Cpt Riconoscimento Stratigrafico

7/24/2019 Cpt Riconoscimento Stratigrafico

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RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA 2/2009

Applicabilit di prove penetrometriche statichenella ricostruzione del profilo stratigrafico

Diego Lo Presti,* Claudia Meisina,** Nunziante Squeglia*

SommarioLa ripetitivit delle misure e la possibilit di indagare un volume di terreno superiore a quello corrispondente a un cam-

pione in laboratorio e di ottenere registrazioni continue di parametri che mettono in luce peculiarit stratigrafiche, rendo-no le prove CPT e CPTu ideali per lidentificazione di variazioni litologiche e la ricostruzione del profilo stratigrafico. Ilpresente lavoro ha avuto come obiettivo la verifica dellapplicabilit delle principali correlazioni messe a punto in lettera-tura per individuare i tipi di terreno attraversati e quindi definire landamento stratigrafico lungo una verticale. A tale sco-po sono stati selezionati alcuni siti rappresentativi di terreni italiani appartenenti a diversi contesti geologici e caratterizzatidal punto di vista geologico e geotecnico tramite indagini geognostiche, prove in situ (CPT e CPTu) e prove geotecniche

di laboratorio. Le prove CPT e CPTu sono state eseguite nelle immediate vicinanze di sondaggi geognostici e in alcuni casisono state ripetute in diversi periodi dellanno corrispondenti al periodo pi umido e pi secco. Per le prove CPTu sonostati usati differenti metodi per la saturazione della punta con piezocono. La stratigrafia descritta nel sondaggio stata mes-sa a confronto con le stratigrafie desunte dalle prove penetrometriche CPT e CPTu con i vari metodi di classificazione uti-lizzati ed stata calcolata la percentuale di successo di ogni metodo.

Parole Chiave:prove in situ, cone penetration test, classificazione del terreno.

1. Introduzione

Limpiego di prove penetrometriche statiche(CPT) e con piezocono (CPTu) diventato sempre

pi frequente nella pratica professionale. Le proveCPT e CPTu sono strumenti economici, che per-mettono di ottenere misure continue di alcuni para-metri del terreno (resistenza alla punta qc, attrito la-terale fs, e nel caso delle CPTu, la pressione dellac-qua nei pori u durante lavanzamento). La ripetiti-

vit delle misure e la possibilit di indagare un vo-lume di terreno superiore a quello corrispondente aun campione in laboratorio e di ottenere registra-zioni continue di parametri che mettono in luce pe-culiarit stratigrafiche, rendono le prove CPT eCPTu ideali per lidentificazione di variazioni litolo-giche e la ricostruzione del profilo stratigrafico.Tuttavia, allo stato attuale, la stratigrafia del sotto-suolo pu essere ricostruita solamente utilizzandocorrelazioni empiriche (carte di classificazione deiterreni) quali quelle di BEGEMANN[1965], SCHMERT-MANN[1978] e SEARLE[1979] per le CPT e quelle diROBERTSONet al.[1986], SENNESETet al.[1989], RO-BERTSON[1990], ESLAMIe FELLENIUS[1997; 2000] perle CPTu. Pi recentemente alcuni autori hanno pro-posto metodi non tradizionali di classificazione dei

terreni a partire da prove CPT che utilizzano lafuzzy logic [ZHANGe TUMAY, 1999], le reti neurali ar-tificiali [KURUPe GRIFFIN, 2006] o approcci probabi-listici [JUNGet al., 2008]. Le correlazioni empiriche,

disponibili in letteratura tecnica si basano su diffe-renti database e soffrono dei limiti intrinseci di ognicorrelazione di tale tipo (limiti nellestrapolabilit acontesti diversi rispetto a quelli relativi al database).I metodi basati sulle reti neurali o approcci simili ri-chiedono invece un addestramento specifico perpotere essere utilizzate.

Sebbene le prove CPT e CPTu siano usate per ladeterminazione di diversi parametri, il presente la-

voro riguarda solamente la determinazione del pro-filo stratigrafico. Nonostante sia raro il caso in cui ilprogramma delle indagini non preveda lesecu-zione di almeno un sondaggio, cosicch la stratigra-fia di massima si pu considerare quasi semprenota, al fine di sfruttare a pieno le potenzialit dellaprova, che in grado di discriminare litologie diffe-renti anche di spessore centimetrico, necessariodisporre di un metodo robusto ed efficiente peridentificare il profilo stratigrafico di dettaglio dallemisure.

Pertanto con il presente lavoro si perseguitolobiettivo di verificare (in siti italiani) lapplicabilitdelle principali correlazioni messe a punto in lette-

ratura per individuare i tipi di terreno attraversati epotere quindi definire landamento stratigraficolungo una verticale.

* Dipartimento di Ingegneria Civile, Universit di Pisa** Dipartimento di Scienze della Terra, Universit di Pavia


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10 LOPRESTI- MEISINA- SQUEGLIA

RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA

2. Le prove CPT e CPTu

La prova penetrometrica statica (CPT, acro-nimo di Cone Penetration Test) consiste nellinfig-gere a pressione nel terreno una punta conica misu-rando separatamente lo sforzo necessario per la pe-

netrazione della punta (qc) e ladesione terreno ac-ciaio di un manicotto posto al di sopra della punta.Nella prova CPTu la punta con piezocono unapunta elettrica in cui stato aggiunto un filtro po-roso, la cui funzione quella di misurare medianteun trasduttore la pressione dellacqua presente neipori del terreno durante la penetrazione.

2.1. Fattori strumentali che condizionano le misure e lin-terpretazione delle prove CPT e CPTU

La forma delle punte meccaniche influenza, con

modalit differenti a seconda della tipologia di ter-reno, i valori delle grandezze misurate (qc, fs) [CE-STARI, 1990].

La riduzione di diametro della punta sopra labase del cono, nel penetrometro meccanico, com-porta (rilevante soprattutto in sabbie molto adden-sate) misure della qcminori di quelle ottenibili conuna punta elettrica. Lattrito del terreno lungo ilmanicotto di protezione sopra il cono comporta in-

vece che la qcmisurata sia maggiore di quella otte-nibile con una punta elettrica (rilevante soprattuttoin sabbie sciolte e argille tenere).

Nella punta con manicotto di Begemann non simisura solo lattrito ma, a causa del raccordoallestremit inferiore del manicotto, anche unaparte di resistenza alla base (materiale rifluito dopoil passaggio della punta). Per questa ragione la fsmi-surata con la punta meccanica sempre maggiore diquella misurata con la punta elettrica (la differenza praticamente trascurabile nelle argille).

La pressione dei pori u che agisce sulle aree di-suguali della punta e del manicotto influenza sem-pre la resistenza alla punta, anche nel caso di puntameccanica. Leffetto particolarmente rilevante

nelle argille normalconsolidate, ma nessuna corre-zione pu essere fatta poich il valore della u non noto. Solamente nelle prove eseguite con piezo-cono, essendo noto il valore di u, si preferisce intro-durre nelle correlazioni i valori corretti di qt(resi-stenza alla punta totale) che maggiore della qcmi-surata ed ft(resistenza di attrito laterale totale) mi-nore della fsmisurata.

ampiamente accettato il fatto che le misuredella qcrappresentino la risposta locale o puntualedel terreno nellintorno della punta. Tuttavia, ci si posto il problema di quale porzione di terreno

influenzi tali misure, al fine di poter stabilire lospessore minimo di uno strato individuabile dallaresistenza penetrometrica. Una risposta stata for-

mulata sulla base di analisi numeriche e misure incamera di calibrazione [VREUGDENHILet al.,1994;

AHMADIe ROBERTSON, 2005]. I citati lavori unanime-mente indicano che lo spessore dipende dal con-trasto di rigidezza degli strati adiacenti. In partico-lare, la resistenza penetrometrica di uno strato sof-

fice (argilla) al di sotto di uno strato rigido (sabbiadensa) pienamente mobilitata anche per spessoridi 1-2 diametri, mentre necessario uno spessoredi 10-20 diametri per mobilitare pienamente la re-sistenza di uno strato rigido sottostante uno sof-fice.

Qualitativamente ed intuitivamente possibileipotizzare che nel primo caso la penetrazione mobi-liti esclusivamente un meccanismo di rottura perpunzonamento, mentre nel secondo caso si pu im-maginare un meccanismo di rottura intermedio tralocale e generale.

2.2. Profilo stratigrafico da prove CPT e CPTU

Una completa rassegna dei metodi disponibili reperibile in FELLENIUSe ESLAMI[2000]. I principalimetodi per linterpretazione stratigrafica di proveCPT meccaniche si basano sulla resistenza allapunta qce sul rapporto delle resistenze Rfper le ra-gioni illustrate di seguito. In particolare, la resi-stenza alla punta e lattrito laterale possono essereinterpretati come la portata unitaria di base e perattrito laterale di una fondazione profonda infissa.

Nel caso di terreni granulari possibile scrivere leseguenti relazioni:

qc=Nq'vo (1)

fs=Ktan'vo (2)

dove: Nq=fattore di capacit portante,'vo=tensio-ne verticale efficace geostatica,=attrito cono terre-no, K = coefficiente di spinta.

Assumendo valori realistici del coefficiente dicapacit portante, di quello di spinta e dellattritocono - terreno, risulta che fs/qc compreso tra 0.2 e2 %.

Nei terreni a grana fine, invece, valgono le se-guenti relazioni:

qc=NcCu+vo (3)

fs=aCu (4)

dove: Nc=fattore di capacit portante in condizioninon drenate e Cu=resistenza al taglio non drenata.

In questo caso il rapporto fs/qcassume valori pielevati e varia significativamente con la profondit.In definitiva il campo di esistenza di Rf=fs/qcneiterreni a grana fine pi ampio.

La situazione ancora pi complessa nei terreniintermedi dove possibile una penetrazione condrenaggio parziale. Pertanto, i metodi di seguito il-


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11APPLICABILITDIPROVEPENETROMETRICHESTATICHENELLARICOSTRUZIONEDELPROFILOSTRATIGRAFICO

APRILE - GIUGNO 2009

lustrati sono sostanzialmente calibrati sulla base diun certo insieme di dati sperimentali.

In pratica, il profilo stratigrafico da prove CPTmeccaniche, viene di solito ricavato utilizzando unodei seguenti approcci:a) BEGEMANN[1965]: la carta di classificazione per

prove penetrometriche meccaniche basata su250 dati, relativi a suoli olandesi, ha in ordinatala qced in ascissa lattrito laterale locale fs. Le li-nee (passanti per lorigine) che suddividono lacarta in campi, consentendo lidentificazionedel terreno, sono state ottenute sulla base dellapercentuale in peso di particelle con diametroinferiore a 16 m.

b) SCHMERTMANN[1978]: il grafico utilizza il databa-se di Begemann e una serie di prove penetro-metriche meccaniche eseguite nei terreni dellaFlorida. Nelle ordinate la qc rappresentata in

scala logaritmica, mentre il rapporto delle resi-stenze Rf = (fs/qc)*100 nelle ascisse in scala li-neare. La carta di classificazione fornisce ancheindicazioni qualitative di addensamento per lesabbie (pi il valore di qc alto e maggiore ladensit) e di compattezza per le argille (maggio-re il valore di fse pi largilla compatta). Leprincipali differenze con la carta di Begemannriguardano i limiti relativi alle diverse litologiee la non-linearit tra qced fs.

c) SEARLE [1979]: la carta di classificazione pre-senta sullasse delle ordinate la resistenza alla

punta qc(MPa) in scala logaritmica, e sulle ordi-nate la Rfnella medesima scala. Il metodo diSearle, come quello di Schmertmann, fornisceindicazioni aggiuntive, come laddensamentoper le sabbie e la consistenza dei terreni fini.DOUGLASe OLSEN[1981] hanno sviluppato una

carta per prove penetrometriche con punta elettricache non viene discussa nel presente lavoro dato cheil database utilizzato si riferisce sostanzialmente aprove meccaniche e CPTu.

Per le prove CPTu le carte di classificazionemaggiormente utilizzate sono descritte di seguito:a) ROBERTSON et al. [1986]: Robertson e Campa-

nella hanno messo a punto due carte di classifi-cazione utilizzando il medesimo parametro (qt)per lordinata, ma due parametri diversi per leascisse (Rfe Bq).qt la resistenza alla punta corretta in base allau misurata in fase di penetrazione e al rapportodelle aree An/Ac. Dove Ac=area del cono

An=area nettaqt= qc+ u2*(1-An/Ac)

Bq, il rapporto della pressione nei pori (porepressure ratio):Bq= (u2 u0) / (qtv0)

Dove: u2= pressione neutra misurata con un fil-

tro poroso posto subito dopo la base del co-no

u0= pressione idrostatica qt= resistenza alla punta corretta in base al-

la uv0= carico litostatico totale

Gli autori suggeriscono di utilizzare entrambi igrafici, perch i fattori di influenza sono nume-rosi. Ovviamente possibile ottenere indica-zioni differenti. In questo caso loperatore devesopperire con il proprio giudizio.

A puro titolo di esempio: se durante una provaotteniamo i seguenti valori: qt= 1MPa; Rf=4%; Bq= 0.1 il terreno in esame potrebbe esse-re classificato argilla sulla carta qt-Rf, e limo ar-

gilloso sullaltra. possibile superare le incer-tezze con misure di dissipazione. Se la dissipa-zione piuttosto rapida (t50< 60 s) il terrenoappartiene alla seconda categoria.

b) ROBERTSON [1990]: lautore ha introdotto duenuovi parametri, per tenere conto dellinfluenzache la pressione litostatica pu esercitare con laprofondit.qtnormalizzata = (qt- v0) / 'v0; valore utilizza-to nelle ordinate di entrambi i graficiRf normalizzata = fs/ (qt- v0)Bqnormalizzata

dove:U=u2-u0La carta di classificazione applicabile solo do-

ve il contributo delle tensioni litostatiche diven-ta alto, tanto da modificare significativamente laqc. Per tale motivo lautore consiglia di utilizzar-li per profondit maggiori di 30 m dal piano dicampagna.

c) ESLAMIe FELLENIUS[1997]: la carta di classifica-

zione messa a punto dai due autori si basa su undatabase contenente dati di prove CPT e CPTu,associati a prove di laboratorio per suoli prove-nienti da 20 siti in varie parti del mondo.Il database non include casi di suoli cementati oargille molto compatte, e di conseguenza tali li-totipi non vengono riportati nel grafico.Sulle ascisse riportata la fs, sulle ordinate vieneadottato un nuovo parametro chiamato qE(resi-stenza alla punta efficace) = (qt u2).In suoli sabbiosi densi la qEdifferisce solo mar-ginalmente dalla qt; al contrario in suoli fini la

pressione neutra potrebbe (a causa del suo valo-re) rendere differenti i due parametri. La cartadi classificazione viene divisa dagli autori in una


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serie di campi, per la nomenclatura dei vari li-totipi stata utilizzata la classificazione del Ca-nadian Foundation Engineering Manual (Cana-dian Geotechnical Society, 1985).Lutilizzo delle carte di classificazione deve tut-

tavia tenere conto di alcune considerazioni:

le correlazioni sono state messe a punto su ter-reni provenienti da contesti geologici che posso-no essere differenti da quelli dei suoli che sistanno esaminando. Le condizioni geologico-geotecniche (litotipo, grado di alterazione, dicementazione, di consolidazione, ecc.) dei terre-ni utilizzati per trovare le correlazioni andreb-bero di conseguenza attentamente analizzateper verificare lapplicabilit delle stesse ai terre-ni studiati;

importante anche il tipo di attrezzatura pene-trometrica utilizzata (punta meccanica, elettrica

o piezocono). Non lecito utilizzare una carta diclassificazione sviluppata sulla base di provemeccaniche per interpretare i risultati di proveCPTu.

3. Metodologia di studio

Laprima fasedel lavoro ha riguardato la rac-colta dati e lesecuzione delle prove in sito ed in la-boratorio per la caratterizzazione geotecnica deiterreni. Sono stati selezionati alcuni siti rappresen-

tativi di terreni con differenti caratteristiche geolo-giche e caratterizzati dal punto di vista geologico egeotecnico tramite indagini geognostiche (son-daggi), prove in situ (CPT e CPTu) e prove geotec-niche di laboratorio (granulometrie, limiti di Atter-berg, prove di taglio diretto, prove triassiali UU,prove di compressione edometrica). Le prove CPTe CPTu sono state eseguite nelle immediate vici-nanze di sondaggi geognostici e in alcuni casi sonostate ripetute in diversi periodi dellanno corrispon-denti al periodo pi umido (maggio-giugno o otto-bre-novembre) e pi secco (gennaio, luglio-agosto).

Per le prove CPTu sono stati usati differenti metodiper la saturazione della punta con piezocono: congrasso, con olio di silicone e con glicerina.

stato utilizzato un penetrometro TG63/100 da100 KN con punta digitale di dimensioni standard,infissa secondo le procedure standard. Le caratteri-stiche del sistema di spinta e della punta sono indi-cate in PAGANI[2009]. Per le prove CPT stata uti-lizzata una punta meccanica tipo Begemann.

La seconda faseha riguardato lelaborazionedei dati CPT e CPTu finalizzata alla classificazionelitologica dei terreni e alla ricostruzione dei profili

stratigrafici. La classificazione dei terreni avvenutautilizzando le carte di classificazione di cui al para-grafo 2.2. A tale proposito occorre fare alcune pre-

messe su alcuni limiti delle varie metodologie utiliz-zate: la carta di classificazione di BEGEMANN[1965]

di difficile applicazione per valori di qc< 5 MPae di fs


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dove Si-1, Si ed Si+1sono le deviazioni standardcalcolate per i sottostrati (i-1)-esimo, i-esimo e(i+1)-esimo rispettivamente.

5. Si eliminano, dallandamento spaziale, quelle mi-sure i cui valori non appartengono allinterval-lo:iA*Sr

dovei il valore medio delle misure appartenentiad ogni sottostrato i, Sr la deviazione standard ca-ratteristica ed A il coefficiente che definisce lam-piezza del semi-intervallo considerato accettabileper i valori assunti dalle misure. I valori del parame-

tro A devono essere contenuti tra i seguenti valori:2.5>A>0.5.Nel caso in studio i valori di D sono stati variati

da 1m a 2m con un passo di 0.5m.La terza fase consistita nel confronto tra la

stratigrafia descritta nel sondaggio (semplificata se-condo i tipi di terreno proposti dagli autori dellecarte di classificazione) e le stratigrafie desuntedalle prove penetrometriche CPT e CPTu con i varimetodi di classificazione utilizzati. stata calcolatala percentuale di successo di ogni metodo come rap-porto tra la lunghezza in centimetri degli intervalli

di una classe litologica classificati correttamentedalla prova CPT e CPTu e la lunghezza totale incentimetri degli intervalli totali della classe litolo-gica descritti nel sondaggio.

4. Siti indagati

La verifica dellapplicabilit delle correlazioniempiriche messe a punto in letteratura per la rico-struzione della stratigrafia del terreno a partire daprove CPT e CPTu stata effettuata sulla base di in-dagini eseguite in vari siti ben caratterizzati dalpunto di vista geotecnico e rappresentativi delle se-guenti condizioni geologiche (Fig. 1): depositi torbosi (Sito A); depositi di origine fluvio-lacustre principalmen-

te argillosi, torbosi o limoso-sabbiosi, estrema-mente eterogenei sia con la profondit che insenso areale (Sito B);

depositi alluvionali terrazzati costituiti da ghiaiain matrice limoso argillosa, ghiaie, sabbie (SitoC);

depositi alluvionali terrazzati della Pianura Pa-dana prevalentemente sabbiosi (Sito D);

depositi alluvionali recenti del F.Po (Sito E); depositi di conoide alluvionale (Sito F);

depositi alluvionali terrazzati antichi a Sud delF. Po (Siti G e H);

depositi lagunari e palustri (Sito I).Il tipo di indagini effettuate in situ e in labora-torio per ogni sito, nonch la distanza tra sondaggie prove penetrometriche, sono illustrate in tabella I.

Ad eccezione del sito A per il quale il sondaggio stato eseguito a notevole distanza dalle prove pene-trometriche, negli altri casi la distanza massima traprove in sito e indagine geognostiche stata di qual-che metro, anche in relazione allomogeneit delsito. La tabella II riassume le caratteristiche geologi-che dei siti esaminati.

4.1. Sito A Depositi torbosi

Larea in cui sono state eseguite le prove si trovanei pressi del Lago di Massaciuccoli (LU).

La successione stratigrafica, ricostruita tramitesondaggi, costituita da depositi torbosi fino a 8-9m, da sabbia silicea fino a 13 m a cui seguono fino a-70 m argille lacustri. In questo contesto sono staterealizzate le cinque prove CPT meccaniche analiz-zate in questo lavoro, che presentano profondit va-riabile da 9 a 12 m e che di conseguenza hanno in-teressato i depositi torbosi ed in parte le sabbie sili-

cee (Fig. 2). Per il sito in esame non sono disponibiliindagini di laboratorio. Inoltre, il profilo stratigra-fico di riferimento molto sommario e si riferisce a

Fig. 1 Carta con lubicazione dei siti indagati.Fig. 1 Test sites location.


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un sondaggio eseguito in zona ma non in prossimitdelle verticali delle CPT. Data la vicinanza al lago si assunto il terreno come saturo sino al piano cam-pagna.

Le prove CPT presentano un andamento dellaresistenza alla punta uniforme con valori che simantengono inferiori ai 5 MPa sino a 7,5-8 m perpoi aumentare gradualmente fino a valori superioriai 15 MPa in corrispondenza delle sabbie. Il rap-porto delle resistenze risulta pi variabile e mostraun andamento irregolare per i 4 metri superficiali;questo pu essere indice di alternanze tra litologiediverse. Superati i 4 m il valore si stabilizza su valoriprossimi al 10 % per tutte le prove. A 7,5-8 m il rap-porto delle resistenze si abbassa a valori inferiori al5% (Fig. 2).

4.2. Sito B - Depositi di origine fluvio-lacustre

Le prove penetrometriche CPT e CPTu e i son-daggi sono stati eseguiti nella piana compresa traAltopascio e Bientina (LU). La piana si sviluppa trail Monte Pisano a Ovest e le Colline delle Cerbaie aEst ed parte di una pi ampia depressione tetto-nica che prosegue verso Nord con la Piana di Luccae verso Sud con il graben della Val dEra. Tale de-pressione venne occupata nel Pliocene Inferiore daun bacino di tipo lacustre, colmato e poi bonificatonel XIX secolo. Le indagini hanno interessato i de-positi pi superficiali olocenici (Tabb. I e II).

Dai sondaggi emerge unestrema eterogeneit

litologica e granulometrica, presente unalter-nanza di limi argillosi, argille limose e limi sabbiosinei primi 10-11 m di profondit seguiti da uno

strato sabbioso e quindi ghiaioso che si estende finoalla massima profondit indagata.

Dal punto di vista geotecnico nei primi metri diprofondit sono distinguibili 2 livelli (Fig. 3): un primo livello che si estende fino alla profon-

dit di 4 m caratterizzato da elevati Wl (54-74%) e IP (24-35%); la composizione granulo-metrica consiste sostanzialmente di limi, argillee torbe presenti in diverse percentuali (OH). Ilcontenuto in sostanza organica anche molto

variabile dal 7% (2.9 m) al 50% (0.7 m). La resi-stenza alla punta qc inferiore a 0.30 MPa, men-tre la u assume valori minori di 100 kPa.

Un secondo livello costituito da limi argillosie/o sabbiosi in alternanze caratterizzati da va-lori di Wl compresi tra 23 e 38 % e IP moltobassi (< 12) (CL, ML). La resistenza alla puntapresenta valori < 2 MPa tranne tra 7.6 e 7.9 me a profondit maggiori di 8.3 m.

4.3. Sito C - Depositi alluvionali terrazzati (F. Serchio)

Le prove penetrometriche ed i sondaggi geo-gnostici sono stati eseguiti nei depositi alluvionaliterrazzati olocenici del Fiume Serchio (LU). Si trattadi sedimenti costituiti da ciottoli in matrice limosoargillosa, ghiaie, sabbie e limi talora pedogenizzaticon uno spessore compreso tra 9 m e 15 m, sovra-stanti le Argille, sabbie e conglomerati di Fornacidi Barga (argille e argille sabbiose o sabbioso-li-mose grigie, con intercalazioni di sabbie e di ghiaiee conglomerati in matrice argilloso-sabbiosa).

Il sondaggio S16, utilizzato nel presente lavoro(Tab. I, Fig. 4) ha rilevato sabbie con ciottoli fino a

Fig. 2 Profilo stratigrafico e risultati prove CPT Sito A. qc: resistenza alla punta; fs: attrito laterale locale; Rf: rapportodelle resistenze (fs/qc*100).

Fig. 2 Soil profile and CPT test results Site A. qc: cone resistance; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100).


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3,20 m (SW), alternanze di sabbie limose e limi sab-biosi (SM, ML) da 3,20 a 12,10 m, conglomerati inmatrice sabbiosa da 12.10 a 14.30 m sovrastanti leargille plioceniche.

Le prove penetrometriche presentano un anda-mento della resistenza alla punta con valori pi ele-

vati e irregolari nei primi 2-3 metri, dove vengonoraggiunte resistenze comprese tra i 2 ed i 20 MPa. Aprofondit superiori la resistenza alla punta scendea 1 MPa, con picchi isolati che raggiungono i 4-5MPa. Il passaggio ai conglomerati corrisponde adun brusco aumento dei valori di qc.

Le pressioni neutre u2non presentano varia-zioni importanti fino a -4,6 m in corrispondenza dilitologie prevalentemente sabbiose, mentre diven-tano pi irregolari in relazione alle alternanze dilimi sabbiosi e argillosi.

4.4. Sito D Depositi alluvionali terrazzati della Pianurapadana prevalentemente sabbiosi

La prova CPTu stata eseguita in corrispon-denza di un terrazzo alluvionale (Pleistocene Supe-

riore) nel mantovano. La stratigrafia risulta relativa-mente omogenea e costituita da terreni limoso-sab-bioso e argilloso-sabbiosi con spessore variabile tra1.5 (bassi topografici) e 8 m (alti topografici) e, a se-guire, sabbie prevalentemente medie a buon gradodi addensamento (Fig. 5). Solo localmente, a pro-fondit comprese tra i 6 m e i 12 m, sono state indi-

viduate lenti ghiaiose che hanno comportato linter-ruzione di altre prove CPTu.

Landamento della resistenza alla punta qc pre-senta un profilo irregolare nei primi 5 metri doveoscilla tra 2 e 25 MPa, i valori diminuiscono fino a

1 MPa tra 5 e 5,9 m, in corrispondenza di un livelloargilloso. A profondit superiori la resistenza allapunta presenta valori di 10-15 MPa con picchi che

superano i 20 MPa. Il rapporto Rftra lattrito late-rale e la resistenza alla punta mostra in modo pievidente il passaggio tra le alternanze limoso-argil-loso-sabbiose dei primi metri e le sabbie sottostanti.Le pressioni neutre presentano un andamento irre-golare sopra il livello della falda, mentre non si di-scostano significativamente dai valori idrostatici aprofondit superiori ai 5.7 m (Fig. 5).

4.5. Sito E - depositi alluvionali recenti del Fiume Po

Larea situata in corrispondenza dei depositiolocenici del Fiume Po in localit Calendasco (PC).La stratigrafia del terreno caratterizzata da limiargillosi e limi sabbiosi (CL) con intercalazioni sab-biose fino a profondit variabili da 8,6 a 6,6 m (Fig.6). A profondit maggiori presente un orizzonteghiaioso. Le 2 prove CPTu sono state realizzate sa-turando la punta con grasso (CPTu1) e con olio disilicone (CPTu2).

I valori di qce fsmisurati saturando la punta congrasso e silicone non mostrano significative diffe-renze (Fig. 6). La qcpresenta valori inferiori a2 MPa negli strati superficiali ed aumenta fino a unmassimo di 6 MPa alla quota di circa 1 metro, taleaumento non correlato ad un cambiamento litolo-gico in quanto questo avviene alla profondit di2.10 m (passaggio da limo argilloso a limo sab-bioso), ma pu essere messo in relazione alla pre-senza di una zona di terreno disseccata (le provesono state eseguite nel mese di luglio).

4.6. Sito F - Depositi di conoide alluvionale

Larea ricade in corrispondenza del conoide

del Torrente Scuropasso (PV), affluente appenni-nico di destra del F. Po ed costituita da argille li-mose e limi argillosi molto eterogenei (CH, CL)

Fig. 3 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito B (CPTu2). qc: resistenza alla punta; u0: pressione idrosta-tica; u2: pressione dinamica dei pori; fs: attrito laterale locale; Rf: rapporto delle resistenze (fs/qc*100), IP: indice plastico;

Wp: limite plastico; Wl: limite liquido.Fig. 3 Soil profile and geotechnical characteristics Site B (CPTu2). qc: cone resistance; u0: in-situ pore pressure; u2: pore pressuremeasured at cone base; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100) IP: plastic index; Wp: plastic limit; Wl: liquid limit.


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fino alla profondit di 19 m sovrastanti depositighiaiosi sede di una falda semi-confinata (Fig. 7).Le prove CPTu sono state ripetute in diversi peri-odi dellanno corrispondenti ad un periodoumido (13/06/2001) e ad uno secco (28/09/2001);in entrambi i casi la punta stata saturata congrasso.

Dai risultati ottenuti dalle prove CPTu si notache la qcraggiunge valori prossimi a 7 MPa (perio-

do umido) e 4 MPa (periodo asciutto) in corrispon-denza del materiale di riporto, a profondit mag-giore essa diminuisce mantenendo valori differentinelle due prove fino a circa 2.8 m; da questo puntoin poi i valori di qcsono simili (2 MPa). I valori pielevati di qcnello strato di terreno di riporto sonoprabibilmente da riferire alla presenza di mate-

riale grossolano, incontrato solamente nellaCPTu1. I pi elevati valori di resistenza penetro-

Tab. I Sintesi delle indagini effettuate nei siti campione. CPTu: sat: tipo di fluido utilizzato per la saturazione; os: satu-razione con olio di silicone; g: grasso; gli: glicerina. Tipo di sondaggio: cc: sondaggio a carotaggio continuo; d: sondaggioa distruzione di nucleo. Prove di laboratorio: caratteristiche fisiche (granulometria) e propriet indice (limiti di Atterberg)(CL); sostanze organiche (SO); caratteristiche volumetriche (P); edometrie (ED); taglio diretto (TD); triassiali (CU, UU);colonna risonante (RCT). Campioni: rimaneggiati (D), indisturbati (I).Tab. I Summary of the geotechnical surveys in the text sites: CPTu: sat: type of fluids used for saturation; os: saturation with silicon oil;

g: saturation with grease; gli: saturation with glycerin. Borehole typology: cc: borehole with continuous sampling; d: auger drilling.Laboratory tests: grain size distribution and index properties (Atterberg limits) (CL); organic matter (SO); volumetric characteristics (P);oedometer (ED); direct shear test (TD); triaxial test (CU, UU); resonant column (RCT). Sample typology: remoulded (D), undisturbed(I).

SIT

I

Distanza CPT/

CPTU e sondaggioCPT CPTu Sondaggi Prove di laboratorio

N dataProf(m)

N dataProf(m)

sat N dataProf(m)

tipo

tipo campioni

A Alcuni km 5 9-12 1 30

BCPTu

15/12/07 11.05 os S1

28-29/11/07

20 ccCL, SO, P,

ED, TD, UU,RCT

D, I

35 m 1 5/12/07 11.6 CPTu2 5/12/07 11.6 os S2 29-30/11/07 20 cc

CL, SO, P,

ED, TD, UU,RCT

D, I

CCPTu

118/08/07 10.2 os S4 12/05/04 52 cc

CL, P, ED,TD, UU,

RCTD, I

14 mCPTu

218/08/07 11.3 os

S16

26/09/07 15 ccCL, P, ED,TD, UU,

RCTD, I

CPTu4

18/08/07 16.4 osS15

26/09/07 15 ccCL, P, ED,TD, UU,

RCTD, I

D 4 m 1 9/04/03 30 gli 1Marzo2003

30 ccCL, ED, TD,

UUD, I

E 2 m 4 11/06/02

6-7 CPTu1

2/07/02 6.7 g 1 2/07/02 4.25 cc CL, P D, I

CPTu2

2/07/02 6.7 os

F 1 mCPTu

113/06/01 10.94 g 1 1/05/94 3.1 cc CL, P, ED D, I

CPTu2

28/09/01 11.01 g

G 1 m CPTu 28/09/01 11.01 g 1 1/05/94 3.3 cc CL, P, ED D, I

H 1 mCPTu

110/01/03 10 os 1 15 d D, I

CPTu

228/09/01 12.49 g 1 28/09/01 4 cc CL, P, ED

I < 5 m CPTu6/06/2008

22.45 os


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metrica, osservati nel periodo asciutto sino allaprofondit di quasi 3.0 m, sono invece da impu-tarsi ai pi elevati valori delle tensioni efficaci pereffetto della parziale saturazione nel periodoasciutto. Landamento differente della qcnei dueperiodi, confermato anche da quello del rapportodelle resistenze Rf, sembra evidenziare lo spessoredi terreno che risente delle variazioni di umidit in

risposta al clima (zona attiva).Le pressioni neutre u mostrano un andamentodiverso a seconda del periodo. Nella CPTu1

(periodo umido) si possono osservare valori ridottiprossimi al piano campagna (u < 25 kPa) e unaumento molto contenuto in profondit. Alcontrario nella CPTu2 (periodo asciutto) si hanno

valori negativi fino a 2.5 m (probabilmente legatialla parziale saturazione) ed un aumento della u aprofondit superiori. Il picco di pressione osser-

vato in prossimit del piano campagna non sembra

trovare spiegazioni razionali. In generale la satura-zione con grasso del filtro non sembra dare buonemisure della pressione interstiziale.

Fig. 4 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito C (CPTu2). qc: resistenza alla punta; u0: pressione idrostat-ica; u2: pressione dinamica dei pori; fs: attrito laterale locale; Rf: rapporto delle resistenze (fs/qc*100), IP: indice plastico;

Wp: limite plastico; Wl: limite liquido.

Fig. 4 Soil profile and geotechnical characteristics Site C (CPTu2). qc: cone resistance; u0: in-situ pore pressure; u2: pore pressuremeasured at cone base; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100) IP: plastic index; Wp: plastic limit; Wl: liquid limit.

Fig. 5 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito D. qc: resistenza alla punta; u0: pressione idrostatica; u2:

pressione dinamica dei pori; fs: attrito laterale locale; Rf: rapporto delle resistenze (fs/qc*100).Fig. 5 Soil profile and geotechnical characteristics Site D. qc: cone resistance; u0: in-situ pore pressure; u2: pore pressure measuredat cone base; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100).


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4.7. Sito G Depositi alluvionali terrazzati antichi a Sud

del F. Po

Larea ricade in corrispondenza di un terrazzoalluvionale antico nellOltrepo Pavese (PV). In par-ticolare il profilo stratigrafico (Fig. 8) caratteriz-zato da un orizzonte argilloso-limoso (CH) che siestende sino alla massima profondit investigatapari a circa 4 m e presenta nella parte bassa nume-rose concrezioni carbonatiche. Questo strato pre-senta unintercalazione di limi e limi argillosi (CL)di probabile origine eolica di spessore pari a circa 2m. Nella prova CPTu la punta stata saturata congrasso.

La qcraggiunge valori elevati (> 10 MPa) neglistrati superficiali fino a 1 m di profondit (Fig. 8); a

profondit superiore si mantiene costante (3-4 kPa)

fino a 3.3 m. La u registra valori negativi intornoalle profondit di 1 m e si avvicina allo zero a 3 m.Gli alti valori di qc, i bassi valori di Rf e le pres-

sioni neutre nulle o negative nella parte superficialedelle prove possono essere spiegate con la presenzadi uno strato di terreno parzialmente saturo oasciutto.

4.8. Sito H - Depositi alluvionali terrazzati antichi a Sud

del F.Po

Larea campione situata in corrispondenza diun terrazzo alluvionale antico in Oltrepo Pavese(PV). costituita da una copertura argillosa di spes-

Fig. 6 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito E. qc: resistenza alla punta; fs: attrito laterale locale; Rf:rapporto delle resistenze (fs/qc*100), IP: indice plastico; Wp: limite plastico; Wl: limite liquido, wn: contenuto in acqua na-turale.

Fig. 6 Soil profile and geotechnical characteristics Site E. qc: cone resistance; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100) IP: plastic

index; Wp: plastic limit; Wl: liquid limit, wn: natural water content.

Fig. 7 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito F. qc: resistenza alla punta; u0: pressione idrostatica; fs:attrito laterale locale; Rf: rapporto delle resistenze (fs/qc*100), IP: indice plastico; Wp: limite plastico; Wl: limite liquido,

wn: contenuto in acqua naturale.Fig. 7 Soil profile and geotechnical characteristics Site F. qc: cone resistance; u0: in-situ pore pressure; u2: pore pressure measuredat cone base; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100) IP: plastic index; Wp: plastic limit; Wl: liquid limit, wn: natural watercontent.


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sore di circa 3 m (CH), che ricopre depositi alluvio-nali antichi costituiti da limi argillosi, argille sab-

biose e sabbie argillose. A loro volta queste giac-ciono su formazioni plioceniche (Argille di Luga-gnano) a profondit maggiori di 9 m. (Fig. 9).

Le prove CPTu sono state ripetute in diversi pe-riodi dellanno corrispondenti a periodi secchi (10/01/2003 e 28/09/2001); la punta stata saturata ri-spettivamente con olio di silicone e con grasso.

La qcpresenta in prossimit del piano campa-gna valori ridotti (0.17 MPa), aumenta in modolento e graduale fino a 4 m.

I valori delle u oscillano intorno allo zero, con

valori minimi negativi di -18.8 kPa fino 3 m in cor-rispondenza dellargilla. Dai 3 ai 4 m, in cui si ha al-ternanza di limo e argilla, i valori della u aumentano

fino a 200 kPa. Le pressioni neutre sono diverse perle due prove, a causa del diverso periodo di esecu-

zione e della diversa saturazione del filtro. La puntasaturata con silicone rileva in genere valori pi ri-dotti e talvolta negativi, mentre la punta saturatacon grasso misura valori maggiori e sempre positivi.

4.9. Sito I - Depositi lagunari e marini

La prova CPTu stata eseguita in corrispon-denza del lato N della Torre di Pisa. I depositi inda-gati sono costituiti da sedimenti di ambiente lagu-nare e/o marino (Olocene-Pleistocene), si tratta di

limi, argille e sabbie fini, intercalate a sabbie eolichecostituenti antiche dune costiere. Larea stata og-getto di ampie ed approfondite indagini geologiche

Fig. 8 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito G. qc: resistenza alla punta; u0: pressione idrostatica; fs:attrito laterale locale; Rf: rapporto delle resistenze (fs/qc*100), IP: indice plastico; Wp: limite plastico; Wl: limite liquido,

wn: contenuto in acqua naturale.Fig. 8 Soil profile and geotechnical characteristics Site G. qc: cone resistance; u0: in-situ pore pressure; u2: pore pressure measured

at cone base; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100) IP: plastic index; Wp: plastic limit; Wl: liquid limit, wn: natural watercontent.

Fig. 9 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito H. qc: resistenza alla punta; fs: attrito laterale locale; Rf:rapporto delle resistenze (fs/qc*100), IP: indice plastico; Wp: limite plastico; Wl: limite liquido, wn: contenuto in acqua na-turale.

Fig. 9 Soil profile and geotechnical characteristics Site H. qc: cone resistance; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100) IP:plastic index; Wp: plastic limit; Wl: liquid limit, wn: natural water content.


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e geotecniche descritte in numerosi lavori (si veda

ad esempio LOPRESTIet al., 2002; VIGGIANIe PEPE,2006). Procedendo dal piano campagna (posto allaquota di 3 m s.l.m.) verso il basso si incontrano trecomplessi aventi caratteristiche geotecniche di-stinte: terreno di riporto argilloso-limoso (+3 0 m

s.l.m.); complesso A: sabbie, limi e argille con stratifica-

zioni irregolari limitata continuit laterale (de-positi di estuario). Si riconosce un livello A1 (0 5.40 m s.l.m.) costituito da limo e sabbia e unlivello A2 (-3 -5.4 m s.l.m.) composto da sab-bia mediamente addensata (-5.4 -7.4 ms.l.m.).

complesso B: argille poco consistenti con inter-calato uno strato sabbioso. In particolare si rico-noscono: Argilla Superiore (Pancone) (-7.4 -17.80

m s.l.m.) (livelli B1, B2 e B3): argilla di altaplasticit, di bassa consistenza e sensitiva;

Argilla e Sabbia Intermedia (-17.80 -24.40 m s.l.m.) (livelli B4 e B5);

Argilla Inferiore (-24.4 -37 m s.l.m.) (li-velli B6, B7, B8, B9);

complesso C: sabbie ben addensate (-37 -57 ms.l.m).

La prova CPTu ha attraversato lorizzonte A e

parzialmente quello B (B1, B2, B3 e B4) (Fig. 10).La resistenza qce la pressione u presentano un

andamento nettamente distinto nei complessi A e B:la qcha un andamento irregolare nel complesso A,dove ben distinguibile il livello A2 caratterizzatoda una resistenza alla punta maggiore di 6 MPa e dabassi valori della u. Nel Pancone, caratterizzato daargille di consistenza ridotta la prova CPTu ha mi-surato valori di qccostanti (circa 1 MPa) e di u mag-giori di 600 kPa.

5. Interpretazione stratigrafica da prove CPT

Nei siti in cui si disponevano di prove CPT (A, Be E) sono state utilizzate le carte di classificazione diBEGEMANN [1965], SCHMERTMANN [1978] e SEARLE[1979] al fine di ottenere il profilo stratigrafico delsottosuolo e di confrontarlo con quello del sondag-gio (semplificato secondo i tipi di suolo proposti daicitati autori).

Nel sito A il metodo di Schmertmann apparequello con una maggiore correlazione con la strati-

grafia desunta in maniera diretta dal sondaggio(Fig. 11, Tabb. II-IV) con una percentuale di suc-cesso del 78 % nellindividuazione delle torbe. Tutte

Fig. 10 Profilo stratigrafico e caratteristiche geotecniche Sito I. qc: resistenza alla punta; fs: attrito laterale locale; Rf:rapporto delle resistenze (fs/qc*100). La tabella riporta le granulometrie e i limiti di Atterberg degli orizzonti del sito I(valori medi e deviazioni standard): Wn: Wn: contenuto in acqua naturale; Wl: limite liquido: IP: indice di plasticit.

Fig. 10 Soil profile and geotechnical characteristics Site I. qc: cone resistance; fs: sleeve friction; Rf: friction ratio (fs/qc*100). Gradingand index properties of main soil layers of site I (mean values and standard deviations): Wn: natural water content; Wl: liquid limit; IP:plasticity index.


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le carte di classificazione consentono una chiara in-dividuazione del passaggio stratigrafico da deposititorbosi a sabbie. Tuttavia necessario sottolineareche la stratigrafia di riferimento manca di dettaglioed stata ottenuta in una verticale prossima al sitoindagato. Alla luce di questa osservazione, la classi-ficazione ottenuta con il metodo di Searle apparepi coerente con la storia geologica del deposito econ la possibile alternanza di lenti di argilla orga-nica e di argilla limosa. In ogni caso vale la pena ri-marcare che la carta di classificazione di Searle con-

tiene un numero maggiore di classi.Anche per il sito B i metodi utilizzati conduconoa differenti profili stratigrafici (Fig. 12). Le indaginidi laboratorio identificano uno strato superficialepi scadente con elevato limite liquido e indice pla-stico, sostanza organica sino al 50%, bassa permea-bilit, elevato indice dei vuoti e compressibilit.Tale strato si estende sino alla profondit massimadi circa 4 m. Al di sotto di esso si hanno granulome-trie miste (prevalentemente limi misti ad argilla esabbia) con caratteristiche meccaniche migliori. I di-

versi metodi di classificazione non sono in grado di

discriminare lo strato superiore prevalentementetorboso da quello sottostante prevalentemente li-moso. Inoltre la presenza delle sabbie e sabbie li-

mose che il sondaggio individua a circa 10-11 m diprofondit segnalata a profondit inferiori (circa7-8 m). Vale la pena sottolineare come le torbe e leargille organiche presentino una elevata percen-tuale di identificazione corretta mentre le altreclassi (prevalentemente limi) non sono quasi maiidentificate correttamente (Tabb. II-IV).

Nel sito E i risultati delle interpretazioni con lecarte di classificazioni utilizzate non sono soddisfa-centi se confrontati con i risultati del sondaggio(Fig. 13) ed in particolare non viene in alcun modo

rilevato il passaggio a sabbie limose a 3.3 m. Sonostate identificate anche argille organiche (da 0.60 a0.80 m e da 1.80 a 2.40 m), la cui presenza confer-mata anche dalle prove di laboratorio. Vale la penasottolineare che i terreni in oggetto sono prevalen-temente limi.

In conclusione possibile affermare che nes-suno dei metodi disponibili completamente soddi-sfacente. Il metodo di Searle ha le percentuali disuccesso pi basse, tuttavia nella maggior parte deicasi la classificazione ricade in classi attigue o dimateriali simili e quindi in errore si ma non cos

grave.Tutti i metodi cadono in difetto soprattutto inpresenza di terreni intermedi tra sabbie e argille

Tab. IV Percentuali di successo per CPT (metodo SEARLE,1979). Tra parentesi sono riportate le classi di comportamentodel terreno (SBT).Tab. IV Success rate for CPT (method of SEARLE,1979). Between brackets the soil behaviour type (SBT).

SITO

Argilleorganiche eterreni misti

(1)

Sabbia (9)Argille limose e

sabbiose (5)Limi e sabbieargillose (6)

Terre limo-sabbiose (7)

Sabbialimosa

argillosa (7)Sabbia (10)

A 0 9 - - - - -

B 0 - 17 28 14 0 0

E - - 0 13 - 0 -

Tab. III Percentuali di successo per CPT (metodo SCHMERTMANN,1978). Tra parentesi sono riportate le classi di compor-tamento del terreno (SBT).Tab. III Success rate for CPT (method of SCHMERTMANN, 1978). Between brackets the soil behaviour type (SBT).

SITOArgille organichee terreni misti (1)

Sabbia (6)Argille limose e

sabbiose (3)Limi e sabbieargillose (4)

Terre limo-sabbiose(5)

A 78 45 - - -

B 78 0 0 14 12

E - - - 8 6

Tab. II Percentuali di successo per CPT (metodo BEGEMANN, 1965). Tra parentesi sono riportate le classi di comporta-mento del terreno (SBT).Tab. II Success rate for CPT (method of BEGEMANN,1965). Between brackets the soil behaviour type (SBT).

SITO Torba (1)Sabbia/sabbiaghiaiosa (6)

Argilla/loam (3) Sabbia limosa (5)Argilla, limo e sabbia

(4)

A 78 0 - - -

B 67 0 0 0 12

E - - - 0 6


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nanze di argille e limi con argille limose e limi ar-gillosi fino a -9.8 m. Ugualmente ai metodiprecedenti, sono distinguibili due strati sabbiosi a-7.7 e -9.3 m. A profondit superiori a 11 m ven-gono identificate le sabbie.

Linterpretazione delle prove penetrometriche

con piezocono (CPTu) stata ripetuta filtrando i va-lori di resistenza alla punta e laterale, la pressioneneutra con il metodo di VIVATRAT[1979] (Fig. 14). Ilfiltraggio di Vivatrat prevede la scelta dei parametriD (spessore) e A (ampiezza) in funzione, rispettiva-mente, dello spessore degli strati dellarea indagatae dellincisivit dellazione di filtraggio. Nel casospecifico sono stati eseguiti due tentativi con glispessori D di 50 cm e 100 cm. Al parametro A sonostati assegnati i valori di 1 (filtraggio pi incisivo) e1.5 (filtraggio meno incisivo), eseguendo due di-

versi filtraggi per ciascuno spessore D. Il metodo di

ROBERTSONet al. [1986], in virt del filtraggio (D =0.5 m) evidenzia ancora pi chiaramente a -3.7 mun passaggio da terreni organici ad argilla, che per

i dati non filtrati non risultava cos evidente. Il pro-filo ottenuto risulta in miglior accordo con la strati-grafia del sondaggio e le indagini di laboratorio.Resta netto il passaggio a -6.5 m, mentre lazionedel filtraggio tende a rendere meno pronunciati ipicchi che corrispondono ai livelli limosi e sabbiosi

di -8 m e -9.3 m (Fig. 14).Analizzando nel dettaglio le litologie propostedai vari metodi di interpretazione e facendo un con-fronto con il sondaggio si pu notare che nessunmetodo fornisce unidentificazione completamentecorretta dal punto di vista litologico del terreno at-traversato.

Il metodo di ROBERTSONet al. [1986] interpretacorrettamente il 100% della classe terreni organici(SBT = 2), ma identifica solo il 20% della classe dalimi argillosi a limi sabbiosi (SBT = 5 e 6) e nonidentifica la classe da limi sabbiosi a sabbie limose

(SBT = 7) che viene invece interpretata come sab-bie. Il metodo di ROBERTSON[1990] non ha dato si-gnificative percentuali di successo. Il metodo di

Fig. 12 Sito B: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio (reinterpretato secondo le classi di comportamento delterreno proposte dalle varie carte di classificazione) e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPT. SBT: classi di com-portamento del terreno.

Fig. 12 Site B: Comparison between stratigraphical profile of the borehole (reinterpreted in relation with the soil behaviour type classesof the classification chart) and that obtained through CPT tests. SBT: soil behaviour type.


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ESLAMIe FELLENIUS[1997] non identifica argille elimi mentre riconosce quasi il 20% di argille limosee limi argillosi (SBT = 5). La percentuale scendesotto il 5% per i limi sabbiosi e le sabbie limose.Queste litologie vengono infatti interpretate comepi fini.

Nonostante a livello litologico e granulometriconon ci sia unesatta corrispondenza i metodi utiliz-zati sono in grado di identificare correttamente i li-miti stratigrafici corrispondenti a cambiamenti lito-logici o a comportamenti geotecnici differenziatidel materiale (6.5 m, 11 m), anche nel caso in cuiquesti corrispondono a strati di spessore ridotto (es.limi e sabbie tra 7.3 e 7.7 m). Il filtraggio pu esseredaiuto nellidentificare tali limiti stratigrafici.

Le differenze in termini di qced fs tra puntameccanica e piezocono sono mostrati in figura 15.Le differenze osservate sono modeste e in linea conquanto riportato nellintroduzione. In particolare

vale la pena rimarcare che lattrito laterale misuratocon la punta meccanica sempre superiore a quelloricavato dalle misure col piezocono.

6.2. Sito C

Linterpretazione della prove CPTu con i tremetodi considerati riportata in figura 16. Si os-

servano variazioni repentine (centimetriche) diclassificazione con tutti i metodi che tuttavia con-sentono di discriminare lo strato superficiale sab-bioso sino a circa 3.2 m. I sottostanti limi sabbiosiche raggiungono la profondit di 4.6 m non sonoclassificati correttamente. La successiva alternanzadi sabbie limose e argille limose con rari straterellidi materiale organico che termina a circa 12 m altetto delle sabbie e ghiaie sostanzialmente indivi-duata. La presenza dei livelli torbosi colta sia dalmetodo ROBERTSONet al. [1986] che da ROBERTSON[1990].

Con il metodo di ROBERTSONet al.[1986] le sab-bie rilevate da 0 a 3.2 m dovrebbero interamenteessere interpretate come classe 9, ma solo una per-centuale molto ridotta (19 (falda semi-

confinata)

G Argilla limosa Fluviale (depositi alluvionali terrazzati) >20

H Argilla Fluviale (depositi alluvionali terrazzati)4.5-6.5 (falda

sospesa)20 (falda nel

substrato marino)

I Limi, argille e sabbie fini Lagunare/marino

1.5-2 (falda freaticanel complesso A)

0.7 (falda confinatanellorizzonte B3)

1.5 (falda confinatanellorizzonte C)


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Le percentuali di successo ottenute con il me-todo di ROBERTSON[1990] evidenziano un migliora-mento per i dati filtrati, in particolare con D ugualead 1 e A uguale ad 1 (Fig. 17). Sulla base del sondag-gio lo strato di sabbia superficiale dovrebbe essereindividuato dalla classificazione utilizzata comeclasse 6, ma ci si realizza solo nel 20% dei casi peri dati non filtrati e nel 50% dei casi per i dati filtrati.

Anche in questo caso lo strato da 3.2 a 4.6 m pre-senta percentuali di successo minime in quanto leinterpretazioni propongono in buona parte terreniargillosi o sensitivi. Le percentuali di successo mi-gliorano sensibilmente da 4.6 m a fine prova, ma simantengono su valori inferiori rispetto a ROBERTSONet al.[1986].

Per entrambi i metodi di Robertson necessarioevidenziare che le elevate percentuali di successo(>70%) da 4.6 m a fine prova possono essere favo-rite dallattribuzione di due classi (4 e 5) alle litolo-

gie del sondaggio. Non infatti possibile distin-guere tra limi argillosi e sabbiosi in quanto il son-

daggio non fornisce le profondit a cui si hanno icontatti stratigrafici tra le due litologie.

Il metodo di Eslami e Fellenius presenta in ge-nerale basse percentuali di successo.

Il filtraggio dei dati (Fig. 17) comporta quinditalora un miglioramento significativo nellinterpre-

tazione. Si evidenzia la divisione dei dati in quattrodistinti gruppi: a) lo strato superficiale (0-3.20 m)presenta elevati valori di resistenza, b) lo strato tra3.20 e 4 m caratterizzato da valori di qe/qt decisa-mente bassi (terreni sensitivi) ed meno evidentenella classificazione di ROBERTSON[1990], c) lo stratotra 4 m e 10.4 m classificato come limo argilloso-limo sabbioso da ESLAMIe FELLENIUS[1997], comeda argille limose a limi argillosi e da limi argillosia limi sabbiosi da ROBERTSONet al.[1986] e da ar-gille ad argille limose da argille limose a limi ar-gillosi da ROBERTSON[1990]; d) un numero ridotto

di punti presenta alte resistenze che sono da colle-gare al passaggio a sabbie e ghiaie a 10.4 m.

Fig. 13 Sito E: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio (reinterpretato secondo le classi di comportamento del

terreno proposte dalle varie carte di classificazione) e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPT. SBT: classi di com-portamento del terreno.Fig. 13 Site E: Comparison between stratigraphical profile of the borehole (reinterpreted in relation with the soil behaviour type classesof the classification chart) and that obtained through CPT tests. SBT: soil behaviour type.


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6.3. Sito D

I tre metodi di classificazione utilizzati propon-gono risultati paragonabili che portano ad osser-

vare come la prova CPTu dia buoni risultati nellin-

terpretazione stratigrafica relativa a terreni omoge-nei. Lo strato argilloso presente da 5 a 5,90 m e so-

prattutto le sabbie fini presenti sino a fine prova (30m) sono identificati correttamente (Fig. 18).

La percentuale di successo nellidentificazionelitologica si riduce notevolmente per i terreni super-ficiali costituiti da alternanze di argille limose, limi

argillosi e sabbie limose. Gli strati limosi e argillosicadono in prevalenza nei campi dei limi sabbiosi e

Fig. 14 - Sito B: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPTU.SBT: classi di comportamento del terreno; D: spessore dei sottostrati; A: coefficiente che definisce lampiezza del semi-in-tervallo considerato accettabile per i valori assunti dalle misure (dati filtrati con il metodo di VIVATRAT[1979]).

Fig. 14 Site B: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviourtype ; D: sublayer thickness ; A: coefficient representing the width of the half-interval acceptable for the measure values (Vivatrat filtering

method [1979]).

Fig. 15 Sito B - Correlazione tra i parametri misurati da prove CPT e quelli misurati da prove CPTu.Fig. 15 Site B Comparison between parameters measured with CPT and with CPTu.


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gli strati sabbiosi cadono nei campi delle argille li-mose/limi argillosi.

6.4. Sito E

Le prove CPTu effettuate utilizzando differentifluidi di saturazione non presentano significative va-riazioni nellinterpretazione stratigrafica (Fig. 19). Ilmetodo di ESLAMIe FELLENIUS[1997] fornisce in ge-nerale risultati poco soddisfacenti e la percentuale diterreni identificati correttamente dal punto di vistalitologico risulta molto ridotta. Lo strato di terrenolimoso-argilloso (0-2 m) infatti identificato preva-lentemente come sabbia limosa/limo sabbioso. Il re-

sto dei terreni cadono nel campo 2 che corrispondead argille o limi al posto di limi argillosi o sabbiosi esabbie limose descritti nel sondaggio.

Il metodo di ROBERTSONet al.[1986] ed il metododi ROBERTSON[1990] forniscono risultati simili con iterreni da 2.10 a 4.25 m che cadono interamente nelcampo delle argille; non vengono quindi identificatin i limi sabbiosi n le sabbie limose. Lo strato super-ficiale limoso-argilloso (0-0.6 m) viene identificatocome limo sabbioso/sabbia limosa da ROBERTSONet al.[1986] e come sabbia da ROBERTSOn [1990]. I limi ar-gillosi rilevati dal sondaggio tra 0.6 m e 2.1 m si di-

stribuiscono in numerosi campi a causa dellelevatavariabilit delle resistenze incontrate a queste pro-fondit, con una certa prevalenza delle argille.

I passaggi litologici non vengono identificaticorrettamente. La variabilit nellinterpretazione

dello strato da 0 cm a 2.10 m pu essere spiegatacon la presenza di uno strato parzialmente saturoche comporta un aumento delle resistenze, partico-larmente evidente nella classificazione ottenuta conil metodo di ROBERTSON[1990].

6.5. Sito F

In tutti i metodi di interpretazione il terreno diriporto superficiale (0-0.75 m) si distribuisce in nu-merosi campi, in modo irregolare, in relazionealleterogeneit del materiale.

Nella prova eseguita nel periodo umido(CPTu1) nel grafico di ESLAMIe FELLENIUS[1997] i re-stanti strati si concentrano nel campo argille o limie solo una parte ridotta dei punti cade nel campocorretto argille limose o limi argillosi. Bisognaper sottolineare che la maggioranza dei punti sicolloca molto vicino alla linea di separazione dei duecampi citati. Di conseguenza i risultati della classifi-cazione possono ritenersi parzialmente accettabili separagonati al sondaggio (Fig. 20). Non viene identi-ficato lo strato di limo sabbioso (2.45-2.65 m), pro-babilmente a causa del suo ridotto spessore [VREU-

GHDENHILet al., 1994]. Le considerazioni sopra espo-ste possono essere estese al metodo di ROBERTSONetal.[1986]. Nella carta di classificazione di ROBERTSON

Fig. 16 Sito C: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPTU.SBT: classi di comportamento del terreno.

Fig. 16 Site C: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviour type.


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[1990] i terreni fino alla profondit di 1.60 m ca-dono nei campi dei suoli rigidi (campi 8 e 9).

Nella prova eseguita nel periodo secco (CPTu2)nel grafico di ESLAMIe FELLENIUS[1997] i terreni da0.75 a 1.10 m vengono classificati come limi sab-biosi, da 1.10 a 2.30 m come limi argillosi e da 2.30m a fine prova come argille o limi. Rispetto allaprova eseguita a giugno si pu notare una varia-zione della classificazione tra 0.75 e 2.30 m dovutaad un aumento delle resistenze, legato allessicca-mento del terreno. Quanto evidenziato per il me-todo di ESLAMIe FELLENIUS[1997], si ripete in misuraminore per il metodo di ROBERTSONet al.[1986], in

base al quale i terreni tra 0.75 e 1.20 m sono classi-ficati come limi argillosi/limi sabbiosi e i restanti ter-reni sono classificati come argille. La classificazionedi ROBERTSON[1990] tende invece a differenziarsi ri-spetto alle precedenti, con una importante presenzadi terreni fini molto rigidi, probabilmente correlati

allessiccamento dei terreni testati (Fig. 20).

6.6. Sito G

La percentuale di successo elevata (>70%) peri terreni situati a profondit maggiore di 1.2 m uti-lizzando i metodi di ROBERTSONet al.[1986] e ESLAMIe FELLENIUS[1997]. In particolare nella carta di clas-sificazione di ESLAMIe FELLENIUS[1997] i limi argil-losi (1.20-1.90 m) e le argille limose (1.90-3.30 m)cadono correttamente nella classe SBT argille li-mose o limi argillosi (Fig. 21); in quella di ROBERT-

SONet al.[1986] si concentrano nel campo 3 (argille)e nel campo 4 (argille limose), mostrando una leg-gera tendenza alla sottostima della granulometriarispetto a quanto risulta dalle prove granulometri-che di laboratorio.

Le argille limose pi superficiali (0-1.20 m) pre-sentano un andamento irregolare in tutti i metodiutilizzati e non vengono correttamente identificate,ci pu essere messo in relazione alleffetto che les-siccamento del terreno produce sulle resistenze mi-surate dal penetrometro (la prova CPTu stata ese-guita in un periodo secco).

Il metodo di ROBERTSON[1990] ha scarse per-centuali di successo: largilla limosa superficialeviene identificata come sabbia, mentre i restantistrati cadono nei campi 8 e 9 (terreni fini molto ri-gidi).

Le classificazioni utilizzate non riescono adidentificare il passaggio litologico tra limi argillosi eargille limose.

6.7. Sito H

Linterpretazione della prova fornisce risultati

in buona parte corretti e presenta una buona per-centuale di successo (100%) nellidentificazione li-tologica utilizzando i metodi di ROBERTSONet al.[1986] e di ROBERTSON[1990] ed una discreta per-centuale di successo (40-60%) con quello di ESLAMIe FELLENIUS[1997]. Le argille limose del sondaggio(0.35-4 m) vengono identificate come argille olimi nelle carte di classificazione di ROBERTSONet

al.[1986] e di ESLAMIe FELLENIUS[1997] (Fig. 22),come argille e argille limose in quella di ROBERT-SON[1990].

Le prove CPTu1 e CPTu2 effettuate in diffe-

renti periodi e con diversi fluidi di saturazione dellapunta non mostrano significative differenze nellin-terpretazione stratigrafica (Fig. 22).

Fig. 17 Sito C: Carte di classificazione dati filtrati(D=1; A=1). La descrizione delle classi SBT riportata inFig.16.

Fig. 17 Site C: Classification charts filtered data. See Fig. 16for the description of the SBT classes.


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6.8. Sito I

I metodi di classificazione utilizzati non rie-scono a classificare correttamente il livello A1, che

viene identificato come argilla, argilla limosa, limoargilloso; essi tendono a sottostimare di conse-guenza la granulometria. Il livello A2 classificatoin numerose classi SBT che vanno dalle argille allesabbie limose in discreto accordo con la stratigrafiareale (Fig. 23). Percentuali di successo molto elevate(100%) per tutti i metodi sono relative al complessoB (livelli B1, B2, B3) costituito omogeneamente daargilla. Il passaggio stratigrafico tra il complesso A eB viene sempre correttamente identificato.

7. Discussione dei risultati

La verifica in 9 siti italiani, appartenenti a di-

versi contesti geologici, dellapplicabilit delle prin-cipali correlazioni messe a punto in letteratura per

linterpretazione stratigrafica di prove CPT e CPTuha portato alle seguenti considerazioni preliminari: Le carte di classificazione utilizzate riescono ad

identificare correttamente i litotipi incontratinel caso di depositi omogenei saturi. Le percen-tuali di successo sono prevalentemente buonenel caso delle argille soffici o argille organiche edelle sabbie, mentre diminuiscono notevolmen-

te nel caso dei terreni intermedi (limi, limi-ar-gillosi e sabbiosi, argille-limose e sabbie fini conlimo).

La presenza di una zona superficiale parzial-mente satura (soprattutto nei terreni a grana fi-ne) conduce ad una sovrastima della granulo-metria del terreno. Limpiego della carta di clas-sificazione di ROBERTSON[1990] tende ad accen-tuare tale sovrastima.

La prova CPTu conduce ad una stima miglioredel profilo stratigrafico rispetto alla prova CPT.Un miglioramento notevole nella capacit pre-

dittiva di alcuni metodi si ha a seguito del fil-traggio dei dati.

Fig. 18 Sito D: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPTU.SBT: classi di comportamento del terreno.Fig. 18 Site D: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviourtype.


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In alcuni casi appare problematica lindividua-zione di strati sottili anche con limpiego dellaprova CPTu.

I risultati sottolineano che le metodologie diclassificazione litologica esistenti in letteraturadipendono strettamente dalle condizioni geolo-giche dei terreni sui quali sono state messe apunto, non sono perci applicabili acriticamen-te. Le prove penetrometriche inoltre necessita-no di essere sempre tarate con sondaggi geo-gnostici.

Per le prove CPT, i metodi di Begemann e so-

prattutto quello di Schmertmann hanno buonepercentuali di successo nel caso di argille tene-

re, argille organiche o sabbie. Il metodo di Sear-le mostra minori percentuali di successo, tutta-

via i litotipi vengono in genere classificati inclassi attigue o simili per cui il metodo condu-ce ad errori pi accettabili in pratica. La pecu-liarit del metodo di Searle quella di basarsi suun numero significativamente maggiore di clas-si. Con tutti i metodi esaminati vengono comun-que identificati correttamente i passaggi strati-grafici.

Per le prove CPTu, tutti i metodi esaminati con-

sentono una corretta identificazione dei passag-gi stratigrafici. Tra i tre metodi considerati,

Fig. 19 Sito E: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPTU.SBT: classi di comportamento del terreno.

Fig. 19 Site E: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviourtype.

Fig. 20 Sito F: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPTU.SBT: classi di comportamento del terreno.

Fig. 20 Site F: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviourtype.


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Fig. 21 Sito G: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPTU.SBT: classi di comportamento del terreno.

Fig. 21 Site G: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviourtype.

Fig. 22 Sito H: Correlazioni tra profilo stratigrafico da sondaggio e quello ottenuto dallinterpretazione di prove CPTU.SBT: classi di comportamento del terreno.

Fig. 22 Site H: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviourtype.


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quello di Eslami e Fellenius sembra condurre al-le pi basse percentuali di successo.

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Fig. 23 Site I: Comparison between stratigraphical profile of the borehole and those obtained through CPTu tests. SBT: soil behaviourtype.


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Use of cone penetration tests for soil

profiling

SummaryCone penetration tests are a well-established in situ test

methods for site characterization. Their widespread use forsubsurface explorations is due to their reliability, speed, economyand to the fact that they supply continuous records with depths ofsoil in situ engineering behaviour. One important use is thedetermination of the stratigraphic boundaries between soil layersand then the delineation of soil stratigraphy by comparing thesounding data with soil classification charts. The aim of the studyis to verify the applicability of the most used empirical correlationsfor soil classification and soil stratigraphy description.

CPT, CPTu and boreholes data from some italian sites,belonging to different geological contexts, were collected.

Laboratory investigation helped in the geotechnicalcharacterisation of the soils. In some cases penetration tests were

repeated in different periods of the year (dry and wet period) andwith the use of different fluids for the filter saturation. Boreholelogs were compared with soil profiles obtained with cone

penetration test. A percentage of success for each method wascalculated.

Documents

Cpt Riconoscimento Stratigrafico