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Recent developments in equipment and interpretation of cone penetration test for soil characterization

Tonni Laura García Martínez María Fernanda Rocchi Irene
Articolo Immagine
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2019
Numero:
1
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 1/2019
DOI:
10.19199/2019.1.0557-1405.071

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Recenti sviluppi nella strumentazione e nella interpretazione delle prove penetrometriche statiche per la caratterizzazione geotecnica dei terreni.

La funzione primaria delle prove geotecniche in sito nella progettazione delle opere di ingegneria geotecnica, complementare a quella svolta dalle prove di laboratorio, è ormai ampiamente riconosciuta. Tra queste, un ruolo di primo piano è senz’altro rappresentato dalla prova penetrometrica statica (con o senza misura delle pressioni interstiziali), diventata negli ultimi anni la prova maggiormente utilizzata per la definizione del profilo stratigrafico e la caratterizzazione geotecnica dei depositi in virtù della sua applicabilità a diversi tipi di terreni, della possibilità di acquisizione in continuo con la profondità, della ripetibilità ed affidabilità delle misure, nonché per il basso costo. La crescente diffusione della prova a livello internazionale ha dato impulso ad un’intensa attività di ricerca, finalizzata sia al miglioramento e sviluppo dell’attrezzatura e delle procedure di prova, sia alla messa a punto di accurati metodi di analisi dei meccanismi di penetrazione e di interpretazione dei dati ai fini di una affidabile caratterizzazione. Il presente lavoro intende fornire una panoramica delle principali e più recenti linee di ricerca riguardanti la prova penetrometrica, presentando le più significative innovazioni nel campo della strumentazione e, soprattutto, i recenti sviluppi nella interpretazione delle misure nei terreni cosiddetti “intermedi”, tipicamente caratterizzati da una permeabilità tale per cui l’avanzamento della punta penetrometrica avviene in condizioni di parziale drenaggio. Il non-riconoscimento di queste condizioni è causa di forti imprecisioni nella stima dei parametri meccanici dei terreni esaminati e pertanto la definizione dell’effettivo grado di drenaggio durante la prova risulta fondamentale ai fini di una corretta interpretazione delle misure. L’articolo prende in esame i risultati delle ricerche finora condotte sugli effetti di parziale drenaggio, ottenuti sia da sperimentazione in camera di calibrazione o in centrifuga con minipenetrometri su campioni di terreno ricostituiti, sia da prove in depositi naturali, utilizzando punte penetrometriche di diametro standard. In particolare, si illustrano i risultati di prove penetrometriche a velocità variabile condotte in due diversi depositi, il primo ubicato nella laguna di Venezia, il secondo nel margine inferiore della pianura padana, entrambi caratterizzati da una marcata prevalenza di sedimenti limosi. Quasi tutti gli studi proposti in letteratura, effettuati su un’ampia varietà di sedimenti, si sono principalmente concentrati sull’identificazione delle velocità di avanzamento della punta necessarie a garantire condizioni di prova completamente drenate o completamente non drenate, attraverso la definizione di “curve di tendenza” in grado di descrivere il grado consolidazione in funzione della velocità di prova. A causa della complessità della risposta sperimentale osservata, soprattutto in prove sui depositi naturali, la valutazione del grado di drenaggio e dei suoi effetti sulle misure penetrometriche rimane un problema che non ha ancora trovato risposte completamente condivise e che continua ad alimentare un’intensa attività di ricerca sia in campo sperimentale, sia in campo analitico-numerico.

Over the last decades cone penetration testing has become the most widely used in-situ testing technique for stratigraphic profiling and site characterization. As a consequence of such extensive use, which has also rapidly spread to many new areas of application, a considerable amount of research has been carried out in terms of equipment, testing procedures, analysis of the penetration mechanisms and methods for data interpretation. This paper aims at providing a general picture of the major trends in CPT research carried out over the recent years, by presenting the most significant emerging innovations in instrumentation and the latest advances in the analysis of tests on sediments other than “standard” clays and sands and thus referred to as “non-standard” or “unusual” geomaterials. Attention is especially focused on intermediate sediments, such as silts, sandy silts, clayey sands and other sedimentary soils having very scattered grain size distributions and therefore potentially affected by partial drainage effects during cone penetration tests. The body of knowledge on such effects, as accumulated worldwide from both laboratory and field research, is reviewed and discussed, with special emphasis on the experimental results obtained from variable rate piezocone tests carried out in a few intermediate soil deposits in northern Italy. It is shown that the efforts of many researchers have mainly focused on the identification of cone penetration velocities required to ensure fully drained or fully undrained testing conditions, with reference to different soil classes or macrofabrics. Indeed, the preliminary identification of drainage conditions is a key step in order to avoid misinterpretation of field measurements and thus to develop interpretation procedures that could lead to a rational selection of soil parameters and economical design.

Keywords: Cone penetration tests, multiple penetrometers, silts, intermediate soils, partial drainage effects.