Piezocono sismico (SCPTU)

La finestra Piezocono sismico (SCPTU) (menu della prova, Piezocono sismico (SCPTU)..., oppure Importa letture → Prova sismica SCPTU) raccoglie la parte sismica della prova: tempi di arrivo delle onde S (e P), interpretazione, velocità, Vs,eq e categoria di sottosuolo secondo le NTC 2018. Nella stessa prova restano le letture del piezocono (qc, fs, u2), con cui si costruisce anche il grafico di sintesi CPTU.

Video tutorial

La prova SCPTU Pagani dalle letture alla relazione, passo per passo (guarda su YouTube).

Da dove arrivano i dati

• Registrazioni della centralina Pagani (Importa prova Pagani (zip)...): lo zip o la cartella della prova, con una sottocartella per profondità e dentro le battute GSL (sinistra) e GSR (destra) per le onde S ed eventualmente GSN (battuta verticale) per le onde P. La centralina registra le tracce, non i tempi: il programma filtra i segnali, legge i tempi di arrivo e li mostra sui sismogrammi per il controllo (vedi Picking). Se nella stessa cartella ci sono più file della stessa direzione, sono più battute: si sommano e si contano.
• Foglio di campagna (Importa (Excel, Pagani)...): .xlsx, .xls o .csv con profondità e tempi di arrivo già letti con un altro programma. Il programma riconosce le intestazioni, la distanza dell'energizzatore (riga Offset), la distanza punta-geofono e la riga delle note di acquisizione.
• A mano o incollando dalla tabella di Excel: colonne di ingresso Prof. piezocono, Tempo arrivo S, Tempo arrivo P.

Le letture del piezocono (qc, fs, u2) si importano con Importa letture → Pagani TGAS (XML, Excel): oltre all'XML del TGAS si legge anche il foglio Excel esportato dalla centralina (riga Depth, Qc, Fs, U2, ..., profondità in cm), compreso il livello della falda (Hydrostatic Line). Per avere CPTU e sismica nella stessa prova, importare il file dalla finestra delle letture della prova.

Parametri

Parametro	Significato
Distanza energizzatore dal foro X	distanza orizzontale fra la piastra di energizzazione e l'asta. Nei file Pagani non c'è: va scritta.
Distanza punta - geofono	profondità del geofono = profondità della punta − questa distanza. Per i file Pagani è 0 (le profondità nei file sono già quelle del geofono).
Peso di volume medio	per G0 = ρ·Vs².
Substrato	profondità del substrato (Vs ≥ 800 m/s) se entro 30 m: H di Vs,eq.
Metodo di interpretazione	Diretto (sismostrati) oppure Pseudo-intervallo.
Sismostrati automatici; confini	confini dei sismostrati del metodo diretto, trovati dal programma o scritti a mano (es. 7,2; 16,5).

Picking dei tempi di arrivo

Per ogni profondità la battuta sinistra (rossa, +) e la battuta destra (blu, −) sono sovrapposte: invertendo il colpo si inverte il segnale, quindi le due tracce sono in opposizione di fase e il primo arrivo dell'onda S è dove si separano. Il segno nero è il tempo di arrivo scelto; la linea tratteggiata unisce gli arrivi.

• Filtro passa-banda 10-140 Hz a fase zero (onde P: 20-400 Hz).
• Canale del geofono con la maggiore coerenza fra profondità vicine (si può cambiare).
• Primo arrivo sulla prima profondità, poi tempi per correlazione della forma d'onda con la profondità precedente; in arancio gli arrivi poco coerenti.
• Clic sinistro su una traccia sposta l'arrivo (le profondità successive si ricalcolano), clic destro torna all'automatico, rotellina zoom sui tempi. Con Onde: P si controllano allo stesso modo gli arrivi delle onde P.
• Battuta destra salvata invertita dalla centralina: alcune centraline salvano la battuta destra già invertita. Il programma lo riconosce dalla correlazione fra le due battute registrate e mostra comunque la destra con il segno fisico; la scelta si può cambiare.
• Battute per registrazione: se la centralina somma più energizzazioni in ogni registrazione, indicarne il numero. Sopra i sismogrammi si leggono il numero di battute per direzione e il rapporto segnale/rumore (S/N) minimo; sotto le 3 battute per direzione compare un avviso (molte specifiche ne chiedono almeno 3, o di più finché il rapporto S/N è sufficiente).

Le tracce sommate restano salvate nella prova: con Rivedi gli arrivi... si torna sui sismogrammi senza i file originali.

Metodi di interpretazione

Profondità del geofono z = profondità della punta − distanza punta/geofono, percorso sorgente-geofono L = √(z² + X²).

Metodo diretto (sismostrati)

È il metodo da usare con un solo ricevitore (il metodo differenziale vale con due ricevitori). Ogni tempo si riduce alla verticale, tc = t·z/L, e sul diagramma tempo corretto - profondità (dromocrona) si individuano i sismostrati a velocità costante. In ogni sismostrato la retta ai minimi quadrati tc = t0 + z/V dà la velocità del sismostrato (Vs con le onde S, Vp con le onde P), con il coefficiente R².

Con Sismostrati automatici i confini si trovano dividendo la dromocrona in tratti rettilinei di almeno 3 misure; il numero di tratti si sceglie con il criterio BIC, considerando come rumore minimo la precisione del picking (così non si spezza la dromocrona per inseguire il rumore). Togliendo la spunta si scrivono i confini a mano, partendo da quelli trovati.

Pseudo-intervallo

Come i fogli di campagna: velocità dell'intervallo Vs = (L2 − L1)/(t2 − t1) fra misure successive, partendo da z = 0, L = 0, t = 0.

Risultati

• Vs,eq = H / Σ(hᵢ/Vsᵢ) secondo le NTC 2018 (§3.2.2), con H = profondità del substrato se entro 30 m, altrimenti 30 m; categoria di sottosuolo con la descrizione della tab. 3.2.II.
• G0 = ρ·Vs² e, con le onde P, coefficiente di Poisson ed E0 = 2·G0·(1 + ν).
• Schede Dromocrone (tempi misurati, tempi corretti, rette dei sismostrati), Profilo delle velocità, Sismogrammi, Sismostrati, Sintesi CPTU. Clic destro su un grafico: copia o salva l'immagine.
• Esporta in Excel...: tabella con le colonne del metodo scelto e i risultati.

Relazione

La relazione della prova contiene: grafico di sintesi CPTU, parametri e note di acquisizione, descrizione del metodo, tabella dei tempi di arrivo (misurati e corretti, battute per direzione, S/N), tabella dei sismostrati, Vs,eq e categoria, avvisi, sismogrammi stacked delle onde S con le due battute in due colori e i tempi di arrivo (e delle onde P, se presenti), dromocrone e profilo delle velocità.

Grafico di sintesi CPTU

Per le prove con piezocono (letture u2) il programma disegna la sintesi della prova su una pagina: resistenza di punta corretta qt = qc + u2·(1 − a), rapporto d'attrito Rf = fs/qt, pressione interstiziale u2 con la linea idrostatica u0 dalla falda, indice di comportamento Isbt sulle fasce delle classi e colonna delle classi SBT (carta non normalizzata di Robertson, 2010, 9 classi); con la prova sismica anche il profilo di Vs con Vs,eq. Il rapporto delle aree a è quello dello strumento (0,80 se non assegnato).

Isbt = √[(3,47 − log(qt/pa))² + (log Rf + 1,22)²], pa = 100 kPa; classi 2-7 dai limiti 3,60 - 2,95 - 2,60 - 2,05 - 1,31, classi 1, 8 e 9 dalle zone della carta qt/pa - Rf.

Riferimenti

• Butcher A.P., Campanella R.G., Kaynia A.M., Massarsch K.R. (2005). Seismic cone downhole procedure to measure shear wave velocity - a guideline. ISSMGE TC10.
• ASTM D7400. Standard Test Methods for Downhole Seismic Testing.
• Robertson P.K. (2010). Soil behaviour type from the CPT: an update. 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, Huntington Beach.
• NTC 2018, §3.2.2 e tab. 3.2.II.

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