Ottobre 2009 Dott. Geol. DAVIDE GASPARETTI RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA PER NUOVO EDIFICIO - CAMPUS SCHIO REGIONE VENETO COMUNE DI SCHIO PROVINCIA DI VICENZA

(1)

REGIONE VENETO

COMUNE DI SCHIO

PROVINCIA DI VICENZA

Oggetto:

RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA PER NUOVO EDIFICIO - CAMPUS SCHIO

Dott. Geol. DAVIDE GASPARETTI

25123 BRESCIA – Via T. Olivelli, 5 Tel. 030-3771189 Fax 030-3778086 e-mail: [email protected]

Data:

Ottobre 2009

(2)

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(25)

ALLEGATO 1

CARTA GEOLOGICA

(26)

Depositi fluvio-glaciali ed interglaciali; alluvioni del pluviale wurmiano

Area oggetto di indagine

FIGURA 1

Inquadramento geologico

tratto da “Carta Geologica d’Italia - Foglio 36 Schio”

scala 1:25000

STUDIO GEOLOGIA AMBIENTE

(27)

ALLEGATO 2

UBICAZIONE PUNTI D'INDAGINE

(28)

(29)

ALLEGATO 3

STRATIGRAFIA SONDAGGIO

(30)

(31)

(32)

RG SOILS s.r.l. Ricerche Geologiche e Geofisiche

1

SEDE LEGALE e OPERATIVA: V.le Michelangelo 40 - 25015 DESENZANO DEL GARDA (BS) – Tel. 030/9914222 – Fax. 030/9140471 - C.F. e P.I.V.A. 02828070983

ESECUZIONE SONDAGGIO MEDIANTE

PERFORATRICE IDRAULICA BERETTA MODELLO T.51

POSTAZIONE SONDAGGIO S1

(33)

RG SOILS s.r.l. Ricerche Geologiche e Geofisiche

2

SEDE LEGALE e OPERATIVA: V.le Michelangelo 40 - 25015 DESENZANO DEL GARDA (BS) –

SONDAGGIO S1

CASSA 1 – da 0.00 m a 5.00 m

CASSA 2 – da 5.00 m a 10.00 m

(34)

3

SEDE LEGALE e OPERATIVA: V.le Michelangelo 40 - 25015 DESENZANO DEL GARDA (BS) – Tel. 030/9914222 – Fax. 030/9140471 - C.F. e P.I.V.A. 02828070983

SONDAGGIO S1

CASSA 3 – da 10.00 m a 15.00 m

CASSA 4 – da 15.00 m a 20.00 m

(35)

4 SONDAGGIO S1

CASSA 5 – da 20.00 m a 25.00 m

(36)

ALLEGATO 4

DIAGRAMMI PENETROMETRICI

(37)

4,5

6,0

9,0 7,5

10,5

12,0

13,5

15,0

16,5 1,5

3,0

18,0 Nota: Aste umide

PROVA PENETROMETRICA N° 1 Data: 17/09/2009

Località: Via Tito Livio - Schio (VI) Committente: Comune di Schio

0,8

RG Soils s.r.l. Ricerche Geologiche e Geofisiche

Peso maglio: 73 kg Caduta 75 cm

Numero dei colpi per un affondamento di 30 cm

Avanzamento punta Avanzamento camicia Scala 1:100

faldaacquifera profondità dalp.c.(m)

10 20 30 40 50 60 70 80

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(38)

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16,5 1,5

3,0

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Sede Operativa: Viale Michelangelo 40 - 25015 DESENZANO DEL GARDA (BS) Tel. 030 9914222 Fax 030 9140471 - Cell 339 6012311

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10 20 30 40 50 60 70 80

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12,0

13,5

15,0

16,5 1,5

3,0

18,0

(40)

1,2

Nota: Posa in opera di piezometro da ½”.

Sede Operativa: Viale Michelangelo 40 - 25015 DESENZANO DEL GARDA (BS) Tel. 030 9914222 Fax 030 9140471 - Cell 339 6012311

E mail[email protected]

10 20 30 40 50 60 70 80

4,5

6,0

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10,5

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15,0

16,5 1,5

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(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

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(48)

(49)

ALLEGATO 5

INDAGINE SISMICA

(50)

RG SOILS s.r.l. Ricerche Geologiche e Geofisiche

Viale Michelangelo, n.40 – 25015 Desenzano del Garda (BS), e-Mail [email protected] Tel. 030/9914222 -Fax 030/9140471 - Cell. 339/6012311

1

DOMICILIO FISCALE: V.le Michelangelo 40 - 25015 DESENZANO DEL GARDA (BS) - C.F. e P.I.V.A. 02828070983

INDICE

1. PREMESSA ... 2

2. DATI SISMOSTRATIGRAFICI – MODELLO GEOFISICO ... 2

2.1 Acquisizione dati ... 2

2.2 Cenni sulla metodologia MASW ... 2

2.3 Metodi di analisi dei dati con procedura MASW ... 4

2.4 Profili sismostratigrafici ... 5

(51)

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1. PREMESSA

Per la caratterizzazione sismostratigrafica dei terreni è stato eseguito, in data 18/09/2009 a Schio (VI), n° 1 stendimento di sismica multicanale con acquisizione delle onde superficiali, comprese quelle a bassa frequenza, ed elaborazione dei dati secondo la procedura tipo MASW.

Mediante tale metodologia è possibile eseguire la valutazione delle velocità Vs30 di sito al fine di classificare il terreno di fondazione secondo le tabelle allegate al D.M. 14/01/08.

2. DATI SISMOSTRATIGRAFICI – MODELLO GEOFISICO

L’andamento delle onde Vs lungo la verticale, è stato determinato mediante l’esecuzione di n° 1 stendimento di sismica multicanale con registrazione delle onde superficiali, anche a bassa frequenza.

La linee 1 è stata eseguita in prossimità del Lotto di Via Tito.

2.1 Acquisizione dati

L’acquisizione dei dati è avvenuta secondo le modalità “common-shot gathers”, utilizzando strumentazione “Geometrics” costituita da un sismografo modulare GEODE 3-1000 a 24 canali, con collegati 24 geofoni verticali GEOSPACE (GS11D) con frequenza di 4,5 Hz e puntale da 3”.

L’energizzazione è stata ottenuta mediante massa battente, collocata all’esterno dello stendimento dei geofoni.

E’ stata quindi utilizzata la procedura di analisi MASW (Multi-channel Analysis of Surface Waves); i dati acquisiti sono stati elaborati mediante il software winMASW 4.0 (creato dalla Eliosoft).

Il risultato finale è la determinazione, in corrispondenza di ciascuno stendimento sismico del profilo verticale medio della VS (velocità delle onde di taglio), necessario per la classificazione nelle categorie di suolo previste dalle normative tecniche.

2.2 Cenni sulla metodologia MASW

La procedura di analisi MASW utilizza la propagazione nel sottosuolo delle onde di superficie.

Infatti le onde di Rayleigh (o di superficie) in un mezzo non stratificato si propagano in maniera lineare in funzione della distanza del geofono, al contrario in un mezzo stratificato subiscono il fenomeno della dispersione.

La curva di dispersione permette quindi di determinare le caratteristiche del sottosuolo. La velocità di propagazione per una certa lunghezza d’onda (λ), quindi frequenza, è infatti influenzata dalle proprietà che il mezzo possiede fino ad una profondità di λ-λ/2.

La velocità delle onde di Rayleigh (VR) è correlabile alla Vs, essendo pari a circa il 90% della velocità delle onde di taglio (Vs).

(52)

RG SOILS s.r.l. Ricerche Geologiche e Geofisiche

3

Particolare attenzione nell’interpretazione dei dati deriva dalla considerazione che gli spostamenti indotti dalle onde di superficie sono correlabili a diversi modi (frequenze diverse), che possono sovrapporsi, soprattutto nel dominio f-k, in funzione dei seguenti fattori:

• distribuzione dell’energia tra i vari modi

• particolari conformazioni geologiche

• array utilizzato in fase di acquisizione.

Se avviene tale sovrapposizione, può generarsi una curva di dispersione apparente, che può risultare fuorviante in fase di interpretazione e quindi nella successiva inversione. Al fine di individuare i modi non correlabili alla successione stratigrafica si eseguono numerosi scoppi a distanze variabili rispetto allo stendimento. Tutte le curve di dispersione vengono quindi visionate prima di procedere al processing del dataset prescelto. I modi superiori, se correttamente riconosciuti, concorrono ad elaborare un modello maggiormente vincolato e non costituiscono un “disturbo”.

Tenuto conto di quanto richiesto per l’applicazione della normativa relativa alla progettazione geotecnica, si ritiene che la metodologia di analisi MASW, la cui validità tecnica e scientifica risulta oramai consolidata, risulti pienamente idonea alla definizione dei dati richiesti. Tale scelta risulta avvalorata dalle seguenti considerazioni:

1. La percentuale di energia convertita in onde Rayleigh è di gran lunga predominante (67%) rispetto a quella coinvolta nella generazione e propagazione delle onde P (7%) ed S (26%).

2. L’ampiezza delle Surface Waves dipende da √r e non da r come per le Body Waves.

3. Il metodo MASW non è limitato, a differenza del metodo a rifrazione, dalla presenza di inversioni di velocità in profondità.

4. Il metodo MASW è contraddistinto da una buona risoluzione, a differenza del metodo a riflessione.

5. La propagazione delle onde di Rayleigh, anche se influenzata dalla Vp e dalla densità, è funzione innanzitutto della Vs, parametro di fondamentale importanza nella

caratterizzazione geotecnica di un sito (categoria di suolo in base al Testo Unico).

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2.3 Metodi di analisi dei dati con procedura MASW

La stima dell’andamento in profondità delle velocità Vs, mediante acquisizione sismica multicanale, viene ottenuta tramite inversione delle curve di dispersione delle onde di Rayleigh.

La procedura prevede la possibilità di considerare tanto il modo fondamentale che quelli superiori e consta di due fasi operative principali:

• Determinazione dello spettro di velocità - Individuazione delle curve di dispersione

• Determinazione dell’andamento della velocità delle onde di taglio (Vs) sulla verticale – Inversione e/o modelling diretto della curva di dispersione

La determinazione delle curve di dispersione e quindi dello spettro di velocità può essere eseguita mediante tre metodi:

• f-k

• τ-p

• Phase Shift

Il metodo Phase Shift non è influenzato dal processing dei dati, mantiene ottime performance, in termini di chiarezza del segnale, anche con un numero di tracce estremamente ridotto e ha tempi di calcolo minori rispetto al metodo τ-p. La riduzione del numero di tracce provoca invece un sensibile scadimento della qualità dello spettro calcolato tramite trasformata τ-p e forte aliasing nello spettro f- k. E’ spesso utile determinare le curve di dispersione attraverso più metodi, al fine di enfatizzare porzioni di segnale più facilmente poste in evidenza da un metodo piuttosto che da un altro.

La ricostruzione della distribuzione verticale delle Vs rappresenta quindi il passo successivo, cruciale, e comporta alcuni passaggi piuttosto articolati.

La curva di dispersione dipende infatti, oltre che dalla velocità delle onde di taglio (Vs), anche dallo spessore degli strati, dalla velocità delle onde di compressione (Vp) e dalla densità del terreno.

V(f) = F (Vs, spessore, Vp, densità)

Ciò implica che la determinazione delle Vs a partire dalla curva di dispersione e quindi dalla Velocità di fase [V(f)], costituisce un problema spiccatamente non lineare. Per la sua risoluzione bisogna quindi procedere ad una linearizzazione del problema (che comporta un certo grado di approssimazione) o all’utilizzo di algoritmi basati su un approccio non lineare (e.g. Algoritmi Genetici).

Gli algoritmi evolutivi rappresentano un tipo di procedura di ottimizzazione appartenente alla classe degli algoritmi euristici (o anche global-search methods o soft computing). Rispetto ai comuni metodi di inversione lineare, basati sul gradiente (matrice Jacobiana), queste tecniche di inversione offrono un’affidabilità del risultato di gran lunga superiore per precisione e completezza. I comuni metodi lineari forniscono infatti soluzioni che dipendono pesantemente dal modello iniziale di partenza che l’utente deve necessariamente imporre. Per la natura del problema (inversione delle curve di dispersione), la grande quantità di minimi locali porta necessariamente ad attrarre il modello iniziale verso un minimo locale che può essere significativamente diverso da quello reale (o globale).

In altre parole, i metodi lineari richiedono che il modello di partenza sia già di per sé vicinissimo alla soluzione reale. In caso contrario il rischio è quello di fornire soluzioni erronee.

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Gli algoritmi evolutivi (come altri analoghi) offrono un’esplorazione molto più ampia delle possibili soluzioni. A differenza dei metodi lineari non è necessario fornire alcun modello di partenza. E’ invece necessario definire uno “spazio di ricerca” (search space) all’interno del quale vengono valutate diverse possibili soluzioni.

L’elaborazione dei dati mediante il programma winMASW, che prevede l’utilizzo degli algoritmi genetici, ha quindi il vantaggio di fornire risultati molto più affidabili rispetto a quelli possibili con altre metodologie, arricchiti anche da una stima dell’attendibilità dei dati.

Tali risultati vengono ottenuti a prezzo di un notevole sforzo computazionale che si riflette in tempi macchina più lunghi rispetto a quelli comunemente necessari coi metodi di inversione lineare.

Il modelling diretto può in ogni caso essere utilizzato, mediante il programma di elaborazione, per una verifica finale del modello di velocità ottenuto mediante inversione con algoritmi.

2.4 Profili sismostratigrafici

Vengono qui di seguiti riportati i dati, le procedure ed i risultati relativi allo stendimento sismico predisposto entro l’area di progetto. L’ubicazione dello stendimento è stata scelta in funzione della logistica dei luoghi.

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LINEA 1

Fase 1 - Determinazione spettro di velocità e picking della curva di dispersione

L’allineamento ha previsto una distanza tra geofoni pari a 2 m ed una serie di scoppi esterni all’ultimo geofono con offset variabili (1-3-5-7-10-15 m) e diversa intensità di energizzazione.

La prima operazione eseguita è la lettura del file acquisito in campagna (common-shot gather 4.dat). Una volta caricati i dati si procede con il calcolo dello spettro di velocità. Viene indicato come unico vincolo le massime e minime velocità e frequenze (in altri termini i limiti dello spettro di velocità).

Nel caso in esame sono stati individuati un modo principale e un modo superiore, utilizzati per la successiva inversione della curva di dispersione.

Fase 2 - Inversione della curva di dispersione

Il secondo passo da affrontare per ottenere il profilo verticale della Vs è l’inversione della curva di dispersione precedentemente “piccata”.

Nel contesto in esame poiché il gradiente di velocità non dovrebbe subire variazioni drastiche è valida, per determinare il possibile spazio di ricerca, la cosiddetta assunzione λ/2 (data una certa lunghezza d’onda λ si assume che la sua velocità di propagazione dipenda dalle caratteristiche del mezzo ad una profondità pari a λ/2). Il programma utilizza in questi casi strategie di calcolo differenti. I limiti del search space (“spazio di ricerca” o “spazio dei parametri”) prescelti sono in ogni caso piuttosto ampi . Per l’elaborazione dei modelli di velocità è stato impostato l’utilizzo di 6 strati, compatibile con l’assetto stratigrafico del sito d’interesse e con le finalità del presente studio.

Alcuni parametri genetici sono stati considerati pari a valori standard; i tassi di crossover e di mutazione sono fissati ad esempio sui valori di 0.75 e 0.1.

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DOMICILIO FISCALE: V.le Michelangelo 40 - 25015 DESENZANO DEL GARDA (BS) - C.F. e P.I.V.A. 02828070983 Dati relativi all’elaborazione dello shot 2:

dataset: 4.dat - offset minimo (m): 10

distanza intergeofonica (m): 2 - campionamento (ms): 0.25 curva di dispersione: schiolinea1file4.cdp

Numero di individui: 40 - Numero di generazioni: 41

Numero di modelli utilizzati per il calcolo del modello medio: 1596

Velocità medie stimate:

VS (m/s): 129 170 223 310 364 435

Deviazione standard (m/s): 5 13 22 16 24 12 Spessore (m): 3.3 2.8 3.3 4.0 2.1 Deviazione standard (m): 0.2 0.3 0.4 0.7 1.8

Stima approssimativa di Vp, densità e moduli elastici

Stima della Vp (m/s): 271 376 448 639 797 830

Stima della densità (gr/cm3): 1.74 1.82 1.86 1.95 2.00 2.01 Rapposto VP/VS: 2.10 2.21 2.01 2.06 2.19 1.91

Modulo di Poisson: 0.35 0.37 0.34 0.35 0.37 0.31 Modulo di Young (MPa): 78 144 247 503 725 996 Modulo di Taglio (MPa): 29 53 92 187 265 380 Costante di Lamé (MPa): 70 152 188 420 740 624 Modulo di compressione (MPa): 89 187 250 545 917 877

Si sottolinea che i parametri geotecnici, sopra riportati, sono riferiti a condizioni di bassa deformazione. I valori ottenuti sono stati infatti stimati in base alle deformazioni indotte nel terreno dalla propagazione delle onde sismiche. L’entità ridotta di tali deformazioni comporta alti valori dei moduli dinamici calcolati, superiori di circa un ordine di grandezza rispetto a quelli ottenibili, per lo stesso tipo di terreno, in situazione di grandi deformazioni. Per deformazioni significativamente superiori, come di norma nei calcoli geotecnici, i valori stimati dovranno quindi essere idoneamente corretti tenendo conto della funzione matematica che ne regola la diminuzione in funzione dello sforzo applicato e della deformazione risultante.

Modello Medio: VS20 del modello medio: 232 m/sec - VS30 del modello medio: 275 m/sec Possibile Tipo di Suolo: C (stimato sulla base del modello medio)

ATTENZIONE! La classificazione del terreno è di pertinenza dell'utente, che ne deve valutare la tipologia sulla base della normativa e del profilo verticale VS.

winMASW 4.0 Software per la determinazione dello spettro di velocita' e l'inversione della curva di dispersione secondo il metodo MASW - Multichannel Analysis of Surface Waves www.eliosoft.it

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Si riassume qui di seguito una sezione sismostratigrafica schematica.

Si sottolinea come la Categoria di Sottosuolo di Progetto, stimata in base alla Tabella 3.2 II del D.M.

14/01/08, deve essere definita dal Geologo in base ai dati sismostratigrafici, alle indagini geotecniche nonchè ai dati progettuali.

Desenzano del Garda, 06/10/2009

Dott. Geol. Rosanna Lentini