Aggiornamento del criterio di Ishihara (1985) per la valutazione del rischio di liquefazione del terreno

L'aggiornamento del criterio di liquefazione del terreno si basa sull'analisi di quasi 15mila casi relativi a 24 eventi sismici

Il recente criterio (anno 2022) di Rateria e Maurer della Washington University rappresenta un aggiornamento del metodo di Ishihara, che nel lontano 1985 ha proposto curve empiriche di valutazione del rischio di liquefazione, in grado di tenere conto degli effetti derivanti dalla presenza di strati superiori di terreno non liquefacibili (vedi immagine sottostante).

Il nuovo criterio si basa sull’esame di una nutrita serie di casi di liquefazione nel mondo (14400 casi complessivi), relativi a 24 eventi sismici (vedi tabella di pagina seguente). In base all’elaborazione dei nuovi dati, vengono fornite dagli Autori nuove curve di valutazione del rischio.

Il metodo, molto semplicemente, prevede la misura diretta di due spessori: (H1) e (H2), esattamente come originariamente definiti da Ishihara 1985 (vedi immagine sottostante).

• (H1) rappresenta lo spessore dello strato superiore di terreno non liquefacibile (rappresentato dalla “crosta” di materiale coesivo e/o da terreno sabbioso sopra falda);
• (H2) rappresenta lo spessore complessivo degli strati liquefacibili sottostanti, valutato nell’ambito di una profondità massima assunta pari a 10 m.

In analogia con il criterio di Ishihara (1985), il metodo si basa sull’esame diretto di manifestazioni superficiali “free-field” indicanti la presenza di eventi di liquefazione: espulsione di materiale, crepe longitudinali, cedimenti. Diagrammando in ascissa lo spessore (H1) dello strato superiore non liquefacibile e in ordinata lo spessore complessivo degli strati liquefacibili sottostanti (H2), presenti entro i primi 10 m di profondità, in base all’effettivo riscontro delle manifestazioni suddette, vengono individuati nel diagramma possibili campi di liquefazione (SI) e liquefazione (NO), relativamente a diversi valori rappresentativi dell’accelerazione orizzontale di picco (PGA). Vengono in tal modo tracciate nel diagramma ipotetiche linee di confine, di separazione fra liquefazione (SI) e liquefazione (NO).

Naturalmente i campi di liquefazione (SI) risulteranno individuati da valori misurati dello spessore complessivo di terreno liquefacibile (H2) ricadenti al di sopra delle suddette linee di confine; a contrario i campi di liquefazione (NO) ricadranno al di sotto di dette linee di confine.

Per la valutazione del fattore di sicurezza nei confronti della liquefazione (FSL) vengono presi in considerazione i risultati di prove penetrometriche statiche con punta piezoconica CPTU, utilizzando il metodo di Boulanger & Idriss (2014), ovvero di Boulanger & Idriss (2016) (relativo a una probabilità di liquefazione PL = 15%).

Rispetto al criterio di Ishihara (1985), vengono forniti nuovi andamenti delle linee di confine, di separazione fra liquefazione (SI) e liquefazione (NO). Per dette linee gli Autori forniscono le seguenti espressioni analitiche, in funzione dello spessore (H1) e dell’accelerazione di picco (PGA) (vedi diagramma sottostante):

H2 = m H1c m = a PGAb
a = 0,0217 b = –1,9481 c = 1,5688

Nell’ipotesi poi di correzione dei profili penetrometrici (in base al metodo di Boulanger & DeJong 2018 – vedi immagine sottostante), tenendo conto cioè dell’ipotizzato reale spessore degli strati (e relativa resistenza), gli Autori forniscono altre espressioni per le curve:

H2 = m H1c m = a PGAb
a = 0,1087
b = –1,0430
c = 1,2162

L’articolo riporta una valutazione del grado di affidabilità del modello proposto, pari al 77%.

Si ricorda che le valutazioni relative alla resistenza a liquefazione degli strati (H2) vanno estese entro una profondità massima di 10 m. Secondo gli Autori il metodo poi andrebbe applicato per valori della PGA non superiori a 0,7 g.

Il metodo si basa come visto sui risultati di prove penetrometriche statiche con punta piezoconica CPTU. In merito all’utilizzo di prove SPT per l’applicazione del metodo, gli Autori sottolineano una qualche incertezza in merito al grado di affidabilità.

NEL PDF IN ALLEGATO, OLTRE ALLA BIBLIOGRAFIA, È PRESENTE UN'APPENDICE ALL'ARTICOLO CON UNA SERIE DI IMMAGINI.