Dott. GIOVANNI TILOCCA – Geologo Dottore di Ricerca in Scienze della Terra
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N° 224 Ordine dei Geologi della Sardegna
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Realizzazione delle opere di arginatura e difesa spondale del Rio
Scalamala nel centro abitato di Porto San Paolo
RELAZIONE GEOTECNICA
PREMESSA
La presente relazione, richiesta ai sensi di legge, è coerente con la Relazione Geologica, da cui trae gli
elementi di riferimento per l’elaborazione del necessario modello geotecnico.
Per ragioni di opportunità operativa si è ritenuto di dover commisurare l’elaborato alla tipologia degli interventi
previsti e di operare secondo metodi speditivi senza il ricorso ad indagini di laboratorio o in situ che
necessitassero di oneri aggiuntivi, peraltro non contemplati in sede amministrativa.
Gli interventi di progetto non prevedono infatti fondazioni e carichi sui terreni; l’articolazione dell’elaborato è,
pertanto, a carattere essenziale e il suo contenuto sintetico si basa su indagini altrettanto speditive, quali
“Prove Indice manuale” e “Test Sclerometrici” con l’impiego del Martello di Schmidt e su dati bibliografici
attinenti litologie analoghe a quelle affioranti nell’area d’intervento. I dati di riferimento sono quindi di prima
approssimazione ma di ampia affidabilità.
Si omettono, per quanto detto, le parti introduttive e normative, per le quali si rinvia alla Relazione Geologica.
LOCALIZZAZIONE
Il Riu Scalamala attraversa l’abitato di Porto San Paolo, parte del comune di Loiri-Porto San Paolo in provincia
di SS (ex OT).
L’area su cui è dislocato l’alveo del Riu Scalamala, ai fini del progetto, è localizzata nella sez. 444120 della
CTR. La figura sottostante sovrappone la CTR all’Ortofoto 2006.
Fig. 1 – Localizzazione area d’interesse ai fini degli interventi di progetto (da Sardegna geoportale; http://webgis.regione.sardegna.it/
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DEFINIZIONE DEL VOLUME SIGNIFICATIVO
Il volume significativo è quella parte di sottosuolo che subisce l’influenza diretta del manufatto sovrastante e
che può, a sua volta, influenzarne i comportamenti. In considerazione degli interventi previsti o prevedibili
per lo specifico contesto tecnico, ivi compresa, come si vedrà, l’eventuale posa in opera di massi ciclopici, si
ritiene questo aspetto non interferente e non significativo.
Fig. 2 - Stralcio corografia di progetto
CARATTERI PROGETTUALI
Gli interventi proposti in base all’indagine preliminare sono i seguenti:
Delocalizzazione della tubazione collocata trasversalmente in alveo alcune decine di metri a monte
I.
del ponte sulla S.S. 125;
II. Manutenzione straordinaria del fondo dell’alveo artificiale e rivestito, a valle del ponte sulla S.S. 125
laddove il rivestimento del fondo risulta distrutto o deformato in modo convesso, per uno sviluppo di
80 m;
III. Protezione delle sponde in massi ciclopici in Sx all’altezza della sezione del Rimessaggio per circa
100 m;
IV. Manutenzione straordinaria della riva Dx con sottrazione ci circa 800-900 mc di ciottolame per uno
sviluppo di circa 70 m allo scopo di migliorare il deflusso a piene rive riducendo l’ostruzione
attualmente comportante la deviazione in Sx e l’apertura di un canale laterale in Dx al di sopra del
livello con portata a piene rive;
V. Eventuale protezione in Dx in massi ciclopici anche al fine di regolarizzare la sezione di raccordo in Dx
col canale rivestito;
VI. Abbattimento delle masse rocciose costituenti rialzi del fondo per circa 40 m dalla sezione all’altezza
del Rimessaggio verso monte
Quelli che comportano valutazioni di ordine geotecnico e geomeccanico sono essenzialmente ai punti II, III-V
e VI.
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PROGRAMMA DI INDAGINI
In riferimento agli interventi di progetto, l’indagine si limiterà ai soli terreni direttamente interessati dalle opere
(sito), traendo ogni altro elemento propedeutico dall’indagine geologica a cui si rimanda.
Con tali fini è stato elaborato ed eseguito il seguente programma d’indagini:
A) Bibliografia geotecnica
B) Studio geomeccanico speditivo, al fine di definire i principali caratteri fisico-meccanici dei terreni
attraversati.
In particolare, anche per quanto esposto in Premessa, il punto B) è finalizzato alla necessità di stabilire fra
l’altro, la cosiddetta Rippabilità o Scavabilità dei terreni interessati, non essendo previsto nel progetto
preliminare alcun manufatto che necessiti fondazioni (fatto salvo l’esistente o poco più per quanto attiene il
punto n. I dell’elenco degli interventi) e considerando che per quel che attiene i punti n. III e n. V, l’aspetto
progettuale fondamentale è la garanzia offerta dal peso del singolo elemento in rapporto alla velocità della
corrente (in tal senso le tipologie previste offrono eccezionali spazi di garanzia e sono di per sé verificati in
partenza, alla luce degli elementi derivanti dalla modellizzazione idraulica; cfr. Relazione Idraulica).
Per quanto attiene alla ricerca bibliografica si veda l’omonimo paragrafo alla Relazione Geologica. Ad essi si
aggiungano:
o Bowles J.E. (1994): Fondazioni-Progetto e analisi. McGraw-Hill.
o Colombo P. (1974): Elementi di geotecnica. Zanichelli.
o Commissione Interministeriale per lo studio della sistemazione idraulica e della difesa del suolo-III
Sottocommissione [Presid. A. Desio] (1971): Guida alla classificazione delle frane ed ai primi interventi.
Tipolitografia Edigraf-Roma, 26 Tavv. pp.51.
o De Vallejo Gonzales L.I. a cura di (2005): Geoingegneria. Prentice Hall, pp.716.
o Di Lollo M., Di Ludovico A., La Banca V. (2005): Analisi dei dissesti in roccia. Quarry & Construction,
Agosto, pag.59-65.
o Hoek E., Carranza-Torres C.T. and Corkum B. (2002): Hoek-Brown failure criterion-2002 edition.
Proc.North American Rock Mechanics Society meeting in Toronto in July 2002.
o Hoek E.& Marinos P. (2000): Predicting tunnels squeezing. Tunnels and Tunnelling international.
o I.S.R.M. (1993): Metodologie per la descrizione quantitativa delle discontinuità nelle masse rocciose.
Rivista Italiana di Geotecnica, 2, pag.151-197.
o Montaldo P.(1962): I graniti della Sardegna. Studio morfotettonico e caratteristiche tecniche. Soc. Editrice
Italiana , Cagliari.
o Pinna S. (1991): Caratteristiche geologico-tecniche delle coltri di disfacimento delle rocce granitiche della
Sardegna nord-orientale. Geologia Tecnica, 3, pag.37-44.
LITOSTRATIGRAFIA
Lo studio geologico, ha posto in evidenza il modello geologico del bacino e dell’area d’intervento di seguito
schematizzato:
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6
5
6 Alluvioni ciottolose. 5 Detriti di
versante 0.50-2,00m
3 Complesso granitoide ercinico del
tutto arenizzato 0.50-2,50m
3
2
Olocene-Attuale
Coltre eluviale
Pleistocene
2 Complesso granitoide ercinico
parzialmente arenizzato 0.50-5,0m
1B
1B
Complesso
granitoide ercinico a
monzograniti
molto
fratturati e fessurati
1 Complesso granitoide
del Carbonifero-Permiano
a prevalenti monzograniti
porfirici in ammassi
rocciosi.
Con
filoni
accessori Radicato in
profondità.
1A
1A
Complesso
granitoide ercinico a
monzograniti
porfirici
integri o poco fessurati
Fig. 3 .– Schema litostratigrafico Riu Scalamala
NNW
SSE
Riu Scalamala
Fig. 4 - Profilo litologico schematico del sostrato granitoide all’altezza della sezione Monte Contros-Monte Bagno
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Dall’indagine svolta nel settore e negli specifici siti è stata ricostruita la seguente stratigrafia dei terreni, dalla
superficie verso il basso:
• Sedimenti ciottolosi sciolti o poco addensati dell’Olocene, passanti di lato a detriti di versante di analoga
età;
• Granitoidi (Monzograniti e/o filoni) in ammassi rocciosi, più o meno alterati del Carbonifero sup.Permiano.
In particolare le sponde del Riu Scalamala nel suo tratto naturale a monte dell’attuale canalizzazione rivestita,
sono contrassegnate da terreni essenzialmente detritici; in generale si tratta di conglomerati con matrice
ghiaosa e sabbiosa sui terrazzi alluvionali mentre fondo alveo risulta essere (da monte a valle) talora roccioso
(Stretta di Monte Contros-Monte Bagno), talaltra con sedimenti intermittenti e, infine, totalmente caratterizzato
da sedimenti a partire da circa 200 m dall’imbocco del tratto rivestito.
A valle della canalizzazione l’alveo e le sponde riscontrano dapprima terre rimaneggiate (conglomerati
ghiaosi), poggianti su coltri alluvionali originarie e su roccia, poi soprattutto alluvioni fluvio-deltizie poggianti su
rialzi in ammassi rocciosi. Non sono rari in superficie e sulla sponda Dx materiali di risulta e rifiuti da
demolizione.
MODELLO GEOTECNICO
Gli interventi di cui ai punti n. III - n. V hanno come riferimento la seguente configurazione litostratigrafica
(numerazione crescente dalla superficie verso il basso)
UNITA’ 1
UNITA’ 2
Unità Litologiche
Sedimenti ciottolosi sciolti
Granitoidi (monzograniti e/o
filoni pegmatitici) o poco
alterati
Spessori
Terre sciolte o poco addensate
0,0-2,00 m
Granitoidi non alterati in Radicati
profondità
ammassi rocciosi resistenti
Unità geotecniche
in
La sola Unità 1 è coinvolta nell’intervento al n. IV.
Il modello geotecnico, pertanto, fa sinteticamente riferimento alle seguenti unità geotecniche per gli interventi
rispettivi::
Interventi n. III - n. V
Unità geotecniche
UNITA’ 1
Terre sciolte o poco addensate
UNITA’ 2
Granitoidi non alterati in
ammassi rocciosi resistenti
Spessori
0,0-2,00 m
Radicati in
profondità
Intervento n. IV
UNITA’ 1
Terre sciolte o poco addensate
0,0-2,00 m
CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA
Pur in mancanza di analisi granulomeriche di laboratorio, l’Unità 1 è certamente classificabile come “Terreno
Granulare” del Gruppo A1 della Classificazione AASHTO.
Detta tipologia di terreni è classificabile inoltre come “eccellenti terreni di sottofondo” e “buoni terreni per
rilevati” secondo l’HRB (Highway Research Board) adottata dal CNR-UNI.
Sono terreni rippabili ovvero scavabili con escavatore (preferibilmente a cucchiaio rovescio nella fattispecie).
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CARATTERIZZAZIONE GEOMECCANICA
Per la caratterizzazione novo ex in via speditiva si è fatto ricorso a:
• Prove indice manuale
• Prove sclerometriche
A cui si aggiungono in via ausiliaria e complementare dati Bibliografici da Pinna (1991).
1- Prova indice manuale (cfr. ISRM, 1993)
Sono state testate le litologie dell’unità 2, affioranti all’interno dell’alveo. La prova ha riscontrato la presenza di
Rocce molto resistenti (grado R5-Resistenza alla compressione uniassiale pari a 100-250 MPa) in quanto
“Sono necessari molti colpi di Martello per rompere un campione”.
Lateralmente, all’esterno dell’alveo, sulla medesima Unità litostratigrafica si possono saltuariamente rinvenire
Rocce Resistenti (grado R4 - Resistenza alla compressione uniassiale pari a 50-100 MPa) dove “E’
necessario più di un colpo di martello per rompere un campione”.
Come si vedrà, le determinazioni sono da considerarsi nell’insieme coerenti con quelli ricavati dai test
sclerometrici.
2- Martello di Schmidt
Nelle tabelle successive sono presentati i dati relativi a n° 4 stazioni di prove sclerometriche eseguite su di
un medesimo fronte roccioso granitoide pegmatitico all’interno dell’alveo del Riu Scalamala, nel tratto
immediatamente a monte del Rimessaggio, su superfici di discontinuità tutte orientate fra N50° e N60° Est
immergenti a NW da 50° a 65°.
Fig. 5 –Stato della fessurazione dell’ammasso roccioso testato
Le prove sclerometriche si eseguono, secondo le consuete procedure, mediante il Martello di Schmidt,
applicato perpendicolarmente alle superfici pulite delle discontinuità rilevate. Le prove sono condotte sulla
base di almeno 10 letture di cui si scartano le 5 più basse, con calcolo della media delle 5 più alte (in grassetto
nelle tabelle successive). Il valore medio di ogni riferimento è utilizzato per la valutazione finale dell’indice JCS
(resistenza alla compressione delle pareti).
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Fig. 6 - Stato della fessurazione dell’ammasso roccioso testato.
Le tabelle successive danno conto delle misure dell’impulso al rimbalzo (Valore) e delle relative trasformazioni
in dati di Resistenza alla compressione uniassiale delle pareti delle discontinuità (JCS), alla cui
determinazione si perviene utilizzando la specifica e ben nota tabella di correlazione ai valori della densità
della roccia stessa.
Stazione 1
Rimbalzo Stazione 2
Rimbalzo
Stazione 3
Rimbalzo
LETTURA
VALORE
ANGOLO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MEDIA
R
36
34
36
37
35
48
50
50
50
38
47,2
RESISTENZA
MPa
Kg/cmq
112,5
Tab.1
Stazione 4
LETTURA
VALORE
ANGOLO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MEDIA
R
45
44
45
27
19
46
46
53
26
30
47
Tab.2
Rimbalzo
LETTURA
VALORE
ANGOLO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MEDIA
R
46
56
58
33
40
45
34
46
41
44
50,2
RESISTENZA
MPa
Kg/cmq
RESISTENZA
MPa
Kg/cmq
113,6
LETTURA
VALORE
ANGOLO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MEDIA
R
45
45
47
45
45
51
50
43
50
40
48,6
RESISTENZA
MPa
Kg/cmq
121,6
Tab.3
128,4
Tab. 4 (a,b,c,d)- Dati dei test e calcolo delle
Resistenze alla compressione uniassiale
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I simboli sono riferiti alle orientazioni dello sclerometro sulle rispettive superfici testate; la
specificazione è essenziale in quanto il comportamento dello strumento al rimbalzo è funzione variabile
dell’orientamento del martello in rapporto alla superficie (per effetto contrario o favorevole della gravità sul
rimbalzo) e conseguentemente differenti sono le corrispondenze con i valori di resistenza uniassiale.
I dati pur diversi fra loro, attestano di caratteristiche dell’ammasso roccioso piuttosto regolari, la cui variabilità
è totalmente funzione dello stato della fratturazione e della vicinanza o meno a dicontinuità.
l Peso di Volume a cui sono state associate le misure è stato ricavato dalla casistica regionale delle rocce
granitoidi di cava, non alterate (e resistenti)
Pv = 2,6 g/cmc
Pv = 2,5 kN/mc (24,49729 kN/mc)
Si ha
Media = (112,5 + 113,6 + 121,6 + 128,4)/4 MPa
Media = 119,025
M=119 MPa
Il dato di compressione uniassiale esprime valori riferibili alle Rocce Molto Resistenti non scavabili col ricorso
all’escavatore meccanico né al martello demolitore (questa qualità è ricavata di norma da altre analisi, ma per
esperienza si ritiene la valutazione congrua col quadro delle resistenze).
Si è proceduto, quindi, alla determinazione della resistenza al taglio dell’ammasso roccioso fratturato mediante
la procedura o metodo di Hoek-Brown. L’assunto fondamentale del criterio di Hoek et al. (2002) é quello
secondo cui per un ammasso roccioso, la resistenza meccanica dell’insieme è minore di quella dei
singoli elementi che lo costituiscono.
Il metodo, derivante più precisamente dal Criterio di Rottura di Hoek et al. (2002) o Metodo G.S.I., si fonda
sulla definizione di un criterio di rottura empirico e perviene alla definizione della resistenza al taglio
dell’ammasso in termini dei φ’ e c’, attraverso una procedura di caratterizzazione delle qualità meccaniche e
strutturali dell’ammasso mediante l’assegnazione di un valore numerico (parametro) alle sue caratteristiche
geologiche. La metodologia fa riferimento ad una rigorosa ed integrata conoscenza della struttura geologica,
ovvero del complesso dei caratteri dell’ammasso roccioso, piuttosto che ai soli dati puntuali misurati in situ o
in laboratorio.
Per l’applicazione del Criterio di Rottura è stato necessario definire nelle situazioni studiate i seguenti
parametri base:
σci ( resistenza alla compressione uniassiale in MPa)
G.S.I. (Geological Strenght Index = Indice geologico di resistenza, adimensionale, che sintetizza le
caratteristiche strutturali essenziali dell’ammasso e della cui elaborazione si dirà meglio in seguito)
mi (costante litologica, adimensionale, dipendente dalla litologia e ricavabile per stima da tabelle
apposite)
D (fattore di disturbo, adimensionale, dipendente da condizioni sovraimposte da azioni di disturbo di
origine antropica, ovvero, nel nostro caso, scavi)
Per il parametro σci si è fatto riferimento al valore di 119 MP ricavato dalle prove sclerometriche in situ col
Martello di Schmidt, accreditati dai risultati della prova indice manuale.
Gli altri dati sono stati elaborati utilizzando il programma RocLab della Rocscience .ltd, considerando
l’applicazione Generale e un γ = 2.6 g/cm3 (25 kN/m3)
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Il parametro GSI è stato valutato stimando speditivamente i caratteri strutturali dell’ammasso e le condizioni
delle discontinuità, così come proposto da Hoek & Marinos (2000), utilizzando i valori dell’abaco riferibili alla
struttura dell’ammasso “a blocchi irregolari” (o “Very Blocky”) in quanto trattasi di ammasso dislocato da 4 o
più famiglie di discontinuità che individuano blocchi o diedri di materiale parzialmente disturbato e con
superfici di discontinuità “discrete”, in altre parole poco rugose o levigate, moderatamente alterate. Il valore di
riferimento è 65.
mi scaturisce dal confronto con un’apposita tabella di riferimento testata sul software. I valori suggeriti per le
rocce intrusive sono compresi fra 32+ 3 dei Graniti, 29 + 3 delle Granodioriti, 27 + 3 dei Gabbri e 25 + 5 delle
Dioriti. Si è scelto di assegnare, pertanto, il, valore 29.
D ha valori compresi fra 0 e 1. Per la scelta si è fatto riferimento alle Condizioni Indisturbate (D=0)
N320°-322°/Verticale; N155°/85° NE; N324°/85° NE ; N135°/85° N260°/NNW 72°; N080°/ 56° NNW; N070°/50° NNWN60°/50°
NE; N150°/80°E; N352°/85° E
NW °; N50°/65°NW
N096°/80° N; N105°/ 80° N
N014°/85°WNW; N020°/57° ESE; N017°/70°ESE
N358°-0° /Verticale; N000°/80° E; N002°/85°NW
Tab. 5 – Principali famiglie di discontinuità tettoniche negli ammassi del bacino (rilievi zona Monte Contros)
Di seguito i parametri introdotti ed i risultati dell’applicazione di RocLab in condizione Generale.
Hoek Brown Classification:
sigci 119
MPa
GSI
65
mi
29
D
0
Ei
12000
Hoek Brown Criterion:
mb
8.30864
s
0.0204681
a
0.501975
Failure Envelope Range:
Application
General
sig3max 29.75 MPa
Mohr-Coulomb Fit:
c
9.9474 MPa
phi
44.2011 degrees
Rock Mass Parameters :
sigt
-0.293153
MPa
sigc
16.8947 MPa
sigcm 47.0989 MPa
Erm
7580.63 MPa
Tab. 6 - Dati riassuntivi dell’applicazione di RocLab
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Fig. 7 - Valutazione del GSI
L’angolo di resistenza al taglio pari a 44° è del tutto coerente con condizioni sperimentali relative alle rocce
granitoidi di migliore qualità (in genere graniti di cava).
Per la caratterizzazione dei granitoidi in stato di arenizzazione (eventuale Unità Geotecnica 3) si fa riferimento
ai valori medi tratti da Pinna (1993) validi in prima approssimazione:
Parametro
Peso di Volume (t/mc)
Angolo d’Attrito (°)
Coesione (KPa)
Campione 1
1.64
31
6,4
Tab.7- Dati medi dello studio citato
INTERAZIONE CON ALTRE OPERE
Non sussistono interazioni significative
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CONCLUSIONI
Il contenuto della Relazione svolta è commisurato alle opere in progetto che non comportano fondazioni e
carichi sui terreni. Di conseguenza una volta determinate le unità geotecniche si è provveduto ad una
caratterizzazione geomeccanica e geotecnica a carattere speditivo, avente come obiettivo in particolare la
valutazione della Rippabilità dei terreni in modello.
Si è fatto ricorso per questo a Prove indice manuale e a Test sclerometrici col Martello di Schmidt per la
determinazione della Resistenza alla compressione Uniassiale delle rocce in alveo (Unità 2) nel tratto più a
monte dell’area d’intervento (cfr. Fig. 1 della presente relazione e Relazione Geologica con Allegati).
L’Unità 1 è attribuita anche in assenza di prove granulometriche a “Terreno Granulare” del Gruppo A1 della
Classificazione AASHTO. Detta tipologia è classificabile in termini di “eccellenti terreni di sottofondo” e
“buoni terreni per rilevati” secondo l’HRB (Highway Research Board) adottata dal CNR-UNI.
Si tratta di terreni rippabili dunque scavabili con escavatore meccanico (preferibilmente a cucchiaio rovescio).
Per l’Unità 2, i valori di Resistenza alla compressione uniassiale ricavati dalle procedure ISRM sui test
sclerometrici, pari a 119 MPa e l’elevato angolo di resistenza al taglio (44°), determinato facendo ricorso
all’applicazione del software RocLab di Rocscience, attestano di Rocce Molto Resistenti certamente non
scavabili col ricorso all’escavatore meccanico ma neppure al martello demolitore. E ciò malgrado lo stato di
intensa fessurazione.
Ad un’eventuale Unità 3 derivante dall’alterazione delle litologie granitoidi, eventualmente reperibile in forma
localizzata, sono stati attribuiti parametri geotecnici ricavati da dati bibliografici su litotipi della Gallura.
Dott. Geol. Giovanni TILOCCA
Lì, 6/09/2013
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