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Metodologie per la descrizione quantitativa delle discontinuita nellemasse rocciose

IntroduzioneLa maggioranza delle masse rocciose, in partico-

lare quelle situate a poche centinaia di metri dallasuperficie, sana discontinue, e Ie discontinuita necondizionano largamente il comportamento mecca-nico. E percio essenziale che, sia la struttura dellamassa sia la natura delle sue discontinuita siano at-tentamente descritte, e cio in aggiunta alla lora de-scrizione litologica.I parametri che P O S S S > 1 1 0 essere utilizzati per Ie ana-

lisi di stabilita, dovrebbero essere quantificati ogni-qualvolta sia possibile. Per esempio, nel caso di ana-lalisi di stabilita di un pendio, certe descrizioni quan-titative possono essere utilizzate direttamente in un'a-nalisi preliminare conil metoda dell'equilibrio limite.La giacitura, la continuita, la pressione dell'acquapresente nelle fratture e la resistenza al taglio dellediscontinuita saranno dati direttamente utilizzabiliper Ie analisi.AlIa scopo di un'indagine preliminare, gli ultimi

due parametri possono probabilmente essere valu-tati can accettabile precisione mediante un'attentadescrizione della natura delle discontinuita, Carat-teristiche come la scabrezza, Ia resistenza delle pa-reti, il grado di alterazione, la natura del materialedi riempimento e i segni dell'infiltrazione di acquasaranno percio importanti dati indiretti per questaproblema di ingegneria.Nel casa della stabilita di una galleria e della va-

lutazione dei sostegni necessari, tutte Ie descrizionicostituirannodei dati indiretti dal momenta che un'a-nalisi diretta di stabilita deve ancora essere svilup-pata.Comunque, un'attenta descrizione della struttura

di una massa rocciosa e la natura delle sue disconti-nuita possono essere di inestimabile valore per tra-sferirel'esperienza dell'esecuzione di armature allecondizioni di altre masse rocciose. In tal caso, le de-scrizioni dovrebbero essere sufficientemente detta-gliate in modo da pater essereutilizzate per una c1as-sificazione funzionale delle masse naturali.Al momenta in cui le descrizioni delle masse na-

turali e delle discontinuita diventano pili completeed unificate, pub essere possibile progettare strut-ture ingegneristiche su roccia can un numero minimadi costose prove in situ. In ogni caso, un'attenta de-scrizione suI terreno aumentera il valore delle provein situ che vengono eseguite, dal momenta che l'in-terpretazione e l'estrapolazione dei risultati sarannopili attendibili.

GlossarioVengono qui definiti alcuni termini comunemente

usati in questa testa. Gli autori si sana divisi nellelora proposte sul miglior termine generale da utiliz-zare per indicare tutte le interruzioni nelle massenaturali. Comunque, la maggioranza ha preferito discontinuita piuttosto che frattura, come ter-mine generale per indicare fessure, piani di stratifi-cazione, contatti e faglie.

Fessura (Joint)Una rottura di origine geologica nella continuita

di un corpo roccioso lungo cui non c'e stato a1cunospostamento visibile. Un gruppo di fessure paralleleviene chiamato sistema e sistemi di fessure si in-tersecano per formare insiemi di sistemi di fessure.Le fessure possono essere aperte, riempite 0 saldate.Frequentemente si formano fessure parallelamenteai piani di stratificazione, di scistosita e di clivaggioe possono essere definite rispettivamente fessure distraiiflcazione, fessure di scistosita e fessure di c1i-vaggio.

Faglia (Fault)Una frattura a una zona di frattura lungo cui c'e

stato uno spostamento riconoscibile, da pochi cen-timetri a pochi chilometri. Le pareti sono spessostriate e levigate (anche a specchio), fatto causatodallo spostamento di taglio. Frequentemente la rocciasu entrambi i lati di una faglia e frantumata e alte-

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152 RIVISTAITALIANA DI GEOTECNICA 2/93rata 0corrosa, e cio da origine a riempimenti comebrecce pin 0meno grossolane. La larghezza delle fa-glie puo variare da a1cuni millimetri a centinaia dimetri.

Discontinuita (Discontinuity)E il termine generale per qualsiasi interruzione di

continuita in una massa rocciosa avente resistenzaa trazione bassa 0 nulla. E il termine collettivo perla maggior parte delle fessure, dei piani di stratifi-cazione, dei piani di scistosita, delle zone di indebo-liniento e delle faglie.I dieci parametri scelti per descrivere Ie disconti-

nuita e Ie masse rocciose sono definiti di seguito:1) Orientazione - Posizione della discontinuita nella

spazio. Viene descritta dalla direzione di immer-sione (azimut) e dall'inclinazione della linea dimassima pendenza del piano di discontinuita,Esempio azimut-inclinazione (015-35).

2) Spaziatura - Distanza tra discontinuita adiacentimisurata in direzione ortogonale aIle disconti-nuita stesse. Normalmente ci si riferisce alla spa-ziatura media 0modale di un sistema di fessure.

3) Continuita 0persistenza - Lunghezza della trac-cia della discontinuita osservata in un affiora-mento. Puo dare una misura grossolana dell'e-stensione areale 0della profondita di penetra-zione di una discontinuita, II fatto che il pianodi discontinuita termini in roccia massiccia 0con-tro altre discontinuita, riduce la persistenza.

4) Scabrezza - Rugosita delle superfici affacciate diuna discontinuita e ondulazione relativamente alpiano medio delle discontinuita, Sia la rugositache ilsuo andamento morfologico contribui-scono alla resistenza di taglio. Un andamentomorfologico su larga scala puo anche alterare 10-calmente l'inclinazione.

5) Resistenza delle pareti - Resistenza a compres-sione equivalente dei lembi affacciati di una di-scontinuita, Puo essere minore della resistenzadella roccia massiccia per l'esposizione agli agentiatmosferici 0per l'alterazione delle pareti. Co-stituisce una componente rilevante della resi-stenza di taglio se Ie pareti sono a contatto.

6) Apertura - Distanza tra i lembi affacciati di unadiscontinuita in cui 10 spazio interposto e riem-pito di aria 0 acqua.

7) Riempimento - Materiale che separa Ie paretiadiacenti di una discontinuita e che e di solitomeno resistente della roccia primitiva. Tipici ma-teriali di riempimento sono sabbia, limo, argilla,breccia pin 0meno fine, milonite. Include an-che sottili strati di minerali e discontinuita sal-date, per esempio vene di quarzo e calcite.

8) Filtrazione - Flusso d'acqua e abbondante umi-dita, visibile nelle singole discontinuita 0 nellamassa rocciosa nel suo insieme.

9) Numero disistemi di discontinuita - Definiscel'insieme dei sistemi presenti. La massa rocciosapuo essere ulteriormente divisa da discontinuitadi carattere singolare.

10) Dimensione dei blocchi - Dimensioni del bloccoroccioso risultante dalla reciproca orientazionedei sistemi di fratture che si intersecano e dallaspaziatura dei singoli sistemi. Discontinuita sin-golari possono ulteriormente influenzare ilvo-lume roccioso unitario e la sua forma.

Filosofia della campionaturaLe indagini di ingegneria geologica sono general-mente condotte attraverso diverse fasi per fornire in-formazioni appropriatamente dettagliate in relazionealla situazione del progetto:i) fattibilita del progettoii) progetto dettagliatoiii) attuazione del progettoII grado di dettaglio richiestoper ogni fase varier a

considerevolmente da progetto a progetto.Ci sono due modalita secondo cui puo essere con-

dotta l'indagine su una massa rocciosa, dipendentidalla quantita di dettagli richiesti. In una indaginesoggettiva (pilotata) vengono descritte solo quellediscontinuita che sembrano essere importanti. In unaindagine oggettiva (casuale) vengono descrittetutte Ie discontinuita che intersecano una linea pre-fissata 0 l'area di un affioramento roccioso.Un requisito indispensabile per entrambi i tipi di

indagine e 1 0 studio preliminare di qualsiasi carta geo-logica disponibile, seguito dal riconoscimento in situdei litotipi, delle maggiori strutture geologiche: dellefaglie, dei filoni e dei contatti litoligici. Uno studiodi fotografie aeree e spesso assai utile per pianifi-care questa ricerca. In questo primo passo prelimi-nare si devono poter rico noscere delle aree di omo-geneita (dominii strutturali) in cui certi aspetti sianosistematici come quando Ie fratture possiedono orien-tazione 0 spaziatura consimili. La struttura di unamassa rocciosa e statisticamente omogenea in un'a-rea di omogeneita,L'approccio oggettivo alIa campionatura soffre

dello svantaggio del maggior dispendiodi tempo. Peranalizzare tutti idati puo essere necessario l'uso delca1colatore. Comunque, se i dominii strutturali nonpossono essere delineati in breve tempo, puo non es-serci alternativa. L'approccio soggettivo e quellomaggiormente applicato dove i dominii strutturalisono chiaramente riconoscibili. Cio fara risparmiare


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RACCOMANDAZIONI ISRM 153tempo e fatica e solitamente rivela tutti isistemi didiscontinuita trovati successivamente con indagineoggettiva.Le masse rocciose e le loro discontinuita possono

essere descritte con i metodi seguenti:a) indagine sugli affioramenti;b) indagine sulle carote e nei fori di sondaggio;c) fotogrammetria terrestre.

1. Orientazione (giacitura)(A) METODO DELLA BUSSOLA E DEL CLINOMETROScopoa) La giacitura di una discontinuita nella spazio e

data mediante l'inc1inazione della linea di mag-gior pendenza misurata rispetto all'orizzontale ela direzione dell'immersione misurata in sensoorario rispetto al Nord.Esempio: direzione di immersione/inc1inazione(025 145).

b) L'orientazione delle discontinuita relative ad unastruttura ingegneristica influenza in modo deter-minante la possibilita di condizioni di instabilitao 10 sviluppo di deformazioni notevoli.L'importanza dell'orientazione aumenta quandosono presenti altre condizioni favorevoli alla de-formazione, ad esempio, basse resistenze di ta-glio 0un sufficiente numero di sistemi di discon-tinuita 0 giunti tali da consentire uno scivola-mento.

c) L'orientazione relativa delle discontinuita deter-mina la forma dei singoli blocchi, strati 0 altreforme, che costituiscono la massa di roccia.

Strumentazionea) Bussola e c1inometro. Le bussole, che devono es-

sere livellate con una livella a bolla d'aria primadi effettuare la misura con il coperchio paralleloall'immersione, hanno ilvantaggio che l'inclina-zione puo essere misurata direttamente. Altri tipidi cIinometri devono essere spostati sulla super-ficie della discontinuita, fino a leggere ilmassimovalore dell'inc1inazione.

b) Quando 1aroccia e fortemente magnetica si pos-sono usare un c1inometro e un nastro da 50 m 0un goniometro a lettura diretta di azimuth.c) Quando si stima l'incIinazione di giunti non ac-cessibili e bene usare un cIinometro con un di-spositivo di visione inclinabile e incorporanteun'immagine della bolla orizzontale.

Proceduraa) La massima inc1inazione del piano medio della

discontinuita e misurata con i1c1inometro e do-vrebbe essere espressa in gradi con numeri di duecifre (da 00 a 90).

b) L'azimut delI'immersione (direzione di immer-sione) e misurato in gradi contati in senso orarioa partire da1 Nord, ed espresso con un numerodi tre cifre, es. 010 0 105 (da 000 a 360).

c) La direzione e l'immersione devono essere regi-strate in questo ordine, con numeri di 3 cifre edi 2 cifre separati da una barra, es. 010 105. Lacoppia di numeri rappresenta i1 vettore immer-sione (Fig. 1).

immersione = a + 9.0 inunersione = a - 90

~vettore immersione

Fig. 1 - Schemi indicanti direzione (ex),inclinazione (~)ed immersio-ne (ex90) di tre piani diversamente orientati.

Osservazionia) Deflessioni magnetiche causate da tubi di ferro

o da rotaie, 0 anomalie dovute a giacimenti diminerali, a volte fanno sl che i dati forniti dallabus sola non siano attendibili. In questi casi deveessere steso un nastro da 50 m paralle1amente a1fronte di roccia 0alla parete della galleria e orien-tato per mezzo di un ri1ievo topografico. La di-rezione delI'immersione puo dunque essere mi-surata re1ativamente a questo allineamentousando un c1inometro. I dati devono poi essere_':;_~orrettiispetto al vero Nord prima di intrapren-dere l'analisi delle misurazioni. Oppure, al po-sto del clinometro e del nastro, si puo usare ungoniometro con lettura diretta di azimuth.

b) L'inc1inazione delle discontinuita, considerate cri-tiche ai fini della stabilita, deve essere misuratausando una base rigida (posta nella direzione diimmersione) di lunghezza maggiore della


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154 RlVISTA ITALlANA DI GEOTECNICA 2/93componente importante per la valutazione dellaresistenza di taglio della superficie in questione.Epossibile che la direzione stimata del potenzialemovimento non coincida con la direzione dell'im-mersione.c) E bene misurare un numero sufficiente di giaci-ture per definire i diversi sistemi di discontinuitadell'area considerata. Si pensa che il numero dimisurazioni richiesto vari da un minimo di 80 adun massima di 300. E ovvio cheil numero. di mi-sure necessarie varia a seconda dell'area da stu-diare, della casualita delle orientazioni, e del det-taglio richiesto dagli studi successivi. Se Ie orien-tazioni sono abbastanza omogenee, un accu-rato campionamento ridurra considerevolmenteil numero delle giaciture da prendere in esame.

d) Molti Paesi europei hanno utilizzato per moltianni strumenti topografici e bussole con la scalaorizzontale divisa in 400 parti. Questo ha vantaggiovvii quando si misura tenendo conto delle cifredecimali, La scala verticale di molti c1inometri eanch'essa espressa in gradi centesimali anziche insessagesimali. II sistema di angoli usato deve es-sere chiaramente indica to quando si scrivono idati di orientazione.Per gli scopi dell'analisi di stabilita delle rocce edei.terreni e pill conveniente avere i dati misu-rati, 0eventualmente convertiti, nel sistema ses-sagesimale. [Fattore di conversione: 0,9].

e) La precisione delle misure del clinometro e dellabussola dipende da molti fattori, tra i quali i se-guenti sono probabilmente i pili influenti: acces-sibilita della superficie considerata, estensioneareale esposta della stessa, grado di planarieta erugosita, occasionali anomalie magnetiche, erroriumani. Gli errori umani possono essere ridottiusando prima ilclinometro per identificare la di-rezione di massima pendenza, poi la bussola.Ai fini degli studi di meccanica delle rocce e suf-ficiente conoscere la direzione di immersione ineccesso 0 in difetto di 5 e l'inclinazione con laprecisione del grado. Comunque, se successiva-mente si devono disegnare i poli, e alIa fine piliconveniente arrotondare entrambe Ie misure ineccesso 0 in difetto di un grado, per ridurre l'e-ventualita di punti coincidenti.

f) L'orientazione media di grandi discontinuita puoessere ottenuta con i1metodo dei tre punti. Essoconsiste nel disporre delle coordinate di tre puntiappartenenti al piano delle discontinuita, Nel casodi singoli affioramenti Ie coordinate devono es-sere determinate con un'accurato studio del ri-lievo della zona.L'orientazione di grandi strutture puoanche es-sere stimata per mezzo di tre fori di sondaggio

che intersecano ilpiano considerato. Comunquele discontinuita meno persistenti possono non in-tersecare tutti e tre i fori.

g) L'orientazione di piccole discontinuita puo esserestimata con un solo foro di sonda, se la carotapuo essere orientata nella stessa posizione in cuisi trovava in situ 0se si possono osservare le pa-red del foro. Per orientare la carota si possonoosservare a volte le stratificazioni 0le foliazioni,se questi piani naturali hanno un'orientazionenota. Sono pure disponibili altri metodi per orien-tarla, ad esempio l'orientatore Craelius. Oppurel'orientazione di discontinuita minori puo essereottenuta attraverso l'analisi visiva del foro, adesempio con telecamere, macchine fotografichee sonde ottiche da foro. Oltre all'orientazione,questi metodi offrono la possibilita di avere esatteinformazioni sulla spaziatura, sullo spessore delriempimento delle discontinuita e sullivello delleinfiltrazioni (per i dettagli vedere il punto 11.).

h) Per otten ere i dati di orientazione di masse roc-ciose fortemente fratturate e raccomandato il me-todo speciale di recupero della carota, nota comemetoda di campionatura integrale [1]. II metodoconsiste essenzialmente nell'estrarre una certa ca-rota the sia stata precedentemente rinforzata conuna barra cementata di cui e conosciuto l'azimutper mezzo di un indicatore. La barra di rinforzoe poi sovracarotata coassialmente alIa carota conuna corona di diametro maggiore.

Presentazione dei risultatia) Simboli di direzione e inclinazlone. II metoda pili--seriiplice di presentazione dei dati e di disegnareilsimbolo di inc1inazione e direzione nella cor-retta posizione sulla carta geologica dell'area con-siderata. Ad esempio:~ 45 rappresenta una discontinuita con incli-nazione di 45 e direzione coincidente con la li-nea. II verso dell'immersione eindicato con il sim-, bolo fl lato della linea . rappresenta una discontinuita orizzontale,___ rappresenta una discontinuita verticale con

direzione indicata dalla linea.Lo spazio ridotto della carta geologica e un ov-vio limite al numero dei piani che possono essererappresentati in questo modo. In ogni caso ilme-todo e abbastanza utile per dare un'impressionegenerale dell'orientazione delle principali direzionidi discontinuita.Maggior dettaglio 10 si puo ottenere usando dif-

ferenti simboli per rappresentare vari tipi di di-scontinuita, Ad esempio, i simboli seguenti sono


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RACCOMANDAZIONI ISRM 155spesso utilizzati per rappresentare giunti, strati-ficazioni 0 foliazioni:~ giunto'-4l stratificazione ~ foliazioneSi deve sempre fornire una chiave per interpre-tare i simboli usati.Gli affioramenti di grandi discontinuita devonoessere disegnati direttamente sulla carta geologica.Per esempio una sottile linea continua (--) puoessere usata per le discontinuita maggiori conti-nue e visibili, una linea sottile a tratti (----) perIe discontinuita maggiori la cui presenza e impli-cita, rna che sono localmente coperte.

b) Rappresentazione a blocchi. In una fase prelimi-nare, nella valutazione e nella comunicazione didati, e utile presentare misure qualitative delle gia-citure usando a1cune appropriate tecniche grafi-che. Ad esempio, disegni in prospettiva, comequello mostrato in Fig. 2a, aiutano a dare un'i-dea di massima sulla relazione tra struttura in-gegneristica e struttura della massa rocciosa. (Sedisponibile, puo anche essere rappresentato, comediagramma, l'ellissoide dei vettori delle tensioniprincipali misurate, per aiutare la valutazionedella miglior orientazione della struttura di inge-gneria). .In una forma pili dettagliata, si puo usare ildia-gramma a blocchi illustrato in Figura 2b. Molti

2

1. 200"88'2. 130i IS'3. 28Si' as'

tipi di strutture possono essere rappresentati inmodo idealizzato, ad esempio imbocchi di galle-rie, sezioni di gallerie 0di grandi caverne, pendiidi roccia, spalle di dighe, ecc. (A seconda dellascala, si puo rappresentare, oltre all' orientazione,anche la spaziatura e la persistenza delle discon-tinuita).I diagrammi a blocchi che mostrano angoli

scavati, come in Fig. 2c, danno un'impressionevisiva della struttura della roccia. Questo metodae anche un utile sostituto delle fotografie, quandola vegetazione 0la copertura di terra nascondonoin parte la forma di blocchi.Negli esempi di Fig. 2 eutile numerare.i sistemi

di discontinuita, mostrarne la orientazione ri-spetto al Nord e scrivere Ia direzione e l'immer-sione a lato del disegno (cio e utile anche quandosi presentino fotografie di masse rocciose).

c) Diagrammi a stella. Un metodo usato per dise-gnare e rappresentare un gran numero di misuredi giacitura in un modo pili quantitativo di quellosopra descritto e quello dei diagrammi a stella.In questo caso le misurazioni sono presentate suun riferimento circolare (goniometrico) sempli-ficato, segnato da 00 a 3600 (0 da og a 400g), conlinee radiali a intervalli di 100 (0 109). Le osser-vazioni sono raggruppate nel settore di 100 a cuiappartengono.

1. 200"102- 230"185'3. 095"1904. 180/16

1. OSS'/IS'2. 285"1703. 030;/32'

Fig. 2 - Viste prospettiche e diagrammi a blocchi forniscono un'indicazione quantitativa della presenza di discontinuita e la loro interazione .con Ie strutture di ingegneria. .


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156 RIVlSTA ITALlANA DI GEOTECNICA 2193II numero di osservazioni e rappresentato nella condo quanto si e detto sopra, rna pub non es-direzione radiale, con cerchi concentrici nume- sere soddisfacente se esiste poca dispersione deirati, ciascuno relativo a 5, 10e 15 osservazioni. dati.II diagramma a stella e centralsimmetrico. I va- (II raggio del diagramma polare pub essere im-lori dell'inclinazione per ciascun sistemadi discon- piegato con buoni risultati per riportare altri pa-tinuita non possono essere rappresentati all'in- rametri, oltre alIa frequenza di osservazione. Unterno della rosetta, devono essere percio indicati pararnetro particolarmente utile e la lunghezzato-al di fuori della circonferenza. Occorre notare che tale di discontinuita di una certa orientazione).i valori dell'inclinazione e della direzione delle di- d) La proiezione sferica. Numerosi metodi di proie-scontinuita sub-orizzontali sono intrinsecamente zione sono impiegati per rappresentare l'orien-poco affidabili, per cui, in generale, queste strut- tamento dei piani strutturali. I testi citati nellature non possono essere rappresentate in modo bibliografia contengono un'ampia trattazionesoddisfacente usando diagrammi a stella. dellevarie tecnichedi proiezione pili usate. In que-Occorre precisare che, sebbene un diagramma a sto ambito sara illustrato un solo tipo di proie-stella sia un diagrarnrna polare ampiamente usato, zione: quella equiarea (secondo questo metodaesso mal rappresenta dati compresi in un inter- la distribuzione spaziale dei dati e accuratamentevallo molto esteso. Quindi forti concentrazioni rappresentata su un reticolo di Schmidt-Lambert.vengono esagerate mentre quellepiccole sono sop- Nel caso di proiezione equiangolare, le relazionipresse. Cio e dovuto al fatto che le aree in ogni angolari tra le strutture sono mantenute ripor-settore angolare variano con il quadrato della tando idati su un reticolo di Wulff).coordinata radiale, mentre in un normale isto- Un piano di discontinuita (


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RACCOMANDAZIONI ISRM 157Per tracciare ilpiano con un cerchio meridianasu un reticolo equiarea equatoriale (Fig. 4c) si cal-cola la direzione (+ 90) partendo da Nord, insenso orario sulla circonferenza, usando un trac-ciatore ruotante 0un foglio trasparente sovrap-posto su cui si segna ilNord. L'inclinazione e trac-ciata ad angolo retto rispetto alla direzione, mi-surata daIla circonferenza verso i1centro. II poloP puo essere anche rappresentato suI reticoloequatoriale, equiarea; in entrambi i reticoli si hala stessa distribuzione geometrica dei poll.'Ilreticolo polare e ilpili conveniente per tracciarei poli poiche non e necessario usare alcun fogliosovrapposto. La prima fase per ottenere i datimedi di orientazione dei vari sistemi richiede chei gruppi di poli si possano delimitare con lineedi ugual densita, A questo scopo si impiega il me-todo di Schmidt, un esempio del quale e illustratonella Fig. 5.ill.area uni tarla = 1% dell' areaW dello stereogramma N

5Fig. 5 - Linee iso-densita di Schmidt che rappresentano la giacituradi tre sistemi di discontinuita riportati su un riferimento equi-areapolare. I sistemi principali I e II sono approssimativamente ortogo-nali tra loro, e il sistema subordinato III e sub-orizzontale.

11metoda di tracciamento richiede di sovrapporreun reticolo a maglie quadrate suI reticolo diSchmidt. Un cerchio, indicato in Fig. 5, che rap-presenta 1'1% dell' area totale del reticolo equia-rea e posto con ilsuo centro sulle intersezioni dellagriglia. Si conta ilnumero dei poli all'interno delcerchio e questo si annota su ogni intersezionedella griglia. Le densita dei poli possono quindiessere evidenziate usando fino a sei intervalli divalori.Ilvalore centrale della concentrazione pili alta deipoli puo essere assunto come rappresentativo del-l'orientazione media di quell'insieme di discon-tinuita. Comunque, poiche vi sono scostamentida tale valore medio, I'orientazione e una varia-bile strettamente casuale con una certa dispersione

associata a ciascun valore medio. Tecniche pro-babilistiche sono raccomandate per una analisimaggiormente precisa, (si puo notare che Ie areedi ugual densita ottenute col metoda Schmidt nonsono inaccordo con la teoria della probabilita poi-che i poli sono contati pili di una volta).La Fig. 6 illustra l'uso del reticolo equiarea, siacon poli che con cerchi meridiani, per rappresen-tare tipici problemi di geomeccanica, come la sta-bilita di un pendio. I metodi di proiezione ste-reografica sono di grande importanza laddove Iastabilita dipende dalla orientazione mutua dei si-stemi di discontinuita e delle superfici libere dellestrutture.

Na) Rottura circolare in ~.. pol! di di-una mass a fortemente .. ':.', :. scontinuit.'l.frammentata con uno '. . :' .'. Lndf.vf.duaLd,schema strutturale .' '. .

non definibile . ':' .: :... '.':',~,: ." ,:." fronte del

. " pendio -

Rottura piana in unastruttura nettamente stratlficata,. -came un Iardesia

concentra-zione dipoll

Fig. 6 - Rappresentazione di dati strutturali relativia quattro possi-bili modalita di cedimento di un pendio, riportati su stereogrammiequi-area equatoriali come poli e cerchi meridiani [3].

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(B) METODO FOTOGRAMMETRICO

a) Questa tecnica cartografica di rilievo delle discon-tinuita utilizza la fotogrammetria per determinareIe coordinate di almena 4 punti di ogni visibilepiano di discontinuita, definendosi cosi la giaci-tura dei piani dati. Piani ampi possono spesso es-sere tracciati con buona precisione con la tecnicafotogrammetrica, rna la precisione diminuisce ra-pidamente con il decrescere dell'estensione visi-bile del piano.

b) II metodo e solitamente economico solo se e ri-chiesta la giacitura di un gran numero di discon-tinuita. Comunque, vi sono casi in cui la foto-grammetria e la sola alternativa pratica; per esem-pia se la superficie della roccia e in vicinanza dianomalie magnetiche 0se il fronte di roccia e in-stabile e/o inaccessibile.I

c) II successivo elenco di apparecchiature e proce-dure si deve intendere come un'introduzione aquesta tecnica. I potenziali fruitori dovrannoquindi consult are Ie note dettagliate elencate inbibliografia.

Strumentazionea) Strumentazioni per eseguire il rilievo ricognitivo:

squadro a specchi, livelletto di Abney, alidada eplanimetria di ricognizione montata su una su-perficie piana.

b) Fototeodolite e treppiede. Un fototedolite e unteodolite con una macchina fotografica di rile-vamento posta fra i cerchi superiore ed inferiore.La macchina fotografica e dotata di marche fi-duciali e di una lente con caratteristiche di distor-sione trascurabili. Sono necessari sei vertici di ap-poggio per delimitare la supeficie della roccia dafotografare. Per essere chiaramente visibili ne1modello stereoscopico Ie loro dimensioni minimedovrebbero essere 1/400 della distanza dalla su-perficie rocciosa. Illoro colore dovrebbe fornireil massimo contrasto con la roccia quando si usafotografia in bianco e nero. Sono inoltre neces-sarie lastre fotografiche, attrezzature per 10 svi-luppo fotografico (sulluogo, se possibile, per con-trollare l'esposizione della foto eseguite) ed unesposimetro.

c) Strumentazioni per il rilievo dei vertici di appog-gio: treppiede, sostegno a tre bracci, mire a trep-piede, filo a piombo, stadia orizzontale.

d) Strumenti per il disegno stereoscopico 0 stereo-comparatore, con equipaggiamento di registra-zione automatica (per es. con nastro perforato).Questa apparecchiatura e normalmente utilizzatada un operatore specializzato.

Proceduraa) Ricognizione. Lo scopo della ricognizione e di de-

terminare Ieposizioni adatte per entrembe Iemac-chine fotografiche e per i bersagli di controllo sulfronte (Figure 7 e 8). L'aItezza del fronte da riIe-Yare, la precisione richiesta, gli angoli di campoverticali ed orizzontali delle macchine fotografi-che e la Ioro inc1inazione devono essere predeter-minati prima di eseguire Ie fotografie. In molticasi esistono limiti fisici imposti dalluogo stesso,come illustrato in Fig. 9. I risuItati migliori si ot-tengono se gli assi delle macchine fotografichesono pressoche ortogonali alIa superficie da rile-Yare.

b) Fotografia. II fototeodolite e posto su uno dei


9/47

I

IIr

RACCOMANDAZIONI ISRM 159

me~zo angola di ripresaor,~zzontaledella macchinafotografica

direzione della base_____________ L_ ~.

Fig. 7 - Schema di rilievo rappresentato su una superficie piana.

asse della macchinafotografica

distanzaIFig. 8 - Sistemazione delle'apparecchiature di ripresa per ottenerefotografie stereoscopiche.inclinazione.macchdnafotog.rafic

60m1Fig. 9 - Due soluzioni alternative per 1aripresa in un sito diffici1e.

treppiedi della linea di base, con una mira inter-cambiabile sull'altro. Lo strumento e poi messoin piano, la macchina fotografica viene inclinata,si predispongono il tempo di posa e l'apertura didiaframma e si carica la pellicola. La macchinafotografica e orientata ad angolo retto rispettoal teodolite, e con il cannocchiale viene collimatal'altra stazione. Si scatta quindi la foto con l'assedella macchina normale alla base. II fototeodo-lite e la mira sono poi reciprocamente scambiatidi posizione sulle stazioni della linea di base edil procedimento viene ripetuto. Si raccomanda disviluppare le fotografie in un ambiente adatto,cosicche, se Ie foto non possiedono i requisiti diqualita richiesti per l'analisi fotogrammetrica, larip resa possa essere ripetuta prima di rimuoverela macchina fotografica e le mire. E poi preferi-bile completare tutte Ie riprese nel minor tempopossibile per evitare differenze di ombra sulla cop-pia di fotografie steroscopiche.

c) Rilievo dei vertici di appoggio. Dopo aver ese-guito le fotografie, si deve eseguire un rilievo to-pografico per determinare Ie coordinate di almenoquattro vertici compresi nell'area di rilievo. Lamacchina fotografica puo essere rimossa dal teo-dolite e si rilevano le necessarie misure degli an-goli da ogni estremita della linea di base. Gene-ralmente si eseguono due strati di angoli sia oriz-zontali sia verticali, sui vertici di appoggio e adaltri tre caposaldi Ie cui coordinate siano note.Da queste ultime osservazioni Ie coordinate dellamacchina fotografica possono essere determinateper intersezione. La linea di base e misurata po-nendo una stadia orizzontale intercambiabile suun supporto a tre bracci, ed osservandola dall'al-tra stazione. La distanza e calcolata dall'angolosotteso dalle mire. Questo procedimento e attuato,per controllo, da entrambe Ie estremita della li-nea di base. Si deve prevedere almena una gior-nata di lavoro di campagna per ogni coppia difoto stereoscopiche. La linea di base puo esseresuccessivamente estesa ad una serie di stazioni fo-tografiche consecutive se l'area del rilievo otte-nuta con una coppia di.foto e insufficiente a co-prire l 'intera superficie di roccia da rilevare.

d) Informazioni suI rilievo topografico. L'esattaforma delle informazioni suI rilievo topograficodipende dal programma che sara usato per ana-lizzare i risultati. Generalmente, se Ie osservazionicon il teo dolite sono state eseguite nella stessa po-sizione come per la fotografia, Ie informazionifornite dal rilievo topografico consistono nella de-terminazione delle coordinate del teodolite e nellemisure angolari, orizzontali e verticali, eseguitecol teodolite verso i vertici di appoggio, ridottee mediate nel modo appropriato.

e) Istruzioni per ilfotogrammetrista. E convenientelavorare in forma routinaria cosicche Ie informa-zioni possono essere in seguito trattate con uncomputer. Eopportuno riportare note dettagliateper il fotogrammetrista ed eseguire una fotogra-fia ingrandita della zona di rilievo. Possono es-sere richieste le seguenti informazioni:- aree di discontinuita e altre superfici, indicate.~

6.,J sulla fotografia ingrandita, di cui si richiede lagiacitura per un'analisi statistica, ad es. per ri-portarla su stereogrammi;

- particolari discontinuita e piani, identificati sin-golarmente sulla foto ingrandita, per i quali laposizione, la giacitura e l'estensione sono ri-chieste con maggior precisione, come ad es. perusarle in una analisi di stabilita, Generalmentesono sufficienti fino a una decina di punti perpiano per definire queste strutture.

f) Procedura di osservazione. Solitamente si osser-


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160 RIVISTA I1'ALIANA DI GEOTECNICA 2/93vano direttamente i negativi rna, se preferibile perl'osservatore, si possono eseguire diapositive. Unoperatore non abituato all'osservazione di discon-tinuita solitamente ha bisogno di alcune ore dipratica. Sono richieste le coordinate di almena4 punti per ogni piano visibile. Ogni punto e per-forato su nastro in un medesimo formato e con-siste in un elemento identificatore seguito dallecoordinate x, y e z del punto. Normalmente tuttii punti relativi ad una particolare discontinuitahanno 10 stesso elemento identificatore. L'ope-ratore procede COS! di punto in punto, di discon-tinuita in discontinuita e di area in area. All'in-circa ill 00/0 delle maggiori discontinuita sono in-dividuate e indicate sulla foto ingrandita per fa-cilitare l'interpretazione dell'ingegnere-geologo.E necessario che l'operatore esegua un certo nu-mero di controlli indipendenti sul terreno per ve-rificare la precisione delle sue osservazioni. Ciopotra rivelare eventuali errori.

g) Calcolo. Le informazioni richieste consistono neidati del rilievo topografico di controllo (c) e delnastro fotogrammetrico perforato (f). In so-stanza, i calcoli al computer consistono nella tra-sformazione delle coordinate di un vertice in coor-dinate terreno e nel preparare la matrice di tra-sformazione.I piani sono divisi in gruppi di punti col metoda ..dei minimi quadrati ed i coseni direttori sono de-terminati da una matrice a coefficienti simmetricie successivamente trasformati con la matrice ditrasformazione. I piani possono allora essere de-scritti in termini di direzione d'immersione ed in-c1inazione. L'ultima parte della fase di calcoloprevede il calcolo degli errori probabili. Partico-lari tecniche sono utilizzate per stimare i massimierrori possibili nell'inc1inazione e direzione di im-mersione per ogni discontinuita [1].

Osservazionia) In ogni sistema fotogrammetrico si devono con-

siderare le seguenti fonti di errore: pellicole, mac-chine fotografiche, attrezzature di disegno, me-todi di registrazione, rilievo topografico di con-trollo, curvatura terrestre, rifrazione atmosferica,operatore agli strumenti. Comparate con le altrefonti di errore, gli errori causati dall'operatoresono molto significativi. Questi sono principal-mente dovuti alle limitazioni nella percezione ste-reoscopica dell'operatore e a errori di interpre-tazione. L'operatore deve prendere decisioni ar-bitrarie sul posizionamento della marca di rife-rimento della strumento se le immagini delle

discontinuita sono poco definite. Questi errorioperativi possono solitamente essere ten uti a li-velli tollerabili adottando grandi rapporti basel di-stanza.

b) In rocce fortemente alterate 0corrose puo esseredifficile distinguere discontinuita e strutture geo-logiche persino con un'ispezione ravvicinata. Intali casi la fotogrammetria e evidentemente discarsa utilita, Talvolta si trovano discontinuitamolto rugose 0molto incurvate e la possibilitadi assegnare lora un piano di giacitura puo es-sere discutibile. L'errore nel posizionamento diun piano puo essere trascurabile per discontinuitache definiscono piani quasi perfetti con qualsiasiorientamento e per piani normali all'asse dellamacchina fotografica qualunque sia la loro ru-gosita, Comunque, l'errore puo essere significa-tivo per piani di forma molto irregolare che si tro-vino in posizione marginale sulle immagini foto-grafiche. Cio e particolarmente vero per discon-tinuita la cui direzione sia all'interno di 5 rispettoalIa direzione dell'asse della macchina fotografica.Se la fotogrammetria e la tecnica pili convenienteper eseguire il rilievo, allora e opportuno eseguirepili riprese da diverse direzioni per rilevare tutteIe discontinuita presenti in un fronte. In alterna-tiva, Ie discontinuita marginali possono essere ri-Ievate in modo convenzionale COS! da renderecompleto il reticolo stereografico equi-area.

c) Una grande quantita di informazioni utili possonoessere ottenuti con la tecnica fotogrammetrica,oltre ai dati di giacitura. Per esempio, si possonodisegnare i profili delle superfici rocciose per sti-mare i volumi complessivi interessati dalle ana-lisi di stabilita, Se la distanza tra la macchina fo-tografica e ilfronte e ragionevole, si possono ot-tenere i profili di rugosita di ciascuna disconti-nuita e cio puo essere utilizzato nella stima dellaresistenza a taglio. Si possono inoltre determinarela spaziatura fra i giunti di un sistema e la persi-stenza delle discontinuita, Ancora, fotografie ste-reoscopiche eseguite in differenti fasi della svi-luppo di un progetto (ad es. ilfronte di scavo diuna coltivazione a giorno) forniscono una regi-strazione visiva che puo essere utile per estrapo-lare Ie principali strutture geologiche.

Presentazione dei risultatiAlcuni metodi per la presentazione dei dati di gia-

citura possono trovarsi al punto (A) Metodo dellabussola e del c1inometro.

11numero notevole di dati di giacitura che puo ot-tenersi con Ia fotogrammetria richiede un trattamento


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RACCOMANDAZIONI ISRM 161statistico. Un primo passo nella presentazione dei ri-sultati e iltraeciamento dei poli in un reticolo equi-area.

1,\ ."

BIBLIOGRAFIARoss-BROWND. M., WICKENSE. H., MARKLANDJ. T. (1973)-Terrestial photogrammetry in open pits: 2-an aid to geologicalmapping. Trans. Inst, Min. Metall, Section A, Min. Industry, n.82, pp. A1l5-A130.LfNKWITZK. (1963) - Terrestrisch-photogrammetrische Kluftmes-sung. Rock Mech. Engng Geol., n. 1, pp. 152-159.TERZAGmR. D. (1965) - Sources of error injoint surveys. Geotech-nique, n. 15, pp. 287-304.SAVAGE. F. (1965)- TerrestialPhotogrammetry for Geological Pur-poses. International Training Centre for Aerial Survey Publica-tion, Series B, n. 33, pp. 41-53.THOMPSONM. M. (Ed.) (1966) - Manual of Photogrammetry. Ame-rican Soc. of Photogramm., Falls Church, Virginia.RENGERSN. (1967) - Terrestial photogrammetry: a valuable toolforengineering geological purposes. Rock Mech. Engng Geo!., n. 5,pp. 150-154.CALDER P. N., BAUER A., MACDOUGALLA. R. (1970)-Stereophotography and open pit mine design. 72nd Annual Mee-ting Can. Inst. Min. Metall., April, Preprint.WICKENSE. H., BARTONN. R. (1971) - The application of photo-grammetry to the stability of excavated rock slopes. Photogram.Rec. 7(37), April, pp. 46-54.Ross-BROWND. M., ATKINSONK. B. (1972) - Terrestialphotogram-metry in open pits: I-description and use of the photo theodolitein mine surveying. Trans. Inst. Min. Metall. Sect. A, Min. Indu-stry, n. 81, pp. A205-A213.. Ross-BROWND. M. (1973) - Aspects of slope design in open pit mi-ning. PhD. Thesis, University of London.

I

2. SpaziaturaScopoa) La spaziatura di discontinuita adiacenti condi-

ziona in modo sostanziale Ie dimensioni di sin-goli blocchi di rocciaintegra.Sistemi di discon-tinuita assai ravvicinate tendono a dare condizioni

di bassacoesione nella massa, mentre quelli chehanno una larga spaziatura tendono a produrrecondizioni d'interdipendenza tra i blocchi. Que-sti effetti dipendono dalla persistenza delle sin-gole continuita.

b) In easi eecezionali una spaziatura stretta P U D mo-dificare la modalita di rottura di una massa roc-ciosa da quella di traslazione a quella circolareo perfino a quella di flus so (ad es. una zona discorrimento tipo cubetti di zucchero nellaquarzite). Con una spaziatura eccezionalmentestretta l'orientazione ha poca importanza, poi-che la rottura P U D aver luogo con rotazione 0 ro-tolamento di piccoli frammenti rocciosi.

c) Come nel caso deIl'orientazione, l'importanzadella spaziatura aumenta quando sono presentialtre condizioni per la deformazione: ad es. bassaresistenza a taglio ed un sufficiente numero di di-scontinuita 0sistemi di fessure tali da causare unoscorrimento.

d) La spaziatura di discontinuita isolate e di sistemidi discontinuita ha una grande influenza sulla per-meabilita della massa roeciosa e Ie caratteristichedi filtrazione. In genere la conducibilita idraulicadi un dato sistema sara inversamente pro porzio-nale alIa spaziatura, se sono comparabili Ie aper-ture dei singoli giunti.

Strumentazionea) Rotella metrica di almena 3 m di lunghezza, gra-

duata in mm;b) bussola e c1inometro.

Proceduraa) Quando e possibile, la rotella metriea dovrebbe

essere posta sulla superficie esposta in modo taleehe la traccia superficiale delle discontinuita da

---- sistema n.-- - - - sistema n. 2

5~.d.lnu. ---- sistema n. 3Fig. 10 - Misura della spaziatura dei giunti su una superficie esposta di roccia.


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162 RlVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA 2/93misurare sia circa ortogonale al nastro. Se cosinon e sara necessario apportare una correzioneper otten ere la vera spaziatura.

b) Si misurano tutte le distanze d fra le disconti-nuita adiacenti che si trovano sulla lunghezza dialmena 3 m (0 sullo spessore della roccia osser-vata, se questo e minore di 3 m). La base di mi-sura dovrebbe essere preferibilmente 10 volte piligrande della spaziatura stimata. Le distanze ddovrebbero essere misurate con un'approssima-zione del 50/0.

c) II pili piccolo angolo ex fra il nastro di misuraed il sistema di giunti osservato e misurato conuna bus sola con l'approssimazione di 5.

d) II valore modale della spaziatura e calcolato conl'equazione:

S=dm sindove dm e il valore modale della distanza misu-rata. E conveniente presentare la variazione deivalori di spaziatura con un istogramina come il-lustrato in Fig. 11.

5 madill = 3sa . .. . n7 ~ ~ ~~., I- --, [ % : 1 %~~Fig. 11 - Istogramma ove si evidenziano i valori modali, minimo emassimo della spaziatura ottenuti per un sistema di discontinuita.Alla base del diagramma sono indicati i termini descrittivi suggeriti.

Osservazionia) L'uso della rotella metrica e della bussola e espres-

samente raccomandato, rna non e essenziale seil rilevatore e esperto nel rilevare queste misurecon una valutazione visiva. Cio dipendera dalgrado di precisione richiesto. Si deve considerareche discontinuita come i giunti non possono es-sere sufficientemente parallele in un dato sistemada giustificare una grande precisione.

b) II valore medio di singole spaziature (S1, S2, ecc.)rappresenta la dimensione media di tipici bloc-chi rocciosi se e supposta una notevole persi-stenza. Altri metodi per rappresentare la dimen-sione dei blocchi a partire dalle osservazioni dellaspaziatura sono dati al paragrafo 10, Dimen-sione dei blocchi .

c) In un dato sistema di discontinuita, dominii strut-turali con analoga riconoscibile spaziatura pos-sono essere considerati separatamente dalla roc-cia pili massiva che contiene poche discontinuitalargamente spaziate. Diagrammi a blocchi (Fig.2b) od istogrammi (Fig. 11) possono essere usatiper indicare questo tipo di variabilita,

d) In genere, fratture causate dall'esplosivo non do-vrebbero essere considerate quando si misura laspaziatura delle discontinuita,

e) Nei casi in cui Ie superfici rocciose esposte sonodi limitata estensione od assenti, Ie tecniche di ri-frazione sismica possono essere usate per stimarela spaziatura nei primi 20-30 m di profondita,Molti ricercatori hanno trovato una relazione ab-bastanza attendibile fra la frequenza (numero didiscontinuita per metro) e la velocita Vpdell'ondalongitudinale 0 di compressione (P).

f) La spaziatura 0 la frequenza di discontinuita puoessere anche determinata da analisi di carote diperforazione e con tecniche di controllo visivo deifori con telecamere da foro, macchine fotografi-che e sonde ottiche (vedere paragr. 11, Carotedi sondaggio , per i dettagli).

Presentazione dei risultatia) La minima e la massima spaziatura e il valore mo-dale (Smin,Smax,S) dovrebbero essere ca1colate

per ogni sistema di discontinuita. Le distribuzionipossono essere convenientemente presentate me-diante istogrammi, per ciascun sistema (Fig. 11).Pub essere usata la seguente terminologia:

Descrizionespaziatura estremamente strettaspaziatura molto strettaspaziatura strettaspaziatura moderataspaziatura largaspaziatura molto largaspaziatura estremarnente larga

Spaziatura< 20 mm20-60 mm60-200 mm200-600 mm600-2000 mm2000-6000 rnrn> 6000 mm

b) Un metoda conveniente per presentare un grandenumero di misure di spaziatura, per cui puo es-sere richiesto uno studio statistico, e l'uso di isto-grammi per ogni sistema di discontinuita. Curvedi frequenza per ogni sistema possono essere trac-ciate sullo stesso diagramma dando un'immediataimpressione dei rispettivi valori modali e delle di-spersioni (usare ilvalore medio al posto del va-lore modale pub essere di aiuto nei casi difficiliove vi siano valori modali multipli 0scarsamentedefiniti, oppure ove si presentano valori modalidi spaziature molto bassi; ad es., con distribuzioniesponenziali negative).


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RACCOMANDAZIONI ISRM 163La spaziatura pub essere anche espressa all'in-verso, ad es. come numero di discontinuita permetro. Questo termine e denominato fre-quenza.

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3. PersistenzaScopoa) La persistenza rappresenta l'estenzione areale 0Ia dimensione di una discontinuita entro un piano.

Pub essere approssimativamente quantificata os-servando Ie lunghezze delle tracce di discontinuitasulla superficie esposta. Questo e uno dei para-metri pill importanti che riguardano Ie masse roc-ciose, rna e anche uno dei pill difficili da quanti-ficare.

b) Le discontinuita di un particolare sistema possonoessere spesso pill estese di quelle di un altro si-stema. I sistemi minori, quindi, tenderanno a ter-minare contro le prime oppure nella roccia stessa.

c) Nel caso di pendii di roccia e fondazioni di dighee della massima importanza cercare di stabilireilgrado di persistenza di quelle discontinuita chesono orientate in modo sfavorevole per la stabi-

lita, II grado con ilQuale le discontinuita conti-nuano all'interno di blocchi di roccia adiacenti,senza estinguersi nella roccia 0 contro altre di-scontinuita, determina ilgrado di possibilita conil Quale la rottura della roccia intatta verrebbecoinvolta in un eventuale cedimento della strut-tura. Forse in modo pill appropriato, la persi-stenza definisce ilgrado di possibilita con cui siverificherebbe uno scivolamento tra discontinuitaadiacenti allo svilupparsi di una superficie di ce-dimento. La persistenza inoltre e della massimaimportanza per 10 sviluppo di rotture di trazionedietro la sommita di un pendio.

d) Nel caso di scavo di gallerie, un cedimento pubessere un caso abbastanza localizzato, ed una per-sistenza limitata a pochi blocchi pub essere l'u-nico requisito necessario se altre condizioni sonocompatibili con il cedimento, ad esempio la pre-senza di fratture levigate 0 riempite di argilla 0di almena tre sistemi. Discontinuita piane, chenon presentano interruzioni per una lunghezza di5-10 m, possono essere determinanti ai fini dellastabilita nella scavo di una galleria, mentre pos-sono avere minore importanza nel caso di un pen-dio di 100 m di roccia 0della spalla di una grandediga.

e) Spesso Ie superfici esposte sono piccole rispettoall' area 0 alla lunghezza di discontinuita persi-stenti, cosicche la persistenza reale pub solamenteessere ipotizzata. Meno frequentemente e possi-bile rilevare Ia Iunghezza dell'immersione e delladirezione delle discontinuita esposte e quindi va-lutare la lora persistenza su un certo piano di unaformazione rocciosa utilizzando una teoria pro-babilistica. Comunque Ie difficolta e incertezzeconnesse aile misurazioni in sito saranno sempreconsiderevoli per la maggior parte delle rocceesposte prese in esame.

Strumentazionea) Una rotella metrica della lunghezza di almena 10

m.

Proceduraa) Ogni affioramento roccioso 0 dominio struttu-

rale riconosciuto, deve dapprima essere descrittoin base alIa persistenza relativa dei sistemi di di-scontinuita presenti. I sistemi di discontinuita pos-sono essere distinti con i termini persistente,sub-persistente, non persistente.Semplici illustrazioni come quelle di Fig. 12 pos-sono dimostrarsi utili nella successiva interpre-tazione.


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164 RlVISTA ITALIANA Dl GEOTECNICA 2/93

!-'--:-T;Lr--r----y-,-~--- - --I- r--: I~-_Lr-7-,-- -I I-,~-

~~ III ~non persistente persistente

Fig. 12- Disegni semplificati e diagrammi a blocchi aiutano ad illu-strare la relativa persistenza di sistemi diversi di discontinuita. Esempiadattati da [1] e [2].

b) Si deve quindi tentare di misurare Ie lunghezzedelle discontinuita secondo immersione e dire-zione. Questo puo essere impossibile in caso diesposizioni piane limitate. Comunque,nel casodi grandi esposizioni tridimensionali, come in col-tivazioni a giorno con fronti curvi e gradonati op-pure di scavi sotterranei con intersezione di gal-lerie, e possibile ottenere validi istogrammipersistenza-frequenza per ogni sistema di discon-tinuita.II valore modale delle lunghezze delle tracce mi-surate per ogni sistema puo essere descritto se-guendo 10 schema seguente:persistenza molto bassa < 1 mpersistenza bassa 1-3 mpersistenza media 3-10 mpersistenza alta 10-20 mpersistenza molto alta > 20 m

c) Una comoda procedura di rappresentazione dellelunghezze delle discontinuita e quella di riportareil tipo di terrninazione come suggerito dal seguenteschema. Le discontinuita che si estendono aldi-fuori della roceia esposta (x), dovrebbero veniredistinte da quelle che terminano nella roceia nel-l'esposizione (r) e daquelle che terminano con-tro altre discontinuita nell'esposizione (d). Un si-stema di discontinuita che presenta sistematica-mente una terminazione del tipo x e chiara-mente pill persistente di un gruppo sub-persistentecon terminazioni predominanti del tipo d. Di-scontinuita non persistenti presenteranno preva-lentemente terminazioni del tipo r ,

d) I dati di terminazione (x, r oppure d) dovrebberovenire riportati per eiascuna estremita delle di-scontinuita pill importanti insieme con la lun-ghezza in m (esempio: 8 (dx) = discontinuita dellalunghezza di 8 m con una terminazione controun'altra discontinuita mentre l'altra terminazionenon e visibile in quanto si estende oltre il campodi esposizione). E importante specificare Iedimen-sioni dell'area esposta sulla quale si sono eseguiteIe misurazioni dal momenta che questo dato in-

fluenzera ovviamente sia il numero delle osser-vazioni x che Ie relative Iunghezze.

Osservazionia) Piteau [3] ha dimostrato che Ie discontinuita Ie-cui terminazioni siano entrambe visibili sono ge-neralmente pill piccole di quelle ove una 0 nes-suna terminazione sia visibile. In un campione di3844 giunti nella miniera di Nchanga, 1394 (36%)con una lunghezza media di 1,4 'm avevano en-trambe Ie terminazioni visibili, 1538 (400/0) conuna lunghezza media di 2,9 m avevano una ter-rninazione visibile, e 912 (24%) con una lunghezzamedia di 6,3 m non avevano terminazioni visibili.

b) Analisi sulle lunghezze secondo l'immersione ela direzione, eseguite da Robertson [4], hanno in-dicato che Ie discontinuita tendo no ad assumeredimensioni approssimativamente. isotrope. Qua- lora terminino nella roccia compatta tenderannoquindi ad assumere un contorno eircolare e pro-babilmente rettilineo quando terminano invececontro altre discontinuita,

c) Test statistiei che simulano discontinuita circo-lari con una distribuzione normale dei diametrie disposte a caso nella massa rocciosa, indicanoche la traceia di lunghezza media puo variare dapoco pill piccola a poco pill grande del diametromedio [5]. Questo e il risultato della probabilitapill alta di intersecare Ie discontinuita pill estesesuperando il fatto che Ie lunghezze delle .tracce(ad esempio Ie corde) siano necessariamente pillpiccole dei diametri.

d) Metodi statistiei possono essere usati per analiz-zare lemassime estensioni delle discontinuita, Contali tecniche e possibile valutare il presunto in-tervallo di ricorrenza per una lunghezza speeifica.Inoltre e possibile valutare la probabilita mediadi incontrare in una parte della.rnassa rocciosauna discontinuita che superi una certa lunghezza.Per esempio, se dopo Ie analisi si scopre che Iediscontinuita prineipali con una lunghezza, se-condo la direzione, di 50 m 0 pill sono distan-ziate in media di 150 m, e possibile valutare laprobabilita di trovare lunghezze, secondo la di-rezione, di 50 m 0pill in ogni intervallo di 100m misurato normalmente alla direzione, La pro-babilita e pari a 100/150 = 0,66.,Se e conoseiutala distribuzione completa delle persistenze (pro-cedura b ), la probabilita del manifestarsi diuna discontinuita di una certa estensione puo es-sere valutata in base a valori statistici, Un utileesempio della sua applicazione alIa stabilita dipendii roceiosi e dato da McMahon [6]. E dano-tare che la cattiva speeificazione del limite infe-


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RACCOMANDAZIONl ISRM 165riore della distribuzione dell'estensione (inevita-bile se vengono ignorate Ie discontinuita piu pic-cole) porta ciduna sottostima della frequenza dellediscontinuita e ad una sovrastima della loro esten-sione.e) IItermine qualitativo di persistenza puo in teo-ria venire quantificato definendolo come la per-centuale dell'area totale di un piano attraversola massa rocciosa che e formato da discontinuitacoincidenti (complanari) con questo piano di ri-ferimento. In pratica le ondulazioni della mag-gior parte delle discontinuita inficiano questa pre-cisa interpretazione. Una alternativa pratica equella di selezionare una fascia di larghezza ugualealIa spaziatura media fra Ie discontinuita di unparticolare sistema e di valutare la persistenza en-tro questa fascia di riferimento. Dal momentache, su base probabilistica, ci si attenderebbe unasola discontinuita in questa fascia, si ottiene unastima di persistenza un po piu realistica.

f) Nell'accertarsi della persistenza dei vari sistemidi discontinuita, e importante esaminare la pos-sibilita del formarsi di una superficie di fratturaa scalini, come illustrato dai modi di frattura (2)e (3) di Fig. 13. Questo modo di frattura puo ve-rificarsi teridenzialmente quando il sistema inte-ressato dal movimento trasversale ha una persi-stenza minore del 100%. Scivolamenti si svilup-peranno in modo tale che una minima percentualedella superficie di rottura risultante passi attra-verso la matrice rocciosa. La persistenza di unasuperficie discorrimento potenziale sara di normapiu alta di quella lungo piani 0 fasce parallele aun singolo sistema, a meno che queste ultime nonabbiano una persistenza del 100010.

G) discontinuit& piana discont. se9n\entata "2D"G) discont. ~segmentata"3D"

sistema sub-persistente

sistema persistente

Fig. 13- Esempi schematici illpotenziali superfici di rottura che mo-strano l'importanza dei ponti di roccia e della gradinatura dellediscontinuita, Esempi adattati da [4] e [7].

g) Nelle stime della persistenza per un certo piano,fasce 0superfici specifiche di frattura devono divolta in volta basarsi su un giudizio ingegneristicoche deve essere, di proposito, di tipo conserva-tivo (cioe vicino ad una persistenza e del 100%)dal momento che la resistenza al taglio di pontidi roccia rappresenta una percentuale pericolo-samente alta della resistenza totale di taglio lungola superficie di cedimento composta. La resistenzaal taglio (coesione) dovuta ad un ponte di rocciapuo essere valutata dalla seguente relazione de-rivata dal diagramma di Mohr, assumendo unacurva di inviluppo lineare:

c=_l_ . . J Co . To2dove:Co = resistenza a compressione uniassale dellaroccia intatta.To = resistenza a trazione della roccia intatta.Se si assume per semplicita Cs/T0= 9, allora laresistenza di coesione e pari ad 116 della resistenzaa compressione' uniassiale.E piu sicuro assumere una persistenza del 100%in caso di dubbio, dal momenta che la coesionedi cui sopra e di norma di uno 0 due ordini digrandezza superiore alla resistenza a taglio dellediscontinuita,

Presentazione dei risultatia) II vari sistemi di discontinuita dovrebbero essere

definiti come persistenti, sub-persistenti 0non persistenti in base alIa relativa persistenza.Diagrammi a blocchi 0fotografie dovrebbero es-sere preparati di conseguenza.

b) Quando le esposizioni siano di dimensioni rile-vanti, si potranno ottenere istogrammi di gran-dezza-frequenza relativi aIle lunghezze delle traccedi ogni sistema di discontinuita, (Questo e neces-sario se deve essere successivamente applicata la{e~ria delle probabilita). Devono essere poi quan-tificate Ie lunghezze medie delle tracce (sia nelsenso della direzione che dell'immersione).

c) I dati riguardanti la terminazione, che sono statirilevati per ogni discontinuita (ad es., 8 dx) do-vrebbero essere presentati sotto forma di un in-dice di terminazione (Tr) per la massa di roccianel suo complesso 0per un certo dominio strut-turale. T, e definito come il rapporto percentualetra la somma delle terminazioni'nella roccia O~r)e ilnumero totale di terminazioni (Lr +Ld +LX).


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166 RIVlSTA ITALIANA Dl GEOTECNICA 2/93Quest'ultimo e pari a due volte iltotale delle di-scontinuita rilevate dal momenta che ognuna diesse ha due terminazioni.

~r . 100Tr=--------------------------------%2 . (numero di discontinuita rilevate)(E sperabile che la sistematica raccolta di dati con-cernenti Tr, con l'applicazione del metoda sug-gerito dalla ISRM, migliori eventualmente lastima della persistenza).

d) La persistenza di una potenziale superficie di rot-tura (includendo superfici scalinate) dovrebbe es-sere valutata, se cio e utile al progetto in corso.La stima dovrebbe essere arrotondata in eccessoal successivo multiplo di 10% (ad es., 92% di-venta 100%).

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4. RugositaScopoa) L'irregolarita della superficie di una discontinuitae una componente potenzialmente import ante per

la sua resistenza al taglio, specialmente nel casodi strutture interconnesse e senza spostamenti pre-vii (ad es. fratture senza riempimento). L'impor-tanza della rugosita della superficie diminuiscecon l'aumentare dell'apertura, 0 dello spessoredel riempimento, 0 della misura in cui sono av-venuti spostamenti previi.

b) In termini generali, la rugosita di una disconti-nuita puo essere caratterizzata da un' ondula-zione (forma in grande scala che, se i lembi delladiscontinuita sono interconnessi e ben a contatto,provoca la dilatanza durante 10 scorrimentotrasversale, poiche le ondulosita sono troppo am-pie per essere tranciate). e da una rugosita verae propria (forma in piccola scala che tendead es-sere rotta durante 1 0 scorrimento trasversale ameno che ilembi della discontinuita non possie-dana un'alta resistenza e/o illivello di tensionenormale sia basso, cosicche la dilatanza puo an-cora manifestarsi su queste strutture in piccolascala).

c) In pratica l'ondulazione influisce sulla direzioneiniziale dello scorrimento a taglio relativo al pianomedio di discontinuita, mentre la rugosita influi-see sulla resistenza al taglio che potrebbe esserefacilmente determinata in lab oratorio 0con unaprova di taglio diretto in situ (Fig. 14).

Fig. 14- Le rugosita in diversa scala delle discontinuita sono deter-minate con prove su scala differente (1, prova di taglio in laborato-rio; 2, prove ditaglio insitu). L'ondulazione pub esserecaratterizzata

con l'angolo i.


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RACCOMANDAZIONI ISRM 167d) Qualora si conosca la direzione di scorrimento po-

tenziale, la rugosita puo essere rilevata con pro-fiIi lineari scelti parallelamente a questa direzione.In molti casi la direzione di scorrimento e paral-lela alla direzione di immersione. Nei casi in cui10 scorrimento e condizionato da due differentipiani di discontinuita intersecantisi, la direzionedi potenziale scorrimento e parallela alla linea diintersezione dei piani, Nel caso di stabilita dellaspalla di una diga ad arco, la direzione dello scor-rimento potenziale puo avere una rilevante com-ponente orizzontale.

e) Nel caso in cui non si conosca la direzione delloscorrimento potenziale, rna sia molto importanteconoscerla, la rugosita puo essere misurata in tredimensioni anziche in due. Cio puo essere fattocon una bus sola ed un clinometro a disco. Le let-ture della inclinazionee della direzione possonoessere rese graficamente come poli su reticoliequiarea, In alternativa Ie superfici di disconti-nuita possono venire rilevate usando il metodafotogrammetrico. Questa puo risultare un'utiletecnica quando Ie superfici critiche siano inacces-sibili.

f) Scopo di tutti i metodi di misurazione della ru-gosita e l'eventuale valutazione 0ca1colo della re-sistenza al taglio e della dilatanza. I metodi di in-terpretazione dei profili di rugosita e di stima dellaresistenza al taglio disponibili attualmente sonoillustrati nel successivo punto Presentazione delrisultati .

Strumentazionea) II metodo di rilevamento del profilo lineare di una

rugosita richiede la seguente strumentazione : 1)asta pieghevole di almeno due metri, graduata inmm; 2) bussola e c1inometro; 3) dieci metri di filosottile 0filo di nylon marcato ad intervalli di unmetro (in rosso) e di un decimetro (in blu). Leestremita del filo dovrebbero essere attaccate ablocchetti di legno 0 simili, cosi da poter essereteso a costituire una linea diriferimento dirittaal di sopra del piano di una discontinuita ad am-pia ondulazione.

.b) II metoda di rilevamento della rugosita con bus-sola e clinometro a disco richiede le seguenti at-trezzature: 1) una bussola geologica Clar (Brei-thaupt) con incorporata una livella a bolla oriz-zontale ed un coperchio girevole unito al corpoprincipale della bussola mediante una cernieragraduata per misurare l'inclinazione; 2) quattrosottili dischi circolari in lega leggera, di vario dia-metro (per es. 5, 10, 20, 40 em), che possono es-sere fissati di volta in volta al coperchio della bus-sola [1].

II metodo fotogrammetrico per il rilievo della ru-gosita richiede una strumentazione pili vasta comedescritto nel paragrafo Metodo fotogrammetrico,

Proceduraa) Profilo lineare. Le discontinuita vengono scelte

in modo tale da essere accessibili e tipiche dellasuperficie di potenziale scorrimento.A seconda delle dimensioni di ciascun piano, sa-ranno utilizzati l'asta graduata di 2 metri 0 il filodi 10 metri ponendoli al di sopra del piano delladiscontinuita parallelamente alla direzione di po-tenziale scorrimento. Essi dovrebbero essere po-sti a contatto del punto 0dei punti pili elevati delladiscontinuita e dovrebbero essere altresi il piupos-sibile rettilinei. Un sottile strato di plastilina puoessere utilizzato per prevenire 10 scorrimento del-l'asta verso il basso lungo la linea di massima pen-denza. La plastilina puo essere posta tra l'asta ele creste della discontinuita. Si misurano le di-stanze (y) sulla perpendicolare tra 1'asta (0 il filo)e la superficie della discontinuita, con l'appros-simazione del mm, per distanze tangenziali (x)date (Fig. 15).E consigliabile essere flessibili nellascelta delle x , dato che un intervallo regolare(per es. 5 em) potrebbe far trascurare un piccologradino 0qua1cosa di simile the potrebbe avereimportanza nella valutazione della resistenza altaglio. In genere, valori di (x) pari a circa il 2 0 / 0della lunghezza totale misurata sono sufficientiper avere una misura sostanzialmente buona dellarugosita.Le (x) e le (y) lette sono tabulate insieme all'azi-mut e all'inc1inazione della base di misura. Que-st'ultime possono essere differenti dall'orienta-zione (X/~ della discontinuita.I profili tipici della rugosita minima, media emas-sima vengono rilevati usando il suddetto proce-dimento. Essi possono essere riferiti ad un intern

:_ . ..

profilo di .rugosita ;~imut~ ,,'

scala

p'.........~~clinazione apparente

punto pia sporgentedella superficie didiscontinuiti!

. \Fig. 15 - Un metododi rilievo delle rugosita di una discontinuita indue dimensioni, iungo ia direzione stimata di potenziaie scivoiamento.


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168 RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA 2/93sistema di discontinuita, ad una discontinuita cri-tica, 0a ciascuna superficie misurata, in funzionedel grado di dettaglio richiesto.L'angolo di ondulazione (i), illustrato in Fig. 14,dovrebbe essere misurato con l'asta rigida ed ilc1inometro, qualora il profilo rilevato sia cosicorto da non poter inc1udere l'intera ondulazione.La lunghezza e l'ampiezza approssimativa diun'ondulazione troppo ampia per essere rilevatacon ilprofilo lineare, dovrebbero essere stimateo misurate quando non vi sono problemi di ac-cessibilita.Fotografie raffiguranti le superfici con rugositaminima, media e massima dovrebbero essere ri-prese con un regolo di 1metro posto ben in vistaa contatto della superficie in esame.

b) Bussola e clinometro a disco. Le discontinuitascelte devono essere tali da essere accessibili e ti-piche della superficie di potenziale scivolamento.Gli angoli di rugosita (i) su piccola scala (Fig. 16)si misurano posizionando il disco di maggior dia-metro (per es. quello di 40 cm di diametro) sullasuperficie della discontinuita in almena 25 posi-zioni diverse, e registrando sia l'inc1inazione chela direzione di mas sima pendenza per ciascuna po-sizione. (Si prende in considerazione una super-ficie almena dieci volte maggiore di quella del di-sco di maggior diametro).

.4.. .. .. __ 5" '"' _._ 10 .....20,.._..~.. 40.,.1020)040"50diametro de! dischi (an)

2.~

direzione dipotenziale scivolamento

-20 ~

- 4 0 / " -

Fig. 16 - Un metodo per ilrilievo in tre dimensioni della rugositadi discontinuita, nei casi in cui non e nota a priori la direzione dipotenziale scivolamento. Dischi circolari di diametri differenti (ades. 5, 10,20 e 40 em) sono fissati di volta in volta alia bussola clino-metrica di Clar, Le Ietture di inclinazione e direzione di immersionesana poi riportate su uno stereogramma equi-area,Adattato da [1] e [2].

Si ripete questo procedimento per ognuno dei di-schi in dotazione. Si puo migliorare la precisioneglobale del rilievo registrando un maggior numerodi posizioni con i dischi pili piccoli: come, adesempio, 50 posizioni con il disco del diametro20 em, 75 con quello da 10 em, 100 con quelloda 5 em.Ciascuna serie di dati sull'inclinazione e immer-sione verra riportata separatamente su uno ste-reogramma equiarea sotto forma di poli e si trac-ceranno Ie curve di contorno per ciascun gruppodi poll.Si dovranno riprendere fotografie delle superficidiminima, media e massima rugosita, ponendocontro le superfici in esame un regolo lungo 1me-tro, bene in vista.

c) Metodo fotogrammetrico. In casi particolari, sipuo utilizzare la fotogrammetria terrestre per ot-tenere le coordinate di numerosi punti delle su-perfici di discontinuita inaccessibili, usando le tee-niche illustrate nel paragrafo Metodo fotogram-metrico . Con questi dati e possibile tracciare deiprofili 0delle linee di livello della superficierugosa. Gli intervalli minimi delle linee di livellodipenderanno dalla distanza dalla superficie inesame dalla macchina fotografica. In alcuni casisi possono ottenere intervalli minimi di 1mm, an-che se sono pili frequenti intervalli di 1 05 cm.I profili dovrebbero poi venir tracciati lungo ladirezione dello scorrimento potenziale.

Osservazionia) Profilo lineare. II regolo graduato in millimetri,

impiegato per la misurazione delle distanze per-pendicolari (y), deve essere rastremato in puntase si vogliono ottenere maggiori dettagli della ru-gosita,Diverse apparecchiature automatiche per ilrilievodella rugosita sono descritte nella unita bibliogra-fia [1,3]. La maggior parte di queste sono adatteper ottenere i particolari pili minuti della rugo-sita, Esse, naturalmente, offrono una visione dellarugosita molto pili accurata di quella che si puoottenere con ilmetoda qui desc_ritto. Normal-mente questa accuratezza non e necessaria per iproblemi di meccanica delle rocce.Fratture 0scalini che dividono una superficie

di discontinuita in numerosi piani paralleli stannoad indicare una rnancanza di persistenza e dovreb-bero essere accuratamente rilevati.Vi sono molti altri metodi di misurazione dellarugosita oltre a quello della profilatura. Ad esem-pia, la lunghezza e l'ampiezza d'onda delle ru-gosita superficiali potrebbero venir rilevate per


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RACCOMANDAZIONI ISRM 169intervalli di scala diversi, ad esempio < di 1 em,1 -;-10 em, 10 -i- 100 em, > di 1 metro. In alter-nativa, per superfici esposte ad ampia ondula-zione, il rilievo potra essere effettuato rapida-mente ponendo un'asta rigida (ad es. di 1 metrodi lunghezza) a contatto della superficie ad inter-valli di 1 m nella direzione di massima pendenzaed annotando l'inc1inazione di ogni posizione conun c1inometro fissato all'asta. La lunghezza del-l'asta puo essere variata allo stesso modo indi-cato per il rilievo con la bussola.

b) Bussola e clinometro a disco. I dischi pin piccolidanno la massima dispersione delle letture ed an-che la massima ampiezza degli angoli di rugosita;mentre con idischi pin grandi si ha la massimadispersione ed i minimi angoli di rugosita,Il gran numero di misure da eseguire (inclinazionee direzione di immersione per circa 200 posizionidei dischi) rappresenta un lavoro di almeno un'oraper ogni piano preso in considerazione. Cio puoessere giustificato solo in speciali circostanze. See necessario rilevare un gran numero di disconti-nuita, si raccomanda il metodo fotogrammetrico.In alternativa, qualora sia nota la direzione dellascorrimento potenziale, si consiglia ilmetodo delprojito lineare che riduce la quantita dei dati da. raccogliere a quelli relativi alla sola direzione dellascorrimento potenziale.Per ogni direzione di potenziale scivolamento sipossono otten ere gli angoli di massima rugositaper ciascun diametro di disco (Fig. 16). La tan-gente dell'angolo di massima rugosita moltipli-cata per il diametro del disco relativo, fornisce10 spostamento (dilatanza) che avverra ortogo-nalmente alIa discontinuita per uno spostamentotrasversale pari al diametro del disco. In tal modosi usano diverse basi di misura (diametri dei di-schi) per ottenere una cur va di dilatanza. Cio for-nira un'immagine reale del processo di sposta-mento trasversale quando vi sia una rottura mi-nima delle asperita, Il metodo e quindi piu adattoallo studio di scorrimenti su giunti in rocce resi-stenti e con un basso livello di tensione efficacenormale. (I setti di rugosita piu piccoli del mi-nimo diametro dei dischi non sono considerati in-fluenti nel processo di dilatanza). Per maggioridettagli esaminare Fecker e Rengers. [1].

c) Metodo fotogrammetrico, Le coordinate di puntidella superficie di una data discontinuita sono ri-portate utilizzando una strumentazione per il di-segno stereoscopico 0 uno stereocomparatore conun sistema automatico (ad es., con nastro perfo-rato). I profili di rugosita possono essere disegnaticon I'uso di un computer.Esistono metodi per valutare la resistenza a ta-glio e le caratteristiche di dilatanza di disconti-

nuita (specie quelle senza riempimento), basatisull'analisi statistica delle coordinate delle super-fici [4,5].

Presentazione dei risultatia) Pro/ito lineare. I valori delle letture (x) e (y) de-

vono essere disegnati usando la stessa scala, in-clinata correttamente, come si vede nel dia-gramma dell'inserto di Fig. 15. I profili che rap-presentano la rugosita minima, media e massimadevono essere disegnati sulla stessa pagina per fa-cilitarne il confronto. I tre profili possono rap-presentare un gruppo di discontinuita, una sin-gola discontinuita critica, 0 ciascuna superficierilevata. Cio dipendera dal grado di dettaglio ri-chiesto. In tutti i disegni sideve indicare la rela-tiva scala. I profili devono essere identificati chia-ramente e si deve indicare I'azimut e l'inclinazionedella direzione di misura, qualora differiscanodalla orientazione e x / P , precedentemente regi-strata, della discontinuita, Insieme ai profili do-vrebbero essere allegate delle foto delle superficiinteressate per meglio illustrare le rugosita mi-nima, modale e massima.

b) Bussola e clinometro a disco. Le misure di incli-nazione e direzione di immersione ottenute conidischi di diverso diametro devono essere ripor-tate come poli su un reticolo equiarea, separata-mente per ogni disco. Quindi possono essere as-semblate e riportate con linee di contorno comein Fig. 16.Misurazioni di varie discontinuita di un dato si-stema possono essere raggruppate sullo stesso re-ticolo equiarea per mostrare la variabilita dellarugosita (e la deviazione massima della giacituradovuta all'ondulazione). Fotografie che illustrinola rugosita minima, modale e massima delle su-perfici interessate, possono essere allegate ai dia-grarnmi dei poll.

c) Metodo jotogrammetrico. Per fornire una rap-presentazione visiva in una relazione, sono piuefficaci dei profili piuttosto che rappresentazionicon linee di livello della rugosita della superficie.I P9fili, che normalmente saranno tracciati 'dalcomputer, devono essere presentati nella stessascala in verticale e orizzontale piuttosto che esa-gerare la scala verticale.Se la direzione della scivolamento potenziale none nota, i profili si devono riferire alladirezionedi immersione. Profili correttamente orientatipossono essere presentati successivamente. Foto-grafie delle superfici piu importanti dovrebberoessere allegate aIle rappresentazioni grafiche deiprofili. .

d) Termini descrittivi. Nella fasi preliminari del ri-


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170 RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA 2/93lievo in sito (ovvero durante gli studi di fattibi-lita) limitazioni di tempo possono impedire.l'usodelle tecniche illustrate di misura della rugosita,La descrizione della rugosita sara limitata a ter-mini descrittivi che dovrebbero basarsi su duescale di osservazione:Scala piccola (diversi centimetri)Scala intermedia (diversi metri)

I Rugosa (0 irregolare), segmentataII Liscia, segmentataIII Levigata, segmentataIV Rugosa (0 irregolare), ondulataV Liscia, ondulataVI Levigata, ondulataVII Rugosa (0 irregolare), pianaVIII Liscia, pianaIX Levigata, piana.II termine levigata dovrebbe essere usato solo se

vi e una chiara evidenza di uno scorrimento trasver-sale previo lungo la discontinuita.La scala intermedia di rugosita e divisa in tre gradi:

segmentata, ondulata, piana, e la piccola scala di ru-gosita, sovrapposta alIa scala intermedia, e anch'essadivisa in tre gradi: rugosa (0 irregolare), liscia e levi-gata. La direzione delle striature 0di levigazione do-vrebbe essere indicata in quanto la resistenza di tagliopuo variare con la direzione. I profili di rugosita tipi-ci delle nove classi sono rappresentati in Figura 17.Gli angoli di rugosita (i), messi in mostra dalIe novecategorie diprofili, significano che, in termini di re-

sistenza al taglio, I> II > III, IV> V> VI e VII-> VIII> IX, assumendo che siano totalmente assentio presenti in quantita uguali, ricoperture di mine-rale. E anche evidente che I> IV > VII, II> V> VIII,III> IX e VI> IX. Alcune delle disequazioni sonomeno evidenti. Per esempio VII potrebbe essere mag-giore di III. Questo dipenderebbe dal fatto che ladilatanza possao meno manifestarsi. Nell'intornodi uno scavo sotterraneo la dilatanza e solitamenteimpedita dalla rigidezza della massa rocciosa circo-stante. In un pendio roccioso potrebbe non esserlo.Potrebbe anche esservi una ondulazione sulargascala sovrapposta aIle rugosita su scala piccola e in-termedia, di cui sopra. In tali casi queste caratteri-stiche dovrebbero essere indicate come, ad es., lisciae ondulata (classe V) con ondulazioni su ampia scaladi lunghezza d'onda 10 m e ampiezza di 50 em.Le descrizioni associate con la persistenza, peresem-pia sistematica, subsistematica, non sistematica, sa-ranno ovviamente della pili grande importanza neldeterminarel'importanza relativa delle descrizionidi rugosita di cui sopra.

Valutazione della resistenza at taglioLo scopo principale nella descrizione della rugo-

sita delle pareti delle discontinuita e di facilitare lavalutazione della resistenza al taglio, in particolarenel caso di discontinuita non riempite dove le stimedevono essere piuttosto precise.In termini essenziali, la resistenza al taglio e co-

stituita da un angolo di attritomassimo (di picco)o minimo (residuo) 0da un angolo intermedio (chedipende dal grado di spostamento trasversale pre-vio) pili un contributo (i) dovuto all'ondulazione ingrande scala, se questa esiste.Quindi

't =a~tg(cp+i)resistenza al taglio (di picco 0 residua)angolo di attrito (di picco 0 residuo)tensione normale efficace= ondulazione (se presente).

IIvalore di 't picco dipendera dal valore di a~ edal grado di rugosita. Nel caso di fratture non riem-pite i valori di cppicco variano general mente da 30a 70 e illoro valore medio e general mente di 45.Nel caso di fratture che abbiano setti di rugosita ver-ticali 0molto rigidi, 0meno del100OJodi persistenza,vi sara anche una coesione (c) da aggiungere al va-lore di 't di cui sopra (per esempio nei profili I, II,III di Fig. 17).

a 'n

rugosaI

lisciaI I -----. ._ _ -

levigataIII

S E G M E N T A T A. - ~- rugosaI V - -liscia

V

levigataV I

O N D U L A T A

V I I rugosa

lisciaV I I I

I X levigata

p . ; r , l l , N A .

Fig. 17- Tipici profili di rugosita e relative nomenclature suggerite.La Iunghezza diciascun promo pub variare da 1 a 10 m.Le scaleorizzontale e verticale sono uguali.


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RACCOMANDAZIONI ISRM 171II valore di c p residuo dipendera dal grado di alte-

razione delle pareti della discontinuita e dal tipo diroccia. In assenza di alterazione, c p residuo varia disolito tra 25 e 35, essendo generalmente intornoa 30. Nel caso di pareti fortemente alterate, ilva-lore puo scendere a circa 15 anche in assenza diriempimenti di argilla. Un metodo per valutare c p re-siduo e descritto da Barton e Choubey [6]. La stimae basata sul rapporto tra la misura col martello diSchmidt (r), ottenuta sulla parete alterata della di-scontinuita, e quella ottenuta sulla stessa roccia sana(R).I valori di c p di picco possono essere stimati usando

la seguente formula

Cppicco JCSJRC . 10glO(--) + c p rc r tn

lore di JRC (profili pill dettag1iati sono dati in Fig. 19per facilitare questa quantificazione). Successiva-mente le pareti della discontinuita sono saggiate conilmartello di Schmidt per valutare JCS e c p r . Si os-servi che in Fig. 18 c p r e stato assunto pari a 30 intutti i casi. Questo metoda per valutare C P P sorpren-dentemente accurato ed economico. Ulteriori dettaglisono dati da Barton e Choubey [6].Fintanto che la tensione di taglio di picco e mobi-

litata in conseguenza a spostamenti relativamente pic-coli, non e realistico aggiungere l'angolo di ondula-zione su ampia scala (i) al valore di c p p . Per moltiusi pratici, C P P puo essere assunto come il valore mas-simo per una discontinuita avente. una persistenz

1.2.1.9 - rig_1993!2!151_raccomandazioni isrm rilievo in sito

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