 ∙ (𝑟 − 𝑟_𝑤) ∙ 100 [%]

Con GS il peso specifico dei grani, determinato sul materiale passante al setaccio n° 200 ASTM, V il volume della sospensione, WS il peso del materiale secco usato per la prova, C il peso specifico dell’acqua alla temperatura di calibrazione dell’idrometro, r la lettura all’idrometro reale ed rW la lettura in funzione della temperatura dell’idrometro, fatta in acqua distillata con deflocculante.

In funzione della distribuzione granulometrica ottenuta, è possibile definire un terreno ben assortito se presenta un ampio spettro di frazioni granulometriche con diametro differente, viceversa poco assortito se caratterizzato dalla mancanza di particelle con determinati diametri ed infine, uniforme se presenta per la maggior parte particelle con lo stesso diametro.

Il presente lavoro di tesi è stato incentrato sulla caratterizzazone e sulla conseguente analisi delle proprietà dinamiche, di comuni appartenenti alla divisione Marche 3 del progetto di Microzonazione Sismica.

In particolare, i comuni oggetto dell’analisi sono relativi alle province di Ascoli Piceno (AP) e Fermo (FM) nella regione delle Marche (Figura 2.1), eccetto per un campione appartenente alla provincia di Teramo (TE), situata nella regione Abruzzo.

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Figura 2.1. Localizzazione delle province relative ai comuni oggetto della presente analisi.

Vengono di seguito elencati i campioni esaminati, specificando la profondità alla quale sono stati prelevati e la relativa tipologia.

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Tabella 2.1. Elenco campioni oggetto delle analisi di laboratorio.

Sondaggio Campione Cantiere Profondità [m] Tipologia campione

S1 CI 1 Acquasanta Terme (AP) 3.00 - 3.60 Indisturbato

S1 C1 Castel di Lama (AP) 4.50 - 5.00 Indisturbato

S1 C2 Castel di Lama (AP) 19.50 - 20.00 Indisturbato

S2 C1 Castel di Lama (AP) 10.50 - 11.00 Indisturbato

S2 C2 Castel di Lama (AP) 33.00 - 33.50 Indisturbato

T1 C1 Castel di Lama (AP) Affioramento Disturbato

S1 CI 1 Castel Castagna (TE) 2.70 - 3.10 Indisturbato

S1 CI2 Castel Castagna (TE) 9.00 - 9.53 Indisturbato

S1 C3 Castel Castagna (TE) 15.00 - 15.55 Indisturbato

S1 C I Castignano (AP) 10.00 - 10.50 Indisturbato

S1 C1 Castorano (AP) 2.80 - 3.10 Indisturbato

S1 C2 Castorano (AP) 20.00 - 20.25 Indisturbato

S1 C1 Colli del Tronto (AP) 5.50 - 6.00 Indisturbato

S1 bis C1 Comunanza (AP) 1.50 - 1.90 Indisturbato

S1 C1 Cossignano (AP) 3.00 – 3.30 Indisturbato

S1 C2 Cossignano (AP) 11.50 – 11.75 Indisturbato

S1 C1 Folignano (AP) 9.00 - 9.50 Indisturbato

S2 C I Folignano (AP) 11.50 - 12.00 Indisturbato

S2 C1 Folignano (AP) 5.00 - 5.10 Disturbato

S2 C2 Folignano (AP) 8.60 - 8.70 Disturbato

S2 C3 Folignano (AP) 21.50 - 21.60 Disturbato

S2 C4 Folignano (AP) 22.90 - 23.00 Disturbato

S1 C1 Force (AP) 1.50 - 1.90 Indisturbato

S1 - DH C1 Montalto delle Marche (AP) 23.40 - 24.00 Disturbato

S1 C1 Monte Rinaldo (FM) 33.60 - 34.00 Indisturbato

S1 - DH C1 Montedinove (AP) 2.60 - 2.90 Indisturbato

S DH C2 Montefalcone Appennino (AP) 23.50 - 23.75 Indisturbato S DH C1 Montefalcone Appennino (AP) 2.00 - 2.25 Indisturbato

S DH C1 Montefortino (FM) 3.00 - 3.40 Disturbato

S DH C2 Montefortino (FM) 3.50 - 3.90 Disturbato

S DH2 C1 Montefortino (FM) 5.00 - 5.50 Indisturbato

S DH2 C2 Montefortino (FM) 7.50 - 7.90 Disturbato

S1 C1 Ortezzano (FM) 2.30 - 2.60 Disturbato

S1 C2 Ortezzano (FM) 4.80 - 5.00 Disturbato

S1 C3 Ortezzano (FM) 7.50 - 7.70 Disturbato

S1 C4 Ortezzano (FM) 10.80 - 11.00 Disturbato

S1 C5 Ortezzano (FM) 18.80 - 19.00 Disturbato

S1 C6 Ortezzano (FM) 28.50 - 28.70 Disturbato

S1 C7 Ortezzano (FM) 34.80 - 35.00 Disturbato

S1 C1 Roccafluvione (AP) 6.50 - 6.90 Indisturbato

- - Roccafluvione (AP) Affioramento Disturbato

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In relazione alla tipologia di campione prelevato, è stato possibile eseguire esclusivamente prove di classificazione, oppure anche prove dinamiche e cicliche. In particolare, i campioni disturbati sono stati oggetto di analisi granulometrica e relativa determinazione dei limiti di Atterberg.

D’altra parte, per quanto concerne i campioni indisturbati, in caso di più campioni provenienti da uno stesso comune, è stato considerato il più rappresentativo ai fini delle analisi, in genere il più profondo, e su questo sono state eseguite, in aggiunta alla classificazione, le prove di colonna risonante (RC) e taglio torsionale ciclico (TTC). L’obiettivo prevedeva l’esecuzione di almeno una prova di colonna risonante e taglio torsionale per ciascun comune. Tuttavia, ciò non è risultato sempre possibile per le seguenti ragioni:

 condizioni danneggiate della fustella che, di conseguenza, hanno causato il deterioramento del campione al suo interno durante la fase di estrusione in laboratorio;

 presenza di inclusioni di grosse dimensioni che non hanno consentito la preparazione del provino da sottoporre alle prove;

 mancanza di campioni indisturbati relativi ad un determinato comune (Ortezzano (FM) e Montalto delle Marche (AP)).

Vengono riportate di seguito, a titolo di esempio, le curve granulometriche ricavate dalle prove di classificazioni eseguite in relazione ai due sondaggi del comune di Folignano (AP). In particolare, per il sondaggio S1 sono state effettuate due diverse classificazioni per gli intervalli di profondità 9.00  9.30 m e 9.30  9.50 m, in quanto, come è possibile osservare in Figura 2.1, il campione risultava evidentemente non omogeneo lungo lo sviluppo della carota.

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Figura 2.2. Campione 1 relativo al sondaggio S1 eseguito nel comune di Folignano (AP).

Figura 2.3. Curva granulometrica relativa al campione di Folignano (AP), sondaggio S1 alla profondità 9.00 / 9.30 m.

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Figura 2.4. Curva granulometrica relativa al campione di Folignano (AP), sondaggio S1 alla profondità 9.30 / 9.50 m.

Figura 2.5. Curva granulometrica relativa al campione di Folignano (AP), sondaggio S2.

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