SCAVI. MODELLO GEOLOGICO E GEOTECNICO

Cari BGeologi,
questa settimana vorrei condividere con voi una riflessione sul modello geologico e geotecnico degli scavi.
In un precedente articolo ho parlato della differenza tra i pendii naturali e artificiali e delle differenze principali tra i rispettivi modelli geotecnici. Gli scavi sono delle opere che si possono considerare come una via di mezzo tra i due: presentano alcuni caratteri dei pendii naturali e alcuni caratteri dei pendii artificiali, di conseguenza, anche il modello geologico e il modello geotecnico di uno scavo saranno una via di mezzo tra quello di un pendio naturale e quello di un pendio artificiale.
Gli scavi possono essere opere provvisionali e definitivi. In generale, tra gli scavi provvisionali rientrano quelli eseguiti per consentire la realizzazione di un’opera, come per esempio per la realizzazione di una fondazione, di sotto-servizi e così via, mentre tra gli scavi definitivi rientrano sia gli scavi che sono parte integrante di un’altra opera sia gli scavi che sono essi stessi un’opera e/o di un intervento come per esempio gli interventi che vanno a modificare la geometria del profilo pre-esistente creando un pendio più o meno inclinato quali riprofilature di un versante, scavi di sbancamento o la realizzazione di trincee.
Gli scavi si possono classificare come pendii artificiali perché la loro geometria è definita a priori. Questo dipende per esempio: dalla geometria dell’opera da realizzare, dalla logistica, ossia dagli spazi disponibili e dalle attrezzature utilizzate, dalla tipologia ovvero se è superficiale o profondo, dalla presenza o meno di strutture di sostegno e così via.

La stabilità delle pareti di uno scavo è legata a:
– alla profondità dello scavo. A parità di geometria e di natura la stabilità delle pareti dipende dalle proprietà delle unità litotecniche interessate e dal loro comportamento;
– ai meccanismi di rottura propri delle unità litotecniche interessate. L’instabilità delle pareti può interessare qualsiasi tipo di materiale e manifestarsi con diverse modalità (crolli parziali o totali, cedimenti alla base della parete, deformazioni e così via);
– alla presenza dell’acqua. Gli scavi possono interessare terre più o meno sature e, una qualsiasi variazione nel contenuto d’acqua delle unità litotecniche direttamente interessate può influenzare anche in maniera significativa la stabilità. Le variazioni possono essere dovute a infiltrazioni di acque superficiali (meteoriche e non), oppure alla presenza della falda che può, inoltre, causare anche dei rigonfiamenti a fondo scavo (heaving);
– alla variazione nello stato tensionale dovuta all’asportazione di materiale che può causare fenomeni di sollevamento del fondo scavo (uplift);
– alla distanza dello scavo da altre opere e/o strutture adiacenti e agli accumuli del materiale scavato.

La stabilità delle pareti di uno scavo, quindi, è legata alla natura e al comportamento delle unità litologiche presenti e a come queste interagiscono con l’acqua pertanto l’elaborazione del modello geologico e geotecnico di uno scavo deve partire necessariamente da un rilevamento tecnico mirato in particolare a:
– definire la stratigrafia litologica e litotecnica della porzione di sottosuolo direttamente interessata dallo scavo;
–   individuare la profondità della falda se presente;
– raccogliere campioni rappresentativi su cui eseguire prove di caratterizzazione e determinazione dei parametri di rottura (pesi di volume, granulometrie, coesione drenata, coesione non drenata, angolo di attrito ecc.).
In particolare la stabilità delle pareti di uno scavo è legata al comportamento globale delle unità interessate, alla loro omogeneità e ai fattori che condizionano la rottura. Il comportamento dei materiali interessati sarà, infatti, diverso a seconda che si tratti di terre incoerenti, pseudocoerenti o coerenti: nel caso di terre omogenee incoerenti la stabilità è legata principalmente all’angolo di riposo del materiale mentre nel caso di terre coerenti e pseudocoerenti è legata alla coesione.

La verifica è quindi eseguita su un modello geotecnico semplificato costruito in conformità a specifiche indagini e, in generale, la sua finalità è di valutare la sicurezza delle pareti e l’eventuale realizzazione di strutture di sostengo dello scavo in relazione alla sicurezza, alla vita nominale e alle caratteristiche dei materiali interessati dallo scavo.

Le finalità specifiche invece sono:
– verificare se lo scavo così com’è stato progettato risponde ai requisiti prestazionali e di sicurezza prefissati nelle varie condizioni ipotizzate;
– valutare la stabilità delle pareti in relazione ai fenomeni legati alla presenza di acqua e alla variazione delle tensioni causate dall’asportazione di materiale (boiling e uplift);
– verificare la compatibilità della geometria prestabilita con i materiali interessati e valutare l’eventuale realizzazione di opere di sostegno;
– valutare l’influenza/interferenza reciproca dovuta alla presenza o meno di altre opere adiacenti.

Patrizia, Geologo