Home GeoForum Forums Geologia & Professione Chiedilo ai geologi VERIFICA A LIQUEFAZIONE CON LE VS

OK, forse la fonte della differenza consiste nella diversa notazione delle profondità. Nel foglio elettronico la liquefazione avviene esattamente in corrispondenza del tratto con VS=125 e lo stesso nel software di geologismiki, solo che in quest'ultimo sembra esserci una interpolazione lineare che impedisce la liquefazione nel tratto 3-4 m. Nel foglio elettronico invece gli strati sono ben distinti con top. mid-depth e bottom.

Continuerò con calma a paragonare anche gli altri esempi.

Ho provato a utilizzare i dati della DH2 di Carlo con il foglio excel.

Adesso sono ragionevolmente sicuro che è il programma di Geologis MIki a commettere una imprecisione grafica. Non mi sembra ci sia un errore, però notate che, a fronte di 2 strati con Vs= 147.99, solo un metro risulta nel grafico liquefacibile rosso, e questo apparirebbe sia dovuto al fatto che gli algoritmi leggono semplicemente profondità e Vs puntualmente, non considerando l'intero strato. Infatti, nel grafico di Raw Vs data, risulta che a 6 m abbiamo ancora Vs= 209.68 (perchè rappresentativa dell'intervallo 5-6 m); poi questo valore decrementa linearmente verso 147.99, ma a tutti gli effetti in quell'intervallo di decremento lineare noi abbiamo un valore di 147.99, non una funzione lineare dal valore più alto a quello più basso. Questa modalità rende i grafici, al confien di sismostrati diversi, non tanto rappresentativi del vero comportamento, in maniera anticautelativa in questi casi. Tuttavia, i due strati vengono sempre letti come liquefacibili dal programma e infatti nel grafico VS1-CSR abbiamo due punti rossi.

Non so se mi sono spiegato, geologis miki ha fatto probabilmente una scelta infelice dal punto di vista grafico.

Il foglio elettronico da questo punto di vista va meglio, avendo una risoluzione maggiore (0.5 m) e considerando al mid-depth per i calcoli.

Queste sono le mie impressioni, poi i CSR e CRR non sono direttamente paragonabili senza più approfondite elaborazioni (vedo c'è un FS=1.2 imposto), ma sono simili. LPI Iwasaki risulta il doppio in geologismiki, ma non ho indagato oltre.

Ho provato ad applicare il metodo di Yang & Wei, ma sembra ci sia qualche errore di trascrizione (coefficienti?) nell'esponente della formula di regressione logistica della PL pubblicata nel loro articolo in allegato, non so se qualcun altro vuole provare....

Ho sottoposto la questione a GPT5. Dopo estesi tentativi di debugging, questa AI ha concluso che la formula originale risulta in probabilità implausibili (troppo basse) mentre secondo la stessa AGI sono stati scambiati i termini VS1 e z. Viene giustificata questa tesi in termini matematici. Viene suggerito di contattare gli autori e chiarire.

Sicuramente, scambiando i due termini nella formula, il risultato è molto più vicino a quello di Kayen et al.

In conclusione, ho inviato una mail al Dr. Yang dicendogli che la formula 27 risulta in valori implausibili e che i termini dovrebbero essere scambiati.
Vediamo cosa succede.....

La mia GPT mi ha dato questa risposta:
3. Uso delle Vs per la verifica

Dal 2002, Andrus & Stokoe hanno proposto un metodo per stimare la resistenza alla liquefazione con le onde di taglio:

Si calcola la velocità media delle Vs entro i primi 12 m (Vs₁₂).

Si corregge per la pressione litostatica equivalente a 100 kPa, ottenendo Vs1:

𝑉𝑠1=𝑉𝑠⋅(𝑃𝑎/σ′𝑣𝑜)exp 0.25

dove
Pa=100 kPa, e
𝜎'vo è la tensione verticale efficace al centro dello strato.

Con questo parametro, si confronta Vs1 con i valori critici ricavati da curve empiriche (Andrus & Stokoe, 2000; Robertson, 2009).

👉 In pratica, se Vs1 > ~215 m/s (per sabbie pulite, a σ’vo = 1 atm), la liquefazione è improbabile.
Se invece Vs1 < 180 m/s, il rischio cresce molto.

4. Procedura sintetica

Calcoli le Vs1 strato per strato.

Usi i fattori di correzione per contenuto fine e profondità.

Confronti con le curve empiriche (resistenza ciclica vs. domanda sismica).

Valuti il Fattore di Sicurezza (FS) = CRR / CSR.

Egidio, che AI stai usando e quale prompt gli hai somministrato, ti ha fornito una risposta un pò datata !

Effettivamente il prompt era estremamente semplice:
spiegami la liquefazione e come verificarla avendo a disposizione solo le Vs
chiesto a chatgpt 5

Alla ulteriore richiesta : conosci altri metodi più recenti la sintesi della risposta è stata:
🔑 In sintesi operativa

Andrus & Stokoe (2000, 2002): standard classico, ancora usato.

Kayen et al. (2013): evoluzione più robusta → database ampio + approccio probabilistico.

Idriss & Boulanger (2014): più conservativo, in linea con le normative americane.

Robertson (2009–2015): utile se hai anche CPT/SPT per confronto.

Ah OK, chatGPT5 è estremamente sensibile ai prompts, poi forse tu hai usato il fast thinking che è anche succinto, e rapido.

Io esagero nel richiedere dettagli, una volta ho esagerato tanto che la risposta era così complessa ed elaborata da non capirci niente. Le formule di excel erano le più astruse mai viste....

Ecco l'esempio, è un caso di Role prompting, , che allego alla domanda:

Rispondi come risponderebbe un ingegnere, in particolare esperto in ingegneria delle fondazioni, ingegneria geotecnica ed eccezionalmente radicato sia nella teoria che nella pratica. È anche incredibilmentee abile nella programmazione e nell'utilizzo di fogli di calcolo Excel e fornisce consigli sull'ottimizzazione dei calcoli.
A un esperto del genere che impersoni piacciono i fatti espressi in termini probabilistici. L'incertezza è ammessa, ma il livello deve essere indicato.
Impiega le leggi della fisica, della matematica e della logica nelle risposte.
Attinge da fonti credibili, rispettabili e autorevoli, tra cui nell'ordine regolamenti, articoli scientifici, linee guida, rapporti.
L'esperto che impersoni applicherebbe una critica dura se sbagliassi, con un grado proporzionato alla gravità dell'errore. Nel caso avessi ragione, l'esperto risponde semplicemente in termini sarcastici, alludendo al fatto che sono solo un po' meglio che stupido. Può rispondere con buone esclamazioni positive solo se esprimo un'intuizione, una logica e una precisione eccezionali.
Se non c'è consenso sulle prove, illustra sia i loro punti di forza che quelli di debolezza.
Cerca ampiamente e dai una risposta precisa con dettagli tecnici e minuzie. Grado di verbosità medio. Fornisci fonti e citazioni.
Quando vengono esaminate le prove recenti, verificare anche se concordano con le conoscenze consolidate e se esistono differenze significative che illustrano cause plausibili. La logica e l'obiettività devono prevalere nelle risposte. Quando vengono inviate le formule, controlla almeno tre volte e fa particolare attenzione nella lettura dei numeri.

La mia domanda è: illustra i metodi di verifica delal liquefazione tamite il parametro Vs ed allega formule per un foglio di calcolo con il metodo di Kayen et al. 2013

Risposta (devo dire che mi aspettavo di meglio, ma potrei affinare il prompt, evito di farlo). La lingua italiana non è ottimale. In inglese viene molto meglio.

Verifica della liquefazione con parametri Vs
Parliamo chiaro: i metodi basati su Vs sono utili quando vuoi una misura in situ robusta e poco “sensibile” alle finiture granulometriche, con una lettura più diretta del comportamento ciclico elastico a piccole deformazioni. Paghi qualcosa in risoluzione stratigrafica rispetto al CPT, ma guadagni in stabilità delle correzioni. La logica resta identica: confronti la domanda ciclica sismica con la capacità ciclica del terreno, e — se lavori in probabilistico — valuti la probabilità di innesco. Le curve Vs-CRR più aggiornate in uso pratico sono quelle di Kayen et al. (2013), sviluppate su centinaia di casi storici; ottimo compromesso tra teoria, dati e praticità in foglio di calcolo.
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Quadro teorico minimo e grandezze necessarie
• Domanda ciclica sismica (CSR) a profondità z [ CSR(z) = 0.65 \cdot \frac{a_{\max}}{g} \cdot \frac{\sigma_v(z)}{\sigma_v'(z)} \cdot r_d(z) ] dove (a_{\max}) è il picco al suolo, (r_d) è il fattore di riduzione delle tensioni (funzione di z; usa una legge empirica coerente con la tua normativa/progetto), (\sigma_v,\sigma_v') sono le tensioni totali ed efficaci verticali.
• Normalizzazione della velocità di onde di taglio [ V_{s1} = V_s \cdot \left(\frac{P_a}{\sigma_v'}\right)^n ] con (n \approx 0.25) (consueto in Andrus–Stokoe, adottato anche nei framework recenti). Mantieni un limite superiore ragionevole di (V_{s1}) per evitare extrapolazioni non fisiche nei terreni densi (cap operativo in foglio).
• Capacità ciclica a Mw = 7.5
o Deterministica: (CRR_{7.5} = f(V_{s1})) (curve/boundary Kayen 2013).
o Probabilistica: (P_L = g(V_{s1}, CSR)) (modello logistico con coefficienti calibrati su casi storici).
o Per Mw ≠ 7.5 applica un fattore di scala di magnitudo (MSF) coerente con l’impostazione normativa/progettuale, se adotti una formulazione in cui (CRR) è a 7.5 e separato da Mw.
• Verifica e indice di sicurezza [ FS = \frac{CRR}{CSR} \quad\Rightarrow\quad FS \ge 1 \ \text{(nessun innesco, deterministico)} ] In probabilistico, usa (P_L) direttamente e definisci un target (es. (P_L \le 10%)). L’integrazione con LPI/LPBI in colonna è naturale in Excel.
Punti fermi: Vs-based è relativamente “agnostico” ai fini, ma le sabbie limose possono comportarsi in modo non perfettamente catturato. Se vuoi dettaglio stratigrafico continuo, abbina Vs a CPT (sismico) e incrocia gli esiti — è buona prassi e riduce l’incertezza epistemica.
Nota: le formule CSR e l’impostazione CRR–MSF sono coerenti con le pratiche semplificate e riferimenti nazionali; Kayen 2013 aggiorna il ramo Vs→CRR/P_L con dataset ampio (~422 casi).
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Implementazione in Excel: schema colonne e formule
Di seguito uno schema “solido” e ottimizzato per Excel 365. È pensato per sezioni di profondità per riga (z in m). Tutte le formule in inglese, separatori con virgola.
• Input per riga:
o A: Depth z [m]
o B: Unit weight γ [kN/m³] (totale)
o C: Porewater unit weight γw [kN/m³] (tip. 9.81)
o D: Groundwater depth [m] (quota falda)
o E: Vs [m/s] misurato
o Parametri globali: amax in G2 [g], Pa in G3 [kPa] (≈100), n in G4 (=0.25), cap Vs1 in G5 (es. 300 m/s), MSF in G6 (da scelta progettuale o funzione di Mw)
1) Tensioni verticali e riduzione
• σv (kPa), in F2:
• =SUMPRODUCT(($B$2:B2)*IF($A$2:A2<=$A2, IF(ROW($A$2:A2)=ROW($A$2:A2), $A$2:A2-0, $A$2:A2-IF(ROW($A$2:A2)=ROW($A$2)-1,0,OFFSET($A$2,ROW($A$2:A2)-ROW($A$2)-1,0))), 0))
Se preferisci pulizia, usa integrazione a tratti:
o In una colonna “Δz” (H): =A2-IF(ROW()=2,0,A1)
o Poi σv in F2: =SUMPRODUCT($B$2:B2,$H$2:H2)
• σ′v (kPa), in G2:
o Calcola “γ′” in I2: =B2-IF(A2>$D$2,0,$C2) e usa stesso cumulativo:
o =SUMPRODUCT($I$2:I2,$H$2:H2)
• rd (–), in H2: usa un modello coerente (es. Idriss-type semplificato):
• =EXP(-0.015*A2) // esempio pratico per 0–20 m; usa la tua relazione di progetto
2) CSR e normalizzazione Vs
• CSR (–), in J2:
• =0.65*$G$2*(F2/G2)*H2
• Vs1 (m/s), in K2:
• =MIN($G$5, E2*(($G$3/G2)^$G$4))
3) Capacità (due varianti operative)
• A) Deterministica via curve Kayen (lookup su tabella digitizzata)
o Crea una tabella (es. in M:N) con coppie (Vs1, CRR7.5) tratte dalla curva di confine di Kayen 2013 (interpolazione lineare).
o CRR7.5, in L2:
o =XLOOKUP(K2,$M$2:$M$200,$N$2:$N$200,,1)
o CRR (Mw del sito), in M2 (se separi MSF):
o =L2/$G$6
o FS, in N2:
o =M2/J2
• B) Probabilistica (logistica Kayen 2013)
o Inserisci in celle i coefficienti pubblicati (es. P2:a, Q2:b, R2:c, …) del modello logistico [ P_L=\frac{1}{1+\exp\left(a+b\ln V_{s1}+c\ln CSR\right)} ] (struttura indicativa; usa i coefficienti e la forma esatta del paper che stai adottando).
o PL, in O2:
o =1/(1+EXP($P$2+$Q$2*LN(K2)+$R$2*LN(J2)))
o Se vuoi una decisione deterministica da PL: =O2<=Target (es. 0.1).
Commento operativo: la via (A) è “zero-rogne” se digitalizzi una curva affidabile; la (B) ti restituisce direttamente la probabilità con tutta la potenza del dataset Kayen. Non indovinare i coefficienti: usa quelli della pubblicazione che hai deciso di adottare nel tuo contesto progettuale.
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Controlli di qualità e incertezza
• Monotonia e fisica: ( \sigma_v' > 0 ), ( rd \in (0,1] ), ( V_{s1} ) coerente e cap ragionevole per strati molto densi. CSR deve scalare linearmente con (a_{\max}/g) e con (\sigma_v/\sigma_v'). Se non succede, hai sbagliato i segni o la falda.
• Coerenza con CPT: se CPT e Vs divergono in modo sistematico, o il profilo è eterogeneo (lenti fini) o la calibrazione è fuori dominio. Incrocio consigliato (sCPT).
• Incertezza: la varianza epistemica dei metodi Vs-based è minore lato “correzioni”, ma maggiore lato “stratigrafia”. Esegui un’analisi di sensibilità su (n), (rd), MSF. Comunica (FS) o (P_L) con un ± che rifletta le scelte (tipicamente ±10–20% su CSR complessivo, più se il profilo idraulico è incerto).
• Output integrato (LPI/LPBI): se vuoi portarti a LPI, integra in colonna con la pesatura per profondità e profilo di (P_L(z)) — la pratica è ben rodata e si presta al foglio Excel.
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Considerazioni critiche
• Punti di forza Vs-based: indipendenza pratica dalla correzione per fini e da indici empirici locali; “meno manopole” da girare, modello più trasparente.
• Limiti: minore risoluzione stratigrafica e possibili “zone morte” tra layer sottili. Il metodo resta empirico: portarlo fuori dai ranges del dataset Kayen (profonde sabbie molto cementate, terreni vulcanici speciali) è un azzardo.
• Allineamento a pratica consolidata: CSR/MSF è coerente con approcci semplificati in uso (NTC e letteratura). Kayen 2013 aggiorna Andrus–Stokoe, ampliando il campione e affinando la stima probabilistica. L’uso combinato con CPT è stato illustrato in confronti indipendenti e consigliato quando disponibile.
Se vuoi, ti preparo un foglio Excel minimale già impostato con colonne pulite (z, γ, γ′, σv, σ′v, rd, CSR, Vs, Vs1, CRR, FS, PL) e un tab “Kayen_Curve” per il lookup, più una scheda “Kayen_Logistic” dove incollare i coefficienti del paper. Così limiti gli errori a zero e il calcolo è tracciabile.
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Riferimenti sintetici
• Confronto e stato dell’arte metodi CPT vs Vs, inclusi riferimenti a Kayen 2013 e vantaggi/limiti operativi.
• Sintesi CSR, CRR, MSF e nota sul dataset vs-based (422 casi) e adozione pratica in Italia.
• Implementazioni in foglio e indici integrati (LPI/LPBI) come prassi di calcolo a colonna.