Appunti di Geotecnica e Laboratorio, 1 parziale

1 - CLASSIFICAZIONE DELLE TERRE

Il terreno è un mezzo trifase che può essere composto da fase solida, liquida o gassosa. In base

alla sua composizione si suddivide in :

-​ asciutto → vuoti secchi, riempiti solo da aria

-​ completamente saturo → vuoti completamente riempiti da acqua

-​ parzialmente saturo → vuoti riempiti da acqua e aria

Il terreno può inoltre avere differenti forma, tessitura e struttura:

-​ forma: allungata, rotonda, piatta, angolare

-​ tessitura: grana grossa, media, fine (a occhio nudo)

-​ struttura: - sciolta, densa (terreni privi di coesione)

- alveolare, dispersa, flocculata (terreni coesivi)

INTERAZIONE ELETTROCHIMICA TRA ACQUA E ARGILLA

Le particelle di argilla hanno cariche negative sulla loro

superficie e per questo attirano i cationi (ioni positivi), che si

dispongono attorno ad esse. Questa distribuzione di cariche

crea un campo elettrico che influenza anche le molecole

d’acqua: il lato positivo (idrogeno) viene attratto, mentre quello

negativo (ossigeno) viene respinto, causando un orientamento

delle molecole.

Attorno alla particella si forma così il doppio strato diffuso,

costituito da acqua e ioni. L’intensità del campo elettrico e la

concentrazione dei cationi diminuiscono progressivamente

allontanandosi dalla particella di argilla.

Effetto della quantità di acqua:

-​ Tanta acqua → particelle più separate → struttura dispersa (faccia-faccia).

-​ Poca acqua → particelle più vicine → struttura flocculata (spigolo-faccia).

Effetti della dimensione dei granuli:

SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE DELLE TERRE

1 - AASHTO

E’ una classificazione basata su 8 gruppi principali proposta nel 1945, che si basa sulla curva

granulometrica, la quale indica limite di liquidità e indice di plasticità.

Con la curva si possono

determinare:

-Coefficiente di uniformità:

-Coefficiente di Curvatura:

Sulla base dei dati

sperimentali si procede poi

con il tracciamento della

curva granulometrica.

Terreno ben graduato:

Terreno con ampia distribuzione di dimensioni dei grani (piccoli, medi, grandi).

-​ I grani piccoli riempiono i vuoti tra quelli grandi

-​ Struttura più compatta e stabile

Condizioni:

-​ ghiaia → Cc=1-3 e Cu>4

-​ sabbia → Cc=1-3 e Cu>6

Terreno mal graduato:

-​ uniforme: grani tutti della stessa dimensione → molti vuoti e terreno poco compatto

-​ atipica: mancano alcune classi granulometriche → distribuzione discontinua

Curve del grafico:

-​ curva 1 → curva molto estesa e inclinata ben graduata, comprende molte dimensioni di

grani. Indica una distribuzione continua e un terreno compatto

-​ curva 2 → curva quasi verticale uniforme. Indica grani di dimensione simile e un terreno

poco compatto

-​ curva 3 → curva meno estesa rispetto alla uno e mal graduata. Indica una distribuzione

limitata di dimensioni

-​ curva 4 → curva con tratti piatti o irregolari atipica. Indica mancanza di alcune

dimensioni e una distribuzione discontinua

2- USCS

Proposta nel 1942 da Arthur Casagrande propone una classificazione con simboli di gruppo.

DISTRIBUZIONE GRANULOMETRICA

Procedure di prova:

-​ Per le terre a grana grossa si adotta una analisi granulometrica per vagliatura

meccanica ( si adotta per porzione d > 0,075 mm )

-​ Per le terre a grana fine si adotta una analisi per sedimentazione utilizzando un

densimetro o un idrometro, questo procedimento è meno preciso della vagliatura

meccanica ( si adotta per porzione d < 0,075 mm).

Analisi granulometrica per vagliatura meccanica:

I vagli o setacci vengono posti uno sopra l’altro, la maglia dei setacci diventa più fina

procedendo dall’alto verso il basso. Tramite lo scuotimento della pila di setacci i granelli cadono

verso il basso a seconda della loro dimensione. La frazione grossa si ferma nei vagli superiori, la

frazione fine in quelli inferiori.

DA 3” A 3/8” il setaccio è caratterizzato dall’apertura del foro, dal setaccio 4 al 200 è

caratterizzato dal numero di fori per pollice lineare (es 4: 4 buchi da 4,76 mm per pollice che

equivale a 25,4 mm).

Il setaccio presenta una maglia quadrata, mentre il crivello una maglia rotonda.

Procedimento:

1 - Selezionare un campione di terra rappresentativo:

-​ sabbia → qualche etto, inferiore al chilo

-​ ghiaia → qualche decina di chili.

Il campione rappresentativo va messo in forno a 105 C°, da un giorno a tre giorni in base alla

sua massa. Se il peso secco del provino è stabile significa che tutta la parte di acqua è

evaporata e si può procedere con la prova.

2 - Pesatura del provino tramite bilancia di precisione del peso secco del provino

3 - Versare provino nella sommità del set di vagli.

4 - Scuotimento tramite scuotitore meccanico che dura alcuni minuti in modo tale che tutte le

frazioni di terreno passino ai relativi setacci. Alla base ceca viene raccolta la parte inferiore che

attraversa il vaglio 200.

Setacci importanti:

-​ 4 → importante per le prove di compattazione

-​ 10 → passa sabbia, limo o argilla mentre la ghiaia viene trattenuta

-​ 40 → quello che passa viene sottoposto ai limiti di Atterberg

-​ 200 → distingue terra a grana grossa da terra a grana fine

LIMITI DI ATTERBERG → definiscono il contenuto d’acqua del campione

I tre limiti principali sono:

-​ Limite di liquidità (Wl): separa lo stato liquido

dallo stato plastico.​

Per contenuti d’acqua superiori a Wl il

terreno si comporta quasi come un fluido e

non ha resistenza meccanica. Scendendo

sotto Wl inizia ad acquisire resistenza.

-​ Limite di plasticità (Wp): separa lo stato

plastico dallo stato semisolido.​

Nel campo plastico il terreno è modellabile

senza rompersi né formare crepe.

-​ Limite di ritiro (Ws): separa lo stato

semisolido dallo stato fragile o solido.​

Sotto questo limite, togliendo ancora acqua,

il volume del campione non diminuisce più. Il

terreno diventa rigido e resistente, ma tende

a rompersi in modo fragile.

Man mano che si passa da Wl → Wp → Ws, diminuisce il contenuto d’acqua e generalmente

diminuisce anche il volume del campione. La differenza tra Wl e Wp si chiama indice di plasticità

(Ip) e rappresenta l’intervallo di umidità in cui il terreno mostra comportamento plastico.

Il contenuto d’acqua è importante per prevedere il comportamento → mi dice se ho ad esempio

un argilla densa o molle. Di solito si addensa per migliorare rigidezza, resistenza, …

Procedimento determinazione limite di liquidità:

1 - Prendo il terreno al passante 40, lo faccio essiccare in forno a 105 C° e poi lo idrato

2 - Posiziono il campione sul cucchiaio di Casagrande

3 - Si crea un solco diametrale al centro del campione con lo specifico Grooving tool

4 - Si aziona la manovella e si conta quanti “colpi” si devono dare prima che i due lembi del

solco si tocchino e si chiudano per 13 mm

Il terreno si definisce:

-​ Ben graduato: solco si chiude dopo 25 colpi (contenuto d’acqua = Wl)

-​ Terreno molle: <25 colpi

-​ Terreno più secco: >25 colpi Elaborazione dei risultati sperimentali:

Nel diagramma interpolo linearmente i vari valori trovati

per ogni misurazione e determino il Wl.

Procedimento determinazione limite di plasticità:

1 - Si prende la terra

2 - Si creano dei cilindretti con il materiale del campione

3 - Si stendono i cilindretti facendoli rotolare su di un piano con le mani

4 - Si piega il cilindretto allungato finché non si fessura e rompe, limite di plasticità raggiunto

Si pesano prima umidi e poi cotti dopo 24h a 105 C°. Si fa differenza tra peso umido e peso

secco per determinare contenuto d’acqua per ricavare poi il limite di plasticità.

2 - COMPATTAZIONE DELLE TERRE

La modificazione meccanica di un terreno consiste nel migliorare le sue caratteristiche iniziali

(resistenza, rigidezza, stabilità) attraverso interventi esterni. Spesso viene chiamata anche

compattazione o costipamento, ma in geotecnica si distinguono tre processi diversi:

1 - Compattazione:

È l’addensamento di un terreno non saturo tramite la riduzione dei vuoti pieni d’aria, mentre il

volume della parte solida e dell’acqua resta quasi invariato.

In pratica, le particelle del terreno vengono avvicinate applicando carichi pesanti, urti o

vibrazioni. Questo aumenta densità e resistenza del terreno. In alcuni casi può avvenire anche

la rottura di alcuni granuli. Tipi principali:

-​ Heavy Tamping: compattazione dinamica con forti colpi in superficie.

-​ Deep Compaction: compattazione profonda, ad esempio con vibroflottazione.

2 - Stabilizzazione:

Consiste nell’aumentare la resistenza al taglio e la rigidezza del terreno tramite trattamenti che

ne modificano le proprietà fisiche o chimiche. Si ottiene ad esempio con:

-​ additivi ( calce, cemento, … )

-​ jet-grouting

-​ iniezioni

-​ trattamenti termici

3. Consolidazione:

È il miglioramento del terreno dovuto alla riduzione progressiva dei vuoti con espulsione

dell’acqua presente nei pori, sotto l’effetto di carichi applicati nel tempo. Avviene soprattutto

nei terreni saturi e richiede tempo.

OBIETTIVI DELLA