Classificazioni in base dello stato d’alterazione

L'alterazione determina radicali cambiamenti delle caratteristiche meccaniche e fisiche delle rocce (Tabella 2-2) la definizione dello stato d’alterazione è particolarmente importante per le classificazioni tecniche delle rocce finalizzate alla pianificazione territoriale, alla valutazione di costi di scavo, ecc. Clas-sificazioni quantitative sono state proposte per i gradi d’alterazione di un singolo tipo litologico, ma le

DE S CR IZ IO N E C AR A T T E RI D IST IN T IV I

VI S uo lo resid ua le Su o lo resid u ale fo rm ato p er alter azio n e in sito.

La tessitur a e co mp o sizio n e miner alog ica d ella o r ig inale d ella ro ccia é an d ata p erd u ta.

V

Ro ccia com p leta men te

a lter ata

La ro ccia è co mp letamen te d ecom po sta, m a la s ua tess itu ra è co ns erv ata. I l m artello d i S chm id t n o n d à rimb alzo.

Si disg reg a f acilm en te in acq ua.

I l m artello d a geo log o si pian ta facilm ente.

IV

Ro ccia fo rtemen te

a lter ata

R o ccia mo lto in deb o lita, gr os si p ezzi po ss on o ess ere s taccati con le man i. V alo r i di rimb alzo co n m ar tello d i Sm ith f in o a N 25 .

N on si d is gr ega facilmen te in acq u a.

I l m artello d a geo log o n o n p enetra n ella r occia. R esistenza al pen etro metro tascab ile >1 5 0 k Pa.

Sin g oli g ran i p o sso n o esser e facilmen te sep ar ati con le d ita.

I II

Ro ccia mo d erata men te

a lter ata

La ro ccia è co mp letamen te d ecolo rata.

Fr ammen ti d i 2 ,5 cm di diametro n on po ss on o es sere u lterio rm ente f ran tu mati co n le man i.

V alo r i di rimb alzo co n il mar tello d i Smith N d a 2 5 a 4 5 . Sin g oli g ran i n o n p os son o es sere f acilm en te sep ar ati co n le d ita

II

Ro ccia leg g ermen te

a lter ata

La ro ccia è d ecolo rata so lo lun g o le d iscon tinu ità. R esistenza analo ga a q u ella d ella ro ccia fr esca. V alo r i di rimb alzo co n il mar tello d i Smith co n N > 45 .

Per s taccare u n camp io n e ser ve p iù d i u n co lp o co n il m ar tello da g eo lo go .

I R o ccia f resca N essu n seg n o v isib ile di alterazion e. N essu n a d ecolo razio ne.

classificazioni valide per tutte le litologie e i tipi d’alterazione devono contentarsi di stime semiquantitati-ve.

Tabella 2-2 Riduzione della resistenza in funzione del grado di alterazione

Per la valutazione del grado d’alterazione, le prime tecniche che vengono in mente ad un geologo sono quelle petrografiche. Questi metodi portano alla determinazione del grado d’alterazione attraverso analisi modali della composizione mineralogica e della microfratturazione, a causa della loro laboriosità questi metodi hanno trovato scarse applicazioni pratiche.

La porosità delle rocce ignee è bassa, di solito 1–2 %, e aumenta con l'alterazione della roccia fino a valo-ri dell'ordine del 20%. Pertanto la porosità è un buon indice per la valutazione del grado d’alterazione in rocce ignee e sono state proposte classificazioni del grado d'alterazione basate su una rapida valutazione della porosità ottenuta misurando il contenuto d'acqua della roccia dopo 24 ore d’immersione.

Più rapide e precise misure indirette di porosità possono essere effettuate attraverso la velocità delle onde longitudinali. Le rocce granitiche sono quelle su cui sono state fatte più ricerche di questo tipo. Per grani-toidi è stato proposto un coefficiente d'alterazione basato sulla velocità degli ultrasuoni definito dalla se-guente espressione:

dove V_lu e V_lw sono rispettivamente le velocità delle onde longitudinali in granitoidi freschi e in

granitoi-di alterati.

La Tabella 2-3 riporta il grado d’alterazione e le velocità degli ultrasuoni in granitoidi con diverso grado d’alterazione.

La Tabella 2-4 mostra come il grado d’alterazione sia correlato con un gran numero di parametri fisico-meccanici, che se usati assieme costituiscono un metodo affidabile per una valutazione quantitativa del grado d’alterazione dei granitoidi.

Tabella 2-3 Velocità delle onde longitudinale e grado di alterazione

Tabella 2-4 Caratteristiche di granitoidi per diversi gradi d'alterazione.

Una classificazione dell'alterabilità, abbastanza usata per rocce argillose, si basa sul coefficiente

d’espansione (

ε

coefficiente d’espansione è determinato misurando la quantità di rigonfiamento lungo l'asse verticale di una carota di sondaggio, seccata in forno a 105°C, e immersa in acqua

ε_D = ΔL/L (Variazione in lunghezza dopo rigonfiamento/Lunghezza iniziale)

I metodi precedenti richiedono campionature e prove di laboratorio talvolta lunghe e costose. Perciò han-no avuto una maggiore diffusione i metodi di valutazione qualitativi del grado d’alterazione basati su una stima visuale dell'affioramento o su semplici apparecchi che possono essere usati in campagna come il

martello di Smidth e il penetrometro tascabile1. Su questi sistemi si basano anche i rilevamenti

carto-grafici dello stato d’alterazione; i metodi che richiedono strumenti da laboratorio sono generalmente im-piegati per tarature e controlli.

In Tabella 2-5 è riportata una classificazione basata sui caratteri riconoscibili in campagna per i diversi tipi d’alterazione (decomposizione chimica, disgregazione fisica, dissoluzione) e i caratteri tecnici e le modalità d’indagine per rocce con diversi gradi d’alterazione.

Ogni classificazione risente delle particolarità (litologiche, climatiche, morfologiche, ecc.) della zona dove è stata messa a punto. Un’alternativa all'inutile tentativo di realizzare una classificazione universale è quella di creare delle classi d’alterazione per ogni particolare progetto. Un approccio di questo tipo è stato sperimentato sui calcari teneri dell’Inghilterra (chalk-limestone). Le classi d’alterazione sono state definite in base alla dimensione dei corestone o alla spaziatura dei giunti, queste classi sono risultate cor-relabili con i risultati di prove penetrometriche (SPT). Con questi criteri sono stati definiti i livelli

d’alte-1. Questi strumenti e le prove penetrometriche SPT , citate nel successivo paragrafo, vedi più avanti.

Grado di alterazione Velocità (m/s) Coefficiente di alterazione Fresco Oltre 5000 0

Leggermente alterato 4000-5000 0-0.2 Moderatamente alterato 3000-4000 0.2-0.4 Molto alterato 2000-3000 0.4-0.6 Completamente alterato Inferiore a 2000 0.6-1.0

Grado d’alterazione Assorbimento rapido (%) Peso di volume (t / m³) Resistenza alla punta (MPa) Compressione uniassiale (MPa)¹ Fresco Meno di 0.2 Oltre 2.61 Oltre 10 Oltre 250 Leggermente. alterato 0.2-1.0 2.56-2.61 6-10 150-250 Parzialmente alterato 1.0-2.0 2.51-2.56 4-6 100-150 Moderatamente alterato 2.0-10.0 2.05-2.51 0.1-4 2.5-100 Completamente alterato Oltre 10 Meno di 2.05 Meno di 0.1 Meno di 2.5

razione, dal livello 1 (non alterato) SPT maggiore di 35 al livello VI (calcari estremamente alterati senza strutture contenente solo piccoli pezzi di calcari intatti) SPT inferiore a 8.

Figura 2-3 Classificazione della resistenza all'alterazione delle rocce contenenti minerali argillosi in base al co-efficiente d'espansione e alla resistenza a compressione ad espansione laterale libera (Oliver, 1979).