1. Natura e costituzione dei terreni

PARTE 1_{: Natura e costituzione dei terreni}

RAPPORTI TRA LE FASI

P_T= P_U + P_S

V_T = V_S + V_A + V_L = V_S + V_V

V_S è un'idea sulla chiusura W della struttura

RAPPORTI TRA VOLUMI

• indice dei vuoti _e=VV/VS
• porosità _n=VV/VT
• volume specifico _J=VT/VS
• grado di saturazione _Sr=VL/VV

RAPPORTI TRA PESI

• contenuto d'acqua _{W = PU/PS x 100}

RAPPORTI TRA PESI E VOLUMI

• peso unità volume terreno _{γ = P/V}
• peso specifico granuli solidi _{γS = PS/VS}
• peso specifico acqua _{γW = PU/VW}
• peso del secco _{γd = PS/V} → _γs/1+e
• peso volume sommerso _{γ' = γ - γw = γs - γw/1+e}

Il terreno è un mezzo polifase che contiene acqua, aria e granuli. L'insieme dei granuli solidi costituisce lo SCHELETRO solido e la sua disposizione è detta STRUTTURA. Questa dipende dalle proprietà intrinseche dei granuli e dalle condizioni di stato [CARICHI PRESENTI e PASSATI]

Le capacità meccaniche dei terreni equivalgono alla capacità dello scheletro solido, il quale è influenzato dalle proprietà intrinseche:

• Fattori geometrici: forma, dimensione
• Fattori meccanici: forza di massa, peso, volume, forze elettromagnetiche

_{↓ dimensione granuli ↑ sup specifica ↑ attività sup}

Sup specifica:

Somma delle aree delle superfici dei granuli contenuti nell'unità di massa.

• granuli attivi: hanno un'intensa attività sup. Interagiscono tra loro e con i fluidi non solo per le forze di massa, ma anche di superficie
• granuli inerti: privi di attività superficiale, interagiscono tra loro e con fluidi solo per effetto delle forze di massa

Grana fine: attivi → f. elettromagnetiche

Grana g: inerti → f. meccaniche

Sabbie: (dimensione media 2 mm) grana grossa

La proprietà principale è l'addensamento (indice dei vuoti)

Argille: (dimensione media 0,5 μ) grana fine

Strutture tetraedriche e ottaedriche con al centro un atomo di silicio (+) e ai vertici atomi di ossigeno e ossidrili (-) che generano attività superficiale. I granuli sono sempre idratati, cioè circondati da 1 o più strati di molecole di acqua adsorbita, che non è considerata libera.

MECCANICA dei TERRENI:

La meccanica particellare studia il movimento delle particelle, ma il suo uso implica un elevato numero di equazioni da risolvere per ogni problema.

La "MECCANICA DEI MEZZI CONTINUI" studia la configurazione e l'equilibrio di un corpo continuo. Possiamo approssimare un volume infinitesimo di terreno (dV/dV) come un mezzo continuo. Possiamo considerare il terreno in 2 modi diversi:

• S.S. CONTINUO
• F.L. CONTINUO

REGOLATO DA PRESSIONI

TERRENO NEL SUO COMPLESSO COME UN CONTINUO INDIFFERENZIATO

Solo intendendo il terreno come mezzo continuo posso applicare ad esso i concetti di deformazione e tensione.

RICHIAMI DI MECCANICA DEL CONTINUO:

Ho un continuo in equilibrio sotto un sistema di forze. Se lo taglio, ho un sistema di forze al suo interno che fa mantenere in equilibrio il continuo.

CONCETTO DI TENSIONE

• TENSIONE NORMALE
• TENSIONE TANGENZIALE

Per descrivere lo stato tensionale agente in un punto P, lo decompono considerando 3 piani tra loro passanti per P. Se ho 3 sole superfici, lo conosco per GAUSS.

TENSORI (3x3)

G_nel piano

SOMMA DI PARTE ISOTROPA + DEVIATORICA

Per l'equilibrio della rotazione nel piano: T_yz = T_zy

Ho una matrice simmetrica con 6 componenti indipendenti della stato di forza.

• Se γ = cost (terreno uniforme)

∫ γ dz = γz + c

• Se γ ≠ cost (terreno stratificato)

∑γ_i h_i; h_i: altezza strato

In presenza di H₂O (condizioni idrostatiche)

γ_V = γ_V - U₀ = γ_h = γ_V - U₀

SEQUENZA DI CALCOLO:

1. U₀ = γ_h - 2W
2. γ = γ_hz
3. γ_v = γ_V - γ_hU₀
4. δγ_h = K₀γ_V
5. δγ_h = δ^Vh + U₀

CAPILLARITÀ e TENSIONE SUPERFICIALE:

L'energia di un fluido è definita come la somma di 3 termini:

^CARICO _IDRAULICO ^{EN. DI} _PRESSIONE ^{EN. DI} _VELOCITÀ

h = ³ + ^U + ^J2

[h geometrica] [h piezometrica] [h cinetica]

QUOTA PIEZOMETRICA

L'acqua presente nel terreno può essere ferma o in movimento.