Caratteristiche granulometriche e meccaniche dei terreni - Parte 1

Caratteristiche granulometriche

Facendo prove di laboratorio su campioni indisturbati, prove del tipo CU e CIU, del pannone a rottura, si hanno 2 comportamenti tipici:

• Comportamento a tipo duttile: terreni coesivi C, terreni granulosi sciolti.
• Comportamento a tipo fragile: terreni coesivi OC, terreni granulosi addensati.

Terreni a grana fine: minerali argillosi - dim microscopiche - elevata attività superfici interazione chimico-fisica.

Permeabilità molto bassa (ordine acqua adsorbita molto elevata - viscosità dello scheletro solido comportamento reologico).

Terreni con memoria - la resp dipende dagli eventi pensanti di carico (liqu e OCR).

I terreni coesivi possono essere suddivisi in base all'indice di consistenza:

I_c TENERE (+ deformabili, - resistenti).

I_c > 0,5 - ARGILLE CONSISTENTI (- deformabili, + resistenti).

I_c = W_L - WI_pW_L - WW_L - W_p.

Se W = W_L, I_c = ₀, tenera se w > W_L.

Se W = W_p, I_c = ₁, consistente se w > W_p.

Si ha il passaggio da argille tenere ad argille consistenti quando I_c = 0,5, ossia:

W_L - W = 0,5W_L - W = 0,5I_p.

NB: Non è detto che se l'argilla è consistente ni anche surrascosi.

Caratteristiche granulometriche

Facendo prove di laboratorio su campioni indisturbati, prove del tipo CID e CIU, che rompiamo a rottura, si hanno 2 comportamenti tipici:

• Comportamento a tipo duttile: terreni coesivi NC, terreni granulari sciolti.
• Comportamento a tipo fragile: terreni coesivi OC, terreni granulari addensati.

Terreni a grana fine: minerali argillosi → dim microscopiche → elevata attività superficiale.

Invecchiamento chimico-fisica.

Permeabilità molto bassa (ordine 10^-8 ÷ 10^-10).

Acqua adsorbita molto elevata → viscosità dello scheletro solido comportamento reologico.

Terreni con memoria → la rottura dipende dagli eventi passati di carico (NC e OC).

I terreni coesivi possono essere suddivisi in base all'indice di consistenza:

I_c ≤ 0,5 → ARGILLE TENERE; > 0,5 → ARGILLE CONSISTENTI (C-comprimibili; t-resistenti).

I_c = (W_L - W) / I_p = (W_L - W) / (W_L - W_p).

Se W = W_L → I_c = 0 I_c = tenera se W > W_L.

Se W = W_p → I_c = 1 consistente se W > W_p.

Sì ha il passaggio da argille tenere ad argille consistenti quando I_c = 0,5 ma:

(W_L - W) / I_pW_L - W = 0,5I_p.

NB: Non è detto che se l'argilla è resistente non subisce sanzionamento isolato.

e = _(w)I_C < 0,5.

v_w = w_n 0,5 IpI_C > 0,5.

• Se I_C ≤ 0,5 → L'argilla è rigida e N.C.
• Se I_C > 0,5 → L'argilla è consistente e O.C.

Questo vale per profondità elevate (z elevate). Qui l'argilla è consistente e N.C.

Consideriamo un deposito lacustre, zona acqua ferma e dolce in cui si ha una struttura dispersa orientata con particelle argillose laminilla:

Consideriamo un campione su cui piano piano si deposita del materiale e che dopo antime un'erosione → (il campione riappare). Va valutato lo stato tensionale per determinare se il terreno è sovraconsolidato.

N.B: (C’è una proporzionalità diretta fra w ed e.)

Argille: osservando dette le profondità per le pigile tenere in lac:

• Se W è basso → S.C.
• Se W è alto → N.C. o leggermente O.C.

Per le argille consistenti:

• Se G.W. è elevato → N.C.
• Se G.W. è basso → O.C.

N.B. Noi avremmo a considerare profondità moderate e quindi in super. es laminilla Argilla Consistente per condizione un'argilla con elevato OCF.

Argille tenere e N.C.

PROVA CD: consolidata in condizioni isotrope e sottoposta a rottura in condizioni drenate.

CIU: consolidata in condizioni isotrope e sottoposta a rottura condizione non drenate.

Su CO determinare la curva di rottura quella delle telettre.

Su CIND essenzialmente un’acquisizione a quella con il esterno.

Il rapporto deviatorico q cresce con continuità e tende ad un valore asintotico al crescere della deformazione.

Condizione di volume costante

E_v decresce tendendo ad un valore costante al crescere di E_a. Al crescere di E_a si tende ad una condizione in cui le molecole si deformano a volume costante.

Condizione di stato critico

Δu invece tende ad un asintoto all’aumentare di E_a. Al crescere di E_a si tende ad una condizione in cui le molecole si deformano a volume critico.

Il meccanismo di rottura è di tipo stabile, ovvero una volta raggiunto il valore max di q_f non vi sia riduzione di q_f al crescere di E_a, non vi sia perdita di resistenza se condizioni di rottura si raggiungono per valori elevati della deformazione (~10÷20%).

Le critiche di resistenza è:

τ_f = c + σ_m' tg φ'.

τ_f = c + [(σ_m + Δσ_m') - (u_i + Δu_m')] tg φ'.

E' in queste due condizioni così create. Possiamo evocarle le tensioni indotte ma in far parte a valutare Δu. Non si fa questa analisi nella condizione ma annulla le tensioni ad un significato equivalente con l'esempio di acqua ma ci interesseranno solo del comportamento al fiume.

Nei terreni NC, φ' è funzione della composizione minerale logica e potesse della quantità e delle attività della frazione argillosa.

Un lieve φ'¹ = 21°÷24° per terreni argillosi.

φ'² = 24°÷28° per terreni limo-argillosi.

Normalmente φ' < 28° → le condizioni di picco (qp) coincidono con quelle di stato critico: φ'_max = φ'_cv.

A favore di numerose S.I. su φ'_r.

Argille S.C.

Ad aumentare della max pressione efficace sul sito del deposito diminuisce w e, di conseguenza, → i terreni diventano via via meno deformabili e più resistenti.

Si ha bassa comprensibilità.

N.B. L'azione prolungata degli sforzi di sua persone elevati influisce lentamente alla microstruttura e sono meno significativi i fenomeni viscoci.

Come nel caso delle argille NC, si eseguono delle prove in laboratorio di tipo CID e CIU!

^q_p -------------------------------

^q_pf --------------------------- q_cv ε_a.

Condizioni di picco (materiale sostanto).

Condizioni post-picco (massimo raccorcimento relativo).

Condizioni finali (forti raccorimenti selectivi).

1. Le condizioni di rottura sono raggiunte per piccole deformazioni.
2. CMP si ha un'uncata riduzione di q e del momimento prima - oltre che di Z, se interventialo avvengono un'implosione collettiva e un improvviso collasso comporteranno quetione insostenibile.
3. Si esplicinto, occorre capire che superfici staters sono coordinate con la modesta resistenza della frattonA rinarefa i notturni si bande statistiche si vicino circonferenza.

Una volta raggiunata q£c si ha una riduzione della velocità di slitá e come oma darebbe riguarda, la rottura ulvana con l'accelerazione altri ^post-rottaio.

Si ha scorrimeno lungo la sup. di circunferenza, si hanno '2 zocchi': i punti che sono lungo le retangline dei scorrimenu ^AR scorsa della che si scrutte tra premione equi-obbligate integrante: si ha dell'opera di quella giornali della assoprerittà.

Ho 3 insiemi a rottura caratterizzati da 3 coppie di parametri di resistenza diversi:

Nelle fasi (2) e (3) si perde la coesione efficace in quanto si sono rotti i legami tra le particelle.

φ'_p = φ'_cv.

Si devono scegliere opportunamente a quale coppia di parametri di resistenza ci si deve riferire → spesso i blocchi (e ci sono rifermenze dalla presenza di discontinuità).

Effetti della sovraconsolidazione

I depositi di argille consolidate, in genere, differiscono da quelli normali per:

• Maggiore consistenza.
• Maggiore resistenza.
• Minore deformabilità.
• Presenza di fenomene (probabilmente dovute al rilascio tensionale dei minerali che avviene durante il recesso).
• Maggiore irregolarità nella distribuzione delle frazioni.
• Comportamento anelastico a rottura.

Anche una discontinuità può compromettere la resistenza al taglio e minore di quella osservata su un materiale omogeneo. Quindi, se presenti, hanno una forte influenza sul comportamento di un deposito.

Si possono avere discontinuità di grandi dimensioni:

• Non è irragionevole assumere che non siano saldate perfettamente.
• Giunti di deposizione a livello laminare e stratificato delle superfici.
• Pausa tra deposizioni -> interruzioni organiche.
• Giunti di origine tettonica -> risultati di fratture e consolidate e continuativi lungo queste (→ La sovrapposizione relativa post-sismica).
• Faglie → Forte scorrimento relativo nella condizione (3).

Oppure discontinuità di piccole dimensioni.

Fessure e microfessure derivano in parte dai processi di percolazione ed in parte dai fenomeni di ritiro per essiccamento della superficie dei pannelli del p.c. e nei processi di erosione in cui sono terminali che produce un aumento delle t... e di conseguenza di \( k_o = \frac{\sigma_{h}}{\sigma_{v}} \) \( \Downarrow \) \( \sigma_{v} \Downarrow \) \( \Downarrow k_o \).

Se una parete del p.c. in piena era un volume di rottura per accettazione si ha delle condizioni di eq. statica e pannelli -> \( k_o \Downarrow k_p \).

\( \sigma_{h}^{v} > \sigma_{v}^{v} \Rightarrow \) FORMAZIONE DI FESSURE SUB-ORIZZONTALI.

Fenomeni di ritiro per essiccamento produzione, invece, la formazione di fessure sub-verticali.

La formazione di una discontinuità... provoca la perdita della coesione, forze lungo tale superficie sono ridotte a legami inter-particellari mentre l'angolo di attrito d'accordo si verificano per taglio ... risultante delle ...

Se il nostro parete è un materiale addotto ad una pavimentazione \( C_u \) ... \( \Downarrow \) associato si muove in termine delle discontinuità di \( C_u^{2} > C_u^{1} \) dipende dal numero e dalle giaciture delle discontinuità.

\( \Rightarrow \) l'interno valore dispari di \( C_u \).

Più grande sarà il campione del m'analoga maggiore saranno le discontinuità e in un numero valente dispari di \( C_u \)... Si prendono nom nom provini con dimensioni maggiori fino ad arrivare a quello che contiene tutte la discontinuità -> DIMENSIONI IDEALI.

In assenza:

In assenza di scorrimenti relativi (giunti e fessure) c'è e \( q_{l}^{l}/r \) la presenza di scorrimenti relativi (faglie) c'è il \( q_{l} = r \) \( \Rightarrow \) la presenza di discontinuità provoca un \( \Downarrow \) di w e una t della coesione efficace (come per \( C_u \) ci decresce esponenzialmente al crescere di w).

Per ottenere grandi scorrimenti relativi le prove di laboratorio si usa l'apparato di taglio diretto o torsionale.

Caratteristiche dei terreni coesivi

Resistenza non drenata

Per il criterio di Mohr - Coulomb:

τ_f = c + (σ̅_m - μ) tg φ'.

Se ci troviamo in condizioni drenate le μ sono note quindi si può determinare la σ̅_m: su incremento di carico si tratta invece tutto alla σ̅₀.

Δσ̅ = Δσ̅'.

Δμ = 0.

Se ci troviamo in condizioni non drenate:

τ_f = c + (σ̅₀ + Δσ̅_m - μ - Δμ) tg φ'.

σ̅_m μ.

Si deve conoscere p.to per p.to la variazione delle μ per determinare le σ̅. È complesso determinarle le σ̅ perché:

• Dipendono dal percorso di carico.
• Dai legami costitutivi del terreno.
• Ma siamo sempre perfettamente in terreni in CND.
• Si presume che il terreno sia un mezzo monofase equivalente invece che bipase e si introduce il criterio di Trusca:

τ_f = cu, inviluppo a rett. a.

Facciamo questa semplificazione perché non riesce ad esprimere la resistenza al taglio in termini di T.T.

La resistenza non drenata c_u non può essere considerata una caratteristica del materiale, (come c, φ' e c_r, c_s, φ') ma una condizione operativa che dipende da alcuni fattori.

La resistenza in terreni di tensioni efficaci può essere determinata solo con coefficiente approssimazione ai fini pratici solo quando i fenomeni idro-dinamici sono praticamente esauriti e si è raggiunto uno stato idrostatico o di moto permanente (Condizioni drenate).

La resistenza non drenata viene ottenuta sottoponendo un provino ad una prova di rottura in condizioni non drenate ferra alcuni livelli di consolidazione variabile.

Depositi coesivi normalmente consolidati

Sulla teoria dello stato critico si assume che la rottura si raggiunge con il raggiungimento dello stato critico:

q_u = Np'_u.

Dove M = ^{6 sin φ'}/_{3 - sin φ'}.

μ in quanto:

T = σ_H sin φ'¹/₂ (σ₁^' - σ₃^') = ¹/₂ (σ₁ + σ₃) sin φ'.

q = Np'^' dove:

• p^' = ¹/₃ (σ₁^' + 2σ₃^').
• q = σ₁^' - σ₃.

Confrontando le 2 eq. si ha:

M = ^{6 sin φ'}/_{3 - sin φ'}.

{ q_u = Np'_u V₀ = Γ - λ ln p'_u → q_u = M e^{V_{Γ - V0}}/_λ di deviare e rottura q_u dipende solo dal valore del volume specifico e vario esponenzialmente con questo; dipende quindi da e (V = 4 + e) dove e = ^G_{_S}/_Sr.

Cu decresce al crescere di e e peggiora di n se le notevoli anomalie seguono, cu diminuisce rapidamente.

V₀ = Mˉλuˉpi'1 ⊗ 2 descrivono nei 2 piani la linea dello stato critico.

Per un deposito di argilla NC, l'indice dei vuoti diminuisce sotto forza sia prolondata > cu crescente con z.

Vediamo come l'andamento cresce con z:

∫ c_u = ½ H (N - V) / λ (N - N₀ - λn^p ¹) ⟹ c_u = ½ H e / λ = ½ N_e / λ p'¹ V = N₀ - λ ln p'.

Essendo in condizioni idrostatiche:

∫ p' = ⅓ (σ_v + 2 σ_h) ⟹ p' = ⅓ (1 + 2 k_o) σ_v.

σ_h = k_o σ_v.

c_u = [⅕ (1 + 2k_o) N_e] σ_v (N - N₀) / λ.

λ, p', N₀, e, K_o sono tutte costanti ⟹ c_u cresce linearmente con σ_v che, a sua volta, cresce linearmente con z:

c_u ── = costσ'v.

Questo in generale nei terreni coesivi sovraconsolidati e in z₀ già visto nelle prove penetrometiche.