Liquefazione dei terreni in condizioni sismiche: la mitigazione del rischio mediante iniezioni chimiche

Scuola Primaria A. Diaz di San Martino di Lupari (PD).

Come mitigare il rischio di liquefazione dei terreni mediante iniezioni chimiche eco-compatibili: il caso studio  di una scuola nel padovano

Il fenomeno della liquefazione dei terreni

La liquefazione dei terreni è un fenomeno naturale, spesso distruttivo, che si verifica frequentemente nei depositi sabbiosi caratterizzati da granulometria, tendenzialmente omogenea e stratificata, il cui spessore può essere anche dell’ordine di metri talvolta sovrastati da strati coesivi, in condizioni di terreni normalmente consolidati e saturi. Questi terreni liquefacibili trovano naturale collocazione in prossimità di depositi fluviali, spiagge ma anche aree di pianura e di accumulo di sabbie con presenza di falde freatiche superficiali.

Il fenomeno si manifesta in conseguenza di eventi sismici che portano le pressioni dell’acqua interstiziale, contenuta tra i granuli del terreno, ad aumentare fino ad eguagliare le tensioni soprastanti, così da annullare le resistenze di taglio del terreno (Terzaghi, K., “Theoretical Soil Mechanics”, John Wiley and Sons, New York, 1943) innescando un vero e proprio fenomeno di transizione dallo stato solido granulare a quello fluido viscoso. In tal modo, eventuali costruzioni sovrastanti potrebbero traslare, ribaltarsi o sprofondare nel terreno, fino al collasso delle strutture con danni spesso irreparabili.

Il fenomeno della liquefazione dei terreni

Il fenomeno della liquefazione dei terreni

Alcuni test per valutare tecniche di consolidamento dei terreni

In seguito all'evento sismico del maggio 2012 verificatosi in Emilia Romagna, che ha manifestato numerosi casi di liquefazione dei terreni, GEOSEC ha condotto alcuni test sites in vera grandezza nelle zone colpite dal sisma, sotto la supervisione del Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna, con lo scopo di valutare l’efficacia dell’utilizzo di tecniche di consolidamento dei terreni con resine chimiche ai fini della mitigazione del rischio liquefazione.

Grazie agli ottimi risultati ottenuti è stato poi possibile trasferire l’esperienza maturata nei test sites alla scala di cantiere.

Prima dell’intervento di consolidamento vero e proprio, come già disciplinato con il Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia Romagna, sono stati condotti dei test site preliminari finalizzati a valutare la suscettibilità a liquefazione dello strato sabbioso, a progettare la maglia d’intervento ed i quantitativi di resina da utilizzare nonché a dimostrare l’efficacia del trattamento. Sono state eseguite prove penetrometriche CPTU mediante penetrometro Pagani modello TG63 (200KN) spinte sino ad una profondità di - 10 m dal p.c. Tutte le verifiche a liquefazione sono state condotte secondo il metodo Robertson-Wride.

Per le sue caratteristiche tecnologiche quanto operative la soluzione adottata per questo tipo di intervento può inserirsi tra quelle definite di tipo “attivo” ovvero con tecnica del “compaction grouting”.  

Mitigare il rischio di liquefazione dei terreni mediante LIQUEMIT®

Per mitigare il rischio di liquefazione dei terreni, GEOSEC® ha sviluppato una metodologia brevettata LIQUEMIT®, che prevede iniezioni di una speciale resina, capace di consolidare efficacemente, in totale sicurezza e con estrema rapidità, i terreni liquefacibili. I risultati ottenuti su campi prova dell’Emilia Romagna, per diversi siti interessati dal sisma del 2012, sono stati sottoposti al parere del Servizio Geologico Sismico della Regione ed hanno permesso di superare, talvolta anche triplicare, il fattore di sicurezza Fs dettato dalle normative di riferimento, migliorando notevolmente lo stato dell’arte fino ad allora consolidato secondo un approccio basato su invasive iniezioni di cementi ad alta pressione. 

Schema di intervento LIQUEMIT® di Geosec®

Schema di intervento LIQUEMIT® di Geosec® 

La resina poliuretanica consente una efficace compattazione dello strato trattato, con conseguente riduzione dell’indice dei vuoti e del contenuto d’acqua, da cui ne deriva una maggiore resistenza a liquefazione, una minore permeabilità ed una maggiore rigidezza, grazie anche a buone proprietà meccaniche della miscela stessa. Essa infatti, a differenza delle tradizionali iniezioni di malte cementizie, viene iniettata nel terreno a pressioni decisamente inferiori favorendo dapprima un'azione di permeazione e a seguire, grazie alla sua reazione chimica, un'azione permeante e più compattante, tale da conferire miglioramenti al mezzo trattato, anche in breve termine rispetto alle soluzioni più tradizionali, secondo un raggio d'azione definito e verificato dalla maglia di verticali CPTU in post trattamento. 

Il caso della Scuola Primaria A. Diaz di San Martino di Lupari (PD)

Nel documento integrale scaricabile in pdf sono riportati in sintesi i risultati del campo prova propedeutico all’intervento LIQUEMIT® di GEOSEC® per il consolidamento del terreno mediante iniezione di speciali resine poliuretaniche eco compatibili, eseguito tra il 03/07/17 ed il 23/07/17 presso la scuola primaria A. DIAZ sita nel comune di San Martino di Lupari (PD).

L’intervento con soluzione LIQUEMIT® ha interessato i volumi di terreno compresi tra -2,5 e -7,5 m dal p.c. ed è stato esteso a tutta l’impronta fondale del fabbricato seguendo le medesime caratteristiche esecutive del campo prova con iniezioni spinte fino ad una profondità di 7.5 m dal piano di campagna e con effetti comunque rilevati anche più superficialmente. 

Pianta dell’area di intervento - fonte Google Maps.

Pianta dell’area di intervento - fonte Google Maps.

SCARICA IL PDF