dr. geol. Cristiano Tosi Via Zampieri 1D - 37127 VERONA - cell. 3355236788 e -mail: [email protected]PROVINCIA DI VERONA COMUNE DI ERBEZZO INTERVENTI DI RIPRISTINO ED ADEGUAMENTO DEI PONTI MILITARI SULLA STRADA PROVINCIALE N. 14 “DELL'ALTA VALPANTENA” ALLE PROGRESSIVE KM 18+180 E KM 19+140 IN COMUNE DI ERBEZZO (VR) C.U.P. D85F17000080003 CIG Z8323E36C0. RELAZIONE GEOLOGICA, GEOTECNICA E SISMICA PONTE VAJO FALCONI Cristiano Tosi geologo Verona, settembre 2018
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RELAZIONE GEOLOGICA, GEOTECNICA E SISMICA PONTE VAJO …
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dr . geol . Cr is t iano Tos i V i a Za m p i e r i 1D - 3 71 27 V ER O N A - c e l l . 3 3 55 23 67 88 e - m a i l : c r i s t i a no . t os i@y ah oo . i t
PROVINCIA DI VERONA
COMUNE DI ERBEZZO
INTERVENTI DI RIPRISTINO ED ADEGUAMENTO DEI PONTI MILITARI SULLA
STRADA PROVINCIALE N. 14 “DELL'ALTA VALPANTENA” ALLE PROGRESSIVE
KM 18+180 E KM 19+140 IN COMUNE DI ERBEZZO (VR)
C.U.P. D85F17000080003 CIG Z8323E36C0.
R E L A Z I O N E G E O L O G I C A , G E O T E C N I C A E S I S MI C A
P O N T E V A J O F A L C O N I
Cristiano Tosi
geologo
Verona, settembre 2018
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INDICE
1. PREMESSA .................................................................................................................................. 3 2. INQUADRAMENTO, GEOMORFOLOGICO, GEOLOGICO E IDROGEOLOGICO .................... 4 3. CARATTERIZZAZIONE LITOLOGICA E GEOTECNICA- GEOMECCANICA DEL
SOTTOSUOLO ............................................................................................................................. 6 3.1 TOMOGRAFIA SISMICA ........................................................................................................................ 7 3.2 TRINCEE ESPLORATIVE ...................................................................................................................... 9 3.3 PROSPEZIONI IN SISMICA PASSIVA A STAZIONE SINGOLA HVSR .............................................. 10 3.4 RILIEVI STRUTTURALI E GEOMECCANICI ....................................................................................... 14
4. MODELLO LITOLOGICO E GEOTECNICO/GEOMECCANICO DI PROGETTO .................... 21 5. ANALISI SISMICA DELL’AREA IN STUDIO ............................................................................. 23 6. CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE ............................................................................................ 27
– Volume 58, Issue 9, pp. 1341 – 1323; Watanabe – SEG meeting 1999), che rappresenta
una vera e propria inversione tomografica tramite il tracciato di raggi e la ricostruzione del
fronte d’onda generato tenendo conto della frequenza del segnale utilizzato, con una
soluzione alle differenze finite dell’equazione Eikonal.
L’obiettivo primario delle indagini sismiche è la ricostruzione sismo – stratigrafica di sito
mediante la stima del gradiente geo-sismico che, nel nostro caso, può ritenersi elevata
poiché i segnali registrati si presentano chiari e puliti. Inoltre, dall’analisi dei grafici di
convergenza sismica ottenuti, riportati di seguito, si osserva come il sottosuolo sia stato
attraversato in maniera omogenea e sufficiente dai raggi sismici generati.
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Linea Rif 1
Convergenza sismica
Nr. Raggi sismici
Scala cromatica di valori di Vp (m/s)
In base al contesto stratigrafico in cui le linee sismiche sono state condotte è stato
individuato, nella linea Rif 1, il contatto (Vp=600 m/s – linea tratteggiata rossa) tra la
copertura superficiale poco addensata e il substrato sottostante molto fratturato – alterato. Si
osserva, inoltre, un approfondimento di tale contatto in corrispondenza dell’inizio della linea
sismica.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
-10
-5
01
2
3 4
5 6
Limite inferiore dei depositi superficiali di coperturaPosizione degli shot
Posizione dei geofoni
Distanza in [m]
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3.2 TRINCEE ESPLORATIVE
Di seguito si riportano le stratigrafie ricostruite attraverso l’esame diretto dei fronti di scavo
delle trincee esplorative
TRINCEA 1 PROFONDITA' (metri da p.c.)
LITOLOGIA
0,0÷1.7 Copertura alluvionale e detritica ghiaio argillo-limosa con clasti calcarei
oltre Substrato calcareo stratificato alterato
Trincea 1 e particolare fondo trincea con affioramento calcari stratificati TRINCEA 2 PROFONDITA' (metri da p.c.)
LITOLOGIA
0,0÷1.6 Copertura alluvionale e detritica ghiaio argillo-limosa con clasti calcarei
oltre Substrato calcareo stratificato alterato
Trincea 2
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3.3 PROSPEZIONI IN SISMICA PASSIVA A STAZIONE SINGOLA HVSR
La caratterizzazione geofisica del sottosuolo si è basata sulla tecnica dei rapporti spettrali (o
HVSR, Horizontal to Vertical Spectral Ratio) ed è stata svolta mediante un tromometro
digitale modello «Tromino», i cui dati sono stati analizzati ed interpretati con il software
«Grilla».
PROSPEZIONE H/V 1 (quota 1328 m)
Instrument: TRZ-0061/01-10 Data format: 16 byte Full scale [mV]: n.a. Start recording: 07/08/18 11:24:29 End recording: 07/08/18 11:38:28 Channel labels: NORTH SOUTH; EAST WEST ; UP DOWN Trace length: 0h14'00''. Analysis performed on the entire trace. Sampling rate: 128 Hz Window size: 20 s Smoothing type: Triangular window Smoothing: 10%
RAPPORTO SPETTRALE ORIZZONTALE SU VERTICALE
SERIE TEMPORALE H/V
DIREZIONALITA' H/V
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SPETTRI DELLE SINGOLE COMPONENTI
H/V SPERIMENTALE vs. H/V SINTETICO
INTERPRETAZIONE STRATIGRAFICA
Profondità alla base dello strato [m] Spessore [m] Vs [m/s] Litologia
ANDAMENTO DELLA VELOCITA’ DELLE ONDE SISMICHE CON LA PROFONDITA’
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3.4 RILIEVI STRUTTURALI E GEOMECCANICI
Le discontinuità in un ammasso roccioso condizionano, in modo più o meno evidente, il
comportamento meccanico dell’ammasso stesso e del modello geomeccanico alla base di
qualsiasi calcolo; è quindi importante, al fine di una corretta valutazione delle condizioni di
stabilità, una precisa descrizione della struttura della massa e delle discontinuità sia in
termini qualitativi che quantitativi.
Il procedimento utilizzato per l’esecuzione dei rilievi è quello descritto nelle raccomandazioni
ISRM, «Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuities in Rock
Masses».
I dieci parametri scelti nelle Raccomandazioni ISRM per descrivere le discontinuità e le
masse rocciose sono definiti come segue:
Orientazione Posizione della discontinuità nello spazio. Le superfici di discontinuità possono essere rappresentate come un piano la cui giacitura è individuata da una coppia di angoli (α, β) o (α, γ) dove α è l’inclinazione, γ la direzione e β l’azimut della discontinuità (nella terminologia anglosassone rispettivamente dip, strike e dip direction riferita ad un piano). La rappresentazione degli orientamenti delle discontinuità è eseguita attraverso proiezioni sterografiche dei poli e delle ciclografiche. Spaziatura (S) Distanza tra discontinuità adiacenti misurata in direzione ortogonale alle discontinuità stesse. Normalmente ci si riferisce alla spaziatura media o modale di un sistema di fessure. Continuità o Persistenza Lunghezza della traccia della discontinuità osservata in un affioramento. Può dare una misura grossolana dell'estensione areale o della profondità di penetrazione di una discontinuità. Scabrezza Rugosità delle superfici affacciate di una discontinuità e ondulazione relativamente al piano medio delle discontinuità. Resistenza delle pareti Resistenza a compressione equivalente dei lembi affacciati di una discontinuità, misura con sclerometro per roccia (martello di Smidth) Apertura Distanza tra i lembi affacciati di una discontinuità in cui lo spazio interposto è riempito di aria o acqua. Riempimento Materiale che separa le pareti adiacenti di una discontinuità e che è di solito meno resistente della roccia primitiva. Filtrazione Flusso d'acqua e abbondante umidità, visibile nelle singole discontinuità o nella massa rocciosa nel suo insieme. Numero di sistemi di discontinuità Definisce l'insieme dei sistemi presenti. La massa rocciosa può essere ulteriormente divisa da discontinuità di carattere singolare.
I dati ricavati dai rilievi vengono elaborati per caratterizzare l’ammasso roccioso secondo la classificazione di Beniawsky.
La classificazione di Beniawsky si basa sul rilievo, in campagna di sei parametri:
A1 = resistenza a compressione uniassiale; A2 = Rock Quality Designation Index (Indice RQD); A3 = spaziatura delle discontinuità; A4 = condizioni delle discontinuità; A5 = condizioni idrauliche; A6 = orientamento delle discontinuità. Da questi sei parametri si ricava il «Rock Mass Rating» (RMR, Beniawsky)
L’RMR, nella pratica, viene differenziato come:
RMR di base = RMRb = A1 + A2 + A3 + A4 + A5
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Dal valore di RMRb si derivano i parametri caratteristici dell’ammasso, che secondo Beniawsky assumono il valore: coesione di picco cp (kPA) = 5 RMRb
angolo di attrito di picco p = 0,5 RMRb + 5 modulo di deformazione E (GPa) = 2 RMRb – 100
I valori della coesione residua e dell’angolo di attrito residuo si ricavano introducendo nelle formule sopra indicate un valore di RMRb modificato secondo la:
RMRb = RMRb(originario) – [0,2 RMRb(originario)] (Priest, 1983) La formula di E è però da considerare valida per valori di RMR superiori di 50, mentre per valori inferiori si utilizza la formula di Serafim e Pereira (1983):
E (GPa) = 10(RMRb – 10 / 40) Il valore di GSI (Geological Strength Index) viene ricavato dalla:
GSI = RMR – 5 dove RMR viene calcolato tenendo conto dei punteggi assegnati ai primi quattro parametri e assumendo condizioni idrauliche asciutte (A5 = 15). Tale relazione è da ritenersi valida per RMR > 23.
Sintesi dei risultati dei rilievi geomeccanici
AFFIORAMENTI FIANCO ORIENTALE
L’analisi statistico strutturale dei rilievi geomeccanici eseguiti porta a definire un ammasso
roccioso con caratteristiche abbastanza costanti su tutta l’area indagata.
Si tratta di roccia calcarea stratificata e fratturata, in superficie alterata.
L’analisi ha evidenziato la presenza, oltre ai piani di stratificazione, di altre famiglie di giunti
diaclasici principali, anche se con giaciture ad elevata dispersione.
Affioramento roccioso fianco orientale Ponte Vajo Falcona La proiezione stereografica di seguito riportata evidenzia per poli e per ciclografiche l’insieme
di tutti i giunti rilevati, distinti per famiglie.
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Per quanto riguarda la caratterizzazione geomeccanica si riportano di seguito i risultati dei
rilievi eseguiti
Input dati per il calcolo di Rock Mass Rating (RMR)
Indice di rimbalzo (R)=30 Numero medio di giunti per metro (n) =10 Spaziatura delle discontinuità (s)=0.10 m Persistenza (continuità) del giunto = 3 - 10 m Apertura del giunto = 1 - 5 mm Giunto leggermente rugoso Pareti mediamente alterate Riempimento assente Roccia asciutta Orientamento delle discontinuità applicato alle fondazioni Orientamento sfavorevole
Risultati relativi a Rock Mass Rating (RMR)
Resistenza a compressione Su
(MPa)
Rock Quality Designation
(RQD)
44.5 73
Giunti di stratificazione
Giunti diaclasici famiglia K1
Giunti diaclasici famiglia K2
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V1 V2 V3 V4 V5
2 1 3 3 6
V1 è un parametro che dipende dalla persistenza (continuità) del giunto
V2 è un parametro che dipende dall'apertura del giunto
V3 è un parametro che dipende dalla rugosità del giunto
V4 è un parametro che dipende dal grado di alterazione delle pareti
V5 è un parametro che dipende dal materiale di riempimento presente
A1 A2 A3 A4 A5 A6
4.98 14.43 6.50 15.0 15.0 -15.0
A1 è un valore numerico derivato dalla resistenza della roccia intatta
A2 è un valore numerico derivato dall'indice RQD
A3 è un valore numerico derivato dalla spaziatura delle discontinuità
A4 è un valore numerico derivato dalle condizioni delle discontinuità
A5 è un valore numerico derivato dalle condizioni idrauliche
A6 è un indice di correzione per la giacitura delle discontinuità
L’analisi statistico strutturale dei rilievi geomeccanici eseguiti porta a definire un ammasso
roccioso con caratteristiche abbastanza costanti su tutta l’area indagata.
Si tratta di roccia calcarea stratificata e fratturata, in superficie alterata.
L’analisi ha evidenziato la presenza, oltre ai piani di stratificazione, di altre famiglie di giunti
diaclasici principali, anche se con giaciture ad elevata dispersione.
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Affioramento roccioso fianco occidentale Ponte Vajo Falcona La proiezione stereografica di seguito riportata evidenzia per poli e per ciclografiche l’insieme
di tutti i giunti rilevati, distinti per famiglie.
Giunti di stratificazione
Giunti diaclasici famiglia K1
Giunti diaclasici famiglia K2
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Per quanto riguarda la caratterizzazione geomeccanica si riportano di seguito i risultati dei
rilievi eseguiti
Input dati per il calcolo di Rock Mass Rating (RMR)
Indice di rimbalzo (R)=30 Numero medio di giunti per metro (n) =10 Spaziatura delle discontinuità (s)=0.10 m Persistenza (continuità) del giunto = 3 - 10 m Apertura del giunto = 1 - 5 mm Giunto rugoso Pareti mediamente alterate Riempimento assente Roccia asciutta Orientamento delle discontinuità applicato alle fondazioni Orientamento mediocre
Risultati relativi a Rock Mass Rating (RMR)
Resistenza a compressione Su
(MPa)
Rock Quality Designation
(RQD)
44.5 73
V1 V2 V3 V4 V5
2 1 5 3 6
V1 è un parametro che dipende dalla persistenza (continuità) del giunto
V2 è un parametro che dipende dall'apertura del giunto
V3 è un parametro che dipende dalla rugosità del giunto
V4 è un parametro che dipende dal grado di alterazione delle pareti
V5 è un parametro che dipende dal materiale di riempimento presente
A1 A2 A3 A4 A5 A6
4.98 14.43 6.50 17.0 15.0 -7.0
A1 è un valore numerico derivato dalla resistenza della roccia intatta
A2 è un valore numerico derivato dall'indice RQD
A3 è un valore numerico derivato dalla spaziatura delle discontinuità
A4 è un valore numerico derivato dalle condizioni delle discontinuità
A5 è un valore numerico derivato dalle condizioni idrauliche
A6 è un indice di correzione per la giacitura delle discontinuità
4. MODELLO LITOLOGICO E GEOTECNICO/GEOMECCANICO DI
PROGETTO
Il modello geolitologico del sottosuolo nell’area del ponte sul vajo Falconi, desumibile dalle
indagini eseguite, può essere riassunto nel profilo riportato in allegato 4 di cui di seguito si
riporta stralcio in scala ridotta.
Le fondazioni delle spalle del ponte poggiano su depositi sciolti della copertura quaternaria,
costituiti da ghiaia con clasti calcarei in matrice talora abbondante argillo limosa.
Il substrato roccioso sottostante, identificabile ad una profondità di 1.5-2.0 m, presenta una
parte superficiale alterata, anche per effetto di disturbi tettonici locali.
Il substrato di roccia massiva si individua a profondità di almeno 10 m dal piano campagna e
tende ad approfondirsi da est verso ovest.
Da un punto di vista delle caratteristiche geotecniche/geomeccaniche, la copertura sciolta
quaternaria è alquanto scadente, sia per lo scarso addensamento rilevato sia per la
presenza di matrice talora abbondante argillo limosa.
Questi terreni risultano inoltre facilmente erodibili dall’azione delle acque di scorrimento
superficiale.
Per quanto riguarda il substrato roccioso superficiale e alterato, alcune indicazioni sulle
caratteristiche tecniche possono essere derivate dai bassi valori di Vp registrati dalla
tomografia sismica (inferiore a 800 m/s) e di Vs dedotti dalle prove H/V.
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La bassa velocità delle onde sismiche è correlabile ad una diminuzione dei valori di RQD e
quindi all’aumento delle discontinuità dell’ammasso roccioso.
Si può pertanto assegnare a questa porzione alterata del substrato un valore cautelativo di
RQD dell’ordine del 40%
Estratti da: G. Leucci e L. De Giorgi STUDIO DEGLI EFFETTI DELLE FRATTURE SULLA VARIAZIONE DI VELOCITÀ DI
PROPAGAZIONE DELLE ONDE P ED S NELLE CALCARENITI
Per quanto riguarda altri parametri geomeccanici si può far riferimento:
per l’angolo di attrito al valore residuo determinato dai valori di RMR sull’ammasso in
affioramento – 27-28°
per la coesione al valore residuo determinato dai valori di RMR sull’ammasso in
affioramento – 200-220 kPa
per il peso di volume si può considerare un valore dell’ordine di 20 KN/m3
Per il substrato di roccia massiva sottostante la parametrizzazione geomeccanica è definita
dai valori desunti dalle correlazioni con RMR:
angolo di attrito 33°
coesione 250 KPa
peso di volume 25 KN/m3
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5. ANALISI SISMICA DELL’AREA IN STUDIO
Dal punto di vista sismico l’area in esame si colloca, secondo il modello sismotettonico del
C.N.R. del 1987, all’interno dell’«Area Lessinea»: essa corrisponde alla maggior parte del
blocco lessineo ed è caratterizzata da una discontinuità di Mohorovicich a minima profondità
(meno di 30 km) correlabile con l’alto gravimetrico dei Lessini – Berici.
Dal sito dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (www.ingv.it) è stata ricavata la
zonazione in vigore, indicata con la sigla ZS9, dalla quale risulta che il territorio in esame
ricade entro la zona sismogenetica 906, che comprende la fascia pedemontana da Bassano
al lago di Garda.
Suddivisione delle zone sismogenetiche ZS9 (particolare) e meccanismo di fagliazione prevalente atteso per le diverse zone.
Con riferimento alla classificazione sismica su base comunale di cui all’OPCM 3274 del
20.03.2003, il comune di Erbezzo appartiene alle zona di sismicità 3.
Con l'entrata in vigore del D.M. 14 gennaio 2008 la stima della pericolosità sismica, intesa
come accelerazione massima orizzontale su suolo rigido (Vs30>800 m/s) viene definita
mediante un approccio "sito dipendente" e non più tramite un criterio "zona dipendente".
Pertanto la stima dei parametri spettrali necessari per la definizione dell'azione sismica di
progetto viene effettuata calcolandoli direttamente per il sito in esame, utilizzando come
riferimento le informazioni disponibili nel reticolo di riferimento, riportato nella tabella 1
dell'allegato B del D.M. 14 gennaio 2008.
I dati riportati nell’All. B del D.M. 14/01/2008 coincidono per lo più con quelli riportati nell’Ord.
3519/2006, e sono in ogni caso determinabili mediante le coordinate geografiche e l’utilizzo
di programmi applicativi.
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Si forniscono in proposito i dati di pericolosità sismica riportati sul link
http://zonesismiche.mi.ingv.it relative al sito d’interesse:
Ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l’effetto
della risposta sismica locale che in assenza di analisi specifiche può essere riferito a un
approccio semplificato, che si basa sull’individuazione di categorie di sottosuolo di
riferimento.
Sulla base delle indagini eseguite l'area in studio è riferibile alla categoria di suolo di
fondazione denominata B:
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Per quanto concerne le caratteristiche della superficie topografica, l’area in esame ricade
nella categoria T2.
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Coefficienti sismici Sito in esame. Sito in esame. latitudine: 45,682930 [°] longitudine: 10,987616 [°] Classe d'uso: II. Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l’ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in Classe d’uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Vita nominale: 50 [anni] Tipo di interpolazione: Media ponderata
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6. CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
Le indagini eseguite hanno consentito di ricostruire il modello geolitologico e
geotecnico/geomeccanico del sottosuolo interagente con le opere di fondazioni del Ponte sul
Vajo Falconi lungo la S.P. 14 “dell’Alta Valpantena”.
I terreni più superficiali, sui quali poggiano le attuali fondazioni del ponte, sono costituiti da
una coltre sciolta di origine torrentizia ed eluvio colluviale a granulometria ghiaiosa con clasti
calcarei in matrice talora abbondante argillo limosa.
Si tratta di litologie poco addensate, erodibili e con scarse caratteristiche geotecniche, non
adeguate a fungere da terreno di fondazione della struttura viaria in esame.
La porzione di spalla destra del ponte, in cls, di più recente realizzazione per l’allargamento
della strada è infatti crollata e anche la parte più vecchia, in muratura di blocchi di
calcarenite, presenta vistosi cedimenti.
Per la spalla sinistra la porzione in cls risulta in parte già sottoescavata e quindi in evidente
condizione di staticità critica.
Gli interventi di ripristino e adeguamento del ponte dovranno pertanto prevedere la
realizzazione di opere di fondazione e/o di sottofondazione in grado di raggiungere il
substrato roccioso sottostante, avendo cura di superare gli strati superficiale più alterati.
Il contesto locale sconsiglia tuttavia di eseguire scavi profondi oltre i 3 per la realizzazione di
nuove fondazioni o sottofondazioni di tipo diretto, in quanto gli stessi potrebbero determinare
ulteriori situazioni di dissesto idrogeologico. Si tratta infatti di operare all’interno di un
impluvio a regime torrentizio.
Sarà opportuno quindi optare per soluzioni di tipo indiretto con l’esecuzioni di pali o micropali
ai quali affidare il compito di trasferire i carichi del ponte e della sovrastante strada al
substrato roccioso che a partire da una profondità variabile tra i 5 (spalla sinistra) e i 10 metri
8spalla destra), si presenta compatto e con buone caratteristiche geomeccaniche.
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ALLEGATO 1
(stralcio dalla Tavoletta IGM F°36 III S.O. «Monti Lessini»)