Origine, descrizione e classificazione dei terreni

Origine, descrizione e classificazione dei terreni

• Alterazione
• Erosione, trasporto, deposito
• Roccia integra
• Roccia alterata
• Sedimenti residuali
• Depositi sedimentari
• Litificazione
• Rocce sedimentarie
• Metamorfismo
• Rocce metamorfiche
• Roccia ignea
• Magma
• Cristallizzazione
• Fusione

La composizione, la struttura e le proprietà dei terreni naturali sono il risultato di una storia che comprende fenomeni di alterazione, trasporto e deposito, ai quali vanno solidamente aggiunti ulteriori mutamenti strutturali dovuti a variazioni dell'ambiente di sedimentazione, a successivi interventi e a fenomeni diagenetici, cambiamenti chimici e fisici del sedimento avvenuti e dopo la litificazione.

• Rocce sciolte - terreni che hanno bassa coesione e bassa resistenza.
• Lapidee - rocce propriamente dette con coesione elevata e resistenza confrontabile con quella dei materiali da costruzione.

Alterazione -> depositi residuali.

Fase di alterazione

• Processi fisici: riscaldamento, termoclastismo, crioclastismo.
• Processi chimici: idratazione, idrolisi, ossidazione, dissoluzione.

Mantello di alterazione -> depositi residuali.

Origine, descrizione e classificazione dei terreni: alterazione

Roccia integra -> roccia alterata -> sedimenti residuali -> depositi sedimentari.

Litificazione, pressione.

Rocce sedimentarie.

Metamorfismo, temperatura.

Rocce metamorfiche.

Magma.

Fusione.

Cristallizzazione.

Roccia ignea.

La composizione, la struttura e le proprietà dei terreni naturali sono il risultato di una storia che comprende fenomeni di alterazione, trasporto e deposito, ai quali vanno solitamente aggiunti ulteriori mutamenti strutturali dovuti a variazioni dell'ambiente di sedimentazione, a ricoprimenti imposti e a fenomeni diagenetici, cambiamenti chimici e fisici del sedimento avvenuti e dopo la litificazione.

• Rocce sciolte -> terreni che hanno bassa coesione e bassa resistenza.
• Lapidee -> rocce propriamente dette con coesione elevata e resistenza confrontabile con quella dei materiali da costruzione.

Alterazione -> depositi residuali.

Fase di alterazione

• Processi fisici: disgregazione, smaltimento, biodegradazione.
• Processi chimici: scioglimento, idratazione, ossidazione, dissoluzione.

Mantello di alterazione -> depositi residuali.

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Depositi

• Residuali: i processi di alterazione nella maggior parte di quelli di erosione e trasporto, stesso posto della roccia madre.
• Sedimentari: i processi di erosione e trasporto fanno sì che la deposizione avvenga in luoghi diversi da quelli di origine.

La fase di alterazione è caratterizzata dai processi fisici e chimici che portano alla formazione di detriti di varie dimensioni, forma e composizione. I processi fisici comportano una riduzione delle dimensioni degli elementi e un aumento della loro superficie, rendendoli maggiormente esposti ad attacchi di natura chimica. Se il prodotto finale di tutti i processi di alterazione è costituito da un ammasso che rimane sul luogo di formazione, il deposito con originatori viene definito residuale. In particolare, se la formazione è avvenuta in zone con clima temperato, si hanno depositi con sporani liminali e con materiali di elevata consistenza; se si è in climi caldi e umidi, invece, si hanno depositi con spessori significativi e con materiali poco consistenti.

Trasporto

Fase di trasporto

• Fiumi: trasporto in sospensione, saltazione, soluzione, trasporto sul fondo.
• Ghiacciai.
• Vento.

Il processo di trasporto opera una denominazione granulometrica e una azione del materiale che ne modifica la forma. A seconda della velocità degli agenti di trasporto, acqua, aria, gravità e ghiacciai, i granuli si depongono in luoghi diversi da quelli di origine. Più grandi sono le particelle, più dimensione maggiore si trova più vicine al luogo di formazione.

Quando il trasporto è operato da un fiume, i sedimenti di dimensione minore sono trasportati in sospensione, le particelle più grandi sono trascinate sul fondo e quelle di dimensione intermedia per saltazione. I materiali solidi subiscono, invece, un trasporto in soluzione e possono precipitare successivamente.

La velocità della corrente dei mari dipende da:

• Variazione della temperatura.
• Variazione della concentrazione elettrolitica.

Depositi

Fase di deposizione

• Ambiente marino: depositi neritici, sabbie eoliche, depositi di scarpata, depositi di piana abissale.
• Misto: depositi costieri, depositi di estuario, depositi di delta.
• Continentale: depositi eolici, depositi glaciali, depositi fluviali, depositi lacustri.

Quando la velocità delle correnti diminuisce o quando si ha lo scioglimento dei ghiacciai si entra nella fase di deposizione e sedimentazione. L'ambiente di deposizione avviene sulla microstruttura.

Ricapitolando, i processi di erosione e di trasporto sono responsabili della MARIA dei sedimenti, ossia della diminuzione, modificazione, distribuzione granulometrica e composizione mineralogica; i fenomeni di trasporto, l'ambiente di deposizione e gli eventi post-deposizionali sono responsabili della struttura di un elemento di terreno e di tutte le paleoimpronte macrosturutturali dei depositi, stratificazioni, discontinuità, incastri.

• Deposito in acqua.
• Depositi continentali: lacustri / palustri, fluviali / alluvionali.
• Marini.
• Depositi costieri: delta, lagunari.
• Deposito in aria: eolica, vento, piroclastia, eruzioni vulcaniche.
• Depositi nei ghiacciai: fluvio-glaciali, accumulo al piede, colluviali.

Deposito in acqua

La microstruttura dei sedimenti argillosi dipende dal tipo di acqua in cui si ha il deposito: i minerali argillosi sono caratterizzati da reticoli piani; le forze di attrazione tra i pacchetti risultano piuttosto basse e di conseguenza le particelle hanno forma appiattita, con spessore variabile, qualche a causa della disposizione degli ioni, Al³⁺ e Mg²⁺, la superficie della particella presenta una carica negativa che ne condiziona ogni interazione con le altre particelle.

Le molecole di acqua tendono ad essere attratte da tale superficie in quanto molecole dipolari; subiscono un orientamento e risultano così legate alla superficie della particella -> acqua adsorbita, parte integrante della struttura della particella d'argilla, da distinguere dall'acqua interstiziale, acqua presente nei pori, libera di muoversi sotto l'azione di un gradiente idraulico.

I cationi, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺, K⁺, sono attratti dalla superficie delle particelle. Le attrazioni sono dovute ai moti degli elettroni intorno al nucleo e non dipendono dalla concentrazione elettrolitica.

A causa della carica negativa sulla superficie, tra le particelle in esercizio una repulsiva che diminuisce al crescere della distanza tra le particelle e all'aumentare della concentrazione elettrolitica.

In acqua dolce, la concentrazione elettrolitica è bassa quindi prevalgono le azioni di repulsione tra le particelle -> struttura dispersa.

Se i granuli sono molto attivi le particelle formano una struttura giuntata, la struttura è comunque dispersa, può essere più o meno orientata.

Si ha sempre la stessa successione di problemi, che nelle ordini è:

• 1 Sabbia fine.
• 2 Limo.
• 3 Argilla.

Le particelle interagiscono tra loro attraverso l'acqua adsorbita -> ha legami di coesione, cW, ma forti non esistono contatto diretto tra le particelle.

L'indice dei vuoti è basso -> il contenuto d'acqua W è basso in quanto tra le particelle c'è poco spazio.

Sono depositi fortemente anisotropi: k_v << k_h in quanto la struttura è orientata -> flusso orizzontale più agevole; k_v invece, è molto basso in quanto c'è una molta variazione granulometrica.

L'indice di plasticità, invece, è elevato perché ha argille pure.

In acqua salata la concentrazione elettrolitica è elevata al peso sovrastante costringe le particelle ad avvicinarsi -> sono a contatto, si hanno strutture flocculate.

Muove.

Acqua adsorbita.

Flocculi.

Se vincolo flocculo ha le dimensioni di circa un granello di limo e precipita sul fondo insieme -> si formano depositi limo-argillosi.

N.B. - l'acqua tra le strutture flocculate è acqua interstiziale mentre quella all'interno dei flocculi è acqua adsorbita.

La struttura è aperta -> w ed e non elevati.

La plasticità è bassa in quanto i materiali si depositano insieme -> IP medio - basso.

I legami interparticellari sono stabili perché si ha più contatto tra le particelle -> ↑ c'.

Se a questi lacustri che quelli marini sono molto meno fini -> può aumentare la distanza tra le verticali del sondaggio. Solo nella sponda del lago si potrebbe avere più eterogeneità.

Depositi marini

Gli ambienti marini sono considerati particolarmente importanti da un punto di vista geologico, per la quantità di sedimenti che in essi si accumulano.

Un esempio significativo che dimostra come l'ambiente di sedimentazione e i suoi successivi continui possono influenzare la struttura e il comportamento dei depositi argillosi è quello delle argille sensitive. Con questo termine vengono indicate quelle argille che originariamente si sono depositate in ambiente marino e successivamente, per le mutate condizioni ambientali, sono state esposte a un flusso di acqua dolce, vedi glaciazione, come conseguenza di questo fenomeno, che prende il nome di leaching, si determinano condizioni instabili, perché nel nuovo ambiente di acqua dolce dovrebbe formarsi una struttura dispersa incompatibile con il contenuto d'acqua della struttura precedente e con lo stato tensionale esistente; l'argilla risulta pertanto particolarmente sensibile al rimaneggiamento, al punto tale che una causa perturbatrice può talora distruggere la struttura rendendo il comportamento d'insieme della particella e del liquido nel quale sono disperse simile a quello di un fluido vischioso.

Depositi continentali

Si sono formati per deposizioni in acqua dolce.

• Alluvionali / fluviali -> acqua corrente.
• Lacustri / palustri -> acqua calma.

Nei deposti alluvionali, a differenza dei depositi marini, in questo caso risulteranno tipiche l'eterogeneità e le variazioni di composizione, sia in senso verticale che orizzontale. Caratteristica di queste sono l'alternanza di materiali a grana grossa, ghiaie e sabbie, e a grana fine, limi e argille, in forme di sacche con prevalente sviluppo orizzontale. Tali alternanze nella composizione sono imputabili principalmente alle variazioni del regime di flusso delle acque, mentre l'assenza di regolarità nell'estensione è imputabile a mutamenti dell'alveo.

Frequenti in tali depositi zone anche le sacche di materiale organico, originatesi dall'accumulo di materiale vegetale nei punti morti della corrente.

In corrispondenza delle linee, le particelle in sospensione si possono depositare in acque fluviali.

Vanno infatti le maglie dei sandai? ho determinate tra i letti: soprattutto le dimensioni dei fori: letti sono difficili da valutare va quindi messo a confronto il diametro e la.

Non si hanno successioni stratigrafiche continue.

Nei depositi lacustri la composizione granulometrica è con-sa tra le sabbie fini e le argille, la sedimentazione in acqua dolce produce una struttura prevalentemente dispersa delle argille e una differenziazione granulometrica verticale, con uniformità azionabile e continuità dei vari livelli.

Eccessione molto regolare degli strati con forte anisotropia nella permeabilità: k_h >> k_v.

Ai particelloni poi i depositi di palude sono costituiti da lumi plastici, argille e materia organica, risalendo con caratterizzati da bassa resistenza al taglio ed elevata comprimibilità; sia da porre mai pochi problemi, avevano delle applicazioni ingegneristiche.

La sedimentazione avviene per:

• Diminuzione di v.
• Diminuzione della T, precipitazione i sali.
• Variazione della concentrazione elettrolitica, met teneva grana più fina.

Depositi costieri

• Delta = prevalenza di acqua dolce, microstruttura dispersa.
• Lagunare = prevalenza di acqua salmastra, microstruttura flocculata.

Si ha un'alterazione di una microstruttura dispersa/flocculata possono però avere eterogeneità nelle proprietà meccaniche, se si hanno dati dispersi vanno fatte delle approssimazioni.

Terreni organici

I terreni organici si trovano in:

• Depositi lacustri, in corrispondenza delle paludi.
• Depositi deltizi, acqua salmastra con bacini superficiali.
• Depositi continentali, in corrispondenza delle dune.

Hanno le seguenti caratteristiche:

• Sono molto viscini => W_L, I_p elevati.
• Bassi valori di G_s.
• Bassi valori di g.

Se i terreni vegetali sono significativi i terreni sono detti terreni torbosi, si modificano sensibilmente le caratteristiche del terreno.

I terreni vegetali hanno una struttura fibrosa:

• Quindi la permeabilità K > consolidazione più veloce di quella stimata.
• Elevata deformabilità/comprimibilità.
• Elevata rigonfiabilità.

Deposito in aria

Depositi eolici

Se deposito è poco monogranulare subisce fine e limi in quiete alle stesse disuguaglianze si depositano grani con le stesse caratteristiche.

Lo stato di addensamento è basso => i valori delle fessure dei 1^ al peggio e bassa densità relativa, I_r.

Le granule sono arrotondati e le superfici sono angolate. Richiede difficile in questi: dovuti un comportamento induramento e il collasso strutturale può verificarsi sia in corrispondenza del raggiungimento di una soglia cui carico, ma sopraggiungendo il materiale e processi di saturazione. Hanno tensioni variabili.

Facendo un unico sondaggio incontriamo diversi problemi.

Dobbiamo fare attenzione su queste cose si hanno distorsioni di carichi perché in parte i pali si infilano su un terreno granulare e in parte su uno coesivo. Questo è uno schema.

Deve interessare tutto su uno stesso terreno.

Depositi piroclastici?

Sono depositi di prodotti vulcanici. Le pozzolane, le ceneri vulcaniche e i lapilli sono esempi di depositi piroclastici, sono nelle vicinanze dei vulcani e sono costituiti da:

Rocce lapidee teneri

Mezzo due velo coesivo.

• Tufo, Campania-Lazio.
• Peperino, Alto Lazio.

c_u = σ_c / 2 dove σ_c = { 30-40 MPa tufi non alterati; 3-10 MPa tufi alterati }.

Terreni

• Ceneri vulcaniche, > limo.
• Pozzolane, > sabbie medie.
• Lapilli/pomici, > ghiaie.

Le loro caratteristiche derivano da quelle dei granuli:

• Granuli — elevate attività superficiale, ↑ sup. specifico.
• Fragili, motivo vetroso.
• Si sono formate dal raffreddamento in acqua di rocce silicee.

Sono materiali dotati di elevata interazione chimica -> tendono a trasformarsi rapidamente in limi e argille attive.

Sono materiali vetrosi, granulari fragili -> l'inviluppo è rotto ha una curvatura non trascurabile.

Deve conoscere l'intervallo di tensioni del problema che si esamina.

M = campo con inviluppo rettilineo.

Considerando il criterio di Mohr-Coulomb si riproduce l'apparente e apparente che sono l'estrapolazione di un tratto curvato.