2. Stratigrafia e parametri geotecnici della zona di interesse
2.1 Generalità
Le indagini geotecniche vengono effettuate per ottenere un profilo stratigrafico semplificato e i relativi parametri di resistenza e deformabilità (profilo di progetto).
Come detto nel precedente capitolo, i depositi di terreno oggetto di studio derivano da una recente attività di colmamento della fascia costiera, per cui presentano una bassa consistenza e una marcata eterogeneità che rende particolarmente complessa e delicata la loro modellazione.
Il profilo stratigrafico di progetto è stato ottenuto da varie campagne di indagini eseguite lungo il Canale Industriale. In particolare, per la zona oggetto di studio, sono state utilizzate le seguenti indagini (l’ubicazione è riportata in Figura 2.1):
• n°1 sondaggio a carotaggio continuo di profondità massima pari a 25 m; • n°3 prove penetrometriche statiche con punta elettrica (CPT) di profondità
massima pari a 25 m;
• n°1 prova dilatometrica di profondità massima pari a 30 m;
• n°2 indagini sismiche con metodo MASW e ReMi; quest’ultime sono state realizzate per conto dell’Autorità Portuale proprio nella zona oggetto di studio.
Considerata la complessità dell’ambiente geologico ed il tipo di opere da progettare, per definire una schematizzazione stratigrafica significativa, sono stati integrati i risultati dei sondaggi con quelli forniti dalle altre prove disponibili.
Il sondaggio effettuato sulla Calata Bengasi, adiacente alla zona di intervento, ha fornito i risultati riportati nel Capitolo 1 a pag. 12. Le prove di laboratorio eseguite sui campioni prelevati durante il carotaggio, hanno fornito i valori relativi alla composizione granulometrica e ai parametri di resistenza φ’ e c’ (Tabella 2.1).
Campione ghiaia (%) sabbia (%) limo (%) argilla (%) φ’ c’ (kg/cm2)
10,50 - 11,00 m 0 3 69 28 - - 13,50 - 14,00 m 0 6 63 31 - - 18,00 – 18,50 m 0 4 67 29 26 0.3 20,00 – 20,50 m 0 4 57 39 23 - 21,00 – 21,50 m 0 2 59 39 - - 24,50 – 25,00 m 0 71 0 29 - -
Tabella 2.1: composizione granulometrica e parametri di resistenza
Da questa tabella si osserva una riduzione della frazione limosa al crescere della profondità (tra 10 e 21 m) a cui corrisponde un aumento della frazione argillosa. Alla profondità di 25 m si osserva invece un orizzonte francamente sabbioso.
Le prove penetrometriche dinamiche eseguite durante il carotaggio evidenziano valori di NSPT compresi tra 2 e 3 alla profondità di 4 m e valori compresi tra 4 e 9 alla
profondità di 15 m; correlando questi ultimi con la tensione verticale efficace è possibile risalire ad un angolo di attrito φ’= 25°, caratteristico di terreni torbosi e
limo-argillosi. Per profondità maggiori di 25 m è stato determinato un valore NSPT pari a 20
che determina un angolo di attrito φ’= 35°, tipico di una sabbia.
Le prove penetrometriche (CPT) a punta elettrica realizzate sulla banchina prospiciente la zona di intervento, hanno permesso l’acquisizione dei valori della resistenza alla punta qc, sul manicotto laterale fs e il loro rapporto FR (Friction Ratio),
hanno valori di qc inferiori a 2 MPa e FR compreso tra 10 e 20 che sono tipici di terreni
ricadenti nel campo dei limi e dei limi argillosi (Tabella 1.1). Spostandosi in direzione di uscita dal Canale Industriale, quindi dalla CPT 1 alla CPT 3, si ha una diminuzione delle lenti di sabbia presenti tra -10 m e -17 m bene evidenziata nelle prove CPT 1 e CPT 2. Nella CPT 3 si ha un deciso aumento della qc a -25 m che potrebbe
rappresentare il substrato sabbioso su cui poggiano gli strati limoso-argillosi più superficiali.
Infine si passa ai risultati forniti dalla prova dilatometrica eseguita sempre sulla Calata Bengasi dalla profondità di 12 m fino a 30 m. Dall’interpretazione dei risultati si osserva una rispondenza stratigrafica con quanto già osservato in precedenza. L’indice dei materiali ID si mantiene pressoché costante nei dintorni del valore caratteristico di
passaggio dalle argille ai limi (ID =0,6) e i picchi più pronunciati sono dovuti
probabilmente alla presenza, riscontrata anche dal carotaggio, di letti di alghe e materiale organico in matrice limosa e limosa-sabbiosa. A profondità maggiori di 27 m si ha un forte aumento di ID che denota la presenza di terreni sabbiosi verosimilmente
appartenenti, come osservato già nella relazione geologica, ad un substrato di depositi costieri più antichi.
Dall’insieme dei risultati, pur essendo confermata una estrema variabilità di costituzione dei terreni, si ritiene di poter schematizzare nel seguente modo il modello stratigrafico (quota 0,00 metri, L.M.M.; quota +2,00 metri, piano campagna):
• +2 ÷ -3 metri: terreni di riporto
• -3 ÷ -7 metri: livello di terreni limoso-torbosi • -7 ÷ -25 metri: livello di terreni limoso-argillosi • > -25 metri: sabbie dense
2.3 Caratterizzazione geotecnica dei terreni
La caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni d’imposta delle opere è resa particolarmente complessa dalla variabilità e dalla eterogeneità di composizione dei diversi strati che li costituiscono. Tale circostanza non ha consentito di ricavare dei parametri geotecnici univoci attraverso le usuali correlazioni; ciò perché, in letteratura geotecnica, esse vengono riferite alle due distinte categorie granulometriche di terreni
questione. Il primo strato di terreno di riporto non viene considerato in quanto sarà asportato per essere sostituito con materiale di cava (tout venaint).
Complesso dei limi torbosi tra -3 e -7 metri
Assimilando in prima approssimazione il comportamento di questi terreni a quello di mezzi coesivi saturi, la resistenza al taglio in condizioni non drenate cu può essere
dedotta dalla relazione empirica qc = Nc⋅cu +σvo ; da questa, per il valore medio
riscontrato della resistenza alla punta di qc = 1000 kPa e un fattore di capacità portante
pari a Nc = 15, si ottiene un valore della resistenza a taglio non drenata cu = 50÷60 kPa.
Ai fini del dimensionamento delle opere di sostegno, si ritiene più cautelativo eseguire le verifiche in condizioni drenate o di lungo termine che, nel caso particolare, equivale ad associare ai materiali una resistenza al taglio espressa da un valore nullo della coesione e da un valore di φ ’ diverso da zero. Considerata l’accertata presenza di un’abbondante frazione limosa nell’ambito dello strato, si ritiene opportuno adottare dei valori dell’angolo di attrito cautelativi
Sulla base di quanto detto sopra, ai terreni di questo primo strato sono attribuiti i seguenti valori dei parametri geotecnici essenziali:
• peso unità di volume → 18,5 3
m kN ⋅ = γ • coesione → ' =0 c • angolo di attrito → φ' = 23° • indice di plasticità → IP=50 Complesso dei limi argillosi tra -7 e -25 metri
Questo strato di terreni costituisce verosimilmente la prosecuzione dello strato di limi torbosi incontrato più in superficie e si differenzia essenzialmente per un maggior contenuto di materiale argilloso. Infatti presenta sempre una forte matrice limosa e quindi una sostanziale continuità anche delle caratteristiche meccaniche geotecniche. Il valore dell’angolo di attrito, ricavabile correlando il valore NSPT con la tensione
verticale efficace, fornisce pressoché lo stesso risultato. Lo strato costituisce la risalita della componente argillosa a livelli più superficiali che è stata individuata nella
questo caso ai terreni il carattere di terreno coesivo saturo, dai dati di resistenza penetrometrica risulterebbe un valore della resistenza a taglio non drenata dell’ordine di
kPa
cu = 55⋅ . Tuttavia, per quanto detto in precedenza, si ritiene più opportuno e
cautelativo attribuire agli stessi un comportamento meccanico tipico di terreni non coesivi assumendo come parametri della resistenza al taglio un valore della coesione efficace c’ nulla; l’angolo di attrito φ ’ viene aumentato leggermente per tenere conto della maggiore compattazione che si determina con l’aumento della profondità.
Sulla base di quanto detto sopra, ai terreni di questo secondo strato sono attribuiti i seguenti valori dei parametri geotecnici essenziali:
• peso unità di volume → 20 3
m kN ⋅ = γ • coesione → ' =0 c • angolo di attrito → φ' = 25° • indice di plasticità → IP=30 Complesso delle sabbie oltre i -25 m
A profondità superiori di 25 m è stato ipotizzato l’inizio degli strati di sabbia individuati anche nelle prove penetrometriche e confermati dalla prova dilatometrica. È stato ipotizzato che questo strato sabbioso giunga fino al substrato roccioso e i parametri geotecnici assegnati sono i seguenti:
• peso unità di volume → 21 3
m kN ⋅ = γ • angolo di attrito → φ' = 33°
In Figura 2.2 è riportata la geometria dell’area oggetto di studio con le indicazioni stratigrafiche e dei parametri meccanici.
