Concetti Chiave
- Le deformazioni nel mezzo granulare derivano da modifiche di posizione relativa delle particelle e dalla loro deformazione, influenzate dalla granulometria.
- In un mezzo granulare saturo d'acqua, la variazione di volume è possibile solo attraverso l'espulsione o l'assorbimento di acqua, con la permeabilità che ne determina la velocità.
- In condizioni non drenate, il mezzo granulare può cambiare forma senza variazioni di volume, con l'acqua nei pori che causa una sovrappressione neutra.
- Terreni a grana grossa presentano alta permeabilità, permettendo un libero drenaggio e mantenendo invariata la pressione neutra durante la variazione di tensioni.
- Contrariamente, i terreni a grana fine hanno bassa permeabilità, impedendo un drenaggio apprezzabile durante l'applicazione di carichi, richiedendo condizioni non drenate.
Indice
Deformazioni nel mezzo granulare
Nell'ipotesi di mezzo granulare soggetto a carico esterno le deformazioni del terreno possono essere viste come somma di aliquote dovute a: modifica di posizione relativa, deformazione delle particelle.
all'interno di un mezzo granulare le particelle, le quali possono avere diverse granulometrie, si trovano a dover interagire tra di loro con delle interazioni che dipendono dalla loro superficie specifica. in particolare, se le particelle presentano una granulometria grossa, risentiranno di azioni solo di tipo meccanico. viceversa se non saranno trascurabile le forze di superficie, le loro interazioni saranno di tipo elettrostatico. Il primo meccanismo è maggioritario rispetto al secondo, tanto che possiamo considerare le particelle incomprimibili. Quindi le particelle nel nostro modello presenteranno lunghezza, spessore e profondità infinite e qualsiasi variazione di volume nel mezzo complessivo corrisponderà un uguale variazione del volume dei pori.
Effetti della saturazione d'acqua
Nel caso in cui il mezzo granulare fatto da particelle incomprimibili sia saturo d'acqua, anch'essa incomprimibile, e si mantenga saturo nel corso della deformazione, la variazione di volume è possibile solo se tale mezzo viene espulso o assorbito dall'esterno in un volume d'acqua identico. Il tempo in cui ciò deve accadere può avere lunghezza variabile, e il fattore più influente è la permeabilità, la quale dipende dalla dimensione dei pori, la quale proporzionali a sua volta la dimensione delle particelle. In un terreno a grana grossa la permeabilità è alta abbastanza da poter consentire all'acqua di allontanarsi dal terreno liberamente fin dall'atto di applicazione del carico. Se il terreno è a grana fine la permeabilità è ridotta, pertanto l'acqua al momento dell'applicazione del carico rimane intrappolata nei pori e succede che fuoriesce solo dopo.
Condizioni drenate e non drenate
In condizioni non drenate il mezzo può variare la sua forma, modificando la sua posizione relativa non connessa a una variazione di volume e quindi senza espellere acqua. Non sono consentite le variazioni di volume che portano a espulsione di acqua. In condizioni non drenate la tendenza delle particelle ad avvicinarsi o respingersi a causa del carico applicato è contrastata dall'acqua all'interno dei pori, la quale non può fuoriuscire e subisce una variazione di pressione. Tale pressione è detta sovrappressione neutra.
Permeabilità e variazione di tensioni
Quando il terreno è a grana grossa, tipicamente molto permeabile, durante la variazione di tensioni è consentito il libero drenaggio, pertanto la pressione neutra rimane invariata. Il carico applicato al contorno del mezzo si trasferisce interamente sullo scheletro solido; se il terreno è a grana fine, invece, presenta permeabilità ridotta e quindi la variazione di tensioni non consente un apprezzabile drenaggio durante la fase di carico. Per questo motivo i carichi sono applicati in condizioni non drenate.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali cause delle deformazioni nel mezzo granulare?
- Come influisce la saturazione d'acqua sulle deformazioni del terreno granulare?
- Cosa accade in condizioni non drenate nel mezzo granulare?
- Qual è la differenza di comportamento tra terreni a grana grossa e fine durante la variazione di tensioni?
Le deformazioni nel mezzo granulare sono dovute a due fattori principali: la modifica della posizione relativa delle particelle e la deformazione delle particelle stesse, con le interazioni che variano in base alla granulometria e alla superficie specifica delle particelle.
In un mezzo granulare saturo d'acqua, la variazione di volume è possibile solo se l'acqua viene espulsa o assorbita in un volume identico. La permeabilità del terreno, che dipende dalla dimensione dei pori e delle particelle, gioca un ruolo cruciale in questo processo.
In condizioni non drenate, il mezzo può modificare la sua forma senza espellere acqua, e la pressione all'interno dei pori subisce una variazione, nota come sovrappressione neutra, che contrasta la tendenza delle particelle a muoversi l'una verso l'altra.
I terreni a grana grossa, essendo molto permeabili, consentono un libero drenaggio e mantengono invariata la pressione neutra. Al contrario, i terreni a grana fine, con permeabilità ridotta, non permettono un drenaggio apprezzabile durante l'applicazione del carico, portando a condizioni non drenate.
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