Il problema della classificazione errata di terreni intermedi (limo, limo argilloso, limo sabbioso, ecc) è generalmente risolvibile mediante prove di dissipazione (Robertson, 1990), in grado di facilitare in maniera significativa l’identificazione del tipo di comportamento del terreno, ma che spesso richiedono molto tempo.
Lo Presti et al, 2010, hanno proposto un nuovo approccio sperimentale più rapido, basato sull’utilizzo di due prove CPTu realizzate lungo verticali contigue ma aventi differenti velocità di penetrazione. La prima prova viene effettuata alla velocità di penetrazione standard (2 cm/s), mentre per l’altra si utilizzaa una velocità inferiore (1cm/s).
La penetrazione continuerà a verificarsi in condizioni di parziale drenaggio anche impiegando la velocità ridotta. In queste condizioni, basandoci sui risultati illustrati nel paragrafo precedente è possibile prevedere che:
- nei terreni “intermedi”, sia l’attrito sul manicotto sia la resistenza alla punta aumentino, mentre la pressione interstiziale diminuisce;
- nelle “argille” e nelle “sabbie”, gli effetti di cui sopra non si manifestino.
Sarà dunque possibile identificare i terreni “intermedi” confrontando, con una scala adeguata, i risultati delle due prove.
Nella pratica, sembra più utile fare riferimento alle variazioni che riguardano l’attrito sul manicotto e la pressione interstiziale piuttosto che la resistenza alla punta. In realtà, l’aumento della resistenza alla punta è meno evidente, perché mentre questa aumenta quando ci si avvicina alle condizioni drenate, decresce con la pressione interstiziale.
Le prove CPTu sono state eseguite in due siti differenti, al fine di verificare il metodo proposto e, più specificatamente, di osservare l’influenza di differenti velocità di penetrazione sui risultati della prova in differenti tipi di terreno. Sono state dunque effettuate due prove CPTu contigue in ogni sito con l’utilizzo di due diverse velocità di penetrazione (2 cm/s e 1 cm/s). La distanza in piano tra la prova CPTu standard e quella eseguita utilizzando una velocità di penetrazione ridotta era di circa 1 m. In ogni sito, era disponibile anche un sondaggio. La distanza in piano tra la prova CPTu e l’ubicazione del sondaggio era di 4 m. Le Figure 23 e 24 mettono a confronto la stratigrafia dedotta dall’interpretazione della prova CPTu standard per mezzo del grafico di Robertson (1990) e quella ottenuta dal sondaggio. Le Figure 25 –28 mostrano un confronto dei risultati ottenuti in ciascun sito con velocità di penetrazione standard e ridotte.
Il sito 1 corrisponde a depositi alluvionali-lacustri del fiume Serchio a Paganico (Lucca - Toscana). Lo strato superiore, di spessore variabile, consiste principalmente in un deposito alluvionale di sabbie limose o limi sabbiosi che ricopre il deposito lacustre (argilla e argilla limosa) (Fig. 23).
Le prove CPTu confrontate raggiungevano una profondità massima di circa 6 m.
L’interpretazione della prova CPTu effettuata con velocità standard (Fig. 23) mediante il metodo di Robertson (1990) permette di identificare correttamente i “limi sabbiosi”, i “limi argillosi” e la “sabbia e ghiaia”; solo i “limi argillosi-sabbiosi” (da 2 m a 3 m) sono classificati erroneamente.
Il sito 2 corrisponde ai sedimenti continentali-marini della pianura costiera di Livorno (Toscana), depositatisi durante numerosi cicli di ingressione e regressione del mare (Fig. 24).
Le prove CPTu confrontate raggiungevano una profondità massima di circa 21 m.
La prova CPTu è stata interpretata mediante il metodo di Robertson (1990); ottenendo una classificazione corretta della maggior parte dei terreni testati. Solo i terreni intermedi (5,1-7,5 m e 10-10,5 m) mostrano risultati insoddisfacenti.
E’ possibile prendere in considerazione le seguenti ipotesi di lavoro:
- per qualunque tipo di terreno e per le velocità di penetrazione considerate (2 cm/s e 1 cm/s) è possibile presupporre condizioni di drenaggio parziale;
- per la velocità di penetrazione standard (2 cm/s) è possibile attuare una semplificazione presumendo “condizioni non drenate” per le argille, “condizioni drenate” per le sabbie e “condizioni parzialmente drenate“ per terreni intermedi;
- la velocità di penetrazione ridotta dovrebbe causare una riduzione dell’attrito sul manicotto e della resistenza alla punta a causa degli effetti di deformazione viscosa, che possono inoltre provocare un aumento della pressione interstiziale;
- la velocità di penetrazione ridotta dovrebbe produrre un aumento della resistenza alla punta e dell’attrito sul manicotto quando ci si avvicina alle condizioni di drenaggio. Per il medesimo motivo, è possibile prevedere una riduzione della pressione interstiziale in caso di riduzione della velocità di penetrazione;
- in conclusione, se si utilizza una velocità di penetrazione ridotta, è prevedibile un aumento della resistenza alla punta e dell’attrito sul manicotto nei terreni intermedi, se gli effetti connessi alle condizioni di drenaggio prevalgono sugli effetti di deformazione viscosa. E’ prevedibile anche una riduzione della pressione interstiziale; si osserveranno gli effetti derivanti dalla riduzione della velocità di penetrazione nei limi sabbiosi-argillosi ed effetti piuttosto trascurabili nelle argille e nelle sabbie.
Le Figure 25 e 28 mostrano le variazioni di qc, fs e u2 osservate sperimentalmente nel caso di prova CPTu effettuata a velocità di penetrazione ridotta nei due siti. Le variazioni sono espresse in percentuale e sono calcolate dopo l’applicazione di una media mobile basata su 10 valori. Alcuni valori estremi sono probabilmente dovuti all’eterogeneità del suolo locale. Alcuni aumenti o diminuzioni sistematici dei valori misurati ci permettono di trarre conclusioni preliminari.
Più specificatamente, la penetrometria più lenta, eseguita a Paganico, mostra (Figure 25 e 26):
- da 0 a 2 m una diminuzione della pressione interstiziale (-138 %), un aumento della resistenza alla punta (30 %) e dell’attrito sul manicotto (40 %), come era prevedibile nei limi sabbiosi;
- da 2 a 4,5 m variazioni trascurabili della resistenza (7-9 %) e della pressione interstiziale (3%), probabilmente dovute alla presenza di terreni argillosi-limosi (Fig.23);
- da 4,5 fino alla fine della prova si sono riscontrate forti differenze di qc, fs e u2 tra l’indagine standard e quella più lenta. Tali cambiamenti non sono dovuti alla velocità di penetrazione differente, ma all’eterogeneità litologica locale.
Nel sito di Livorno il confronto tra le due prove penetrometriche evidenzia gli intervalli seguenti (Figure 27 e 28):
- da 5 a 10 m (sondaggio: terreni intermedi) esiste un incremento della resistenza alla punta (43 %) e dell’attrito sul manicotto (46 %) mentre la pressione interstiziale decresce (-129 %);
- da 10 a 15 m (sondaggio: terreni argillosi) la variazione di qc (2 %), fs (-4%) e u2 (18 %) sembra trascurabile, come era prevedibile;
- da 15 m alla fine della prova (sondaggio: terreni sabbiosi) le differenze tra le e prove sono probabilmente dovute alle differenze litologiche locali.