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Investigations on the stability conditions of a tuff cavity: the Cimitero delle Fontanelle in Naples

Scotto Santolo Anna Evangelista Lorenza Silvestri Francesco Cavuoto Giuseppe Di Fiore Vincenzo Punzo Michele Tarallo Daniela Evangelista Aldo
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2015
Numero:
3
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 3/2015

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Studi sulle condizioni di stabilità di una cavità di interesse storico in Napoli: il Cimitero delle Fontanelle
La nota illustra i risultati di uno studio multidisciplinare finalizzato alla valutazione delle condizioni di stabilità, statiche e dinamiche, di una delle più suggestive cave di tufo di Napoli: il Cimitero delle Fontanelle. Si tratta di una cava – a camera e pilastri – risalente al 1600, destinata a ossario dei poveri della città (da cui i nomi delle navate dei Pezzentelli e degli Appestati), sino a diventare un luogo di culto per la città. Il riesame delle documentazioni storiche e scientifiche disponibili ha messo in evidenza alcune incertezze legate prevalentemente alla geometria e alla successione stratigrafica dei terreni sepolti. In particolare, l’attuale piano di calpestio è variato nel corso dei secoli a causa dei ripetuti riempimenti della cavità con resti umani, detriti di cava e colate rapide di fango e detrito note in passato come Lave dei Vergini. Ulteriori incertezze sono connesse alla caratterizzazione strutturale della placca di tufo a tetto delle gallerie. In questo lavoro sono stati approfonditi tali aspetti alla luce di una nuova intensa campagna di indagine finalizzata alla definizione della morfologia sepolta e delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei materiali. Nel dettaglio sono state eseguite indagini geotecniche e geofisiche in sito non invasive (geoelettriche, georadar e sismiche), nonché prove di laboratorio su campioni di tufo. Stante la complessità geometrica del problema sono stati adottati diversi approcci, dall’equilibrio limite ai metodi numerici alle differenze finite (2D-3D), per la valutazione degli stati tensionali e delle condizioni di stabilità dell’opera. Nelle analisi numeriche i materiali sono stati modellati con un legame elasto-plastico e criterio di rottura di Mohr-Coulomb, mentre la presenza delle discontinuità rilevate nell’ammasso di tufo è stata simulata con il modello Ubiquitous Joints. Le condizioni di sicurezza sismica dell’opera sono state valutate mediante un’analisi dinamica con moto di riferimento rappresentato da una registrazione del terremoto dell’Irpinia (23/ XI/1980) scalata attraverso la legge di attenuazione ITA10 [BINDI et al., 2011]. Nel complesso, le indagini in sito hanno consentito di pervenire a un modello geotecnico del sottosuolo più accurato. L’impiego di metodi avanzati di calcolo 3D, con un approccio al continuo, ha permesso di ricostruire lo stato tensionale strutturali nei pilastri e nelle volte, simulando la possibile sequenza di scavo e il successivo riempimento della cava fino all’attuale piano di calpestio. Il confronto fra i risultati ha consentito di quantificare l’importanza della corretta valutazione dei parametri di ingresso adottati nel modello geotecnico.

The paper is dedicated to one the most suggestive cavity located in the city of Naples (Italy), the Cimitero delle Fontanelle (Little Fountains Cemetery). The quarry, excavated in Neapolitan Yellow Tuff (NYT), is a typical chamber and pillar cavity; during 400 years of life, the site experienced a series of events until finding, in the modern age, its current destination as a worship place for the population. The paper summarizes the experimental and numerical studies conducted in the recent years to evaluate the stability condition of the cavity. A joint interpretation of traditional in situ investigations and geophysical tests (ERT, GPR, HVSR, MASW and near-surface Seismic Refraction Survey) allowed for defining an accurate geotechnical soil model. The evaluation of the static stability condition of the rock cavity was investigated considering simplified approaches, compared with 2D and 3D numerical models using the finite difference analysis. The results of the numerical analysis were expressed in terms of plastic zones, pillar load and acceleration time histories due to real earthquake event. Keywords: cavity; pyroclastic rock; geophysical tests; stability conditions; three-dimensional analysis.