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6.2.2. Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica¶
Indice interno
Norma¶
Le indagini geotecniche devono riguardare il volume significativo e, in presenza di azioni sismiche, devono essere conformi ai §§ 3.2.2 e 7.11.2. Per volume significativo si intende la parte di sottosuolo influenzata, direttamente o indirettamente, dalla costruzione del manufatto.
Il modello geotecnico di sottosuolo è uno schema rappresentativo del volume significativo, suddiviso in unità omogenee per profilo fisico-meccanico. Per ciascuna unità devono essere definiti il regime delle pressioni interstiziali e i valori caratteristici dei parametri geotecnici.
Per valore caratteristico di un parametro geotecnico si intende una stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato.
Per gli ammassi rocciosi e i terreni a struttura complessa occorre tener conto della natura e delle caratteristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità.
Le prove di laboratorio devono essere eseguite e certificate dai laboratori di prova di cui all'art. 59 del DPR 380/2001.
Circolare¶
C6.2.2 Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica¶
Stabilito il volume significativo di terreno coinvolto dall'opera in progetto (definito nel § 6.2.2 delle NTC), l'obiettivo delle indagini è di giungere alla definizione del modello geotecnico ovvero a uno schema rappresentativo del volume significativo stesso, suddiviso in unità omogenee sotto il profilo fisico-meccanico. A tal fine devono essere definiti la successione stratigrafica, il regime delle pressioni interstiziali e gli altri elementi significativi del sottosuolo, nonché i valori caratteristici dei parametri geotecnici; questi ultimi da intendersi come stime cautelative dei singoli parametri per ogni stato limite considerato.
Per le costruzioni di opere in materiali sciolti devono essere definite le proprietà dei materiali da impiegare per la costruzione.
La caratterizzazione geomeccanica degli ammassi rocciosi richiede inoltre l'individuazione delle famiglie (o dei sistemi) di discontinuità presenti e la definizione della loro giacitura (orientazione) e spaziatura. Sono anche descritte le seguenti caratteristiche delle discontinuità: forma, apertura, estensione, scabrezza, riempimento.
Le indagini sono estese ed approfondite in modo da risultare adeguate a tutte le diverse fasi di sviluppo del progetto e comprendono quanto necessario per la definizione dell'azione e l'analisi delle opere in condizioni sismiche secondo quanto prescritto ai §§3.2.2 e 7.11.2.
Opere che interessano grandi aree e che incidano profondamente sul territorio richiedono l'accertamento della fattibilità secondo i criteri di cui al § 6.12 delle NTC.
Nel caso di opere di notevole rilevanza e complessità o che interessino terreni dalle caratteristiche meccaniche scadenti è opportuno effettuare il controllo del comportamento dell'opera durante e dopo la costruzione, predisponendo un programma di osservazioni e misure commisurato all'importanza dell'opera e alla complessità della situazione.
C6.2.2.1 Indagini e prove geotecniche in sito¶
Nel rispetto delle indicazioni generali innanzi precisate, a titolo indicativo e non esaustivo, nella Tabella C6.2.I si elencano i mezzi di indagine e le prove geotecniche in sito di più frequente uso.
Tabella C6.2.I — Mezzi di indagine e prove geotecniche in sito
| Categoria | Tipo terreno | Mezzi/prove |
|---|---|---|
| Stratigrafia | — | Trincee, pozzi, cunicoli, sondaggi a carotaggio continuo, prove penetrometriche, indagini di tipo geofisico |
| Proprietà fisiche e meccaniche | Terreni a grana fine | Prove penetrometriche, scissometriche, dilatometriche, pressiometriche, di carico su piastra, di laboratorio, di tipo geofisico |
| Terreni a grana grossa | Prove penetrometriche, di carico su piastra, di laboratorio, di tipo geofisico | |
| Rocce | Prove speciali in sito (prove di taglio), di carico su piastra, di laboratorio, di tipo geofisico | |
| Misure di pressione interstiziale | Terreni di qualsiasi tipo | Piezometri |
| Permeabilità | Terreni a grana fine | Misure piezometriche, prove di laboratorio |
| Terreni a grana grossa | Prove idrauliche in fori di sondaggio, prove di emungimento da pozzi | |
| Verifica di procedimenti tecnologici | Palificate | Prove di carico su pali singoli, prove di carico su gruppi di pali |
| Impermeabilizzazioni | Prove di permeabilità in sito e misura di altezza piezometrica prima e dopo l'intervento | |
| Consolidamenti | Determinazione delle proprietà meccaniche in sito prima e dopo l'intervento, prove di laboratorio | |
| Indagini di tipo geofisico | In foro con strumentazione in profondità | Cross hole, Down hole |
| Senza esecuzioni di fori, con strumentazione in profondità | Penetrometro sismico, dilatometro sismico | |
| Con strumentazione in superficie | Prove SASW o MASW, prove di rifrazione sismica, prove di riflessione sismica |
La scelta dei mezzi di indagine è effettuata in fase di pianificazione e verificata durante lo svolgimento dell'indagine stessa, modificando ed integrando le scelte iniziali, se necessario.
Le indagini di tipo tradizionale (sondaggi, prove penetrometriche, piezometri, ecc.), sono frequentemente integrate da indagini di tipo geofisico. In questo caso, i risultati delle indagini geofisiche sono interpretati alla luce dei risultati ottenuti dalle altre indagini di tipo tradizionale, con l'obiettivo di ottenere un quadro sperimentale coerente ed unitario.
I risultati delle indagini e delle prove geotecniche in sito sono documentati con: - una planimetria con la collocazione delle verticali di indagine; - indicazioni su tipologia e caratteristiche delle attrezzature impiegate; - i profili stratigrafici ottenuti dalle perforazioni di sondaggio e dagli scavi esplorativi; - i particolari esecutivi delle prove e delle misure eseguite in sito e in laboratorio; - i risultati delle prove e delle misure eseguite in sito e in laboratorio; - le notizie di eventi particolari verificatisi durante lo svolgimento delle indagini e ogni altro dato utile per la caratterizzazione del sottosuolo.
C6.2.2.2 Prove geotecniche di laboratorio¶
Le prove geotecniche di laboratorio integrano le prove in sito e, a seconda del tipo di terreno, permettono di ricavare alcuni valori delle grandezze fisiche e meccaniche necessarie per le verifiche agli stati limite ultimi e agli stati limite di esercizio. Per terreni ad elevata permeabilità, la qualità dei campioni prelevabili con le tecniche usuali di campionamento non permette la caratterizzazione meccanica in laboratorio ma solo la determinazione di alcune grandezze fisiche. In questi casi i parametri meccanici devono essere ricavati dalle prove in sito. Di contro, per terreni saturi a grana fine (di bassa permeabilità), le prove di laboratorio costituiscono il solo mezzo per la determinazione dei parametri di resistenza in termini di tensioni efficaci.
Le prove sui terreni utilizzati come materiali da costruzione devono essere effettuate su campioni rappresentativi dei materiali disponibili, preparati in laboratorio secondo modalità da stabilire in relazione alle condizioni di posa in opera previste e alla destinazione del manufatto.
C6.2.2.3 Caratterizzazione e modellazione geotecnica¶
I risultati delle indagini e delle prove geotecniche, eseguite in sito e in laboratorio, sono interpretate dal progettista che, sulla base dei risultati acquisiti, della tipologia di opera e/o intervento, delle tecnologie previste e delle modalità costruttive, deve individuare i valori caratteristici dei parametri geotecnici per le analisi e le verifiche nei riguardi degli stati limite ultimi e di esercizio.
C6.2.2.4 Valori caratteristici dei parametri geotecnici¶
La scelta dei valori caratteristici dei parametri geotecnici avviene in due fasi.
La prima fase comporta l'identificazione dei parametri geotecnici appropriati ai fini progettuali. Tale scelta richiede una valutazione specifica da parte del progettista, per il necessario riferimento alle diverse verifiche da effettuare (ad esempio, ai diversi tipi di meccanismi di collasso del terreno nel caso di verifiche SLU).
A titolo di esempio, nel valutare la stabilità di un muro di sostegno è opportuno che la verifica allo scorrimento del muro sia effettuata con riferimento al valore dell'angolo di resistenza al taglio a volume costante (stato critico), poiché il meccanismo di scorrimento, che coinvolge spessori molto modesti di terreno, e l'inevitabile disturbo connesso con la preparazione del piano di posa della fondazione, implicano il rimaneggiamento del terreno. Per questo stesso motivo, nelle analisi svolte in termini di tensioni efficaci, è opportuno trascurare ogni contributo della coesione nelle verifiche allo scorrimento.
Considerazioni diverse, invece, devono essere svolte con riferimento al calcolo della capacità portante della fondazione del muro che, per l'elevato volume di terreno indisturbato coinvolto, comporta il riferimento alla resistenza al taglio del terreno intatto, considerando, quando appropriato, anche il contributo della coesione efficace.
Identificati i parametri geotecnici appropriati, la seconda fase del processo decisionale riguarda la valutazione dei valori caratteristici degli stessi parametri.
Nelle valutazioni che il progettista deve svolgere per pervenire ad una scelta corretta dei valori caratteristici, appare giustificato il riferimento a valori prossimi ai valori medi quando nello stato limite considerato è coinvolto un elevato volume di terreno, con possibile compensazione delle eterogeneità o quando la struttura a contatto con il terreno è dotata di rigidezza sufficiente a trasferire le azioni dalle zone meno resistenti a quelle più resistenti. Al contrario, valori caratteristici prossimi ai valori minimi dei parametri geotecnici appaiono più giustificati nel caso in cui siano coinvolti modesti volumi di terreno, con concentrazione delle deformazioni fino alla formazione di superfici di rottura nelle porzioni di terreno meno resistenti del volume significativo, o nel caso in cui la struttura a contatto con il terreno non sia in grado di trasferire forze dalle zone meno resistenti a quelle più resistenti a causa della sua insufficiente rigidezza.
C6.2.2.5 Relazione geotecnica¶
La relazione geotecnica contiene i principali risultati ottenuti dalle indagini e prove geotecniche, descrive la caratterizzazione e la modellazione geotecnica dei terreni interagenti con l'opera e riassume i risultati delle analisi svolte per la verifica delle condizioni di sicurezza e la valutazione delle prestazioni nelle condizioni d'esercizio del sistema costruzione-terreno.
I contenuti della relazione geotecnica, modulati in relazione alla fase progettuale, al tipo di opera ed al contesto in cui essa si inserisce, sono indicativamente i seguenti: - descrizione del sito, delle opere e degli interventi; - valutazione della pericolosità ambientale (stabilità del territorio in condizioni statiche e sismiche); - risposta sismica locale; - problemi geotecnici e scelte tipologiche; - identificazione degli stati limite per le opere in progetto e metodi di analisi; - descrizione del programma delle indagini e delle prove geotecniche; - caratterizzazione fisica e meccanica dei terreni e delle rocce e definizione dei valori caratteristici dei parametri geotecnici; - modelli geotecnici di sottosuolo con indicazione dei valori caratteristici e di progetto dei parametri geotecnici; - risultati delle analisi; - confronto dei risultati con le prestazioni previste per le opere; - prescrizioni sulle modalità costruttive; - eventuale piano di monitoraggio in corso d'opera e in esercizio.
La relazione è inoltre corredata da una planimetria con l'ubicazione delle indagini, dalla documentazione sulle indagini in sito e in laboratorio, da un numero adeguato di sezioni stratigrafiche con indicazione dei profili delle grandezze misurate.
Nel caso di impiego del metodo osservazionale di cui al § 6.2.5 delle NTC, la relazione geotecnica comprende la descrizione delle possibili soluzioni progettuali alternative, con le relative verifiche, e la specificazione dei parametri di controllo per l'adozione di una delle soluzioni previste e dei relativi limiti di accettabilità.