6) CARATTERIZZAZIONE DEL SITO E FATTIBILITA’ GEOLOGICA
L’intervento in progetto insiste in un’area già adibita ad attività estrattiva (cava autorizzata) e si colloca in un contesto morfostrutturale in cui il motivo geologico dominante dell'area è dato dalla presenza in affioramento delle alternanze calcareo-calcarenitico marnose della Formazione Ragusa (v. successione stratigrafica riportata), è da un fitto reticolato di faglie con direzione prevalente NE-SW, fino a Submeridiano, che caratterizzano l’andamento delle valli presenti e dell'imponente discontinuità morfologica e strutturale a forte rigetto verticale, che caratterizza la vallata del F. Irminio.
Si tratta nello specifico del volume indagato dell’area di cava in progetto di una sequenza stratigrafica prevalentemente calcarea, costituita da rocce con discrete proprietà geotecniche e con spessori adeguati alle lavorazioni ornamentali.
Sotto l'aspetto geomorfologico la cava in esame ubicata all’interno dell’area di completamento RG051 del Piano Cave regionale, si colloca in un ambiente dove è presente ad Est del sito un’area produttiva, con impianti di produzione granulati, in regolare esercizio (Contrada Pozzillo ex aree di 1° livello del precedente piano cave), pertanto con una conformazione morfologica artificializzata dall’andamento degli scavi e de progetti autorizzati.
Va rilevato come l’area di cava tuttavia si colloca in un ambiente di tutta tranquillità;
infatti, la ricognizione di campagna ha permesso di accertare la completa inesistenza di fenomeni di instabilità in atto per un vasto raggio attorno all'area di progetto. Pertanto la stabilità complessiva del sito sia dello stato di fatto che di progetto è determinata dalle caratteristiche geotecniche dei materiali ivi affioranti e dalla geometria degli scavi e dei fronti di abbattimento residuali esistenti e in programma.
6.1 - Analisi delle pericolosità geologiche (P.A.I.)
L’area di contrada Serramontone che comprende il sito di progetto si colloca nella parte centro meridionale del plateau ss, caratterizzato da una blanda ed estesa monoclinale, entro cui ricadono interamente i terreni interessati dall’intervento in progetto, in un contesto geologico e strutturale generale piuttosto articolato, come indicato dalla presenza di un fitto reticolato di faglie e fratture che mette a contatto terreni con caratteristiche litogeotecniche differenti (cfr.
Tav.A04- Caratterizzazione geologica e geotecnica area di cava).
La zona posta a quota media di 440,00m slm, presenta una morfologia blanda in accordo con la natura litoide delle rocce affioranti ed è caratterizzata da un’ampio versante a debole pendenza allungata in direzione NE-SW, marcata dalla presenza di una locale depressione strutturale (Graben) entro cui s’individua l’impluvio di recapito locale dei deflussi, che più ad Ovest s’immette nella valle del torrente Cava Cavalusi-Renna.
L'andamento morfologico rispecchia la situazione strutturale della zona con una marcata corrispondenza tra gli elementi tettonici (faglie) e gli elementi morfologici (scarpate e valli).
Le buone condizioni di stabilità geomorfologica del sito di progetto sono confermate dalla classificazione del Piano Stralcio di Bacino per l’Assetto idrogeologico (P.A.I. Sicilia) secondo il quale l’area in esame ricade ai margini della:
Area Territoriale - codificata al n. 082 (Bacino idrografico del F. Irminio)
Facendo riferimento al suddetto strumento pianificatore, l’area della cava, ricade nella sezione 647120 CTR – Villa Cammarana e nello specifico nelle tavole in scala 1:10000:
IR_MS_ D_647120 (carta dei dissesti N. 12),
IR_MS_R_P_647120-14 (carta della pericolosità e del rischio geomorfologico N. 12),
Fig. 16 -Piano stralcio di Bacino per l’Assetto Idrogeologico (PAI)- Bacino n.082 F.Irminio CAVA IN PROGETTO Foglio 647120
Villa Cammarana
Fig. 17 - Carta Tecnica Regionale sezione n. 647120 Villa Cammarana _ Mappe PAI
Nel Piano le aree più a rischio sona state indicate come “siti di attenzione”, intese come aree su cui approfondire il livello di conoscenza in relazione alla potenzialità e rischio. In particolare, l’area strettamente interessata dall’intervento in progetto non è interessata da fenomeni di pericolosità e rischio geomorfologico né da fenomeni di dissesto
6.2 – Litostratigrafia locale e modello geologico
Il quadro litostratigrafico di dettaglio è rappresentato da una successione prevalentemente calcarenitica e parzialmente calcarea, riconducibile al Membr0 Irminio della F.ne Ragusa, costituita da una apparente regolare alternanza di calcareniti bianco giallastre , duri e di calcareniti friabili dello stesso colore, ma di spessore maggiore, talora con livelli decimetrici di marne calcaree (v. successione stratigrafica riportata). Verso il basso la potenza degli strati calcarenitici aumenta (livello a banchi) mentre quelli marnosi si riducono a sottili livelli decimetrici, così come è visibile in affioramento alla base sia nei banchi calcarenitici che negli strati calcarenitici miocenici.
Tali strati, dal punto di vista petrografico, si presentano a grana fine di colore dal bianco al grigio chiaro, fino al grigio scuro dei rari livelli impregnati di asfalto, riconducibile ad una biocalcarenite a struttura compatta di tessitura massiva. Si tratta di rocce con discrete proprietà geotecniche, mineralogicamente riconducibili in affioramento a intraspariti e biomicriti fossiliferi a struttura compatta (alternanze del Membro Irminio), con tenori variabili di CaCO3 non inferiori al 90%.
Nel sito e in particolare nell’area deposito posta ad Est della cava (piazzale operativo) sono anche presenti scarti di estrazione e pezzame calcareo minuto, derivati dall’attività di selezione e lavorazione della cava in esercizio.
Si tratta di rocce a composizione granulometrica plurimodale in cui i componenti principali sono costituiti da clasti carbonatici spigolosi immersi in un a matrice data da materiale carbonatico a granulometria sabbiosa e/o limosa, che complessivamente rispecchia la composizione della formazione calcarea locale di provenienza (cfr. Relazione tecnica mineraria). Lo spessore massimo, accertato nei depositi non supera i 6,00 metri.
Integrando i dati stratigrafici acquisiti con quelli del rilevamento geolitologico e delle conoscenze specifiche dello scrivente nell’area acquisite per la cava in esercizio si rappresenta il seguente schema di modello geologico, a partire dalla quota di fatto del sito:
MODELLO GEOLOGICO Scarti di estrazione.
Si tratta di materiali ghiaioso-sabbiosi granulometricamente indistinti con inclusi lapidei di varia pezzatura di natura calcarea e marnosi. Derivano dalla movimentazione dei detriti superficiali e dall’attività di selezione delle formazioni calcaree affioranti. Occupano provvisoriamente L’area del piazzale operativo a quota media di 442,00m slm fino a quota 448,00m slm e altezza max di 6,00m.
UNITA’ LITOLOGICA ANTROPICA
F.ne calcarea-calcarenitico
Calcari alternati a marne calcaree in strati per uno spessore indefinito – Membro Irminio -F.ne Ragusa
UNITA’ LITOLOGICA CALCAREA
Falda in condizioni artesiane captabile oltre i 120 m dal p.c., con livello piezometrico a circa (100,00) m dal piano campagna.
6.3 – Caratterizzazione geotecnica
Sulla base delle indicazioni contenute nel modello geologico ed in relazione alle verifiche richieste, nella cava in progetto così come evidenziato si possono distinguere ai fini della caratterizzazione geotecnica due unità litologiche
6.3.1 - Unità litologica antropica
La prima unita è costituita dai depositi temporanei degli scarti di lavorazione, trattasi quindi di materiali incoerenti da caratterizzare come terre. Trattandosi di un deposito molto eterometrico, con granulometria estesa dalla sabbia fine all’elemento decimetrico, la stima dei parametri geotecnici del materiale è stata eseguita utilizzando un metodo osservazionale proposto da Sanglerat, che consente una stima, attendibile del valore dell’angolo di attrito φ:
• il grado di addensamento;
• la forma e la rugosità dei grani;
• la dimensione dei grani;
• la granulometria;
e precisamente :
φ'= 36+φ1' +φ2' +φ3' +φ4'
Il valore che si è ottenuto è il seguente:
φ = 36 – 6 + 1 + 2 +0
= 33° ang. Attrito
Valore rappresentativo del materiale in questione
VALORI DELL’ANGOLO DI ATTRITO INTERNO DI MATERIALI GRANULARI
A supporto del valore trovato si è osservato che cumuli dal medesimo materiale posti temporaneamente nel piazzale, si dispongono con angoli di riposo di circa 30°.
Per la valutazione del peso di volume del deposito si pone come media tra quello della parte fine stimato in 1,7 ton/cm e quello delle calcareniti costituenti gli elementi litoidi e pari a 2,25 tonn/ mc Sulla base di ciò il peso di volume del deposito tenendo in conto la percentuale dei vuoti, può essere ragionevolmente posto pari a
Gk=1,7, ton/mc.
6.3.2 - Unità litologica Calcarea
L’unità litotecnica Calcarea rappresenta la formazione carbonatica integra e pertanto caratterizzabile attraverso i tradizionali metodi per gli ammassi rocciosi.
Pertanto per il calcolo dei parametri geotecnici sono stati utilizzati le usuali indagini geotecniche specifiche per ammassi rocciosi, ove i cinematismi di movimento dei versanti sono governati dal comportamento meccanico dell’ammasso stesso. Le condizioni geostrutturali di un ammasso roccioso rappresentano la base per la determinazione del modello geotecnico dell’ammasso specialmente se riferito a verifiche di stabilità dove le discontinuità presenti ne controllano i cinematismi.
Fig. 18 –Caratteriste geostrutturali e modello di caratterizzazione geotecnica(area stato di fatto)
6.4 –Rilievi geostrutturali e geomeccanici
Dal punto di vista geotecnico l’area di cava può essere utilmente suddivisa in tre settori; In particolare, nella parte più a Nord della cava, quella che si trova sul lato rialzato, che viene indicata come SETTORE A, l’ammasso roccioso si presenta fittamente stratificato e moderatamente fratturato; Nella parte strutturalmente più ribassata, a Sud, SETTORE C, l’ammasso roccioso oltre a presentare differenze litologiche, si presenta in condizioni strutturali migliori. Infine la parte compresa tra le due sopradette, SETTORE B, delimitata dalle due faglie, si presenta molto fratturata e interessata da piccole dislocazioni con rigetti appena visibili.
Per ciascuno dei tre settori individuati sono state eseguite 3 stazioni di misura in corrispondenti dei due fronti di scavo. La metodologia utilizzata è stata quella della scan-line;
abbinata a misure di discontinuità random laddove non venissero intercettate discontinuità significative. Il rilievo ha permesso di misurare tutti i parametri fisico-meccanico-strutturali delle discontinuità e dell’ammasso stesso, secondo quanto raccomandato dall’I.S.R.M. (1978-1981). Inoltre è stata determinata la resistenza a compressione monoassiale della roccia intatta tramite sclerometro da roccia (Schmidt) il grado di alterazione dell'ammasso roccioso e la tipologia.
6.4.1 - Stazione GEOSTRUTTURALE 1
Questa stazione è rappresentativa oltre che del fronte Nord su cui è impostata, anche di tutto il SETTORE A. La stazione 1 è stata eseguita in parete nella parte bassa del fronte di scavo, la cui altezza allo stato attuale è di circa 10 mt, con direzione di immersione 190° ed una inclinazione complessiva di 65°; é costituita da affioramenti di strati calcarenitci duri da 20 cm sino a circa 60 cm intervallati da calcareniti marnosi, di spessore minore e variabile da 10 cm sino a 30 cm. Le discontinuità sono essenzialmente riconducibili a 2 famiglie.
Stz. 1, Stereogramma polare Stz. 1, rappresentazione poli in % di densità.) Nella tabella sottostante, si riassumono i risultati della stazione 1
6.4.2 - Stazione GEOSTRUTTURALE 2
Questa stazione è rappresentativa oltre che del fronte Est su cui è impostata, anche di tutto il SETTORE B in realtà si tratta di una fascia larga una ventina di metri compresa tra le due faglie. La stazione 2 è stata eseguita in parete nella parte bassa del fronte di scavo, la cui altezza allo stato attuale è di circa 8-9 mt, con direzione di immersione 85° ed una inclinazione complessiva di 75°. Litologicamente l’affioramento è lo stesso della stazione 1. In questa stazione le discontinuità sono quasi tutte concentrate tra i 150 e 160 (+/-180°) di dip/direction, K1, con inclinazioni elevate mediamente 84°. Una famiglia secondaria K2, tra i 125/140 dip/direction e con inclinazione simile alla precedente 85°. Come si evince dall’osservazione dei diagrammi stereografici elaborati.
Stz. 2, Stereogramma polare Stz. 2, rappresentazione poli in % di densità.) Nella tabella sottostante, si riassumono i risultati della stazione 2.
È stata eseguita sullo stesso fronte di cava della stazione precedente ma più a sud dove affiorano i litotipi di cui al SETTORE C. e laddove il fronte ha una altezza minore.
La stazione 3 è stata eseguita in parete nella parte mediana del fronte di scavo in corrispondenza della pista, la cui altezza allo stato attuale è di circa 7 mt, con direzione di immersione 85° ed una inclinazione complessiva di 75°.Le discontinuità rilevate si possono raggruppare in 3 famiglie, come si evince dalla osservazione dei diagrammi stereografici elaborate.
Stz. 3, Stereogramma polare Stz. 3, rappresentazione poli in % di densità.)
Tabella 3. Riepilogo rilievo geostrutturale ammasso roccioso – staz 3 .
Riepilogo Staz. 3
6.5 – Caratterizzazione unità geotecnica calcarea
La cava in oggetto facendo riferimento al modello geologico, escludendo l’unità antropica, interessa una sola unità litologica identificata con il M. Irminio della F.Ragusa.
Tuttavia la suddetta unità litologica si presenta in uno stato fisico-meccanico non uniforme tale che all’interno della quale è possibile distinguere, come precedentemente accennato, tre unità litotecniche affioranti in tre diversi settori della cava.
Facendo riferimento alle tre stazioni geostrutturali, le tre unità litotecniche vengono così identificate:
Unità litotecnica A ( rappresentata dalla staz. geostrutt. N. 1),
Unità litotecnica B ( rappresentata dalla staz. geostrutt. N. 2),
Unità litotecnica C ( rappresentata dalla staz. geostrutt. N. 3).
La caratterizzazione geotecnica di quest’unità viene pertanto eseguita, separatamente, attraverso la trattazione come ammasso roccioso ricorrendo ai tradizionali metodi di meccanica delle rocce, basati sull’analisi geostrutturale. L'insieme dei dati misurati e la loro elaborazione permettono la determinazione dei parametri fondamentali dell'ammasso.
Tra tutti i sistemi di classificazione degli ammassi rocciosi quella proposta da Bieniawski nonostante sia nata per risolvere problemi legati alle gallerie, consente di acquisire le caratteristiche di resistenza e deformabilità degli ammassi rocciosi in vari campi di applicazione, grazie alle progressive modifiche apportate dall’Autore (1973, 1976, 1983, 1989).
IL metodo è basato sulla determinazione dell'indice R.M.R. (Rock Mass Rating Beniawsky), attraverso gli stessi parametri rilevati nelle stazioni geostrutturali che in sintesi sono:
R1 = resistenza a compressione uniassiale;
R2 = Rock Quality Designation Index (Indice RQD);
R3 = spaziatura delle discontinuità;
R4 = condizioni delle discontinuità;
R5 = condizioni idrauliche;
R6 = orientamento delle discontinuità.
Da questi sei parametri si ricava l’Rock Mass Rating , il quale, nella pratica, viene differenziato come:
RMR base = (R1 +R2+R3+R4+R5) RMR corretto = RMRb +R6
Di seguito il metodo viene applicato per la caratterizzazione delle tre diverse Unità..
I parametri necessari sono esposti di seguito.
RISULTATI Angolo di attrito ø secondo Sen e Sadagah: 37,6°
Classe di Bieniawski : III Angolo di attrito ø secondo Bieniawski : 27 Coesione secondo Sen e Sadagah (kPa): 145 Angolo di attrito secondo Bieniawski : ø 36°
Coesione secondo Sen e Sadagah (kPa): 210 Angolo di attrito ø secondo Sen e Sadagah: 39,5°
Classe di Bieniawski :III
Modulo di deformazione E : 21.0 GPa Indice di Barton Q : 4.7
Come sopra riportato, dall’indice RMR, sono stati ricavati i valori di C dell’ammasso roccioso sia secondo Bieniawski che si applicano le relazioni proposte da Sen e Sadagah:
c = 3.625 RMR (kPa), = 25[1+0.01RMR] per RMR>20
Il valore del peso di volume G , dell’ammasso roccioso da precedenti determinazioni di laboratorio fornite dalla Ditta si sono ottenuti valori compresi tra 2,1 ton/mc e 2,4 ton/mc con una frequenza modale intorno a 2,25 ton/mc.
6.6 -Valori caratteristici PARAMETRI GEOTECNICI
Secondo le NTC, e l’EC7 i valori caratteristici Xk scaturiscono da una stima cautelativa del valore che influenza l’insorgere dello stato limite. Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato.
In virtù di quest’ultimo comma si ritenuto non operare alcuna riduzione dei parametri geotecnici per le Unità Litotecniche Calcarea e antropica in quanto sono valori ottenuti attraverso stime, nel caso specifico sufficientemente cautelative, sull’ intero affioramento e non da campionamenti puntuali. Pertanto per le sopracitate unità litotecniche i valori dei parametri caratteristici coincidono con quelli dei valori nominali.
Per l’Unità litotecnica calcarea, i cui dati sono scaturiti misure quasi puntuali (stazioni geomeccaniche ) si procede alla caratterizzazione tenendo presente che nelle verifiche di stabilità di versanti vengono coinvolti, grandi volumi di terreno e quindi si compensano le variazioni di resistenza lungo il pendio, pertanto i valori caratteristici saranno ubicati in prossimità dei valori medi.
I valori dei parametri geotecnici nominali in precedenza calcolati, ricavati dalle relazioni di Sen in quanto ritenuti maggiormente conservativi, sono riassunti nella tab. sottostante
Unita geotecnica di progetto Valori NOMINALI
(Ton/mc) C (Kpa) °
UNITA’ LITOTEC. A SETTORE A (Staz.1) 2,25 170 36.7 UNITA’ LITOTEC. B SETTORE B (Staz.2) 2.25 145 35 UNITA’ LITOTEC. C SETTORE C (staz.3) 2.25 210 39.5
Dai suddetti valori nominali si perviene ai Valori caratteristici. Pertanto i valori caratteristici saranno ubicati in prossimità dei valori medi.
In definitiva nel seguito verranno valutati i parametri geotecnici caratteristici assumendo il valore in corrispondenza del 5° percentile: della distribuzione dei dati, ed essendo in possesso di un solo dato, anche se scaturisce da tanti altri parametri, si assume Coeff di Variazione, COV, elevato (COV, esprime una misura della affidabilità della tendenza centrale di una serie di dati. Più basso è il valore del COV minore è la dispersione dei dati. Da Vannucchi- Uzielli (2004) si evince che il COV è basso se < 10%, alto se > 30%). Ai parametri e c’ sono stati assegnati coefficienti di variazione ricavati dalle esperienze nel settore minerario dello scrivente (COV=10% e COV=40% rispettivamente). Ai suddetti parametri si applica l’analisi statistica, per distribuzioni lognormale, in presenza di un solo dato e varianza nota, con apposito programma di calcolo in Excell, secondo i criteri di calcolo esposti da L. Nori (marzo
2009). È anche stata ipotizzata una correlazione negativa dei due parametri e c’, tratta dalla letteratura tecnica (= -0.24) - (Cherubini 2000).
Le relazioni applicate sono le seguenti:
Statistica della varianza nota:
Dove: xk è il valore caratteristico desiderato
x con barra il valore medio (ignoto) della popolazione, ipotizzato essere uguale al valore medio del campione
z è la distribuzione normale standardizzata σ è la deviazione standard della popolazione n è la numerosità del campione
Distribuzione condizionata di c’ rispetto a Φ
Dove φk = φ caratteristico (in questo caso, 5° percentile della distribuzione del camp.) µi è la media di i, dove i = φ, c
σi è la deviazione standard di i dove i = φ, c ρ è il coefficiente di correlazione tra φ è c
Distribuzione lognormale
Y è il valore medio del dataset con distribuzione lognormale Z è la ditribuzione normale standardizzata
t è il valore della distribuzione di student ad n-1 gradi di libertà S è la deviazione standard della popolazione
n è il numero di dati.
Nella tabella sottostante si riassumono i valori caratteristici dei parametri geotecnici principale delle varie unità litotecniche:
Angolo di attrito interno1 ’k 30,7 Statistica della varianza nota, Coesione efficace kPa c’k 88 Statistica della varianza nota, Peso di Volume ton/mc3 nk 2,25 archivio -
UNITA’
LITOTEC. B
Angolo di attrito interno1 ’k 29.7 Statistica della varianza nota, Coesione efficace kPa c’k 75 Statistica della varianza nota, Peso di Volume ton/mc3 nk 2,25 archivio -
UNITA’
LITOTEC. C
Angolo di attrito interno1 ’k 33 Statistica della varianza nota, Coesione efficace kPa c’k 101 Statistica della varianza nota, Peso di Volume ton/mc3 nk 2,25 Laboratorio -