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Parte 2: inquadramento geologico e morfologico
dell’area
Il Comune di Massa Marittima si trova nella Toscana centro-meridionale, in provincia di Grosseto.
Fig. 3. Localizzazione del territorio comunale di Massa Marittima. Scala 1:20000.
Il territorio del Comune di Massa Marittima ha un’estensione di 283 km2, per una
popolazione totale di circa 9000 abitanti e densità abitativa di 31 abitanti/ km2 (dati
aggiornati al 30 settembre 2010).
La geologia dell’area è costituita principalmente da due formazioni, travertini e argille a palombini. La placca dei travertini ricopre tutto il versante SW del colle di Massa Marittima con spessori che localmente superano anche 50 metri. La formazione presenta una grande variabilità delle caratteristiche meccaniche. A formazioni litoidi ben cementate e poco fratturate con stratificazione poco spessa, sono alternate
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35 litofacies di calcari poco cementati e friabili, talvolta laminati, con caratteristiche meccaniche scadenti. Frequenti sono anche le zone interessate da fenomeni carsici con cavità beanti e riempite da materiali argillosi. Nel complesso l’ammasso presenta dunque caratteristiche meccaniche molto variabili.
La formazione su cui poggia la placca di travertino è costituita dalle cosiddette argille a
palombini originarie alternanze di argilliti e calcari silicei. Lo spessore degli orizzonti
argillitici è variabile da 1 a 5-6 metri, le intercalazioni calcaree sono mediamente più sottili: da 0,5 a 2 metri. La formazione è particolarmente tettonizzata; raramente gli strati mostrano una continuità maggiore di qualche metro e sono intensamente piegati e fratturati con sistemicità.
La caratterizzazione geologica dell’area su cui è ubicata la cattedrale è stata effettuata tenendo conto di tutte le indagini che sono state eseguite dal 1992 in poi, finalizzate alla realizzazione di un parcheggio interrato nelle adiacenze del duomo sulla parte tergale.
Il programma delle indagini geologiche ha visto l’esecuzione di:
- sondaggi geotecnici a carotaggio continuo, con prove in sito, di lunghezze variabili dai 15 ai 30 metri;
- prove dilatometriche e pressiometriche; - prove geofisiche di tipo Cross-Hole; - prove geofisiche di sismica a rifrazione; - prove geofisiche di tipo SASW;
- prove geomeccaniche di laboratorio su campioni di roccia estratti in sito, per la determinazione della resistenza a compressione e delle caratteristiche di deformabilità del materiale intatto;
Tali indagini hanno portato alla determinazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali e alla redazione di sezioni geologiche che illustrano la stratigrafia del terreno. Di seguito sono riportate le piante con la localizzazione delle prove eseguite e delle sezioni stratigrafiche, in particolare, in figura 4 sono rappresentate le indagini effettuate nell'area circostante il duomo, mentre in figura 5 sono localizzate le sezioni geologiche.
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Fig. 4. Pianta dell’area di interesse con localizzazione delle prove eseguite.
Sulla base dei dati raccolti si definisce nel seguito l’andamento stratigrafico dell’area in esame, con riferimento alla sezioni di maggiore interesse, A-A e B-B (figure 6 e 7) che mostrano l’andamento delle formazioni rilevate.
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Fig. 5. Pianta del duomo con localizzazione delle sezioni stratigrafiche effettuate.
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Fig. 7. Sezione stratigrafica B-B con individuazione delle formazioni presenti.
Esse presentano nella parte sommitale la placca di travertino. Lo strato di travertino presenta condizioni di ammasso variabili con la profondità; dall’analisi dei risultati dei sondaggi e delle prove geofisiche in foro è possibile schematizzare il materiale in tre sottogruppi, così definiti (maggiori dettagli sono riportati nelle ulteriori sezioni stratigrafiche in allegato):
travertino 1 (tr1): la parte superiore più alterata e degradata di spessore pari a circa 2-3 metri;
travertino 2 (tr2): uno spessore di transizione tra la condizione più superficiale e quella più profonda, avente caratteristiche intermedie ed uno spessore di circa 5 metri;
travertino 3 (tr3): il tratto più profondo che presenta condizioni di ammasso migliori e più omogenee, dello spessore di 10-11 metri.
All’interno dell’avvallamento compreso tra il Duomo e Via Ximenes, il travertino è coperto da depositi fluviali, costituiti in prevalenza da sabbie limose in matrice argillosa con ciottoli, che raggiungono spessori di circa 2-3 metri nella zona più depressa, e da materiali di riporto di origine antropica variamente costituiti, con spessore variabile fino a 2 metri. Al di sotto della placca di travertino, i sondaggi evidenziano la presenza della formazione delle argille a palombini, mostrando un primo spessore di circa 4 metri costituito in prevalenza da marne calcaree (aP-mc) di buone caratteristiche meccaniche, poi uno spessore di 3-4 metri più propriamente argillitico (aP-a), infine nuovamente le marne calcaree.
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39 La falda è stata rilevata nel corso dei sondaggi alla profondità rispetto al piano di campagna di circa 17,4 metri, all’interno dei travertini. Si ipotizza quindi una circolazione all’interno delle fratture dei travertini, confinata inferiormente dalla sottostante formazione pelitica delle argille a palombini.
Di seguito sono riportate le immagini del carotaggio BH2 eseguito in prossimità dell’abside. I risultati dei carotaggi, le immagini della prova BH1 ed ulteriori dati sono riportati in allegato.
Fig. 8. Massa Marittima (GR) – BH2 – Box 1 – m 0.00 ÷ 5.00.
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Fig. 10. Massa Marittima (GR) – BH2 – Box 1 – m 9.55 ÷ 14.11.
Fig.11. Massa Marittima (GR) – BH2 – Box 1 – m 14.11 ÷ 19.00.
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Fig. 13. Massa Marittima (GR) – BH2 – Box 1 – m 23.72 ÷ 28.72.
Fig. 14. Massa Marittima (GR) – BH2 – Box 1 – m 28.72 ÷ 30.00.
Come detto sopra, dalle immagini dei carotaggi si nota come sia presente uno strato di circa 20 m di travertino, di colore marrone chiaro con sfumature biancastre, che sovrasta uno strato di argilla a palombini che presenta una colorazione grigio scuro.
42 Dalle prove eseguite in sito e in laboratorio è stato possibile determinare i parametri geotecnici del terreno che interessa l’area di studio, in particolare:
Strato γγ γγ (kN/m3) φ φ φ φ’ (°) c (kPa) ν (-) E (MPa) Riporto 18 30 0 0.3 20 Alluvioni 20 36 0 0.25 50
Travertino 1 21 36 10 0.3 50 al tetto dello strato
150 alla base dello strato
Travertino 2 22 36 50 0.3 300 al tetto dello strato
650 alla base dello strato
Travertino 3 23 36 100 0.25 1600
Tab. 1. Parametri meccanici del sottosuolo.
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43 In conclusione, è possibile affermare che l'edificio in esame poggia ovunque su uno strato di travertino che presenta comunque uno spessore variabile anche nell'ambito della stessa pianta del fabbricato. La presenza di uno strato importante di roccia e di un banco di argille di buone caratteristiche meccaniche ci porta a pensare, come riscontrato anche dal rilievo, che le strutture portanti non hanno subito cedimenti fondali, escludendo quindi questa come possibile causa del dissesto riscontrato.
