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7/22/2019 18.b - Prove in sito
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Tipo di prova Natura DR
Resistenza RigidezzaPropriet
idraulicheFV/VST cu
PLT ESPT X X !, cu E GCPT X X !, cu E G Eu
CPTU X X !, cu E G Eu K CVHSCPTU DH X X !, cu G0 E G Eu K CVH
DMT X (K0) X !, cu E G Eu K CHSDMT X (K0) X !, cu G0 E G Eu K CHSBPMT X (K0) !, cu G K CHCH DH G0 M0SASW G0
RIFR - RILF G0
PROVE IN SITO GEOTECNICAA.A. 2012-2013
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PROVE IN SITO GEOTECNICAA.A. 2012-2013
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VANTAGGI
! Terreni a grana grossa(a volte le uniche possibili)! Rapide ed economiche! Descrizione continua
(o quasi)! Volume di terreno maggiore
(vs. prove di laboratorio)
! Terreno indisturbato
SVANTAGGI
! Incertezze sulle condizionial contorno! Incertezze sulle condizioni
di drenaggio
!Stato tensionale edeformativo con fortigradienti
Interpretazione mediantecorrelazioni empiriche da:
Prove di LaboratorioBack AnalysisCamera di Calibrazione
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APPLICABILIT PROVE IN SITO (Mayne et al. 2002)
!"##$%&'(")$*%+&
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STANDARD PENETRATION TEST SPT
Sviluppata negli USA nel 1927, consiste nellinfissione a percussione di uncampionatore a pareti grosse standardizzato (campionatore Raymond).Viene eseguita al fondo di un foro spinto alla profondit desiderata (nelcorso di un sondaggio oppure in un foro appositamente trivellato).
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Si effettua facendo cadere un maglio di 63.5 kg da unaltezza di 76 cm;
lattrezzo viene infisso per tre avanzamento consecutivi di 15 cmciascuno, contando i numeri di colpi necessari per ciascun avanzamento:N1, N2 eN3. A caratterizzare la prova si assume il numero di colpi:
NSPT :ncolpi/300mmNSPT = N2 +N3
NB Il campionatore fissato allestremit inferiore di una colonna diaste, anchesse standardizzate, alla sommit della quale si fa agire ilmaglio. Al termine di ciascuna prova, viene riportato in superficie perconsentire lapprofondimento del foro e per recuperare il campione (diclasse Q2 o Q3). La prova fornisce misure discontinue.
PROVE IN SITO
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STANDARD PENETRATION TEST SPT
GEOTECNICAA.A. 2012-2013PROVE IN SITO
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STANDARD PENETRATION TEST SPT
Mediante prove SPT possibile valutare alcuni parametri meccanici delterreno, attraverso luso di correlazioni empiriche:- Dr, !p- Cuper i terreni fini
Sperimentalmente si osserva che:- N
SPT aumenta quasi linearmente con la tensione verticale
efficace- Dato lo stato tensionale verticale efficace, NSPTaumenta circa
con il quadrato di Dr- Dato lo stato tensionale verticale efficace e Dr, NSPT aumenta
allaumentare di D50
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Inoltre, possibile interpolare i dati ai fini del:- Calcolo dei cedimenti di fondazioni superficiali in sabbia- Calcolo della capacit portantedi pali
PROVE IN SITO
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STANDARD PENETRATION TEST SPTInterpretazione della prova
8
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GEOTECNICAA.A. 2012-2013
!pTerreni GranulariDe Mello 1971
STANDARD PENETRATION TEST SPTInterpretazione della prova
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GEOTECNICAA.A. 2012-2013
Schmertmann 1978
)',(
)',('
vSPT
vp
NfDr
Drf
!
!"
=
=
STANDARD PENETRATION TEST SPTInterpretazione della prova
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STANDARD PENETRATION TEST SPT
ENERGIA DEL SISTEMA
Rendimento energeticodel sistema di battutadove:ER = energia effettivamente trasmessa alle asteE* = 474 J, energia potenziale del sistema per una massa di 63.5 kgche cade da 760 mm di altezza
Il valore di NSPT convenzionalmente riferito ad un valore energeticopari al 60%.Skempton(1986) introduce il parametro di riferimento:
Con
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( )%100*E
ErER =
2601 /)( DrN
60N1
260601
60
NCNdaricavabile
/1')(
battituradisistemadelenergeticorendimento
60
!=
==
=
=
cmkgperNN
ER
ERNN
v
SPT
"
SABBIE (N1)60/Dr2
Fini 55Medie 60Grosse 65
PROVE IN SITO
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PROVA PENETROMETRICA DINAMICA CONTINUA DP
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PROVA SCISSOMETRICA
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Prova utilizzata in terreni coesividi bassa e media consistenza perla determinazione della resistenzanon drenata Cu.Lo scissometro (o vane) costituito da 4 rettangoli dilamiera dacciaio (s = 2 mm),saldati a croce allestremit diunasta metallica. Ruotando lasta,le palette descrivono un cilindro didiametro scelto in funzione dellamassima coppia torcente che siprevede di dover applicare perprovocare la rottura del terreno.
cu=
6M
!d2
d+3h( )
Dallequilibrioalla rotazioneattorno allasta:
PROVE IN SITO
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PROVA PENETROMETRICA STATICA (CPT)Mediante tale prova possibile:" Valutare i parametri meccanici dei terreni" Determinare il profilo stratigrafico" Identificare la natura dei terreni( complementare al sondaggio NON sostitutivo)" Interpolare i dati del sito ai fini del:
Attrezzatura
macchina di contrasto e sistema di reazione batteria di aste sonda penetrometrica sistema di misura e registrazione dati
Terreni indagati: dalle argille alle sabbie grosse (non cementate)Max profondit raggiungibile: dipende dallattrezzatura
+ calcolo cedimenti fondazioni superficiali in sabbia+ calcolo capacit portante pali
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1953+ manicotto per misurare attrito laterale (Begemann)
PROVA PENETROMETRICA STATICA (CPT)
Static Penetration Test1917Swedish State Railways 1927Danish Railways1935Department of Public Works Olandese
semplice cono da spingere nei terreni deltizi (progetto pali)
qcresistenza alla punta [FL-2]fs resistenza laterale [FL-2]
Limiti della prova meccanica qce fs riferite a profondit diverse misure fatte dal piano di campagna (attriti) discontinuit (prova ogni 20 cm)
POCO IDONEE PERTERRENI NON
OMOGENEI
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Cone Penetration Testdal1948 (ma usato negli anni 60)
penetrometro elettricocelle di carico per le misure di qcfsmontatesul cono
Vantaggi punta elettrica
Accuratezza e ripetitibilit delle misure Migliore definizione di strati sottili Velocit esecutive e di acquisizione dati Interpretazione (correlazioni empiriche) Alloggiamento per altre misure:
# pressione dellacqua (piezocono)# VS(down hole)# chimico/ambientali (envirocone)# resistivit
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PIEZOCONO (dal 1974)
Vantaggi rispetto alla CPT maggiore dettaglio stratigrafico
u non dipende da effetti scala valutazione propriet idrauliche
prove di dissipazione
misure livello di falda
CPTU
Misura pressione interstiziale u "u in argilla NC (+) in sabbia (-) condizioni di falda u0
N.B. deareazione sistema di misura
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PORTO TOLLE 1981
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20/54
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20
qc(MPa)
Depth
(m)
00,050,10,150,2
fs(MPa)
-0,5 0 0,5 1
u (MPa)
CPTUdepositi delta del Po
Porto Garibaldi,Ferrara
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0
0,25
0,5
0,75
1
1 10 100 1000 10000
Dissipation Time (s)
Nor
malisedexcesspor
epressure
16,8
20,8
23,0
29,7
Depth (m)
CPTU - depositi delta del Po - Porto Garibaldi, Ferrara
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sabbie
Rf= fs/qc
argille
qc
NATURA ed IDENTIFICAZIONE dei TERRENI (Robertson & Campanella 1983)
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NATURA ed IDENTIFICAZIONE dei TERRENI (Robertson 1990)
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DR - materiali granulari (Jamiolkowski et al. 1985)
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qc
#V0
$
- materiali granulari (Durgunoglu e Mitchell 1975)
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qc M=(1315)(qc)0,5
G0=(1,82,3)qc+59
G0ed M - materiali granulari (Fioravante et al. 1991)
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E50 E25
qc
E25 - E50 materiali granulari (Baldi et al. 1981)
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io
Cu materiali fini
NK = 15 Porto Tolle (Jamiolkowski et al. 1982)
Soluzioni teoriche:Capacit portante
Espansione della cavitStrain path methodApproccio numerico con modelli non lineari
qc= NKCu+#V0
NK
PI %
da Piezocono"u = NUCu
Argille Canadesi
NU=7,9+0,7 per 0,8 < LI < 2NU=11,7+2 per LI > 2
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io
Eu materiali fini Duncan e Buchignani 1976
Eu/Cu = f(PI, OCR)
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io
M materiali fini Sanglerat 1979
M = %Mqc
Classificazione USCS %M NC %M OCArgille molto plastiche CH, MH 2,57,5 2 6
Argille di media e bassaplasticit
CI, CL (qc < 0,7 MPa) 3,710(qc > 0,7 MPa) 2,56,3
25 (qc2)
Limo di bassa plasticit MI, ML 3,57,5 36 (qc2)
Limo organico OL 2,510 -Torba e argilla organica Pt, OH 0,5 5 -
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io
K Cv dissipazioni CPTU Fioravante 1983
U="u/u0
cv =TvH2/ t
Kv= cv mv &w
K= T50R2mv&w/ t50
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Classificazione tecniche geofisiche G0=VS2
tipo sorgente- attive: onde generate da sorgente- passive: sorgente = rumore ambientaleubicazione sorgente e ricevitori
- non intrusive: sorgente e ricevitori in superficie- intrusive: ricevitori e/o sorgente in foro di sondaggiomodello interpretativo
- dirette: misura diretta VS- indirette: misura indiretta VSIpotesi interpretative: terreno come mezzo omogeneo,isotropoe non confinato, legame costitutivo elastico lineare
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Classificazione tecniche geofisiche G0=VS2
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CROSS HOLE
Prova cross-hole 3 fori: si fa riferimento solo alle onde dirette e si supponeche le onde si propaghino orizzontalmente senza subire deviazioniMezzo trasversalmente isotropo
Metodo diretto:
V=V2-V1=L2/T2 L1/T1Metodo intervallo (true timeinterval):
V= "L/"T=(L2 L1)/(T2-T1)
"#
"$
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DOWN-HOLE 1 RICEVITORE
Z
L
D
Linterpretazione assume che itempi di primo arrivo deisegnali facciano sempreriferimento alla propagazionedelle onde dirette cheviaggiano lungo
percorsi rettilinei dallasorgente al sensore
Si correggono i tempi per tenerconto dei percorsi di propagazioneinclinati (tc= tempo che le ondeimpiegherebbero a parit di V sefossero verticali)
D = (L2+ z2)0.5tc=z*t/D
Sorgente + geofoni (ricezione) + trigger + sismografo (acquisizione)
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DOWN-HOLE 1 RICEVITORE
Z
L
D
tc
z
V
1
0
10
20
30
40
50
60
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Profondit
Vp
Vs
Velocit onde di taglio e di compressione (m/s)
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DOWN-HOLE 2 RICEVITORI
t1t2
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SCPTU
Aste di spinta
Amplificatoredi segnaleInclinometrobiassialeGeofono biassiale
Cella di carico fs
Manicotto(150 cm2)Cella di carico qcFiltro
Sorgente
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Beam
Static
Load
Seismic ConePenetrometer
TriaxialAccelerometers
Lateral Offset
Sledge-hammer
MechanicalHammer
LT
LB
tT
tB
Depth
TB
TB
S
tt
LLV
!
!
=
down-hole SCPTU
t = time of each signalL = length of each signal pathVS= shear wave velocity
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40/54
0
5
10
15
20
25
0 20 40 60 80 100
G0(MPa)
Depth(m
)
0 2 4 6 8 10
qc(MPa)
CH DH7
SCPTU7
G0profiles fromCross Hole and DownHole -SCPT tests in
alluvial depositPARMA
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TECNICHE GEOFISICHE NON INTRUSIVE E ATTIVE
Sorgente e ricevitori si trovano in superficie- prove di rifrazione e prove di riflessione (dirette)- onde di superficie (indirette)
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TECNICHE GEOFISICHE NON INTRUSIVE E ATTIVE
VANTAGGI/SVANTAGGI
+ non sono invasive
+ sono economiche
+ consentono di studiare aree molto estese
- i valori della V sono mediati su ampi volumi di terreno e interreni molto stratificati possono essere non significativi
- molto difficile indagare profondit elevate (>20-30m)- tecniche di elaborazione e interpretazione sofisticate
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SASW, MASWdeterminazione VR(onde Rayleigh) per inversione profilo VS
%&''(
()(*&+&(
%&''(
,-./012/-(
!piccola:deformazioni concentrate in A: VR= VRA!grande: deformazioni concentrate in B: VR= VRB
! lampiezza delle onde R decresce velocemente con la profondit! lenergia trasportata si trasmette quasi completamente negli strati a z < !! VRdipende dalle propriet meccaniche degli strati a z < !
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PROVA SASW A DUE STAZIONI
campo di moto superficiale
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Prova SASW multistazione o MASW (4 o 8 geofoni)
PROVE IN SITO GEOTECNICAA.A. 2012-2013
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PARAMETRI DINAMICI MISURE IN SUPERFICIE
[ ][ ]
( )( )[ ] ( )!"
#
!
!!
!!
!
!
$==
%=
=
=
XfXV
tyFFT
tyFFT
R
2
arg
:fasediVelocit
)()(
:SpectrumPowerCross
)()(
)()(
:lineariSpettri
*
2
1
12
2112
2
1
G
YYG
Y
Y
ANALISISPETTRALE
DEI SEGNALI
PROPAGAZIONE DELLE ONDE NEI TERRENIGEOTECNICA
A.A. 2012-2013
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PARAMETRI DINAMICI MISURE IN SUPERFICIE
CURVA DI DISPERSIONESPERIMENTALE
PROPAGAZIONE DELLE ONDE NEI TERRENIGEOTECNICA
A.A. 2012-2013
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PARAMETRI DINAMICI MISURE IN SUPERFICIE
PROCEDURA DI INVERSIONE
PROPAGAZIONE DELLE ONDE NEI TERRENIGEOTECNICA
A.A. 2012-2013
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PARAMETRI DINAMICI MISURE IN SUPERFICIE
PROFILO DELLE VELOCIT DI TAGLIO VS(Z)
VR= f(')(VS
VR= VR(f)
PROPAGAZIONE DELLE ONDE NEI TERRENIGEOTECNICA
A.A. 2012-2013
0 50 100 150
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0
5
10
15
20
0 50 100 150
Go (MPa)
Depth
(m)
SASW
SCPT
G0profiles fromDH-SCPT and SASW tests
from deltaic deposit of
Po riverFERRARA (Madonna)
GEOTECNICA
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!"#$%&'%"()
+, -%../ /0/#%"%/ '11'0'232/ 45/1/ /"&% &' 6/170%89, 9: ;$'"
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PROPAGAZIONE IN UN MEZZO OMOGENEO ELASTICO ISOTROPO CONFINATO
in corrispondenza della superficie libera, dove le tensionitangenziali si annullano, le equazioni del moto ammettano soluzioniaddizionali che descrivono delle onde che si propagano nellostrato pi superficiale
La velocit di propagazione delle onde R funzione della VS(VR/VS)6-8(VR/VS)4+[24-16(VS/VP)2](VR/VS)2+16[(VS/VP)2-1]=0
Soluzione (approssimata) di Viktorov (1967):VR/VS= (0.874 + 1.117 ")/(1 + ")
"= rapporto di Poisson0.87 < VR/VS< 0.96
PROPAGAZIONE DELLE ONDE NEI TERRENIGEOTECNICA
A.A. 2012-2013
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