Caratterizzazione geotecnica delle coperture dell'arenaria Macigno nel bacino del Fiume Serchio (LU) attraverso prove penetrometriche dinamiche super-pesanti (DPSH), prove SPT e prove di laboratorio

RIASSUNTO L’area compresa all’interno del bacino del fiume Serchio risulta, da sempre, oggetto di studio in quanto, per ubicazione geografica e configurazione geologico-morfologica, è frequentemente interessata da eventi sismici e caratterizzata da particolari condizioni morfo-climatiche che la rendono suscettibile a fenomeni alluvionali e a dissesti che vanno ad interessare prevalentemente la coltre di terreno più superficiale. Fin dagli anni ’80, quindi, sono stati avviati studi per la riduzione del rischio sismico e sulla stabilità dei versanti. La valutazione del rischio di frana, all’interno del bacino del fiume Serchio, assume, quindi, una particolare importanza, sia dal punto di vista della pianificazione territoriale, che in funzione della densità di popolazione e della forte antropizzazione dell’area. Da studi pregressi risulta inoltre che, all’interno del bacino, il maggior numero di movimenti franosi si verifica in rocce di tipo argillitico, rocce arenacee (Macigno) e nei depositi detritici. L’obiettivo principale di questa tesi è rappresentato proprio dallo studio di alcune caratteristiche geotecniche delle coperture eluvio-colluviali del Macigno, rappresentate da materiali eterogenei, ma prevalentemente sabbiosi, che caratterizzano buona parte dei versanti delle aree collinari-montuose del bacino: la conoscenza delle caratteristiche fisico-meccaniche di tali coperture riveste, infatti, un ruolo di notevole importanza per la comprensione dei fattori che contribuiscono maggiormente ai fenomeni di instabilità, sia in caso di eventi alluvionali che sismici. In particolare sono stati ricercati i valori tipici di angolo di attrito interno e di densità relativa. La ricerca di tali valori è stata eseguita attraverso la rielaborazione ex novo dei dati grezzi ottenuti da prove penetrometriche dinamiche super-pesanti (DPSH), prove SPT e prove di laboratorio. Più in particolare sono stati analizzati i dati ottenuti con due diversi modelli di penetrometro entrambi della ditta Pagani: TG-63 100 e TG 63-200. Le prove penetrometriche, per una questione di costi e tempi di analisi, sono molto utilizzate dai professionisti, sia in ambito pubblico che privato, per la ricostruzione del modello geotecnico del sottosuolo e per la determinazione dei parametri caratteristici dei terreni, anche se, essendo prove in situ di tipo indiretto, possono essere correlate solo indirettamente alle caratteristiche fisico-meccaniche dei materiali indagati. I dati delle prove DPSH e SPT sono stati correlati ai parametri geotecnici del terreno attraverso metodi sviluppati per materiali granulari ed i risultati ottenuti sono stati confrontati con i dati di prove dirette di laboratorio eseguite sulle medesime coperture. Si è, quindi, valutata la bontà di questa metodologia di indagine per le coperture del Macigno. I risultati ottenuti in questa prima fase sono stati poi ulteriormente confrontati e validati attraverso analisi di stabilità di versante che hanno, inoltre, permesso, insieme ad un’analisi di sensibilità, di ricercare e valutare le principali condizioni per cui si possono sviluppare fenomeni di instabilità nelle coperture del Macigno, e come ciascuna variabile analizzata influisca, sinergicamente con le altre, sulla stabilità di tali coperture che caratterizzano gran parte del bacino del fiume Serchio. ABSTRACT The study area is included in the Serchio River’s basin; due to its geographic position and the geological-morphological configuration and the climatic conditions, this basin is frequently interested by seismical events and floods. In particular, many instability phenomena characterize this area, involving prevalently the superficial detrital deposits. Therefore, since eighties, a lot of studies and surveys about the reduction of seismical and hydrogeological risk were carried out. The evaluation of landslide hazard is very important for the territorial planning and because of the high population density and antropization of the area. Moreover, previous studies showed that in this basin the highest number of landslides occur in argillitic rocks, sandstones (Macigno Formation) and in debris sediments. The main aim of this graduation thesis is to provide a contribution to the study of some geotechnical characteristics of the eluvio-colluvial sediments which often cover the Macigno Formation. Such sediments consist of heterogenic materials, even if are prevalently sandy, and characterize a lot of slopes of the hill-mountain areas of the basin; the knowledge of the physical-mechanical properties of these materials has in fact a very important role for the comprehension of the factors that mainly contribute to the slope instability, in case of both floods and seismical events. In particular, the typical values of the angle of internal friction and the relative density has been analyzed. The research of such data has been carried out through the rielaboration ex novo of the initial datum obtained from super-heavy dynamic penetration tests (DPSH), SPT tests and laboratory tests. Referring to the penetration tests, in this research the data obtained by two different models (Pagani TG-62 100 and TG-63 200) has been analyzed. In fact, due to the low costs and times of analysis, the penetration test is one of most used techniques for the reconstruction of the underground geotechnical model and to determine the soil parameters, even if these tests are indirect in situ analysis and allow correlating only indirectly the results with the physical-mechanical properties. The information obtained by DPSH and SPT tests have been related to soil geotechnical parameters through methods used for granular materials; the results have been compared with the values get from laboratory tests executed on the same materials. We have estimated the validity of this analysis’s methodologies for the Macigno Formation cover materials. The results obtained from this first part of the work have been further compared and validated through stability slope analysis which have allowed us, together with a sensitivity analysis, in order to evaluate the main conditions and the most important factors which can lead to the instability phenomena in the Macigno Formation cover materials