Barton — indice Q¶

Sviluppata nel 1974 al Norwegian Geotechnical Institute essenzialmente per le opere in sotterraneo, la classificazione di Barton è stata poi estesa a campi diversi; nel 2002 lo stesso Barton ne ha proposto una revisione complessiva.

Calcolo dell'indice Q¶

\[ Q = \frac{RQD}{J_n} \cdot \frac{J_r}{J_a} \cdot \frac{J_w}{SRF} \]

dove i sei indici sono:

RQD — Rock Quality Designation, tiene conto della suddivisione della massa rocciosa;
\(J_n\) — Joint Set Number, dipende dal numero di famiglie di giunti;
\(J_r\) — Joint Roughness Number, dipende dalla rugosità della famiglia più sfavorevole;
\(J_a\) — Joint Alteration Number, dipende dal grado di alterazione e dal riempimento, sulla famiglia più sfavorevole;
\(J_w\) — Joint Water Number, dipende dalle condizioni idrogeologiche;
SRF — Stress Reduction Factor, funzione dello stato tensionale o del disturbo tettonico.

I tre rapporti hanno un significato fisico: \(RQD/J_n\) è legato alla dimensione dei blocchi, \(J_r/J_a\) alla resistenza al taglio fra i blocchi, \(J_w/SRF\) allo stato tensionale attivo.

Di recente Q è stato normalizzato rispetto alla resistenza a compressione monoassiale della roccia \(\sigma_c\):

\[ Q_c = Q \cdot \frac{\sigma_c}{100} \]

Parametri di input¶

I parametri \(J_n\), \(J_r\), \(J_a\), \(J_w\) sono definiti nelle tabelle comuni:

Per RQD prende il suo valore nominale; se \(RQD < 10\) si assume comunque 10 (vedi RQD).

Fattore SRF (Stress Reduction Factor)¶

Zone di debolezza intersecanti lo scavo¶

Definizione	SRF
Diverse zone di debolezza con argilla o roccia chimicamente disgregata, roccia circostante molto allentata	10
Singole zone di debolezza con argilla o roccia disgregata (copertura ≤ 50 m)	5
Singole zone di debolezza con argilla o roccia disgregata (copertura > 50 m)	2,5
Fasce di taglio multiple in roccia competente, rilassamento della roccia circostante	7,5
Fascia di taglio singola in roccia competente (copertura ≤ 50 m)	5
Fascia di taglio singola in roccia competente (copertura > 50 m)	2,5
Zone intensamente fratturate con intersezione di discontinuità aperte e continue	5

Se le zone di debolezza influenzano ma non intersecano direttamente lo scavo, SRF va ridotto del 25–50%.

Ammasso competente con problemi di tensioni geostatiche¶

Definizione	\(\sigma_c/\sigma_1\)	\(\sigma_\theta/\sigma_c\)	SRF
Basso campo tensionale, prossimità della superficie	> 200	< 0,01	2,5
Condizioni tensionali favorevoli	200 – 10	0,01 – 0,3	1
Campo tensionale alto (favorevole in calotta, sfavorevole ai piedritti)	10 – 5	0,3 – 0,5	0,5 – 2
Moderati colpi di tensione dopo più di un'ora, roccia massiva	5 – 3	0,5 – 0,65	5 – 50
Colpi di tensione quasi immediati, roccia massiva	3 – 2	0,65 – 1	50 – 400

dove \(\sigma_c\) è la resistenza a compressione della roccia, \(\sigma_\theta\) la massima tensione tangenziale al contorno dello scavo, \(\sigma_1\) e \(\sigma_3\) le tensioni principali maggiore e minore.

Se \(\sigma_1/\sigma_3\) è compreso fra 5 e 10, ridurre \(\sigma_c\) a \(0{,}75\,\sigma_c\); se > 10, ridurre a \(0{,}5\,\sigma_c\). Se la profondità della calotta dal piano campagna è inferiore alla larghezza dello scavo, Barton suggerisce SRF = 5. Le ultime tre righe valgono per rocce molto dure e massive, con \(RQD/J_n\) fra 50 e 200.

Ammasso spingente (squeezing)¶

Definizione	SRF
Ammasso moderatamente spingente	5 – 10
Ammasso fortemente spingente	10 – 20

Ammasso rigonfiante (swelling)¶

Definizione	SRF
Ammasso moderatamente rigonfiante	5 – 10
Ammasso fortemente rigonfiante	10 – 15

Caratterizzazione lontano dallo scavo

Per caratterizzare l'ammasso lontano dall'influenza dello scavo si possono assumere i valori di SRF (5 – 2,5 – 1,0 – 0,5) in funzione delle altezze di ricoprimento (0–5; 5–25; 25–250; > 250 m).

Classi dell'ammasso¶

L'indice Q varia da 0,001 a 1000 ed è suddiviso in 9 classi:

Q	Classe	Descrizione
0,001 – 0,01	IX	Eccezionalmente scadente
0,01 – 0,1	VIII	Estremamente scadente
0,1 – 1	VII	Molto scadente
1 – 4	VI	Scadente
4 – 10	V	Mediocre
10 – 40	IV	Buona
40 – 100	III	Molto buona
100 – 400	II	Estremamente buona
400 – 1000	I	Ottima

Parametri caratteristici dell'ammasso¶

Da Q si estrapolano due componenti di resistenza:

Componente attritiva (approssimazione dell'angolo d'attrito dell'ammasso):

\[ \varphi' = \arctan\!\left(\frac{J_r \cdot J_w}{J_a}\right) \]

Componente coesiva (approssimazione della coesione dell'ammasso):

\[ c' = \frac{RQD}{J_n} \cdot \frac{1}{SRF} \cdot \frac{\sigma_c}{100} \]

Il modulo di deformazione statico dell'ammasso si determina in accordo con l'espressione di Serafim e Pereira (1983) derivata da RMR, ricavando l'RMR equivalente con \(RMR = 9\ln(Q) + 44\):

\[ E_m = 10^{\frac{RMR - 10}{40}} \quad [\text{GPa}] \]

Hai trovato un errore in questa pagina? Segnalacelo.