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Introduzione

 

Singh e Goel (1999), per l’applicazione nel campo delle gallerie, propongono di calcolare il valore dell’indice N (Rock Mass Number) dalla classificazione Q di Barton, mediante la formula:

 

 

esprimendo cioè N come valore di Q escluso l’effetto tensionale.

 

Nella formula i vari indici sono:

 

▪RQD (Rock Quality Designation), che tiene conto della suddivisione della massa rocciosa;

 

▪Jn (Joint Set Number), che dipende dal numero di famiglie di giunti presenti nell’ammasso roccioso;

 

▪Jr (Joint Roughness Number), che dipende dalla rugosità della famiglia più sfavorevole;

 

▪Ja (Joint Alteration Number), che dipende dal grado di alterazione delle fratture, dallo spessore e dalla natura del riempimento, e che viene ugualmente determinato sulla famiglia più sfavorevole;

 

▪Jw (Joint Water Number), che dipende dalle condizioni idrogeologiche.

 

 

Parametri della classificazione di Singh e Goel

 

▪Parametro RQD (Rock Quality Designation, che tiene conto della suddivisione della massa rocciosa):

 

Prende il suo valore nominale; se RQD risulta < 10, si assume 10.

 

Se si effettuano sondaggi è possibile ricavare il valore di RQD dal recupero di percentuale di carotaggio riferito alla somma degli spezzoni di carota con lunghezza maggiore o uguale a 100 mm:

 

dove:

▪Lc = somma delle lunghezze degli spezzoni di carota > 100 mm

▪Lt = lunghezza totale del tratto in cui si è misurata Lc.

 

In mancanza di carote di sondaggio, RQD si ricava dal numero di famiglie di discontinuità caratterizzanti l'ammasso roccioso e dalla misura della loro spaziatura. Dalla relazione di Palmström (1982) si ha:

 

RQD = 115 – 3,3 Jv

 

dove Jv è il numero di fratture per metro cubo di roccia.

 

In forma alternativa RQD si può ricavare dalla formula di Priest e Hudson (1981):

 

 

con n numero medio di giunti per metro.

 

▪Parametro Jn (Joint Set Number, che dipende dal numero di famiglie di giunti presenti nell’ammasso roccioso):

 

 

 

 

 

Nel caso di gallerie:

 

in zona di imbocco Jn va raddoppiato; in una zona di intersezione di due gallerie Jn va triplicato.

 

Parametro Jr (Joint Roughness Number, che dipende dalla rugosità della famiglia più sfavorevole):

 

 

 

 

La descrizione si riferisce alle caratteristiche a piccola e a media scala. Se la spaziatura media della famiglia principale è superiore a 3 m aumentare Jr di 1. Nel caso di giunti piani, levigati, contenenti strie o lineazioni, se queste sono orientate nella direzione più sfavorevole si utilizza 0,5.

 

Parametro Ja (Joint Alteration Number, che dipende dal grado di alterazione delle fratture, dallo spessore e dalla natura del riempimento, che viene determinato sulla famiglia più sfavorevole):

 

 

Giunti sostanzialmente chiusi (apertura 1 – 3 mm) con pareti a contatto:

 

 

 

 

Giunti mediamente aperti (< 5 mm) e presenza di riempimento che permette ancora il contatto fra le pareti in caso di scorrimento:

 

 

 

* il valore da assegnare dipende dalla percentuale della frazione argillosa rigonfiante e dalla possibilità che la stessa venga in contatto con l’acqua.

 

 

Giunti aperti (> 5 mm) senza nessun contatto fra le pareti in caso di scorrimento:

 

 

* il valore da assegnare dipende dalla percentuale della frazione argillosa rigonfiante e dalla possibilità che la stessa venga in contatto con l’acqua.

 

▪Parametro Jw (Joint water Number, che dipende dalle condizioni idrogeologiche):

 

 

 

 

Negli ultimi quattro casi se sono installati sistemi efficaci di drenaggio Jw va portato a 1 o a 0,66.

Per una caratterizzazione dell’ammasso lontano dall’influenza dello scavo e nel caso che RQD/Jn sia sufficientemente basso (0,5 - 25) in modo da assicurare una buona connettività idraulica, si possono assumere i valori di Jw (1,0 – 0,66 – 0,5 – 0,33) in funzione delle altezze di ricoprimento (0 – 5; 5 – 25; 25 – 250; > 250).

 

 

Valore del coefficiente A1

 

A1 si può ricavare sia da prove di laboratorio (Point Load Test), sia da prove di campagna mediante sclerometro o da prove speditive (Standard ISRM), definendo la resistenza a compressione uniassiale Su.

 

 

La prova Point Load Test

 

La prova Point Load ha il vantaggio di essere portatile; da essa si deriva l’indice di carico puntuale Is che viene correlato alla resistenza alla compressione uniassiale Su mediante la relazione:

 

Su = K Is

 

K è un coefficiente moltiplicativo per il quale l’ISRM consiglia il valore 24, ma nella pratica si è evidenziato come tale valore non è univoco ma largamente variabile. Palmström suggerisce di variare K in funzione di Is secondo lo schema seguente:

 

 

 

 

 

▪Le prove sclerometriche

 

Il martello di Schmidt, noto come sclerometro, è ampiamente utilizzato come prova non distruttiva e volta a misurare la “durezza di rimbalzo” della roccia. Dalla prova si ricava l’indice di rimbalzo R che è possibile correlare alla resistenza alla compressione uniassiale mediante la relazione di Irfan e Dearman (1978):

 

Su = 0,775 R + 21,3

 

Definita la resistenza a compressione Su è possibile ricavare il valore del parametro A1.

 

Se si utilizzano prove Point Load o prove sclerometriche risulta più agevole ricavare il valore di A1 trasformando i grafici proposti da Beniawsky in forma di equazioni:

 

 

 

 

 

Valore del coefficiente A6

 

Per l’orientamento delle discontinuità si applica un coefficiente di correzione A6.

 

 

 

 

 

Risultati derivati dal calcolo di N

 

Ricavato il valore di N, si ottiene il valore di RCR (Rock Condition Rating) come proposto da Singh-Goel:

 

RCR = 8 ln(N) + 30

 

Dal valore di RCR si derivano tutti gli altri parametri:

 

 

dove:

 

▪RMRcorretto = Rock Mass Rating (RMR) corretto;

▪RMRbase = Rock Mass Rating (RMR) di base.

 

Dalla formula:

 

RMR = 9 ln(Q) + 44

 

proposta da Beniawsky, si ottiene invece l’indice Q di Barton:

 

 

e perciò:

 

 

dove:

 

▪SRF = Stress Reduction Factor, che è funzione dello stato tensionale in rocce massive o dal disturbo tettonico;

▪Qc = Indice Q normalizzato nei confronti della resistenza a compressione monoassiale della roccia.

 

 

Inoltre dal calcolo di RMR è possibile derivare:

 

 

 

 

Dal valore di RMRb si derivano i parametri caratteristici dell’ammasso, che secondo Beniawsky assumono il valore:

 

 

I valori della coesione residua e dell’angolo di attrito residuo si ricavano introducendo nelle formule sopra indicate un valore di RMRb modificato secondo la:

 

RMRb = RMRb(originario) – [0,2 × RMRb(originario)] (Priest, 1983)

 

La formula di E è però da considerare valida per valori di RMR superiori di 50, mentre per valori inferiori si utilizza la formula di Serafim e Pereira (1983):

 

E (GPa) = 10(RMRb – 10 / 40)

 

Mentre da Q:

 

 

 

 

Ed è possibile estrapolare due caratteristiche di resistenza dell’ammasso:

 

▪Una componente attritiva, che può essere considerata come approssimazione dell’angolo di attrito dell’ammasso:

 

 

▪Una componente coesiva, che può essere considerata come approssimazione della coesione dell’ammasso:

 

 

Invece il modulo di deformazione statico dell’ammasso può essere determinato mediante la:

 

 

in accordo con l’espressione di Serafim e Pereira derivata da RMR.

 

 

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