Conoscere la struttura del suolo grazie alla prova penetrometrica del cono

Il test del grado di penetrazione o prova del penetrometro del cono (CPT) è una prova standard eseguita sul suolo per valutarne le caratteristiche fisiche e prestazionali. Il test di penetrazione del cono è stato inizialmente sviluppato negli anni ’50 in Olanda come metodo economico per l’indagine del suolo.

Oggi, il CPT è uno dei metodi più utilizzati e accettati per le analisi del suolo in tutto il mondo, poiché consente di ottenere una buona restituzione della struttura del suolo, che permette di delineare la stratigrafia del terreno.

Il test è utilizzato soprattutto in quelle aree interessate a cambiamenti significativi nel carico utile del suolo a causa di perforazioni, costruzioni ecc.

Il metodo di prova consiste nello spingere un cono strumentato, con la punta rivolta verso il basso, nel terreno a una velocità controllata: la punta ha un diametro di 36 mm e viene premuto nel terreno con una velocità costante di 2 cm/s. Lo strumento che consente di eseguire questi test è il penetrometro.

Per superare l’attrito del terreno è necessaria una forte forza di reazione, e quindi la sonda viene premuta nel terreno utilizzando un mezzo pesante.

I sensori misurano, oltre alla resistenza del suolo, l’inclinazione del cono, il rapporto di attrito, la temperatura del suolo, la conduttività e la tensione superficiale e la pressione dell’acqua. Per misurare in modo accurato quest’ultimo parametro, viene utilizzato il trasmettitore di pressione PA-21 Y di Keller.

Pressione dell’acqua: un parametro molto importante

Quando si costruiscono edifici o infrastrutture su terreni deboli, come ad esempio su ex paludi o sponde di fiumi, il terreno deve essere prima di tutto compresso, per evitare futuri cedimenti. In edilizia, la prima operazione da compiere è infatti una attenta analisi delle caratteristiche del terreno su cui si deve operare, che dovrà essere compresso e compattato prima di poter iniziare a costruire. È importante, però, conoscere la pressione dell’acqua freatica in modo da comprimere il suolo in modo corretto.

Liquefazione del suolo e danni strutturali

Se il terreno viene compresso troppo, si può andare incontro al fenomeno che in geologia è definito “liquefazione del suolo”: è il comportamento dei terreni sabbiosi che, a causa di un aumento della pressione interstiziale, passano improvvisamente da uno stato solido ad uno fluido. Quando l’acqua freatica non riesce a trovare una via d’uscita abbastanza rapidamente e la pressione idrostatica aumenta troppo, possono verificarsi movimenti e spostamento del terreno indesiderati, con interi argini o edifici che rischiano di “galleggiare” via! Questo fenomeno è chiamato liquefazione del suolo, nel senso che il suolo si comporta come se fosse un liquido. Può anche verificarsi in caso di terremoti. Per avere un’idea, basti pensare che le sabbie mobili sono una forma di liquefazione del suolo.

Gli effetti della liquefazione del suolo nelle aree edificate possono essere estremamente dannosi. Gli edifici, le cui fondamenta poggiano direttamente sulla sabbia che si liquefa, rischiano di subire infatti un’improvvisa perdita di sostegno. Questo a sua volta si tradurrà in un drastico e irregolare assestamento, causando danni strutturali, tra cui fessurazioni delle fondazioni e danni alla struttura stessa, che potrebbe divenire inutilizzabile e inagibile.

Nel caso in cui tra le fondamenta dell’edificio e il terreno liquefatto rimanga uno strato di terreno non liquefatto, può verificarsi un cedimento della fondazione. L’assestamento irregolare del terreno può anche causare danni alle linee di servizio interrate, a impianti e fognature.

La pressione verso l’alto applicata dal movimento del terreno liquefatto attraverso la crosta superficiale può rompere le lastre di fondazione ed entrare negli edifici attraverso i condotti di servizio, l’acqua può arrivare a danneggiare ambienti e impianti elettrici.

Ponti e grandi edifici costruiti su fondazioni su pali possono perdere supporto e deformarsi, o restare inclinati dopo lo scuotimento.

I pericoli dell’allargamento laterale

Il terreno in pendenza e le zone vicino a fiumi e laghi possono “scivolare” su uno strato di terreno liquefatto (dando vita a un fenomeno che si chiama “allargamento laterale”), aprendo grandi crepe o fessure nel terreno. Questo può causare danni significativi a edifici, ponti, strade e servizi come acqua, gas naturale, fognature, energia elettrica e telecomunicazioni installati nel terreno. Serbatoi interrati e tombini possono arrivare a galleggiare nel terreno liquefatto.

Come prevenire la liquefazione del suolo

In breve, possiamo concludere che la misurazione della tensione idrica è fondamentale per ottenere dati accurati sul carico utile massimo affinché il suolo si assesti e sia possibile prevenire la liquefazione del suolo.

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